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“X射线”是如何发现的
1895年11月的一个寒冷的傍晚,在德国沃兹堡大学的校园里,一位年过半百的教授。正独自走向物理研究所的一间实验室。
他就是该校的校长、著名的物理学家伦琴教授。最近一段时间内,他一直在试验一个经过改良的阴极射线管。因为他白天有许多行政工作和教学任务。只好把自己的科学实验放在夜晚进行。
伦琴教授走到实验室,先把厚厚的外衣脱下,换上工作衣后,就坐在实验台旁。只见他小心翼翼地用黑纸把一个梨形的真空放电管严严实实地包起来,以防止任何可见光线从管内透露出来。然后,他站起身来,仔细地关闭所有的门窗,又拉上窗帘,才接通电源,弯腰检验黑纸是否漏光。
突然,他发现了一个奇特的现象:在离放电管不到1米的小工作台上,射出一道绿色的荧光!
“这光是从哪儿来的呢?”伦琴心中想道。他奇怪地向四周看看,并未发现什么。于是他切断电源,光电管熄灭了。再看那道绿光时,绿光也不见了。
接着,他连续试了多次,只要电源一通,光电管一亮,绿光就出现了。于是他划了一根火柴,看看小工作台上到底有什么东西。
原来,那里有一块硬纸板,上面镀着一层氰亚铂酸钡的晶体材料,神秘的光线就是它发出来的!
“可这块纸板又为何能发光呢?”伦琴不得而知,暗问自己道。“难道是这光电管中有某种未知的射线,射到纸板上引起它发光的吗?
想到这里,他随手拿起一本书来,把它档在光电管和纸板之间,想证实一下自己的推断。可使他惊奇的是,这种光线不仅是光电管内放射出来的,更奇怪的是,纸板上还是发光。他又将纸板挪远一些,上面仍然发光。
“上帝呀!这种射线竟能穿透固体物质!”伦琴欣喜若狂,抑制不住内心的激动,忘记了四周的一切。他紧接着用木头,硬橡胶来做障碍物,进行了反复实验,结果发现,这些物体都不能挡住这种射线通过。就这样,不知不觉,已到了第二天早上。
妻子发现他一夜未归,派人叫他吃早饭。他嘴里应着,可手仍在不停地做实验。经过几次催促,他胡乱吃了一点,一句话没说,又回到实验室。
接连几天,都是如此,他把自己关在实验室里,外边的一切似乎对他都毫无意义,一门心思都用到这种无名的射线身上。他反复的用各种金属做实验,结果,除了铜和铂以外,其它都被射线穿透。
有一天,他无意之中把手挡在光电管和纸板之间,一下子惊呆了,他清楚地看到每个手指的轮廓,并隐约地看出手骨骼的阴影!
“这怕是人类第一次看到活人身体内部的骨骼!”伦琴惊俱的想道。冷静了一下,他决定继续自己的试验,直到能从理论上说明以后,才对外公布。
最近几天来,人们发现伦琴教授有些异常,一个人一言不发呆在实验室,常常是早去晚归,废寝忘食,但大家十分尊敬这位勤奋的科学家,没有人去打扰他。
他的妻子对此疑虑重重,见他日渐消瘦脸庞和疲惫不堪的身躯,关切地问道:
“你今天一定要说清楚,最近这几天在实验室究竟干些什么?”
伦琴笑了笑,轻描淡写地答道:“只是一般的实验。”妻子十分了解伦琴,知道他一定有重大的秘密,出于对丈夫的关切和自己的好奇,硬要求丈夫把她带到了实验室。当妻子亲眼见到这种现象时,也感到异常的惊奇。伦琴见机行事,对妻子说:
“你是否愿意充当实验对象?”
妻子见丈夫一本正经的样子,便不敢把这当做好玩的事情,想拒绝又怕影响丈夫的工作勉强同意了这件事情。
她小心翼翼地按着丈夫的安排,把手放在装有照相底片的暗盒上,伦琴急忙开通电源,用光电管对着照射了15分钟。可当他把照片送到妻子的面前时,吓得她浑身打颤,瞪大了恐怖的眼睛。她简直不敢相信,这毕露的骨骼,竟是自己丰润的手!
