世界一千年中最伟大的十项发明

你在早上醒来,戴上眼镜,打开收音机,拿起早报。不知不觉之间,你已经享受到了过去千年中最伟大发明中的三样:玻璃镜片,无线通信和印刷机。然后你搭地铁上班。在地铁里面,你开始使用电脑和打电话。这又是另外三样最伟大的发明。
过去一千年里有数也数不清的科学和技术突破,但是哪些是最伟大的呢?要千千万万发明中甄选出十个,没有严格的标准可不行。首先,能上榜的发明必须能极大地改进人们做重要事情的方式,或者让以前想都不敢想的事情变为可能。其次,它们的影响必须能被大多数人感受到,即使现在没有,以后也一定会。另外,它们要能激发新的重大技术革新和科学发现。最后,它们必须能长久地影响我们的生活。
按照时间顺序排列,符合这些标准的发明是:指南针,机械钟表,玻璃镜片,印刷机,蒸汽机,电报机,电力,无线通信,抗生素和晶体管。
着眼基础突破
在这个列表里面你找不到许多非常重要的技术进步,比如飞机,电话,汽车和电脑。它们被忽略的原因是它们都基于早期的进步,或者基于本文讨论的十项发明。电话机出现于十九世纪七十年代,尽管它作为传递人声的设备显得非常重要,但它并不是根本性的巨大飞跃。引领我们进入即时通信时代的电报机早于电话机十年出现。实际上,美国发明家亚历山大.格拉汉姆.贝尔(Alexander Graham Bell)在设计电话的时候,他正在想办法改进电报机。从本质和实际上来说,电话机只是对已有技术的改进。
同样的,蒸汽机第一次把快速运输变成了可能。在有蒸汽机之前,没有人能比牲畜跑的更快,也没人能比它跑的更远。发明蒸汽机以后,唯一的限制就是燃料的多寡和机器的可靠程度。而这两者都是人类可以控制的。飞机,汽车,甚至火箭的动力都是燃料燃烧产生的巨大推进力。当蒸汽机把理想变成了现实,那么驱动了现在世界上数以百万计的汽车的内燃机就是一种必然技术进步。
在考虑过去一千年中十大最伟大发明的时候,一定要注意“发明”和“发现”之间微妙的区别。很多人都不清楚这个。发现也许是简单地观察到了前人未曾注意到的现象,而发明是设计了某种以前未曾有过的机器,工具或者设备。例如,古人观察到了水滴和某些雕琢过的宝石可以把光按照一定的方向折射出去。然而,直到中世纪人们才试着用将玻璃做成镜片的方式来重现这种现象,而镜片是眼镜,显微镜,望远镜和相机的基本组成部分。同样地,人们在几千年前就知道电并且还把它当成自然的力量来研究,但是只有在20世纪初期,人们能大量发电而且把电送到千家万户和工厂的时候,这项改变世界的技术飞跃才算最终达成。


楼主 儒林雅士  发布于 2009-01-20 11:01:00 +0800 CST  
机械钟表
近似估计时间的方法古已有之。比如古代埃及人的日晷。然而,欧洲常有多云天气,日晷就无能无力了。古代埃及人的另外一样发明是水钟。水从一个蓄水池以相对恒定的速率滴到另外一个蓄水池里面。另一个蓄水池里面有一个浮标,浮标上有一个指示臂。随着时间的流逝,浮标慢慢浮起来,带动指示臂旋转,就能显示出近似的时间了。
第一个真正的机械钟表出现在14世纪的欧洲。具体的发明人已经不可考证。它叫边缘擒纵机构。它由重锤或者钟摆驱动一个有刻度的轮子,轮子上有齿和刻度一一对应。当轮子上的齿以恒定的时间间隔“逃离”轮子时,大致就可以把时间估计出来了。早期的钟表只有时针。你可以想象它的误差不小,有时候一天会差两个小时。接下来有一些改进,比如在1657年,摆钟被发明出来,它基于荷兰天文学家克里斯蒂安.惠更斯(Christian Huygens)的思想。它能相对精确地衡量分和秒。
人工计时这一伟大成就影响了文明的方方面面。它成了航海业重要的一部分,因为水手依赖于精确的时间来计算经度。科学也享受了它的恩惠,因为科学观察需要对时间精确的计量,对于商业和工业,同样也收益良多,因为它们都需要工作,人力和时间的协调。现在,日益工业化的世界高度依赖于时间。钟表占据了,工作,娱乐,饮食和睡眠等生活的方方面面。

