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第30章 发明9(2)

英国棉纺业中的第三大发明是克朗普顿发明的走锭精纺机。它实际上是综合了哈格里夫斯的珍妮纺纱机和另一名英国理发师阿莱特发明的水力纺纱机后产生的,因而得了一个难听的名字,叫做“骡”,即马与驴交配产下的杂种。

1774年,当克朗普顿21岁的时候,他便着手试制更好的纺纱机。他是一个性格内向的青年,独自在兰开夏郡博尔顿郊区一个庄园的屋顶工作,他的盛气凌人的寡母是这处庄园的看管人。克朗普顿不声不响地工作了5年,最后终于获得了成功。在新婚妻子的帮助下,他们开始纺纱和卖纱,他们纺的棉纱又好又细,在当时处于领先地位。

很快,克朗普顿就被竞争的人们包围了,那些人搭着梯子爬到屋顶的窗户跟前,伸长脖子向屋内张望,还在墙上打洞,偷偷地窥视新机器的奥秘。由于克朗普顿付不起申请专利的花销,便被迫在大庭广众面前把他发明的机器的秘密公之于众,此举仅仅收到了60英镑作为报酬。

克朗普顿精纺机在哈格里夫斯和阿莱特的想法基础上,增加了一个至关重要的滑动架,滑动架上安着旋转的锭子,新纺出的纱线绕在锭子上;滑动架前后移动,轻轻地把精纺的纱线绷直,甚至一直都处于绷直状态。这种精纺机采用蒸汽和水力作为动力。当时新兴的资本家很快看到了它的使用价值,便把它紧紧抓住,当做解决经常性的棉纱短缺的一种方法。

1812年,议院为克朗普顿补发了5000英镑的奖金,作为对他发明的走锭精纺机的认可。那时,英国已经安装了400万个锭子的克朗普顿精纺机来生产棉纱,其工作效率相当于400万个妇女用400万台手纺车纺纱,创造出了巨大的社会财富。与此同时,资本家却舍不得从荷包中多掏一分钱来雇用成年工人,于是,成千上万的儿童成了最为廉价的劳动力,他们在嗡嗡嗡的纺纱机前来回奔忙,每天工作时间竟达18个小时之久。这成为资本主义社会初始阶段的一段血泪史。

中国古代诗歌中有不少诗句反映妇女纺织的辛苦劳作场景。“纤纤擢素手,札札弄机抒。终日不成章,泣涕零如雨。”(《古诗十九首之迢迢牵牛星》)“唧唧复唧唧,木兰当户织。不闻机杼声,唯闻女叹息。”(《木兰诗》)“鸡鸣入机织,夜夜不得息。三日断五匹,大人故嫌迟。”《孔雀东南飞》 子弹穿不过,噪声却可以粉碎它;你一眼就能看穿它,也能在上面看见自己;它可以放进烤箱,可以放在海底,甚至登上月球,它是——自小生野里——玻璃的出世公元1世纪的罗马著名作家老普林尼声称,腓尼基的水手在无意间发明了玻璃。他说,当水手在巴勒斯坦的海边扎营时,从船上带下两块天然碳酸钠。他们将这两块碳酸钠垫在热锅底下,就地在海滩上升火煮饭。结果,碳酸钠和海沙因热而熔合在一起,变成了玻璃。

历史学家表示,玻璃出现在世上已有6000年之久。埃及人大概是第一个大量使用玻璃的人。考古学家在埃及的废墟里发现许多玻璃珠(大部分是蓝色的),年限可追溯至公元前2000年。

事情可能是这样的。很久很久以前,古埃及的一些旅行家在一次长途旅行中,由于天气发生急剧的变化,不得不在近海的一个山谷里住下来。于是,他们便在那里生火取暖、歇脚煮食……

几天过去,天气回转,海边变得风平浪静,他们喜出望外,准备继续旅行。可是,当他们收拾行李、准备离开那个山谷时,突然发现烧过饭的余烬里,有一粒粒白色鳞片似的东西在那儿闪闪发光。奇怪这是什么东西呢?他们惊奇地拾起这些莫名其妙的“鳞片”,带着它们踏上新的旅程。

这奇妙的“鳞片”,到底是什么呢?对当时的人来说,这可一直是个“谜”。其实,这“鳞片”就是人类最早无意中制成的玻璃。

那些古埃及的旅行家,为何在那里烧了几天饭,即制造出玻璃来了呢?原来这一带有着大量的山砂和海砂。本来这些细砂遇到柴火燃烧,是不会熔化的,但是那木柴燃烧时产生了木炭灰,由于炭灰中含有碱性碳酸钠成分,而碳酸钠有溶解沙石的作用。这样,靠柴火燃烧的热度和碳酸钠的化学作用,就把细砂粒熔化了,冷却后,重新结晶,成了一粒粒的透明体——“玻璃”。

据考古学家发现,大约在4500年以前,古代的埃及人和美索不达米亚人,就开始有目的地用石头烧制玻璃。不过那时的玻璃制品,价值贵如黄金,仅能用于装饰方面。

虽说玻璃诞生于山谷,可“繁殖”却在工厂。现代化工厂里,已能制造出各种各样的玻璃制品:平板玻璃、钢化玻璃、夹层玻璃、磨光玻璃、弯型玻璃、光学玻璃、有色玻璃、照明玻璃……近年又发展了玻璃纺织、玻璃钢材等品种。