这是历史上最早的“X”射线照片。这是伦琴给这种射线起的名字,直到现在,人们还把它称为X射线。
过后不久,伦琴就把这种射线通过自己的论文《一种新的射线》公布于世。
这件事很快轰动了全世界。人们奔走相告传送着这一伟大的发现,伦琴也成为新闻人物。但除了很多表示祝贺的人之外,还有对此持怀疑态度的人。更有甚者对此表示强烈谴责,他们认为,这是对神圣人体的亵渎。
伦琴对此不屑一顾,毅然于第二年元月,在自己研究所里举行第一次报告,并现场作了表演。在报告中,伦琴激动地谈道:“X”射线的发现,将对物理学尤其人体医学方面,产生极大的影响。
全场响起了暴雨般的掌声。一位年迈的解剖学家激动地说,这是他有生以来参加过的最有意义的学术大会。于是就带领与会者向伦琴欢呼。大家提议,把这种射线命名为“伦琴射线”。
如今X射线已经在晶体结构研究、金属探勘,医学和透视等方面,得到了广泛的应用,给人类带来了莫大的福音。为了表彰伦琴教授的杰出贡献,诺贝尔奖金基金会决定把第一年的物理奖授给了这位著名的物理学家。
“诺贝尔奖金”的由来
1901年12月10日下午4时30分,在瑞典王国首都斯德哥尔摩的音乐厅内,举行了一次世界性盛会。
在这次盛会中,由瑞典科学院等机构推荐的物理、化学、医药学、文学、和平等方面的杰出人才,接受“诺贝尔基金会”颁发的荣誉证书和巨额奖金,以表彰他们对社会和人类的杰出贡献。
在音乐声中,这些来自不同国别的优秀科学家、文学家和社会活动家由奖金基金会成员的陪同,迈步进入大厅。音乐厅内顿时爆发出雷鸣般掌声,人们不仅对这些优秀人才表示崇敬,更重要的是纪念瑞典著名的科学家阿尔弗列德·伯里哈德·诺贝尔。
授奖仪式开始先是由基金会主席用瑞典话介绍得奖者在科学或文学上的成就。紧接着,便是得奖者用本国语言致答词,然后是颁发荣誉证书和金质奖章。最后,由瑞典国王亲临致词,向得奖者祝福,授奖仪式到此结束。
第二天,得奖者领取一笔巨额奖金,作为对他杰出成就的奖励。这些奖金就是由诺贝尔的遗产,大约200万英镑作为基金,以每年的利息提供的。
从此,诺贝尔奖金就产生了。那么,为什么诺贝尔要把这些遗产捐献出来?他又是怎样积累这么多财富呢?事情还得从头说起。
1833年10月21日,诺贝尔生于瑞典首都斯德哥尔摩的一个知识分子家庭,他的祖父是名军医,父亲伊曼努厄尔·诺贝尔是一个科学家、发明家,致力炸药、水雷及其它爆破性化学的研究。并对外科器械设计和造船工程学也很感兴趣。他把科学研究的精神传给自己的儿子阿尔弗列德。
在父亲的影响下,阿尔弗列德·诺贝尔从小热爱化学、物理学和机械工程学。起初,诺贝尔对造船工程极感兴趣,17岁时,到美国学习造船工程学。
在此期间,诺贝尔经常到郊外游玩,看到工人们在荒山野岭里用铁锤砸石头,为了开通一条铁路或公路,他们劈山斩岭,花费很大心血和劳动。这在他的心中留下很深印象,他经常想:能够发明一种东西,一下子就能把大山劈开,那该多节省力气呀!