楼主 儒林雅士  发布于 2009-01-20 13:38:00 +0800 CST  
蒸汽机
有人肯定会把汽车和飞机列入过去一千年中最伟大的发明。但实际上,他们仅仅是对蒸汽机的进一步发展。蒸汽机是第一种可以把燃料燃烧的能源转化为大规模机械动能的设备。第一台蒸汽机烧木头。后来的机器烧煤炭。蒸汽机改变工业世界程度之深,没有其它任何一种发明可以与之媲美。它把人们从自身或者牲畜的力量限制中解放了出来。它让造就了工业革命的工厂变成了可能。它也是第一种快速运输的机械设备-火车头的心脏。
蒸汽机技术是技术渐进发展的经典例子。1698年英国工程师托马斯.萨维瑞(Thomas Savery)发明了用锅炉中的蒸汽作为动力的水泵。尽管萨维瑞的蒸汽机设计的并不好,他还是用它申请了不少专利。1712年,英国铁匠托马斯.纽可曼(Thomas Newcomen)建造了更高效的蒸汽机。纽可曼的蒸汽机主要也是用来抽煤矿里面的水。但是,苏格兰工程师詹姆斯.瓦特(James Watt)才是大家心目中的蒸汽机的真正发明人。他的机器比起以前的要有用得多,他也在1769年申请了专利保护。他最主要的成就简单说来就是隔离了压缩蒸汽的冷却室。他还做了其它的改进,比如油润滑和隔离。他还设计了一套齿轮系统把蒸汽活塞的上下运动转化为旋转运动,这对驱动机械来说更有用。
瓦特的蒸汽机解除了工厂对水资源的依赖,也给有稳定煤炭供应的国家带来了巨大的好处。英国巨大的煤炭储藏加速了其在18和19世纪的扩张。蒸汽铁路机车在工业化和贸易中发挥了巨大的作用,对于美国向西部扩张也有巨大的作用。内燃机和发电站已经取代了以前蒸汽做的大部分工作,但是他们都基于蒸汽机。

楼主 儒林雅士  发布于 2009-01-20 13:46:00 +0800 CST  
电力
现代世界是一个电气化世界。也许有人要争辩说有很多电力设施可以名列过去千年最伟大的发明之列。特别是灯泡,照亮了黑暗,使人类很多活动都可以在晚上进行,这极大地改变了人类的生活。但是灯泡,以及其它很多设备,比如电视,立体声音响,激光器,心肺复苏设备,都依赖于稳定的电力。并不是说单个设备就能如此彻底地改变世界,而是指产生和输送电力的整个系统。实际上,尽管托马斯.爱迪生最著名的发明是白炽灯,但是他最重要的遗产是创立了电力工业。1882年,爱迪生在纽约建立了全国最大的发电站。
对电力的研究可以回溯到17世纪早期。在18世纪中期,美国政治家和科学家本杰明.富兰克林(Benjamin Franklin)进行了那次著名的电力试验。在这段时期,电力只能小规模地用简陋的电池供应。比如说,1840年发明电报机的时候,就是使用电池供电。
让电力能大规模为人类所用要归功于发电机。它可以把机械能转化成电能。发电机基于英国科学家麦克.法拉第(Michael Faraday)在1831年的科学发现。他发现在磁场中移动导线圈(需要切割磁力线)会在导线中产生电流。这意味着一种很直接的转化,用一个旋转的转子就能产生电力。一旦电力被生产出来,那么就仅仅只需要一个用线缆和变压器做成的系统把它传送到家庭,工厂,办公楼,来点亮灯泡和驱动其它电力设施。
随着开关开闭清脆的响声,廉价而可靠的电力改善了整个世界人民的生活。为了知道电力有多么重要,想想没电会怎样吧。人们开始在黑暗中摸索,寻找手电和蜡烛。家用电器,包括电脑和电视机都停止了工作。冰箱失去了作用,食物开始在里面腐烂。生活趋于停滞。当电力恢复,正常生活又回来了。