1903年的一天,法国化学家班内狄克斯在实验室里工作,无意间,打翻了实验用的烧瓶。玻璃虽然碎成片片,可是再细看之下,它们仍然紧贴在一起,构成一个烧瓶的形状。

班内狄克斯发现在制造的过程中加入硝酸纤维素(一种液体塑胶),在水分蒸发掉后,形成烧瓶。即使烧瓶打破了,那层塑胶薄膜仍然存在,互相牵连着。

不久之后,班内狄克斯在报上读到一则新闻,在巴黎发生的一桩严重车祸,乘客可能因车前的挡风玻璃碎裂而受伤。于是,班内狄克斯立刻想到硝酸纤维素的好处。

起初,汽车制造商担心成本会因而提高,对“安全玻璃”的建议并不太感兴趣。他们只愿加强汽车少出事故的功能,顾虑不到出事以后,乘客受伤的预防。

直到1914年第一次世界大战爆发,一家厂商利用班内狄克斯的安全玻璃来制造防毒面具,效果不错。一次大战结束以后,汽车厂商开始采用安全玻璃来制作挡风玻璃。

今天,玻璃在不同的地方发挥着不同的作用,成为人们生活中不可或缺的重要物品。

早在公元前1000年,当液态玻璃无意间封住了吹管的一端时,玻璃工人从另一端用力吹气,结果非但没有吹开,反而将玻璃液吹成了一个类似气泡的东西,冷却后,居然成形。这就是吹制玻璃艺术的开端。今天的吹制玻璃术和过去几乎没有什么两样,只是机械化提高了不少效率——1分钟内,机器可以吹制出2000个灯泡。

它最初的诞生是为了替代昂贵的象牙,今天它在生活中随处可见,当初却是因乒乓球而誉满天下——有心插花花不开——塑料的童年世界上最早出现的塑料叫做“赛璐珞”,它的正规名称为“硝酸纤维塑料”。说到赛璐珞要先从乒乓球说起。

乒乓球运动起源于19世纪的英国。起初,它是英国上层社会中一种家庭娱乐。后来,人们受到网球运动的启发,在一种质地轻而硬的橡皮球外面包上毛线,把餐桌当成打球的场地,拍子是雪茄烟盒盖之类的木质板,这就是乒乓球运动的雏形。

当这种运动传到美国以后,引起了人们极大的兴趣。许多制造商从其他行业转为生产乒乓球,费伦和卡兰德便是其中的两个。当时的乒乓球是五花八门,既有那种早期的毛线橡皮球,又有价格昂贵的象牙球,还有于1839年出现的橡胶空心乒乓球。但是,这些球总存在着不足之处。

1863年,费伦和卡兰德在报纸上刊登了一条广告,悬赏10000美金征求更好的乒乓球材料。广告刊出以后,引起了很多人的注意,都在想方设法研制新的乒乓球材料,尤其是那些有化学知识的人,更是跃跃欲试。但是,大多数人只能自叹无术。

有一个家住纽约的印刷工人约翰·卫斯里·海维特也被这10000美金所吸引,决心搞出新型的乒乓球。海维特做了好多次试验,结果都没有成功。

由于工作关系,海维特经常可以阅读到最新出版的书籍。有一天,他拿起了一本化学方面的新书。他从书中得知,有人发明了一种特殊的棉花,这种棉花是将普通棉花放在浓硫酸和浓硝酸的混合液中制作而成的,其外表与普通棉花无异,但性质却大不相同,它特别容易燃烧。

“哎,能不能用这种棉花试试,看它能不能制出新的乒乓球?”于是,海维特按照书上的说明按部就班地干了起来。

他将这种特殊棉花溶解在酒精里,看看溶液很稀薄,没什么成功的希望;又顺手抓起一把樟脑扔了进去,希望能够出现奇迹。

一边搅拌着,一边摇晃着,溶液慢慢变得黏稠了,软软的,可以随心所欲地捏成各种形状,他拿了一团搓成了一个乒乓球的形状。

“如果能变成硬的就好了。”海维特心里暗暗地期待着。

奇迹出现了:那白色面团似的东西经过冷却以后,果然变硬了!海维特拿起来朝地上一拍,一下子弹得很高很高。

“哇!有门!”海维特高兴极了,他立刻又作了一次试验,并且将试验的条件作了详细的记录。

1869年,海维特拿着自己发明的新型乒乓球去找费伦和卡兰德。虽然深感失望的费伦和卡兰德已改行做其他生意了,但当他们看到海维特的乒乓球时,眼前一亮,当即答应付给他10000美金的奖金,条件是海维特必须将制造的方法原原本本地告诉他们。