回国后,他便同父兄合作,先后在瑞典和俄国从事硝化甘油和其它烈性炸药的实验和制造。
经过他们刻苦的试验和研究,1866年,诺贝尔终于制造成功了一种液体炸药。这种炸药爆炸力极强,人们把它称为“诺贝尔炸油”,被全世界普遍使用。
但是,这种炸药有一个极大的弱点,就是容易引起爆炸,尤其是在长途运输过程之中,受到震动和磨擦,往往会自动引爆。美国旧金山的一辆火车,就是在运送这种炸药时受到震动,整列火车车毁人亡。还有一次,一艘满载液体炸药的巨轮“欧罗巴号”,在大西洋航行的时候,因为风浪颠簸,引起炸药爆炸,整条船沉没在大西洋中。
这种事件的不断发生,一下子使得人们非常紧张。一谈到这种“诺贝尔炸油”,便退避三舍,不敢接触。这样,许多政府不准它进口,许多运输公司也拒绝运送这种可怕的东西。诺贝尔并不气馁,他开始着手实验一种安全的炸药,从此以后,他少言寡语,整日躲在实验室,潜心于新炸药的研制。
炸药的研制要经过无数次试验,而第一次试验都是非常危险的,稍不注意,便会发生爆炸事件。
1864年9月3日,这一天,诺贝尔一大早便出外办事。等到晚上回来的时候,一下子惊呆了,他的实验室变成了平地,到处是碎砖破瓦,空中还弥漫着浓浓的硝烟。空荡荡的地面上,到处沾满了鲜血。更让诺贝尔痛心的是,他亲爱的弟弟和同甘共苦的5名工作人员,因爆炸身亡,父亲也成了终身残废。
诺贝尔从此陷入无限的悲痛之中,脑海里进行着强烈的斗争,怎么办?是放弃试验,还是继续?!。
但诺贝尔明白,科学实验不可能是一帆风顺的,如若从此放弃试验,弟弟和同事的鲜血不是白流了吗?
于是,在朋友的帮助下,诺贝尔租了一条大船。在瑞典首都附近的马拉伦湖上搞实验。这样,可以避免因爆炸引起其它人员和建筑物的伤亡或破坏。
诺贝尔在船上冒着生命危险,进行几百次的试验。4年以后,经过自己艰苦、认真的工作,他终于获得了成功。
他把液体炸药吸入一种硅土里面,这样,即使遇到一定的温度或磨擦、震动,这种固体的炸药也不容易爆炸。这样,能够安全运输的固体炸药——黄色炸药就问世了。
但这种必须经过引爆后才能爆炸。为此,诺贝尔又发明了人类历史第一个引爆装置——雷管。这就给人们提供了很多方便,使人类有计划的利用炸药,进行开山劈路,钻隧打井,节省了很多力气。
后来,诺贝尔又着手发明更具爆炸力的炸药,投入了艰苦而又复杂,而且是更加危险的试验。
经过无数次试验,诺贝尔终于制成了这种炸药,但对炸药的爆炸力缺乏正确的判断,因而进行了一次冒险的试验。这一天,他把工作人员统统赶出实验室,自己一人留在哪里,要亲自点燃导火线,大家不放心他的安全,多次劝说不让他点燃导火线,但诺贝尔执意不肯,他清楚记得1864年9月3日那天的爆炸事件,因此,他一定要让危险远离他人。大家见劝说无效,只好远远的离开,躲在实验室四周,静静地等待着试验的结果。
实验室,诺贝尔安装好炸药,又仔细地检查了一遍,便上前点燃了导火线。
火星“兹兹”地冒着,导火线越来越短,诺贝尔为了仔细观察炸药的爆炸情况,一动不动地站在跟前,双眼死盯着燃烧的导火线。
“轰!”的一声,炸药爆炸了,浓烟从实验室里飞速地向外涌出。
附近的人们睁大眼睛看着,始终不见诺贝尔的身影,他们顾不得危险,纷纷向实验室奔去。
刚跑到门口,就见一个满身鲜血的中年人从实验里跑了出来,边跑边叫道:“我成功了!我成功了!”
