[智慧灵光:人类有史以来最伟大的100项发明发现(八)]人类有史以来最伟大的发明

　　编者按： 　　上天入地，翻云覆雨，抬手烟，挥手火……曾经这些在凡人看来神秘的不能再神秘，且只有神仙才可能做到的事情，现今早已稀松平常。飞机实现了“上天”的梦想，潜艇实现“入地”的梦想，枪炮实现了“身怀绝技”的梦想，航天飞机实现了“飞向月宫，一会玉帝嫦娥”的梦想……只要我们有梦想，梦想就终有一天会实现!先人们的梦想几乎都在一步步地成真，现代人的梦想又在哪里?……
　　枪是今天最常见的管形武器。中国是最早发明和使用枪的国家。
　　最初的火枪，用长竹做枪管，内装火药，点放后喷出火焰，主要用于狩猎。严格说起来，这还不能算作是枪，因为它没有弹丸。把它看作喷火器恐怕更恰当一些，但它为以后枪的发展打下了基础。
　　公元905年，中国出现了最早的“原始枪”――火枪。它是在矛上捆一个爆破筒式的大爆竹，向前喷火而不炸，但威力要比单独的爆竹大得多。在绘于10世纪中叶的敦煌的一幅丝绸图上，呈现着世界上第一幅“枪”的形制：如来佛正在打坐，美女和恶魔们企图使他分心，将一枚类似手榴弹的东西向他投去，还有一个头顶上长有3条蛇的恶魔在用火枪对准他，枪口正喷出火焰。这种“枪”已有了现代枪的雏形。
　　火枪的发展，经历了漫长的演化过程。到了中国南宋时期，人们用金属做枪管，从枪膛打出的是弹丸，射程能达到30～40步远。1259年，寿春府制造出了“突火枪”，借火药力量发射出“子窠”，即世界上最原始的子弹。
　　宋元之际，火枪的式样很多。常用的是多管火枪，一管射完，另一管的导火线又点燃了。还有构造巧妙而实用的“鹤枪”，除了喷火之外，从它的金属枪膛内一次可射出六七个的弹丸。
　　现存最早的枪，是中国元代时遗留下来的。黑龙江省曾出土过一支1288年的青铜手枪，40厘米长，4公斤重，现收藏于英国伦敦的一家博物馆。现存最早的长枪，是山东长岛博物馆所收藏的南宋铜火铳，它是1351年制造的，有4米长，5公斤重，铳身上刻有“射穿百孔，声震九天”的铭文，表明它的威力是很大的。
　　到中国明代，出现了多种类型的枪，性能也有很大的改进。特别是还出现了多管枪，有的可单管轮流发射，有的可多管同时发射，这是现代机关枪和多管火器的前驱。
　　后来，那些曾经到过中国的欧洲人把枪炮技术带回了他们的家乡。在这以后的几百年中，欧洲人把枪的制造技术向前推进了一大步。
　　进攻和防御，是战争中最基本的战术思想。在现代战争武器中，很好体现这种思想的，就是坦克这种装甲战斗车辆。
　　英国是坦克的诞生地。对它的发明起决定性作用的有两个人：一位是身为英国海军大臣的丘吉尔，他用特殊的才能帮助了福斯特公司，以促使皇家海军关心“陆地巡洋舰”的发展，另一位是英国皇家工程师斯温顿，是他坚持自己关于研制坦克的意见，进而争取到了总参谋部的支持。
　　坦克是从轮式装甲战斗车和履带式农用拖拉机发展过来的。在最初的试制过程中，还有两个人发挥了重要作用。一位是福斯特公司总经理威廉・特里顿，另一位是在英国陆军部任特殊职务的麦吉尔・沃尔特・威尔逊。他俩的共同责任，就是按军队的要求制造出一种机械装置――“小威利”。但是，它还远没有达到这样的标准：跨越宽的壕沟和冲破带铁丝网的路障。
　　根据这种标准，1915年英国制造了传统的长菱形坦克。这就是在履带式拖拉机的基础上制造出的第一辆“小游民”坦克。它重18.3吨，发动机功率105马力，时速3.2公里，乘员2人，车上装一门发射2磅炮弹的火炮和数挺机枪。