楼主 儒林雅士  发布于 2009-01-20 13:59:00 +0800 CST  
无线通信
如果一个生活在公元1000年的人被时空传输到了公元2000年,不管他有多么头晕目眩,他还是能够抓住一些发明背后的基本原则。然而对于他来说,可以不依赖于任何有形介质而穿越空间传递信息的方法,无疑是一种黑魔法。现在全球通信网络都依赖于在空间中传递信息的能力。广播,也就是把消息同时传递给很多人这个概念,只可能用无线电波来实现。
和可见光,红外线,紫外线和X射线一样,无线电波是一种电磁辐射。1888年海恩里希.赫兹(Heinrich Hertz)产生并探测到了电磁波,并且证明了它以光速传播。因为这位德国科学家的发明确实太重要了,所以现在表示频率的术语就是赫兹。
意大利工程师马可尼(Guglielmo Marconi)把赫兹的试验变成了真正的通信科技。马可尼在1894年了解了赫兹的工作后,他很快就意识到了可能的应用。1895年末,他建立了发射器和接收器,并且让成功地在2.5公里内传送了无线信号。1901年,他改进了这项技术,实现了横跨大西洋传输信号。
译注:马可尼未受过正规教育,但是他于1909年荣获了诺贝尔物理学奖。是现代无线电通信的奠基人
大部分人意识到无线电通信是从一个悲剧开始的。1912年四月,豪华邮轮泰坦尼克号撞上了冰山,在新技术的帮助下,它发出了最后的求救信号,2200乘客中只有700人获救,但是如果其它船只不收到信号赶过去,获救的人会更少。
最开始的时候,无线电就像无线电报机一样,靠发送莫尔斯码工作。加拿大裔的美国物理学家费森登(Reginald Fessenden)发明了调制无线电波,这让传输声音和图像成了可能。1906年他尝试了第一次无线广播。第一台电视机诞生于1928年。无线通信技术改变了世界,把新闻和消息传递给了世界各个角落,全方位地影响了生活的一切,包括时尚,语言和政权的兴衰。

楼主 儒林雅士  发布于 2009-01-20 14:01:00 +0800 CST  
指南针
没有识途的水手,欧洲人就不可能发现美洲。在天气晴朗的白天和夜晚,太阳和星星(特别是北极星)给大家指明了方向。然而,在长期的航行中,不可避免地会遇到多云的天气,这会让舵手失去方向。指南针的出现,让人们探索遥远的,在地图上无法找到的地方成为可能。
指南针的起源是一个迷。古人发现天然磁石有一种特殊的特性:如果将一小片磁石挂在线上,它就会自动指出北极星的方向。欧洲人在十三世纪就把这种石头做成针的样子,用来指示方向。尽管有可能是阿拉伯商人从中国带来了这个想法。但是不管怎么说,在十四世纪末,指南针已经随处可见。
对于过去千年中各种各样的导航术来说,指南针就是所有想法的基础。伴随着魔力般指示方向的能力,水手可以大胆地航行,探索越来越远的未知世界。欧洲探险者依靠它第一次到达了美洲,这也许是过去一千年中最为重大的文明事件了。