大家看到诺贝尔还活着,便激动地跑上前去,一边替他检查伤势,一边热烈地祝贺他。 这是1875年的一天,诺贝尔终于成功发明了威力强大的胶质炸药。于是,诺贝尔在很多国家建造炸药厂,并申请专利,很快便成为拥有巨富的“炸药大王”。
后来,他移居巴黎,在实验中继续进行各种炸药的研究和实验。1887年,诺贝尔又发明了无烟炸药,这就是我们现在使用的炸药。
1896年12月10日,诺贝尔在他意大利的工厂里突然去世。在死前一年,即1895年11月27日,诺贝尔立下了一个独特的遗嘱,把自己一生的积蓄捐献出来当作基金,将其利息作为奖金,每年奖给世界上对物理、化学、医药学、文学和促进世界和平有特殊贡献的人。后来,又增加了经济奖,这就是现在很多科学家为之骄傲的“诺贝尔奖金”的由来。为了纪念这位伟大的科学家,在诺贝尔金质奖章的正面雕有诺贝尔的浮雕像,镌有他出生和亡故的年月日。基金会并决定,每年的诺贝尔奖金颁发的时间地点,是根据诺贝尔诞生时间和地点以及他逝世的时间,那就是1833年10月21日诞生在瑞典首都斯德哥尔摩和1896年12月10日下午4点半在意大利逝世。
爱因斯坦和他的“相对论”
1911年的一天,在著名的布拉格大学校园里的一片草地上,一群大学生围坐在一位年轻学者的身旁,正进行着激烈的讨论。
“请您通俗地解释一下,什么叫相对论?”一位学生微笑着向青年学者发问。
年轻学者环视一下周围的男女学生,微笑着答道:“如果你在一个漂亮的姑娘旁边坐了两个小时,就会觉得只过了1分钟;而你若在一个火炉旁边坐着,即使只坐1分钟,也会感觉到已过了两个小时。这就是相对论。”
大学生们先是一愣,接着便大笑起来。
“好!今天我们就谈到这里。”年轻学者站起身来,向大家告别后,便向图书馆走去。
这位年轻学者,就是伟大的科学家,相对论的创始人——爱因斯坦。
爱因斯坦1879年3月14日出生在德国的一个犹太人家庭。父亲是一个电器作坊的小业主,当爱因斯坦15岁时,父亲因企业倒闭带领全家迁往意大利谋生。
1896年秋天,爱基斯坦就读于瑞士联邦高等工业学校。在学校里,除了数学课以外,他对其它讲得枯燥无味的课程都不感兴趣。但热衷于探索自然界的奥秘,对此他产生了浓厚的兴趣,利用课外时间阅读大量有关哲学和自然科学的书籍。
1900年,爱因斯坦从瑞士联邦高等工业学校毕业后,加入了瑞士国籍,长期找不到工作。两年后,他才在瑞士联邦专利局找到同科学研究无关的固定职业。但在专利局供职期间,他不顾工资低微的清贫生活,坚持不懈地利用业余时间进行科学研究,并不断取得成果。1905年,爱因斯坦在物理学方面的研究,取得突破性进展,创立了狭义相对论。这时他刚刚26岁。
相对论是爱因斯坦在自己题为《论动体的电动力学》这篇论文中提出的。在此之前,传说物理学的时空观是静止的、机械的、绝对的,空间、时间、物质和物质运动相互独立,彼此没有什么内在联系。也就是说,物质只不过是孤立地处于空间的某一个位置,物质运动只是在虚无的、绝对的空间作位置移动,时间也是绝对的,它到处都是一样的,是独立于空间的不断流逝着的长流。这就是牛顿古典力学的时空观。爱因斯坦以极大的毅力和胆识,突破了传统物理学的束缚,猛烈地冲击形而上学的自然观。他认为,空间、时间、物质和物质运动,彼此不可分割,它们之间紧密相联。作为物质存在形式的空间和时间,在本质上是统一的,随着物质的运动而变化。狭义相对论的最重要的结论之一,是关于质量和能量的关系
(E=MC2)。它告诉我们,物质的质量是不固
