第5章 趣味發(fā)明(5)
- 趣味科學(xué)(科學(xué)知識大課堂)
- 李楠主編
- 5458字
- 2015-04-15 19:11:30
法拉第找來一塊大的馬蹄形磁鐵,把一個(gè)中心有軸的圓形銅盤固定在支架上,銅盤的一部分伸到馬蹄形磁鐵兩極間。在銅盤的軸線處引出一根導(dǎo)線,銅盤在邊緣通過一個(gè)電刷和另一根導(dǎo)線連接,兩根導(dǎo)線連在同一個(gè)電流計(jì)上。當(dāng)搖動(dòng)這個(gè)銅盤時(shí),電流計(jì)就指示出電流的讀數(shù)。
在圣誕節(jié)舉行的盛大演講會上,法拉第非常興奮地向聽眾展示了這個(gè)新奇玩意兒。法拉第有卓越的演講技巧,演講中充滿了熱情,就連擅長演講的小說家狄更斯都很欽佩他,維多利亞女王的丈夫艾伯特親王和兒子愛德華王子也是他的聽眾。
他詳細(xì)地介紹了磁生電的原理,并開始搖動(dòng)那個(gè)銅盤,電流計(jì)指針偏離了零點(diǎn),隨著搖動(dòng)的加快,電流的讀數(shù)越來越大。
聽眾中傳來歡呼聲,法拉第的額頭也沁出汗珠。當(dāng)他輕輕地拭去臉上的汗水時(shí),卻聽到一位貴婦人不以為然的問話:“請問,先生,您發(fā)明的這小玩意兒有什么用呢?”
法拉第不失風(fēng)度地向這位夫人微微一欠身,從容地回答道:“夫人,新生的嬰兒又有什么用呢?”
多么恰當(dāng)?shù)谋扔鳎ɡ诘你~盤發(fā)電機(jī)確實(shí)只發(fā)出了微小的電流。然而,它又是真正的、實(shí)用的發(fā)電機(jī)的原始形態(tài)。歷史已經(jīng)表明,由此導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)的誕生,為人類揭開了電氣時(shí)代的第一頁,到現(xiàn)在,任何人也不會否認(rèn),這個(gè)“嬰兒”已成長為“巨人”。
電影之父的貢獻(xiàn)
人類進(jìn)入19世紀(jì),科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展為電影藝術(shù)的成長奠定下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
這里,首先要提到的是1839年攝影技術(shù)的產(chǎn)生和它的廣泛應(yīng)用。它構(gòu)成了電影拍攝的重要組成部分。
說起來有點(diǎn)可笑,電影攝影機(jī)的發(fā)明,竟是由于一次打賭的意外收獲。
1872年,一位美國富翁和朋友打賭。他說,馬在奔跑時(shí),在躍起的瞬間是四蹄離開地面的。
那位朋友反對說,不管在什么時(shí)候,奔跑的馬總是兩蹄離地、兩蹄著地的。于是富翁請了英國攝影師愛德華·麥布里奇來做試驗(yàn)。麥布里奇把24架照相機(jī)的快門上各牽上一根線,當(dāng)馬匹飛奔經(jīng)過時(shí),連續(xù)踩斷了24根線,在極短的時(shí)間里,使照相機(jī)依次拍下24張照片,再將這些照片一張一張地按次序看下去,以便觀察馬兒是怎樣躍起,又是怎樣著地的。為了這一試驗(yàn),麥布里奇和助手們吃盡了苦頭,付出了大量的勞動(dòng),歷時(shí)6年,終于拍攝出一套寶貴的“馬跑小道”的珍貴資料,同時(shí)也證實(shí)了美國富翁的預(yù)言是正確的。然而,麥布里奇的成功又向人們提出了一個(gè)新問題:如果解決連續(xù)攝影的問題?因?yàn)樗?4架照相機(jī)僅僅只能拍攝奔馬的一段動(dòng)作,如果馬奔跑1000米的長距離,就得用上成千上萬架照相機(jī),膠卷的長度將會繞地球轉(zhuǎn)一圈了。所以,如何運(yùn)用一架單鏡頭的攝影機(jī)來代替多鏡頭的攝影機(jī)或者一組攝影機(jī),就成了解決連續(xù)攝影的關(guān)鍵問題。
1882年,當(dāng)麥布里奇帶上自己拍攝的連續(xù)照片到歐洲旅行時(shí),他們的成果使法國學(xué)者馬萊受到了極大的鼓舞。經(jīng)過幾年的不懈努力,馬萊運(yùn)用左輪槍的原理,創(chuàng)造出一種輕便的“攝影槍”,這是第一架能從一個(gè)鏡頭里,一秒鐘內(nèi)獲取若干底片的攝影機(jī),它真正解決了連續(xù)攝影的問題,說明現(xiàn)代的攝影機(jī)和攝影術(shù)已經(jīng)誕生。
到了1888年,英國發(fā)明家格林奈在前人研究的基礎(chǔ)上,改進(jìn)了攝影槍,發(fā)明了世界上第一部電影攝影機(jī),同時(shí)拍攝了倫敦的街景。當(dāng)試放他的電影,看見人物在布幕上活動(dòng)起來時(shí),他跑到街頭激動(dòng)地高呼:“成功了,成功了!”