楼主 儒林雅士  发布于 2009-01-20 14:29:00 +0800 CST  
印刷机
想想一个没有书,杂志和报纸的世界会怎样。无需太多想象你就可以知道15世纪是什么样子,很少有人能阅读,阅读资源也少的可怜。几千年来,知识的传播都是靠口口相传和极其昂贵的手抄本。印刷机提供了切实的和便宜的方式来广泛地传播人类活动信息,包括从文学,科学,政治和宗教。如果某种发明造就了过去一千年,那就是印刷机。印刷机点亮了艺术表达和科学进步的时代,而这一切今天还在继续。
几乎可以肯定的是,某些自动印刷技术出现的时间早于公元1000年。中国和韩国人发明了模字印刷,也就是把字母和图形雕刻在木头或者其它东西上。在模字表面刷上墨水,然后像盖印戳一样把文字和图像印出来。公元2世纪末期,中国人发明了一种被广泛运用的印刷术。差不多同时,中国人也率先发明了纸。
西方的印刷技术落后于世界。14世纪横扫欧洲的淋巴瘟疫,也就是所谓的黑死病,几乎杀光了所有会读写的人。会手工抄写书本的人变得少之又少。同时,到处都可以找到相对便宜的亚麻布。两者结合在一起,机械印刷就应运而生。
15世纪发明的可移动金属印刷设备是重大的技术突破。大约1450年,德国金匠约翰尼斯.古腾博格(Johannes Gutenberg)发明了几项关键的印刷技术。其中最重要的是创造了一种统一的形状的金属片,上面刻有不同的字母,这些字母可以组成无穷无尽的文本。古腾博格也设计了一种手工操作的设备,它可以把印刷机用一定的力度按到纸面上来保证印刷质量。古腾博格的第一本书是圣经,到现在它还是印刷术发展史上的里程碑。
印刷机点燃了中世纪末期的智慧之火,帮助我们进入了启蒙时代。经典艺术和文学的广泛传播和人接受,给艺术表现注入了新的活力,也带来了伟大的文艺复兴。没有印刷机,也永远不可能有文艺复兴。没有便宜的印刷术让书籍走入千家万户,英格兰乡村的小官员,约翰.莎士比亚(John Shakespeare)的儿子,威廉.莎士比亚(William Shakespeare)也不能写出历史上最伟大的戏剧作品。我们无法统计从古腾博格的发明到底受益多少。

楼主 儒林雅士  发布于 2009-01-20 15:04:00 +0800 CST  
抗生素
在人类大部分历史上,人类对传染病基本是坐以待毙。第一次世界大战(1914-1918)期间,在战场上死去的人大多死于感染,而不是炮火。医生基本对霍乱,肺炎,脊髓炎,猩红热,淋病,肺结核等重大传染病束手无策。
1896年法国医科学生欧尼斯特.杜彻斯尼(Ernest Duchesne)发现一种霉菌可以杀死细菌,但是他的发现被大家都忽略了。到了1928年,苏格兰学者亚历山大.弗莱明(Alexander Fleming)注意到如果有盖培养皿中有某种霉菌,细菌就不会产生。他辨认出这种霉菌属于青霉菌属,并且把它叫做青霉素。
弗莱明的成就与其说成发明,还不如说成发现更恰当一些。他发现的青霉素既不稳定,也很难提纯。接下来化学家恩斯特.茨恩(Ernst Chain)和霍华德.佛罗瑞(Howard Florey)在英国牛津大学取得的进步就是可以用大桶里的液体来培养霉菌。1941年晚些时候,美国政府,工业界和学术机构大规模合作发现了一种办法可以大量生产青霉素。1944年制造商就可以生产足够的青霉素来治疗盟军在西欧登陆日战斗中的伤员。
青霉素和接下来出现的各种各样的抗生素对人类健康的影响比起其它任何医学成就都更深远。二战结束后的几十年间,所有曾经致命的疾病都变得可以治疗了。抗生素就是人类面临疾病的保护伞。