定的,运动的速度增加,质量也随着增加;一定质量的转化必定伴随着一定能量的转化,反之亦然。这个著名的公式成为原子弹、氢弹以及各种原子能应用的理论基础,由此而打开了原子时代的大门。
狭义相对论的问世,震动了物理学界,也使这位年轻学者的名字,马上传遍了整个欧洲,给他带来了极高的声誉。德国著名的理论物理学家普朗克,向布拉格大学推荐爱因斯坦时说:“要对爱因斯坦理论作出中肯评价的话,那么可以把他比作20世纪的哥白尼。这也正是我所期望的评价。”
1911年,年仅32岁的爱因斯坦,被布拉格大学聘为教授,1913年,他重新回到德国,任柏林大学教授,并当选为普鲁士皇家科学院正式院士,不到4个月,第一次世界大战爆发了。
爱因斯坦一向憎恶战争,主张民族和睦,公开发表反战宣言,同一位哲学家共同起草了《告欧洲人民书》,呼吁欧洲科学家应竭尽全力,尽快结束这场人类大屠杀。然而,却没有什么著名人士响应。在这段岁月里,爱因斯坦满腹愁肠,闭门不出,深入自己的科学研究。
在研究中,他发现狭义相对论的理论体系还不完善,它只解释了等速直线运动,而不能解释加速运动和万有引力的问题。因此,爱因斯坦又花了整整十年时间,于1915年又创立了广义相对论。
广义相对论的重要结论是,加速运动与引力场的运动是等价的,要区别是由惯性力或者引力所产生的运动是不可能的。对此,爱因斯坦作了一个形象的比喻。他设想有一个人乘摩天楼的电梯自由降落,人不会感到自己在下降,因为这时电梯和人都依照重力加速度定律在下降,仿佛在电梯里不存在地球引力。反之,如果电梯以不变的加速度上升,那么人在电梯里将觉得双脚紧贴在地板上,好象站在地球表面一样。这个等价原理是广义相对论的基础,它显示了等速运动的一些基本原理可以应用到加速度运动中,把狭义相对论推广到更为普通的情况。
爱因斯坦认为,光在引力场中不是沿着直线,而是沿着曲线传播。并指出,当从一个遥远的星球上发出的光在到达地球的途中经过太阳的时候,应当由于太阳的引力而弯曲,因此,而使这个星球看起来的位置与实际不符。其偏斜的弧度,据爱因斯坦计算,应当是1.75秒。因此建议,在下一次日全蚀时,通过天文观测来验证这个理论预见。
1919年5月,英国一位天体物理学家率领两个天文考察队,拟定在日全蚀时分别在巴西和西非摄影,以验证从广义相对论推出的这一重要结论。同年11月,伦敦皇家学会和天文学会联席会议正式公布观测结果。测得的光线偏转度竟和爱因斯坦计算的非常一致。这下使牛顿的引力学说失去了普遍的意义。
这个消息公布后,全世界为之轰动,爱因斯坦的名字在社会上广为流传,几乎家喻户晓,科学爱们公认他是继伽里略、哥白尼以来最伟大的物理学家之一,是“20世纪的牛顿”。 1933年,德国法西斯头子希特勒上台后,加紧了对犹太人的迫害。爱因斯坦被迫迁居美国,任普林斯敦高级学校研究院教授,并于1940年取得美国国籍。
1955年4月,爱因斯坦在普林斯敦病逝。这位伟大的科学家在他的遗嘱中,要求把他的骨灰撒在不为人知的地方。但他那献身科学的精神和充满光芒相对论学说,则永远激励着后人。
电灯的发明
在电灯问世以前,人们普遍使用的照明工具是煤油灯或煤气灯。这种灯因燃烧煤油或煤气,因此,有浓烈的黑烟和刺鼻的臭味,并且要经常添加燃料,擦洗灯罩,因而很不方便。更严重的是,这种灯很容易引起火灾,酿成大祸。多少年来,很多科学家想尽办法,想发明一种既安全又方便的电灯。
19世纪初,英国一位化学家用2000节电池和两根炭棒,制成世界上第一盏弧光灯。但这种光线太强,只能安装在街道或广场上,普通家庭无法使用。无数科学家为此绞尽脑汁,想制造一种价廉物美、经久耐用的家用电灯。