　　时隔一年，又一辆坦克“大游民”――Ⅰ型坦克问世了。它的发动机功率105马力，时速6公里，乘员8人，装有2门发射6磅炮弹的火炮和4挺机枪。Ⅰ型坦克于1916年9月投入索姆河战斗，这是世界军事史上第一批用于实战的坦克。
　　最初的坦克，履带通过车体顶部两侧，构成了一个完整的闭合圈。但它有两个突出的毛病：一是不可能把旋转炮塔安装在车体顶部，二是对乘员防护能力差，他们不得不穿上防弹衣，戴上链结式面罩。
　　到19世纪20～30年代，坦克的设计出现了新趋向。首先是出现了旋转炮塔设计。后来，美国人沃尔特・克里斯蒂完成了一系列设计，对坦克研制产生了深远影响。起初，他参与制造了一种既能靠履带也能靠轮子行驶的车辆，这就避免了全履带车固有的不可靠性。稍后，在对几种变革的试验战车的研制之后，他又制造了一种快速、可靠的履带式战车。
　　“二战”后，苏联、美国、英国都致力于发展更先进的坦克，因而使得坦克的结构趋于成熟，并普遍采用装一门炮的单个旋转炮塔和单一的履带式推进装置，从此确定了现代坦克的总体结构形式。
　　潜艇是一种特殊的军用舰艇。它可在水面和水下航行，主要是用鱼雷，火炮和导弹攻击敌船以及岸上目标，还用来侦察敌情。
　　发明舰艇虽说是近代的事情，但很早人们就向往像鱼儿一样在水中自由往来。
　　17世纪20年代，荷兰物理学家科尼利斯‘德雷尔制作了一条特别的潜水船。它是木制的，船体外还蒙上了一层涂油的牛皮，下潜深度为4～5米船内装有羊皮囊作为水柜。羊皮囊内灌进了水，船就下潜，把羊皮囊内的水挤压出去，船就上浮到水面。这算是世界上最早的潜艇雏形了。
　　在18世纪美国独立战争中，英国战舰在美国的海面和港口横冲直撞，激起了美国人的义愤。戴维特布斯涅尔下决心建造一条水下战舰，从水下去攻击英国的战舰。很快，他设计建造了一条名叫“海龟”的小艇。它有一个木制的外壳，形状很像一个尖头向下的鹅蛋。艇底有一个小水柜，艇内有一个小水泵。向水柜灌水，小艇就潜入水中；用水泵把水柜的水抽出来，小艇就浮出水面。艇上还装有一个手摇螺旋桨，可使小艇在水下前进。艇外挂有一个大炸药桶。进攻时，小艇开到敌舰的正下方，把炸药桶挂在敌舰的船底，然后启动定时爆炸装置。当小艇离开后，炸药桶自动爆炸，这样就可以摧毁敌舰。
　　后来，美国人罗伯特・富尔顿、德国人威廉鲍尔对潜艇加以改进，采用脚踏车作为动力，从而提高了潜艇的行驶速度。
　　19世纪60年代，美国内战爆发。南军建造的“大卫”号潜艇，以小型蒸汽机为动力，这是潜艇在动力上由人力改为机器的重大改进。1863年10月的一个夜晚，“大卫”号潜艇击伤了北军的“克伦威尔”号铁甲舰。1864年2月17日傍晚，南军又使用“亨利”号潜艇，用长竿鱼雷炸沉了北军的“休斯顿”号巡洋舰，成了历史上第一艘击沉战舰的潜艇。
　　1899年，芬贝夫建造了一艘名叫“纳维尔”号的潜艇。它有两层壳体，在艇的内壳外又包上一层外壳。内外壳之间的空间用来装水，叫水柜，可使潜艇下潜上浮，从而具备了较好的潜浮和航海性能。水下航行速度8海里，水上航行速度11海里。这一重大改进， 为现代潜艇打下了良好的基础。
　　20世纪以来，潜艇越造越大，越造越好，大多以柴油机为动力，航速有很大的提高，武器装备中既有火炮，又有鱼雷，攻击性大为增强。
　　“二战”期间，潜艇不仅数量多，而且种类全，用途也越来越广。战后，各国又加快了核动力潜艇的步伐。核潜艇有很快的航速，装备了弹道导弹，能长时间在水下航行，大大提高了隐蔽性。
　　航空母舰是海军制海权的重要标志之一。作为海军中的最大舰艇，它已走过了近百年的发展历程。