楼主 儒林雅士  发布于 2009-01-20 16:50:00 +0800 CST  
晶体管
蒸汽机导致了18和19世纪的工业革命,晶体管导致了20世纪的信息革命。基本上每一块用来储存,传输,显示或者操纵信息的设备都有核心硅晶片。晶片上面有各种电路。这些晶片上面有几千,几万,甚至上百万的晶体管。
尽管细节是相当复杂,但是晶体管的基本思想是很简单的。它用很小的电压来控制电流的流向。在计算机里面,晶体管就像很小的,但是速度很快的开关。在计算机的二进制世界里面,这些开关对应的是1和0。从文本到音乐,再到图画中的色彩,所有这些信息都是以1和0进行编码的。把世界上如此复杂多样的信息变成如此简单的编码方式是很了不起的,这让信息技术的爆炸变成了可能。
在某种意义上,晶体管和早期的电子管是一样的。电子管也是利用很小的输入电压来控制电流。因此它们也可以用电脑那样的二进制格式来操纵信号。然而,如果不用晶体管来替代可靠性低,体积大的电子管,计算机技术就无法发展。第一代数字计算机叫ENIAC(电子数字的求积仪和计算机),发明于1946年,重量达30吨,使用了19000个电子管。ENIAC需要大量的电力,并且电子管经常被烧坏。
 1948年,一个由约翰.巴丁(John Bardeen),沃特尔.布莱顿(Walter Brattain)和威廉.肖克莱(William Shockley)领导的小组在贝尔实验室发明了晶体管。最开始,计算机并不是这个小设备使用的主要场合。这也不奇怪,第一台计算机40年代或者50年代才出现,基本没有科学家能够预料到它会在接下来几十年间渗透到人类生活的各个层面。在数字时代到来之前,晶体管最大的用途是用来改进模拟电路,比如收音机和立体音响装置。
然而,当它计算机结合在一起,晶体管就变成了技术飞跃时代不可缺少的一部分。一个半导体晶片可以植入上百万个晶体管。而且现在看来这好像还远没到极限。这为信息时代提供了无穷的动力。现在晶片不仅仅是计算机的一部分。其它重要的设备,比如摄影机,手机,复印机,喷气飞机,现代汽车,制造设备,电子记分牌和游戏机等都需要芯片。没有晶体管,就没有因特网,也没有太空旅行。晶体管已经深深地和现代科技融为了一体。
走向未来
过去的一千年发生了天翻地覆的变化。公元1000年的时候,世界是完全不同的。大部分人就在出生地方圆几英里的地方度过了自己的一生。沟通只限于村民之间,以及偶尔经过的路人。致命的疾病来袭的时候,人们基本就是束手待毙。除了牧师和少数的其它精英,人们基本都是文盲,也没什么东西可读。公元1000年的人们用太阳和月亮来计量时间。科学研究也仅限于肉眼可见的东西。
现在,我们要感谢千年来的科学发现和创新,它们极大地改变了人们的生活。我们可以立即知道地球另一边发生的事情;我们拿起电话,几秒之内就可以和外国的朋友或亲戚通话;从汽车到飞机,这些机械化的运输方式,让人们可以在短时间内进行长途旅行。电力驱动了大量可以节省人力或者提供娱乐的设备。报纸和书籍都很便宜,而且唾手可得。人们的期望寿命越来越高,因为日益发达的医学对疾病根源了解的越来越深,而且可以治愈越来越多的疾病。性能强劲的桌面电脑是工作,创造和沟通的利器。
本文列出的最伟大的发明只限于技术成就。在更大的意义上,人类在过去的一千年里发明了很多其它的东西。一个是意在保障基本人权的现代民主,另外一个是交响乐,还有一个可能是棒球。人类创造性的劳动开创了很多除科学和工程以外的领域,其中每一个都在过去的一千年中取得了巨大的发展和进步。