这一天终于来到了。1879年10月21日,一位美国发明家通过长期的反复试验,终于点燃了世界上第一盏有实用价值的电灯。从此,这位发明家的名字,就象他发明的电灯一样,走入了千家万户。他,就是被后人赞誉为“发明大王”的爱迪生。
1847年2月11日,爱迪生诞生于美国俄亥俄州的米兰镇。他一生只在学校里念过三个月的书,但他勤奋好学,勤于思考,其发明创造了电灯、留声机、电影摄影机等1000多种成果,为人类做出了重大的贡献。
爱迪生12岁时,便沉迷于科学实验之中,经过自己孜孜不倦地自学和实验,16岁那年,便发明了每小时拍发一个信号的自动电报机。后来,又接连发明了自动数票机,第一架实用打字机、二重与四重电报机,自动电话机和留声机等。有了这些发明成果的爱迪生并不满足,1878年9月,爱迪生决定向电力照明这个堡垒发起进攻。他翻阅了大量的有关电力照明的书籍,决心制造出价钱便宜,经久耐用,而且安全方便的电灯。
他从白热灯着手试验。把一小截耐热的东西装在玻璃泡里,当电流把它烧到白热化的程度时,便由热而发光。他首先想到炭,于是就把一小截炭丝装进玻璃泡里,刚一通电可马上就断裂了。
“这是什么原因呢?”爱迪生拿起断成两段的炭丝,再看看玻璃泡,过了许久,才忽然想起,“噢,也许因为这里面有空气,空气中的氧又帮助炭丝燃烧,致使它马上断掉!”于是他用自己手制的抽气机,尽可能地把玻璃泡里的空气抽掉。一通电,果然没有马上熄掉。但8分钟后,灯还是灭了。
可不管怎么说,爱迪生终于发现:真空状态时白热灯显得非常重要,关键是炭丝,问题的症结就在这里。
那么应选择什么样的耐热材料好呢?
爱迪生左思右想,熔点最高,耐热性较强要算白金啦!于是,爱迪生和他的助手们,用白金试了好几次,可这种熔点较高的白金,虽然使电灯发光时间延长了好多,但不时要自动熄掉再自动发光,仍然很不理想。
爱迪生并不气馁,继续着自己的试验工作。他先后试用了钡、钛、锢等各种稀有金属,效果都不很理想。
过了一段时间,爱迪生对前边的实验工作做了一个总结,把自己所能想到的各种耐热材料全部写下来,总共有1600种之多。
接下来,他与助手们将这1600种耐热材料分门别类地开始试验,可试来试去,还是采用白金最为合适。由于改进了抽气方法,使玻璃泡内的真空程度更高,灯的寿命已延长到2个小时。但这种由白金为材料做成的灯,价格太昂贵了,谁愿意化这么多钱去买只能用2个小时的电灯呢?
实验工作陷入了低谷,爱迪生非常苦恼,一个寒冷的冬天,爱迪生在炉火旁闲坐,看着炽烈的炭火,口中不禁自言自语道:“炭炭……”
可用木炭做的炭条已经试过,该怎么办呢?爱迪生感到浑身燥热,顺手把脖子上的围巾扯下,看到这用棉纱织成的围脖,爱迪生脑海突然萌发了一个念头:
对!棉纱的纤维比木材的好,能不能用这种材料?
他急忙从围巾上扯下一根棉纱,在炉火上烤了好长时间,棉纱变成了焦焦的炭。他小心地把这根炭丝装进玻璃泡里,一试验,效果果然很好。
爱迪生非常高兴,紧接又制造很多棉纱做成的炭丝,连续进行了多次试验。灯炮的寿命一下子延长13个小时,后来又达到45小时。
这个消息一传开,轰动了整个世界。使英国伦敦的煤气股票价格狂跌,煤气行也出现一片混乱。人们预感到,点燃煤气灯即将成为历史,未来将是电光的时代。
大家纷纷向爱迪生祝贺,可爱迪生却无丝毫高兴的样子,摇头说道:“不行,还得找其它材料!”
“怎么,亮了45个小时还不行?”助手吃惊地问道。“不行!我希望它能亮1000个小时,最好是16000个小时!”爱迪生答道。
大家知道,亮1000多个小时固然很好,可去找什么材料合适呢?