费伦和卡兰德买下了海维特这项发明以后,了解到这种材料来源于棉花的纤维素,便给它起了个名字——赛璐珞,意思是“来自纤维素的塑料”。这就是人类发明的第一种塑料。

赛璐珞发明以后,受到了人们广泛的欢迎,它不仅质轻、有韧性,而且还能染成各种颜色,因此,人们将它制成眼镜架、三角尺、电影胶片、照相底片等许多东西。至今,它仍是制造乒乓球的最好材料。

赛璐珞条带上涂一层光敏薄膜,就成了一种拍摄和放映电影的理想材料。在还没有出现电影之前的1889年,一个叫伊斯特曼的美国人,已经把使用赛璐珞照相胶卷的柯达相机拿到市场上出售了。

橡胶的历史可谓源远流长,然而直到18世纪它才有机会真正走进人类的生活,从此一发不可收拾——从树的眼泪到人的宝贝——硬化橡胶的发明日常生活中的轮胎、鞋底、婴儿奶嘴,这些物品,都由橡胶制成。

橡胶是由树液中提炼出来的,它使篮球具有弹性;制成的雨靴能防水;连登陆月球的采石小推车,它的轮胎都是橡胶制成的。

不过,橡胶并不是近代才发现的。从古老的象形文字中可以看到一个人在拍橡皮球。而哥伦布第二次到新大陆时,他看到一个小孩正在玩球,那个球就是由树液硬化做成的。

南美洲的原住民以及西班牙、葡萄牙的探险家们,从野橡树提炼出乳状树液,做成防水的鞋子和衣服。不过,一碰到热天气时,这些东西容易变软或变形,甚至发臭。反之,在严寒的天气里,它又会变脆,像玻璃一样碎裂。

到1770年,英国的一位科学家约瑟夫·普里斯特利无意间发现,这种树脂竟能擦去书写的错误。因此,取名为“橡皮擦”。

从此以后,大家坚信,橡胶应该有更多的用途,其中一位就是美国的工人查尔斯·古德意。1839年年初,在麻州沃本市,古德意将镁、松脂酒精、熟石灰、硝酸和硫磺混在一起,一不小心,却掉了一小团在热炉子上。他正准备刮下,却发现炉子的热度已将橡胶烧得很硬,而且变得很有弹性。他拿到室外去,正是深冬酷寒的季节,然而直到第二天早晨,橡胶仍然完好,一点也没有裂开。

古德意的无心之举,居然获得了意外的收获。在古德意的自传里,他坦诚道,硬化橡胶并不是经过科学研究而发现,一切只是事出偶然。他写道:“因为我的不小心,却造成意料不到的结果。”1976年,古德意跻身发明家名人堂的行列。然而,这项发现却没有使古德意发大财。事实上,当他于1860年去世时,尚负债20万美元。

说实话,古德意发现了橡胶,并不是得来全不费工夫。他已经研究橡胶好些时候,才有机会碰上这桩意外。如今,橡胶可是世界上最大的工业之一。

据“吉尼斯世界纪录”,世界最大的轮胎直径为12英尺,重达12500磅,定价每个74000美元。

除了橡胶树以外,许多的藤蔓、灌木、蒲公英、乳草和鼠尾草中,也含有少量的橡胶成分,只是因为萃取不太划算,所以工业界没有采用。

导航的灯塔失火,焦虑的政府急令抢修,临危受命的技师却发现运来的石灰岩居然是劣质品。看似山穷水尽的背后,是柳暗花明的惊喜——建材之王变奏曲——水泥的改进被誉为“建筑材料之王”的水泥是现代建筑业不可缺少的材料,有人预测在不久的将来,它将取代钢材。可是,谁能想到水泥的发明竟与一场事故有关呢!

1755年,英国的普利茅斯港口的木制灯塔失火,引导航行的灯塔被毁,严重影响了商业船只的往来运营。这是关系国家经济收入的大事,因为当时英国的外贸已经很发达了,而且全靠海运。因此,英国政府命令技师史密顿用石头重建这座灯塔。

史密顿接到命令后,不敢怠慢,急忙派人集中大量石灰岩,运往靠近灯塔的一个小岛,准备焙制水泥。在这之前人们制造的水泥,与今天所使用的水泥不同,那是一种用白石灰或石膏和火山灰混合焙制的三种黏合剂。那时,人们认为白色的石灰岩是制造水泥的最佳原料。这次运往灯塔附近小岛的石灰岩带有黑色,史密顿看后,认为这是劣质品。他心情烦躁不安……尽管史密顿一而再再而三地催促,但所运到的石灰岩都带有黑色。史密顿心急如焚,心想:“真糟,用这些次品原料,怎能建造高标准的灯塔呢?”可是政府的限期使他不得不用这些带有黑色的原料将就着烧制水泥了。

意想不到的事发生了。用带黑色的石灰岩焙烧制成的水泥成品,质量竟然远远超出白色石灰岩焙制的水泥,史密顿惊讶不已……他经过分析发现,这种带黑色的石灰岩中含有黏土的成分。

聪明的史密顿断言,水泥性能的提高,很有可能是黏土所致。于是,他在含有黏土较少的石灰岩中,掺入不同比例的黏土,进行比较烧制实验。事实表明,含有6%~20%黏土的石灰岩,制成的水泥性能最好。

从此具有现代意义的水泥开始批量生产。

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