在這一時(shí)期,世界著名的大發(fā)明家愛迪生的貢獻(xiàn)也是不容抹煞的。
他的第一個(gè)貢獻(xiàn),是在1887年和他的助手狄克遜在膠片間發(fā)明了鑿孔方法,解決了活動(dòng)照片的放映問題,這便是“愛迪生型”影片的問世。
他的第二個(gè)貢獻(xiàn),是在1894年發(fā)明了“電影視鏡”。它像一只大柜子,上面裝有放大鏡,里面裝有50英尺的鑿孔膠片,首尾相銜接,繞在一組小滑輪上,當(dāng)馬達(dá)開動(dòng)后,膠片便漸漸移動(dòng),畫面循環(huán)出現(xiàn)。“電影視鏡”面世后,深受人們的歡迎。當(dāng)它傳入中國后,被稱為“西洋鏡”。
愛迪生的發(fā)明使電影技術(shù)日臻完善。他運(yùn)用“電影視鏡”拍攝了一些娛樂性的舞臺影片,成為世界電影史上攝制戲劇電影的最早紀(jì)錄,如1893年拍攝的《奧特打噴嚏》就是一個(gè)著名的例子。
在實(shí)踐中,人們發(fā)現(xiàn)這種“電影視鏡”還有一些缺陷:一是太笨重,使用很不方便;二是沒有銀幕,只能供一個(gè)人觀賞,缺少群眾性;三是放映速度過快,致使人物動(dòng)作不太自然、平穩(wěn)。
改進(jìn)并完善“電影視鏡”的任務(wù)就落到法國盧米埃爾兄弟的肩上。
盧米埃爾兄弟原是照相攝影師。這哥兒倆將愛迪生的發(fā)明、其他人的成果以及自己的“連續(xù)攝影機(jī)”進(jìn)行綜合研究后,于1894年研制成了世界上第一架比較完善的電影放映機(jī)——活動(dòng)電影視鏡,終于把影像投放到銀幕上,使廣大的觀眾能夠共同欣賞這一新生的藝術(shù)。第二年,他們?nèi)〉昧伺臄z和放映電影的專利,成為真正電影的發(fā)明者和創(chuàng)始人。
盧米埃爾兄弟的“活動(dòng)電影視鏡”是架手提攝影機(jī),不僅靈活輕便,節(jié)約膠片,放映質(zhì)量好,而且具有一身兼任三職——攝影機(jī)、拷貝翻印機(jī)和放映機(jī)的功能,對電影事業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響,因而后人尊稱盧米埃爾兄弟為“電影之父”。
1895年12月28日是人類歷史上值得紀(jì)念的一天。這一天,在巴黎卡普辛路14號大咖啡館地下室,盧米埃爾兄弟公開售票放映了自己的影片。
首先放映的是《工廠的大門》。內(nèi)容是:清晨,工廠的大門被慢慢地推開了。女工們穿著不同花紋的衣裙,軟邊帽上插著千姿百態(tài)的羽毛,三五成群說說笑笑地進(jìn)入大門。男工們穿著敞懷的茄克衫,推著自行車,漫不經(jīng)心地也走進(jìn)廠門。隨后來了一輛豪華的馬車,工廠主旁若無人地坐在里面,馬車駛?cè)牍S后,大門便緩緩地關(guān)上了。影片內(nèi)容雖然簡單,但觀眾看得興味盎然,放映獲得極大成功,引起巨大轟動(dòng)。這一天被公認(rèn)為世界電影的誕生紀(jì)念日。
盧米埃爾兄弟一共拍攝了50多部短片,都是紀(jì)實(shí)片。這些短片從內(nèi)容到表現(xiàn)手法都對后來的電影事業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
他們的影片,現(xiàn)實(shí)主義地表現(xiàn)了人們的生活。短片幾乎沒有什么故事情節(jié),缺少矛盾沖突,然而動(dòng)作性和新聞性較強(qiáng),拍攝真實(shí),成為寫實(shí)主義的開路先鋒。影片能夠開闊人們的視野,開發(fā)人們的智慧,促進(jìn)人類的科學(xué)技術(shù)發(fā)展。當(dāng)高爾基看了這些影片后,熱情地贊頌道:
“可以肯定地預(yù)示,由于這個(gè)發(fā)明具有驚人的新穎性,它將獲得廣泛的發(fā)展”,“它一定能夠?yàn)橐话愕目茖W(xué)任務(wù)服務(wù),為改善人們的生活和發(fā)展人們的智慧服務(wù)。”
下面簡單介紹幾部影片對后世的影響。
《工廠的大門》:傳說是盧米埃爾在里昂工廠對面一幢樓的窗口拍攝的,這是電影史上第一次用“隱蔽攝影法”拍片。
《水澆園丁》:是根據(jù)路易·盧米埃爾7歲的小弟弟的調(diào)皮舉動(dòng)拍攝的。說的是一名憨厚的花匠拉著一根長長的水龍頭在澆花,來了個(gè)淘氣的男孩,他悄悄地踩住了那根膠皮水龍頭。
花匠以為水龍頭發(fā)生了故障,剛打開唧筒進(jìn)行檢查,小孩馬上松開了腳,水龍頭猛烈噴出的水澆了花匠滿臉。花匠生氣了,抓住小淘氣,猛打他的屁股。這場追打孩子的鏡頭,形成了引人發(fā)笑的場面,取得了一般紀(jì)錄片達(dá)不到的效果。這部短片盡管拍攝技術(shù)并不高明,光線灰暗,構(gòu)圖平淡,但可以說是最早帶有“懸念”的喜劇片。它已具備簡略的劇情,有開端、發(fā)展、高潮和結(jié)局,這為以后的故事片奠定了基礎(chǔ)。
《膝行人》:比上一部的喜劇效果更濃。它敘述一個(gè)假裝殘疾的乞丐,為了逃避警察追捕,突然站起來逃跑,這便成了后來“追逐片”的先聲。
《火車到站》:短片從開頭出現(xiàn)一個(gè)遠(yuǎn)景車站,一個(gè)搬運(yùn)工手推行李。接著從地平線出現(xiàn)一個(gè)黑點(diǎn),逐漸增大,是一列火車開來,車頭占滿銀幕。下面便是月臺上許多旅客上下列車的種種表情。這部紀(jì)實(shí)片成功地運(yùn)用了“景深”鏡頭,使畫面產(chǎn)生層次感和縱深感。觀眾可以清楚地觀賞到火車從地平線上出現(xiàn)的遠(yuǎn)景起,直到火車進(jìn)站的近景止,了解到電影表現(xiàn)的無限可能性。鏡頭前實(shí)演實(shí)拍的人物,在畫框內(nèi)產(chǎn)生一連串的不同形象,和現(xiàn)代蒙太奇所體現(xiàn)的連續(xù)效果十分接近。
《機(jī)器肉店》:它描寫一頭又肥又壯的豬,搖頭擺尾地從前面走進(jìn)了一架古怪的機(jī)器里,后面出來的竟是一串串美味的香腸……這部引起觀眾哈哈大笑的滑稽有趣的短片,孕育著科幻片的胚胎,引起了人們無限的遐想。
《救火出動(dòng)》等四部短片先在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)拍攝后,盧米埃爾兄弟把它們連接起來放映,構(gòu)成了一個(gè)消防隊(duì)員救火的驚險(xiǎn)小故事。它在電影史上最早運(yùn)用了蒙太奇的手段。
盧米埃爾兄弟訓(xùn)練和培養(yǎng)了第一批攝影師。他們前往各地,拍攝了許多具有很高史料價(jià)值的新聞電影。有的學(xué)生如普洛米奧還創(chuàng)造了移動(dòng)攝影法,使攝影機(jī)第一次獲得了活動(dòng)的自由。
這種可貴的嘗試,對后來的電影藝術(shù)的形成起了積極的作用。
能源開發(fā)的第一頁
舌頭上來的電
1800年3月的一天,英國皇家學(xué)會收到了一封來信,打開一看,是宣布一項(xiàng)發(fā)明的信函,發(fā)明人是巴費(fèi)爾大學(xué)的教授伏打,發(fā)明項(xiàng)目就是今天的化學(xué)電源——伏打電池。