　　1910年11月的一天，在美国东海岸的一处海湾，停泊着一艘轻巡洋舰“伯明翰”号，准备进行一次大胆的试验――世界上第一架飞机将在军舰上起飞。当飞机滑完26米长的跑道后，便离开了舰身。因飞机滑跑距离太短，速度不够，升力不足，因此飞得越来越低，眼看就要掉进水里了。在这危急关头，驾驶员巧妙操纵机尾水平舵，又将飞机拉了起来。两个月后，又成功进行了飞机在军舰上的降落试验。试验证明，飞机能在军舰上起落，因而能在海上作战。这使各国对建造可供飞机起落的舰船产生了更大的兴趣。
　　1918年，英国海军改造了一艘巡洋舰，使之可供飞机在舰上同时起降。该舰叫“飞机搭载舰”，是最早出现的用旧军舰改装成的航空母舰，它能装载20架飞机。不久，英国又把一艘正在建造的客轮“卡吉士”号改装成了航空母舰“百眼巨人”号。它具有全通式飞行甲板，即起飞和降落是连在一起的，飞行跑道更长，飞机的起飞和降落更方便了。
　　1922年，日本新造了一艘“凤翔”号航空母舰，携带飞机21架。这是世界上第一艘专门设计和建造的航空母舰，初步具有现代航空母舰的样子。
　　1921～1922年，美、英、日、德，意五国在华盛顿制定关于限制战列舰总吨位的协定，促进了航空母舰的发展。到1930年前后，美、英、日、法四国先后改装成一批航空母舰。与“风翔”号相比，它们的航速、吨位和装载飞机量大为提升，一般能载20～29架飞机。
　　“二战”中，航空母舰的作用受到各国的高度重视，掀起了设计、建造新型航空母舰的热潮。美国的“尼米兹”级核动力舰是世界上最大的航母，长333米，宽35米，吃水深度11.3米，排水量10.2万吨。
　　二战后，航空母舰采用了很多新技术、新装备，所以人们又把它称为”移动的大陆”。
　　说起降落伞的发明，人们总爱提起达・芬奇留下了的那张降落伞的草图。有人认为，正是这张草图，表达了人类制作降落伞的最初思想。
　　然而，中国人在这方面的思想和实践，却要比达・芬奇早得多。有趣的是，在不同时代，一个帝王和一个盗贼，竟在他们不经意一跳间，创造出了两个世界纪录。
　　舜是中国远古时代的杰出帝王。在司马迁的《史记》中，记录了这么一件事：一次，舜困在很高的一根燃烧的木柱上，情急之中，他利用两个斗笠跳下来。斗笠增大了空气的阻力，减慢了他落下来的速度，从而安全落地，一点伤也没有受。随后，有人用布制作了的一个“降落伞”，表演空中杂技。这是世界上最早的降落伞表演，距今至少有4500年。
　　中国宋代的民族英雄岳飞的玄孙岳珂，在《程史》一书中也记录这么一个有趣的故事：聚居在广州的阿拉伯人，在他们建造的清真寺的高高的塔尖上，安装了一只栩栩如生的大金鸡。可不久发现金鸡少了一条腿，原来是被一个小偷盗走了。小偷后来被抓住了，他供认当时是借助一把伞才得以逃跑的。
　　当然，直到17世纪以前，还没有发明现代形式的降落伞。1687－1688年，法国派驻泰国的大使德・卢贝尔，亲眼看到了中国杂技演员借助两把普通伞表演的跳伞节目后，把那惊心动魄的一幕写进了他的《历史关系》一书。后来，一个叫勒诺尔芒的人，读了这本书以后非常激动，就想亲身试验一下。他多次从树顶上，房顶上跳下去，结果很成功。1783年，勒诺尔芒把这一发明命名为“降落伞”。
　　现代的降落伞是在18世纪末发明的。1797年10月22日，在巴黎的蒙索公园上空，人类首次从飞行器上跳伞。跳伞的人叫加内林，他使用的降落伞有肋状物支撑，收拢起来就像现在的太阳伞。它由氢气球带上高空，一直上升到3000英尺，加内林一拉系在气球上的释放绳，降落伞就离开了气球。巨大的气流冲开伞盖，降落伞摆动得很厉害，使站在小篮子里的加内林头晕目眩，恶心呕吐。这一次跳伞，开创了人类自天而降的历史。