爱迪生这时心中已有数。他根据棉纱的性质,决定从植物纤维这方面去寻找新的材料。 于是,马拉松式的试验又开始了。凡是植物方面的材料,只要能找到,爱迪生都做了试验,甚至连马的鬃,人的头发和胡子都拿来当灯丝试验。最后,爱迪生选择竹这种植物。他在试验之前,先取出一片竹子,用显微镜一看,高兴得跳了起来。于是,把炭化后的竹丝装进玻璃泡,通上电后,这种竹丝灯泡竟连续不断地亮了1200个小时!
这下,爱迪生终于松了口气,助手们纷纷向他祝贺,可他又认真地说道:“世界各地有很多竹子,其结构不尽相同,我们应认真挑选一下!”
助手深为爱迪生精益求精的科学态度所感动,纷纷自告奋勇到各地去考察。经过比较,在日本出产的一种竹子最为合适,便大量从日本进口这种竹子。与此同时,爱迪生又开设电厂,架设电线。过了不久,美国人民便用上这种价廉物美,经久耐用的竹丝灯泡。
竹丝灯用了好多年。直到1606年,爱迪生又改用钨丝来做,使灯泡的质量又得到提高,一直沿用到今天。
当人们点亮电灯时,每每会想到这位伟大的发明家,是他,给黑暗带来无穷无尽的光明。1979年,美国花费了几百万美元,举行长达一年之久的纪念活动,来纪念爱迪生发明电灯一百周年。
生理学无冕之王——巴甫洛夫
1890年10月的一天,在彼得堡军医学院里,一群大学生边走边议论着:
“今天是巴甫洛夫教授给我们上消化生理课,到时我们一定要请教一下,‘条件反射’!”一个学生兴奋地说道。“当然!巴甫洛夫是我们学院最年轻的教授,可以说是生理学方面的权威。”另一个学生应和道。
这群大学生来到教室后,见整个教室坐满了人。大家济济一堂,静等着巴甫洛夫教授的到来。
一阵铃声响过,从门口走进一位精壮的中年教授。大家不约而同地喊出:“巴甫洛夫教授!”
巴甫洛夫微笑着环视了一下教室,然后登上讲台,向大家鞠了一躬,接着便翻开教案,认真地上起课来。
这时,一个学生举手起立,朗声说道:“请问巴甫洛夫教授,什么是条件反射?”
话音刚落,同学们一下子把眼光都集中在这个发问的学生身上,弄得他十分不好意思,迟疑地坐了下来。紧接着,大家又把眼光转向巴甫洛夫教授,等待着他能回答这个问题。巴甫洛夫轻轻笑了一下,愉快地说道:“好吧!下边我给大家讲个故事……”他稍微停顿了一下,接着便讲了起来:从前,在俄国中部的梁赞城里,有户人家养了一条狗,主人怕这条狗乱跑,就用一根很粗的锁链把它锁了起来。从此,这条狗一见人就“汪汪”乱吠,并且呲牙咧嘴,表现非常凶恶。
一天,一群孩子走过这户人家,那条狗拚命的冲着他们狂吠,孩子们远远地躲了起来,谁也不敢接近它。
这时,一个脑袋很大的孩子向狗走去,他不但没躲,反而愈来愈靠近那条狗。
同伴们一齐惊讶地喊道:“不要靠近它!这畜生要咬人呢!”
“我去把锁链打开,它就不会再叫了!”这个孩子很坦然地说道。
“别打开!别打开!”小同伴们一面喊,一面吓得四散而逃。
孩子真的把锁链打开了。奇怪的是,它不仅不咬他,反而温顺地摇着尾巴,接受孩子的抚摸,从此,这条狗再也不凶恶地狂吠啦。
巴甫洛夫停了一下,看着一个个瞪大眼睛的学生问道:“大家知道这是因为什么吗?” 学生们摇摇头,仍然瞪着眼睛,静等教授的下文。
“其实,当时我也不知道原因,只是通过研究发现:套上锁链,对那条狗来说是一种刺激,也就是一种条件。这种条件引起了它保护自己的反射,因此这条狗变得异常凶恶。而一旦打开锁链,消除了这种条件,便不再引起它保护自己的反射,因此它变得温顺起来了。”同学们都露出了恍然大悟的神色,纷纷议论起来:
“原来那个孩子就是巴甫洛夫教授,真了不起!”