在這之前,要獲得電能只有兩種方法:一種是從靜電機(jī)上通過摩擦收集電荷,另一種是從電容器的老祖先——萊頓瓶中收集電荷。
為此,許多科學(xué)家都在孜孜不倦地研究新的電源。意大利博洛納大學(xué)的教授伽伐尼,就是熱心為此奮斗的一員。經(jīng)過多年的研究,他發(fā)現(xiàn):當(dāng)用兩片不同的金屬片接觸到青蛙大腿時(shí),青蛙大腿就會驟然一抽,這是由電流造成的肌肉組織的收縮。于是教授宣布:動(dòng)物體本身也蓄有電流,只要用金屬片將電流引導(dǎo)出來就行。
當(dāng)時(shí),許多學(xué)者都相信這位教授關(guān)于“動(dòng)物電”的理論,可是巴費(fèi)爾大學(xué)的伏打教授就偏偏不相信。他堅(jiān)信“動(dòng)物電”是一種誤解,它的正確答案應(yīng)該是:當(dāng)兩種潮濕而不同的金屬放在一起,就會產(chǎn)生電流。
他曾做過有趣而簡單的實(shí)驗(yàn):把自己的舌頭夾在一張錫箔和一塊銀幣中間,當(dāng)用手指按緊銀幣和錫箔時(shí),他感到有一種特殊的酸味。他又做了無數(shù)次類似的實(shí)驗(yàn),最后確信:當(dāng)兩種不同的金屬導(dǎo)體之間放進(jìn)一個(gè)潮濕的導(dǎo)體時(shí),這兩種金屬導(dǎo)體的端處會產(chǎn)生出電流。他當(dāng)眾做了一個(gè)著名的實(shí)驗(yàn):用一塊銀幣和一塊與它一般大小的鋅板,中間夾著一張潮濕的紙板,做成一組最原始的電池。伏打用20組、30組、60組這樣的電池連接在一起,流出來的電流就相當(dāng)多了。這時(shí)如果用手指去觸及這一大串電池的兩端,就會明顯地感到麻酥酥的。如果用一根導(dǎo)線連著一端去觸及另一端,就會看到閃閃的電火花。
麻酥酥的觸電感覺和瞬間的火花給了伏打極大的鼓舞,他知道,人們要尋找的新電源已經(jīng)來到了他的實(shí)驗(yàn)室里。他又日夜埋頭實(shí)驗(yàn),努力使這種新電源得到完善。他發(fā)覺潮濕紙板里的水容易被擠出來,影響電流的產(chǎn)生,就改用類似杯子的容器。以后又發(fā)現(xiàn)用食鹽水代替普通水,會產(chǎn)生更多的電火花。這里的伏打電池已經(jīng)達(dá)到實(shí)用的地步了。
當(dāng)伏打宣布這一發(fā)明的一個(gè)月后,伏打電池就已被人們用來把水分解為氧氣和氫氣了。
2000個(gè)電池也不行
19世紀(jì)初,英國科學(xué)家戴維做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn):他用2000個(gè)伏打電池串聯(lián)起來,正負(fù)極分別接在兩根炭條上。結(jié)果,一個(gè)令人吃驚的現(xiàn)象出現(xiàn)了:炭條之間產(chǎn)生了長1厘米的刺眼的電光。
這種電弧光給人們帶來了光明。可惜,它不能持久,這2000個(gè)電池里的電能很快就消耗完了。因此,人們很希望有一種能產(chǎn)生高電壓大電流的新電源。
1831年,法拉第的一個(gè)實(shí)驗(yàn)把人們引上了這條希望之路。他用一塊磁鐵移近一個(gè)用60多米的銅線纏成的線圈,這線圈的兩端就產(chǎn)生了電流,使電流計(jì)的指針微微擺動(dòng)。擺動(dòng)的指針告訴我們:在磁場中上下移動(dòng)導(dǎo)體,可以產(chǎn)生電流。隨后,法拉第制成世界上第一臺銅盤發(fā)電機(jī)。