　　1912年的秋天，F・R・劳在美国完成了从飞机上的第一次跳伞。1919年4月，同样是在美国，欧文首次使用他改进的有开伞索的降落伞。这种降落伞就是现代降落伞的原型。
　　近100年来，人们不断改进降落伞的制作材料与设计，使它既轻便，安全实用，又形式美观，被广泛应用于军事，救灾、科研和体育运动诸领域。
　　20世纪初飞机的发明，把人们像鸟儿一样飞翔的梦想变成了现实。
　　早先，一些勇敢的人，在双臂绑上羽毛，站在塔尖、悬崖上往下跳，试图体验鸟儿的飞翔，结果不是摔断了胳膊，就是摔断了腿，有的还为此断送了性命。
　　1847年，法国的唐普尔制造了一架蒸汽推动的单翼机。它从滑道滑下，但仅能离地飞行几秒钟。1884年，一个叫莫柴斯基的俄国人，驾着他的一架单翼机，大约飞了50米。10年后，侨居国外的美国人马克西姆造了一架大型模型双翼机，用蒸汽作动力，在实验中升起来数英尺。
　　真正意义上成功研制出世界上第一架飞机的，是美国人韦伯・莱特和奥佛一莱特兄弟。
　　童年时代的莱特兄弟非常热衷于放风筝，以后又潜心研究飞行器。有一次，一位顾客到他们经营的自行车铺买了一条车胎。韦伯忽然发现手中的硬板纸，形状酷似一只盒形风筝，不由心中一亮：能不能用折叠风筝的办法来控制飞行呢?经过认真研究，1899年11月，兄弟俩制作了一只翼展1?5米长的风筝，又系上4根操纵飞翔的牵绳。
　　第二年，在北卡罗来纳州的一座小山上，兄弟俩又成功牵引起一架较大的滑翔机。
　　随后，兄弟俩决定：在滑翔机上安装先进的汽油活塞发动机。遗憾的是当时还没有符合要求的小型发动机。后来，在一个叫狄拉的机械工人的帮助下，他们克服了许多困难，终于试制成功一台4汽缸、12马力、重70千克的内燃机。接下来，他们又试制出螺旋桨。内燃机通过链条带动螺旋桨，这样，一架用轻质木料为骨架，帆布为基本材料的双翼飞机制造成功了。
　　1903年10月17日，世界上第一架飞机试飞成功。它飞行了12秒，高度为3米，距离是37米远。当天，兄弟俩重复飞行了4次。最后一次飞行了59秒，距离达到200米远。
　　1905年6月，他们的“飞鸟三型”飞机又一次试飞成功。飞行中它可以倾斜，转弯，飞8字形和盘旋，飞行持续了半小时，时速达到35英里。不久， 经过改进的“飞鸟三型”，完成了负载两人飞行的试验。
　　1908年，他们又分别在欧美各国作了飞行表演，使先前的原始飞行发生了革命性的变革，开创了一个崭新的飞机时代。
　　“火箭”一词的含义是：武器、运载器。作为武器的火箭，装有制导装置，所以叫“导弹”。作为运载器的火箭，亦称“运载火箭”，用于空间领域，所以又叫“太空火箭”。
　　世界上公认，火箭是中国人首先发明的。至晚在中国南宋，火箭已被用作武器，明代又有所改进。还有人将多个火箭绑在一起以增大推力，有的使用了二级火箭。这与现代使用的集束式火箭和多级火箭原理上是一样的。
　　据说，中国明代有一个叫万虎的人，他把47枚火箭绑在椅子背后，自己手持风筝端坐在椅子上，请人点火，好让他飞上天去。结果一声爆炸，碎片纷飞，人们再也找不到万虎。为了纪念这位为航天而献身的先驱，人们把月球背面的一个环形山，命名为“万虎火山口”。
　　前苏联的齐奥尔科夫斯基是现代火箭技术理论的奠基者。1895年，他写了一本科学幻想小说《奇异的地球和天空》。1898年，他又写成《用火箭推进飞行器探索宇宙》一文，第一次阐述了火箭飞行和火箭发动机的基本原理。1920年，列宁亲自下令支持他的研究工作。他的研究成果对前苏联火箭技术的发展有深远的影响。