“噢!这就是条件反射,原来竟是这么简单!”
其实,他们哪里知道,巴甫洛夫为研究动物的消化生理付出了多少代价。
1849年,巴甫洛夫出生于梁赞城的一个贫苦的家庭,父亲是个传教士。1870年,21岁的巴甫洛夫带着一张“贫困证明书”,进入了彼得堡大学攻读生理学。他刻苦学习,阅读大量的书籍,大学毕业时,获得了金质奖章。后来,又转到军医学院深造,并在这所学院中度过了40多个年头。
在这期间,巴甫洛夫选择了研究消化系统的生理状况这个课题,开始长时间观察动物体内的消化活动。
他首先把狗的食道经过手术切断,把切断的食道两端缝在狗脖子的皮肤上,然后让狗饿上一段时间。
一天以后,巴甫洛夫把这只饥饿的狗拉到了实验室,在狗的面前放一盘鲜肉。狗一见鲜肉,便贪馋地吞了起来。然后咀嚼了几下就咽下去了。可是,不一会儿,咽下去的肉又掉到了食盘里。这是因为狗的食道已被切断,肉根本进不了胃里。
狗依然贪婪地吃着,盘子里的肉始终是那么多。
这只狗徒劳地吃了四五分钟后,奇怪的现象出现了,在通向狗胃的一根像皮管里流出了大量的胃液。
胃液不断分泌,是狗的第十对脑神经——迷走神经的冲动引起的。巴甫洛夫对这只狗的迷走神经也动过手术,已在上面引出一根丝线。现在,只要他稍微提动一下丝线,就切断了脑与胃之间的联系。结果,狗尽管还是在不断地吞咽鲜肉,但胃液却停止分泌了。
这就是著名的“假饲”实验,它可以使人们观察到狗的消化腺的分泌情况。
从20世纪初,巴甫洛夫又开始研究高级神经活动,第一次发现了大脑皮层机能的活动规律。
他又给一条狗动了手术,在狗的腮帮子上开个小孔,用一根细细的导管安在它的一个唾液腺上。当狗吃东西流唾液的时候,一部分唾液就通过导管流到了外面。
巴甫洛夫通过实验发现,只要食物落到狗的口中,它就会泌出唾液,如果食物是湿的,分泌的唾液就少些,食物是干的,分泌的就多些。这种反射活动是狗和其它一切动物生来就有的,巴甫洛夫称它为非条件反射。
但后来的实验中,他又发现一个非常重要的事实,除了食物刺激口腔会引起狗的唾液分泌以外,其他的刺激,比如光、声音等的刺激,也能引起狗的唾液分泌。
为了通俗、形象地说明这种现象,在一次实验时,巴甫洛夫举起一只柠檬,对观看实验的学者说:
“诸位都知道这是柠檬,我不准备把它送到你们口中,只是让大家看一看……”
说到这里,所有在场的人的口中都流出了口水,许多人不自觉地咽了一下,并且笑出声来。
巴甫洛夫接着说:“诸位并没有吃到柠檬,却流出了口水。但诸位又是吃过柠檬的,知道它很酸,所以一见到它就流出了口水。这种流口水的反射是有条件的。因此我们称它为条件反射。”
从“非条件反射”到“条件反射”,巴甫洛夫经历了漫长而又艰苦的实验过程,这是消化生理过程中的一项重要发现,为人类在生理学方面的研究,做出了巨大的贡献。为此,在1904年,诺贝尔奖基金会该年度的生理学和医学奖金,授予了巴甫洛夫教授。要知道,巴甫洛夫是世界生理学家中第一个享有这种荣誉的科学家。
1935年,巴甫洛夫以86岁的高龄,主持了在苏联召开的第15届国际生理学大会,在这次大会上,巴甫洛夫被授予“全世界生物学界元老”的称号。次年2月,这位被人们赞颂为“生理学无冕之王”的科学家去世。