楼主 儒林雅士  发布于 2009-01-20 22:47:00 +0800 CST  
电报机
在人类历史的大多数时候,把消息传递到远方主要靠信使。马拉松据说是根据古希腊一位信使跑了42公里传递大胜的消息这一典故而创立的。据说他传完信后就筋疲力尽地倒地而亡。开始的时候,人类依靠马匹,然后是蒸汽机来缩短传递消息的时间。但是这些只是逐步的改进。最后是电报机,它彻底地改变了世界。
电报机的原理很简单。用按键来操纵一个开关,然后就在导线中就产生了电流脉冲。在接收端,脉冲产生了一个磁场,让一个针在纸带上打孔或者产生能听的滴答声。按照编码规则,脉冲就能跨越很远的距离传递信息。
十九世纪三十和四十年代,一些科学家建立了电报机的原型。然而,电报机并不为人所注意。1843年,一位美国的画家和雕刻家,萨缪尔.莫尔斯(Samuel F. B. Morse)说服美国政府投资在华盛顿和马里兰州的巴尔的摩之间建立了一条电话线。他还发明了一套点线系统来标准化传输过程。1844年5月,华盛顿到巴尔的摩的线路完成后,莫尔斯输入了第一条信息:“造物主你太神奇了”,几乎同时,信息在60公里外被收到了。这意味着通信进化开始了。
早先的电报机操作员很快就发现莫尔斯码的点和线可以用声音来代替,纸带很快就退出了舞台。大约30年以后,亚历山大.格拉汉姆.贝尔(Alexander Graham Bell)发明了电话。它是现代社会很常见的东西。在超过一个世纪的持续进步中,所有的高速通信,包括因特网,变成了现实。电报机把世界联为一体,这是后来的任何一个发明都不可企及的。

楼主 儒林雅士  发布于 2009-01-20 22:51:00 +0800 CST  
玻璃镜片
许多造就了现代世界的科学进步之所以可能,是因为人们设计出的新工具可以增强人们的观察能力。用来看东西的玻璃镜片,看似很小和微不足道,对人类却有非常深远的影响。
玻璃最开始并不是被用在显微镜或望远镜上,而是眼镜上。它可以让眼力不好的人看的更清楚。可能很多人都不相信一个说法:如果没有眼镜,印刷技术要过很久才能出现。大部分人老的时候都会变成老花眼,放在面前的印刷资料就显得一团模糊。没有镜片来矫正,阅读会让人非常沮丧。尽管眼镜的原始版本在几个世纪以前的中国就出现了,但是第一付真正意义上的眼镜诞生于13世纪晚期的意大利。
人类用了几百年时间才把镜片以某种方式组装起来,把远处的东西呈现在眼前。望远镜发明人这一荣誉属于荷兰眼镜商人汉斯.李普谢利(Hans Lippershey)。 他于1608年把他的“观察者”献给了荷兰政府,结果它马上就在军队中大放异彩。第二年,意大利物理学和天文学家伽利略(Galileo)把李普谢利的发明加以了改进,用来观察星空。伽利略的望远镜可以把物体放大20倍。在望远镜的帮助下,他观察到有卫星绕着木星旋转,这和当时流行的“地心说”相抵触。伽利略的发现掀起了科学大变革的序幕,而这些科学技术最终从根本上改变了世界。
在17世纪早些时候,荷兰是光学技术发展的温床。大约在公元1600年,荷兰人发明了显微镜。但是具体发明人已经湮灭在历史长河中。1625年,一些光学工厂被建立起来生产显微镜。17世纪晚期,科学家就开始用显微镜观察水滴里的微生物和活细胞的物理结构。这些和其它显微设备的发明催生了生物学。也是在17世纪,荷兰博物学者安东尼.范.纽文赫克(Antoni van Leeuwenhoek) 建立了自己的显微镜并且发现了他所谓的“微生物”-其实是细菌和单细胞体。大部分有关疾病和战胜疾病的知识,包括免疫,都是伴随着显微镜的使用建立起来的。

楼主 儒林雅士  发布于 2009-01-20 22:54:00 +0800 CST  

楼主:儒林雅士

字数:8408

发表时间:2009-01-20 19:01:00 +0800 CST

更新时间:2016-03-10 11:44:27 +0800 CST

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