　　1923年，德国人奥伯斯出版了《从火箭到星际太空》一书。他深入研究了许多技术问题，比如喷气速度、理想速度和火箭在大气层中上升的最佳速度。
　　1926年，美国人哥达德制造的用液氧和汽油做推进剂的第一枚液体火箭试飞成功。三年后，他又发射了一枚装有气压计、温度计和照相机的火箭，从1930～1935年，他发射了多枚试验火箭，高度达到2500米左右。
　　20世纪30年代起，德国火箭研究迅速发展。1932年，德国陆军接管了火箭研究工作。以后又在冯・布劳恩的主持下，通过反复试验，在空气动力学、制导与控制、发动机设计、弹道设计方面积累了大量经验。
　　10年后的1942年10月3日，在波罗的海沿岸佩内明德发射场，德国发射了第一枚液体军用飞弹V-2，飞行190公里，最大高度85公里。它是战后各国火箭发展的蓝本。
　　1946年4月美国首次发射V-2，这是一个探空火箭计划的开始。不久，V-2火箭头部被装上科学仪器发射到了73～130公里的高空。之后不久又第一次成功地使用降落伞将火箭安全降落下来。1947～1949年，前苏联研制了几种探空火箭，一直使用到50年代。
　　1957～1958年是国际地球物理年，出现了利用探空火箭探测高空的高潮。人类迎来了一个火箭时代。
　　前苏联是世界上最早发射地球卫星的国家。
　　1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星“伴侣”1号，在前苏联拜克尔发射场由USSR-1三级火箭送入轨道。仅过了一个月，卫星“伴侣”2号又被送入轨道。它比第一颗重，同时还把一条叫“莱卡”的狗，以及一些科学仪器送入太空。
　　很快，美国的艾森豪威尔总统也设立了科学顾问，批准了陆军制定的卫星发射计划，成立了火箭和卫星研究小组，航空咨询委员会组织了一个特别委员会，专门负责空间技术……第二年初，又组建了高级研究计划局，具体负责研制导弹和卫星。
　　当时由于急于求成，还闹出了一场笑话。时任美国“先锋”空间计划的负责人海根博士声称，假如一切顺利的话，很快可以发射一枚三级“先锋”火箭。白宫领导人误认为这次火箭发射就是卫星发射，急忙向外界宣布了这一消息。于是，“先锋”计划者不得不匆忙改变计划。1957年12月6日，“先锋”火箭搭载卫星勉强发射，结果仅仅上升了2米高，就在一团大火中烧毁了。
　　1958年10月，美国发射了第一颗空间科学探测卫星“先驱者”1号，飞行43小时后又重返大气层，这表明美国卫星具有很好的操纵性能。三个月后，前苏联又发射了第一颗绕太阳飞行的人造行星“梦想”1号，1959年3月，美国的人造行星“先驱者”4号也进入太阳系轨道。可半年后，前苏联又发射了“梦想”2号，实现了第一个在月球上的硬着陆：不久，又发射了“梦想”3号，这是第一颗绕月球飞行的卫星。1960年8月，美国把“发现家”8号卫星送入轨道，它绕地球17圈后抛射出了资料囊，之后又实现了地面上的资料回收。而前苏联随即发射的“太空舱”2号卫星，则把2条狗，还有老鼠，苍蝇、植物，种子送入轨道，然后让它们安全返回地面。这次生物回收技术为人类进入太空，返回地面创造了条件。
　　20世纪70年代以来，一个接一个的航天发射计划，耗费了巨大的人力、物力和财力。巨大的消耗迫使人们必须考虑，能否让航天器重复使用7能否让它一直呆在空中，作永久性的科学考察?于是，空间站和航天飞机应运而生。出于各自的条件和政治，军事目的考虑，前苏联主要发展空间站，美国则重点发展航天飞机。