1832年,法國的皮克希也設(shè)計(jì)制造出一臺發(fā)電機(jī)。這是一臺手搖發(fā)電機(jī),它有兩個(gè)線圈是固定的,線圈下面有一個(gè)馬蹄形的永久磁鐵,由齒輪帶動(dòng)它旋轉(zhuǎn)。齒輪是靠人搖動(dòng)的。這正好和今天一般的發(fā)電機(jī)相反。
使發(fā)電機(jī)走上今日構(gòu)造軌道的人,是美國的薩克斯通。他使兩個(gè)線圈不斷旋轉(zhuǎn),而永久磁鐵固定不動(dòng)。
1840年~1865年,人們已經(jīng)制造出好幾種發(fā)電機(jī)了,不過它們都是采用永久磁鐵,結(jié)果效率并不高,發(fā)電量不超過15千瓦。當(dāng)然,它和電池相比,已經(jīng)向前跨出了一大步。
由于實(shí)踐的需要,人們盼望能從發(fā)電機(jī)里流出電壓更高、電流更強(qiáng)的電流。
1851年,又有人提出一種新方式,那就是在這發(fā)電機(jī)的永久磁鐵外面也纏上線圈,讓發(fā)電機(jī)發(fā)出來的電的一部分流入這線圈,發(fā)明者認(rèn)為,這樣可以增加發(fā)電機(jī)的磁場,可以使發(fā)電機(jī)獲得更強(qiáng)的電流。
這個(gè)理論給正在尋找強(qiáng)電流的人一種啟示,有許多學(xué)者努力通過實(shí)驗(yàn),把這個(gè)理論變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。4年之后,由一個(gè)丹麥人制造成功這種發(fā)電機(jī)。由于它的優(yōu)點(diǎn)顯著,獲得了專利權(quán)。到1866年,西門子進(jìn)一步用電磁鐵代替了永久磁鐵,發(fā)電機(jī)的效率又向更高水平邁進(jìn)。
1875年,發(fā)電機(jī)在邁向今天這種構(gòu)造的軌道上走完了重要的一步。那就是在圓柱形鐵棒身上開鑿一條溝,就像紡織廠里的梭子一般,然后在這溝上纏上線圈,讓這線圈在周圍的馬蹄形電磁鐵之間旋轉(zhuǎn),這線圈兩端就會產(chǎn)生出強(qiáng)電流。
1882年,世界上第一個(gè)商用電光源公司誕生,此時(shí),發(fā)電機(jī)已經(jīng)在50多年里,走完了從幻想到理論,從理論到實(shí)驗(yàn),從實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)的歷程,踏上了為人類服務(wù)的征途。直到今天,它們?nèi)匀灰挂岳^日地為我們輸送強(qiáng)大的電流,并朝著更新更完善的方向進(jìn)展。
格拉斯哥草坪上的靈感1765年5月下旬的一天,天氣晴朗,白云高高飄浮,微風(fēng)吹拂著格拉斯哥的大草坪。有一個(gè)青年工人低著頭聚精會神地走著,好像用腳步丈量草坪似的,走了一遍又一遍。
草坪上有什么東西吸引著他呢?
是一個(gè)理想的閃光在這個(gè)青年的腦海里掠過:他想起了在草坪前面的格拉斯哥大學(xué),他在那里從事修理紐科門蒸汽機(jī)已經(jīng)好多年了,發(fā)現(xiàn)了許多紐科門蒸汽機(jī)的毛病。現(xiàn)在想到的是:
能不能自己動(dòng)手改進(jìn)紐科門蒸汽機(jī),改掉它的毛病呢?這靈感像給多年積蓄的實(shí)踐與知識的水庫打開了閘門,水流朝著前方奔騰咆哮而去。
從此,這個(gè)青年工人走上了制造新型蒸汽機(jī)的道路。他就是赫赫有名的大發(fā)明家詹姆斯·瓦特。
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