　　空间站是环绕地球运行的半永久性的空间实验室，用于长时间的科学和应用研究，又叫“航天站”、“轨道站”。它一般由对接舱，气闸舱、轨道舱、生活舱、服务舱、专用设备舱和太阳电池翼组成。
　　世界上第一个空间站是1971年4月19日由前苏联发射的“礼炮1号”。四天后，由“东方”号火箭把“联盟10号”飞船送上太空，实现了飞船与空间站的对接，5个小时后飞船与空间站分离，然后飞船和3个宇航员安全返回地面。6月7日，空间站又与“联盟11号”飞船对接，2名宇航员进入到空间站工作，24天后宇航员又回到飞船，但在返回地球的途中，宇航员因飞船爆裂而身亡。
　　1973年5月14日，美国发射的第一个空间站是“天空实验室”。11天后，实现了“阿波罗”飞船与“天空实验室”对接，3名宇航员排除了电源故障，使空间站恢复了功能。从那时起直到1974年2月8日，有3批宇航员进入空间站，工作时间分别为28天、59天和84天。
　　1977年9月29日，是一个航天史上一个值得纪念的日子。美国的“天空实验室”空间站、前苏联“礼炮6号”空间站在同一天发射升空。“礼炮6号”空间站一直工作到1982年6月，从而使空间站真正成为半永久性的实验室。
　　后来，前苏联建造了当时功率最大的巨型火箭，1985年把重达110吨的超大型空间站“和平号”送入近地空间轨道。2001年5月，“和平号”空间站在超期服役后悄然坠落太平洋，从而结束了空间站历史上的一个重要时代。
　　航天飞机，是一种可以重复使用的新型宇宙飞行器，它是运载工具和飞行器的统一体，可以代替火箭作为运载工具，并克服了火箭不能重复使用的缺点，它可以像飞船和卫星那样在轨道上运行，而又克服了飞船和卫星无法在空中修理的缺点；它可像飞机那样机动飞行、滑翔和升降，而又克服了飞机不能离开大气层的缺点。总之，它是一种比较理想的空间交通工具，在科学技术和军事上具有重大价值。
　　航天飞机的研制，开始于20世纪70年代的美国。
　　1976年，洛克威尔国际公司研制出轨道飞行器“立宪”号。可人们认为它不是美国独家的技术产物，而是世界科学技术的结晶，于是把它改名为“企业”号。
　　1978年，美国又研制出“哥伦比亚”号航天飞机，使用了先进的主发动机、助推器和控制系统，最重要的是，采取了当代最有效的热防护系统。1981年4月12日，“哥伦比亚”号航天飞机发射升空，经过54个半小时的飞行，绕地球36圈后安全返回地面。以后它又3次飞上太空，证明它具有反复进入太空的能力。它从研制到首飞历经10年之久，耗资90亿美元。1982年11月11日，“哥伦比亚”号再次升空，这是航天飞机第一次业务飞行，从航天飞机货舱送出2颗通信卫星。从1983年起，除了“哥伦比亚”号外，美国的“挑战者”号、“发现”号，“阿特兰蒂斯”号3架新的航天飞机也陆续投入了运行。
　　1995年2月6日，美国“发现”号航天飞机搭载5名美国宇航员和1名俄罗斯宇航员，与俄罗斯“和平”号空间站实现了在太空相会。当“发现”号发射升空时，“和平”号正沿轨道飞行，穿越印度西北部。“发现”号机长詹姆斯・韦瑟比让“发现”号航天飞机与“和平”号的距离控制在10米左右，相聚时间为13分钟。之后，两艘航天器定位于太平洋上空390公里的轨道上。
　　1986年1月28日上午11时39分13秒，在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心，10英里的高空中“轰”的一声巨响，向太空飞行的“挑战者”号航天飞机顷刻间炸成了一团红白色火雾，7名机组人员全部身亡。“挑战者”号的失事，是人类航天史上最为悲壮也最为彪炳千古的一页。