何新：明清时代欧洲科技发明及中国之落后

【伽利略与天文望远镜 】

伽利略（1564 ~ 1642）生于1564年，即明嘉靖43年。

伽利略是近代自然科学的奠基者之一，是一位科学家和发明家。他生于意大利比萨，父亲是个数学家，17岁时父亲送他到比萨大学学医。在大学里他以喜欢读书、怀疑、好奇好问、好实验和善于辩论而知名。18岁时，在比萨大教堂里看见圣灯的缓慢摆动启发下，完成了摆的等时性的发现。后来他制成一种普通形式的摆，为发明摆钟奠定了基础。因为经济困难没有得到学位就离开了大学，回家住了四年。

伽利略学了数学知识后，以数学为工具专心研究古希腊的科学著作，发明了用以测定合金成分的流体静力学天平，写出了关于固体重心问题的论文。这些成就引起了全国学术界的注意，比萨大学因此请他担任数学教授。 1592年，伽利略被聘为意大利帕多瓦大学数学教授，任教18年。这期间于1597年他发明了比例规，出版了著作《比例规演释》。他发明了第一个温度计。

1604年他从事天文学研究，发现了一个新星。他坚决批判亚里士多德的天体完善不变的传统观念，热情赞扬宣传天文学家哥白尼的学说。1609年他集中精力探索光线折射原理，发明了第一架天文望远镜，经过不断地改进，能将物体放大三十倍。他把望远镜对着天空，发现月面上凸凹不平，认识了金星的位相现象，看出银河系是无数形体构成，发现日面的黑子和太阳的自转以及土星的光环造成的奇特现象。 

【雷文·胡克与显微镜】

 雷文胡克（1632 ~ 1723），生于波兰德尔夫特。从小丧父，母亲送他去学校受过几年教育。16岁在杂货店当学徒，21岁到市政厅当警卫。在一个偶然的机会他听说有人能用磨得很细的镜片放大肉眼看不道的东西。是他在思想上有了发明显微镜的念头，于是他弄来镜片利用业余时间进行研磨，并经常到眼镜店学习研磨镜片技术。经过奋斗在1665年终于研磨成一块小透镜，直径只有八分之一英寸。这是他发明的第一架显微镜，是个简单的单式显微镜，但放大的能力相当大。进过精细研磨能将东西放大300倍，他一生中用自己研磨的透镜装配了400多架显微镜。他用显微镜在世界上第一个发现了微生物世界，在1674年发现了红血球，1680年发现了酵母。雷文胡克进一步研制了光学显微镜，放大率达到一千 ~ 一千五百倍。20世纪30年代，在雷文胡克开创的光学显微镜基础上，德国科学家发明出了只有十二倍放大率的世界上第一台电子显微镜，经世界各国发明家不断探索和研究，终于获得了分辨能力已达到千分之二、三毫米的能识别原子真面目的优质电子显微镜。现在有的国家正在研制电视电子显微镜。 

【瓦特与蒸汽机】 

瓦特（1736 ~ 1819），生于英国格拉斯哥附近的格里诺克。他从小体弱多病不按期上学，没有受到系统的学习教育。18岁到伦敦一家钟表店学徒。20岁在格拉斯哥大学当工人，他和一位化学讲师，一位物理教授结为朋友。瓦特虚心向他们学习，科学知识得到很大提高。当时改造、发明和制造蒸汽机是人们讨论的中心问题。当时的蒸汽机动作很慢效率低，为了改进蒸汽机瓦特对蒸汽机作了深入研究。他租了一个地下室和几个助手制造出一台蒸汽机，但四处漏气不能动作，经三年的反复实验总结了几次失败的教训，终于完成了单动式蒸汽机的发明。1781年他又完成了双动式蒸汽机的发明。瓦特一生的时间大都用于研究蒸汽机上，他进行了20年的实验。他具有善于动脑百折不回发明家的品质。蒸汽机的发明使轮船、火车、汽车和飞机的发明成为可能。对蒸汽机的研究导致了热力学的建立，推动了基础科学的发展。

 

【伏特与电池】 

伏特（1745 ~ 1827），是意大利帕维亚大学物理教授。1775年发明了起电盘。1792年发表了最早的金属电势次序表。1800年他从偶然的观察得到启示发明了电池。为电学研究开辟了新领域。经过反复实验于1800年发明了靠金属在酸液里的化学反应产生电的“伏特堆”。这个伏特堆就是最早的电池，为现今电池的原始态。伏特发明电池的同时发明了伏特定律。电池的发明促成了电化学的诞生。特定电池为电学实验提供了连续电流，正是用了这种电源，哥本哈根大学物理教授汉斯。克利斯蒂安。奥斯特才得以在1820年发现电流的磁效应。导致了法拉第电磁感应的发现，从而使法拉第完成了发电机和电动机的两项重要发明。在伏特工作基础上科学家发明家完成了电流源的发现。1836年美国科学家约翰丹尼尔在伏特电池基础上发明了蓄电池。现在我们应用了光电池、热电偶、压电电池、和化学电池等。  

【富尔敦与轮船】 

富尔敦（1756 ~ 1815），生于美国一个农场工人家庭。小时读书经常不及格，喜欢学习机械。17岁到费城独立谋生，为工厂画机械图设计车辆。他还学习人物肖像画，22岁到英国去恰逢蒸汽机发明家瓦特五十岁生日，请他去画肖像。由此结识了瓦特。瓦特将自己发明蒸汽机过程讲给富尔敦听，在瓦特启发鼓励下他决心要把蒸汽机用到行船上。

为了制造轮船他努力学习高等数学、物理学、法文、德文与意大利文。他研究了各国各式的蒸汽机和许多人造轮船的教训经验，设计出草图进行实验。

1803年初他开始在巴黎进行轮船模型实验，以百折不回的精神共实验了九年。每次实验都做详细的记录，然后进行比较。他历尽艰苦在实验中取得了一些必要的技术数据，经过几次失败终于在1807年成功建造了“克莱蒙特”号轮船，经过多次改进休整轮船的行速提高到每小时八英里。

1810年他组织公司建造渡轮，一生共建造了十七艘轮船。19世纪中叶他创办了造船厂从此轮船业开始兴盛起来。1838年“狼星号”和“大西洋号”两艘轮船横渡大西洋，开辟了现代远航新纪元。 

【史蒂芬逊与火车】  

史蒂芬孙（1781 ~ 1848），生于英国北部纽卡斯尔的一个村里。父亲是一个煤矿工人，家里非常贫困。从小失去读书的机会，14岁时在他父亲煤矿当了见习司炉。利用业余时间学习文化知识，22岁时被提为机械修理工，他钻研机械技术，研究了蒸汽机构造及原理决心要发明比蒸汽机功能更大的路上运载工具。瓦特发明蒸汽机以后产业革命对人和物质的快速运输，提出了一个巨大要求。

这是有的地方已经铺上了铁路，但铁路上走的车是用马拉的。有人用蒸汽机做动力制造了火车，但最多只能拖十来吨货，每小时走五英里比马拉的快不了多少。史蒂芬孙被聘为机械师后开始研究火车和铁路方面的工作，决心发明一种实用火车。经过几年的努力奋斗，在33岁那年发明了一台机车。

试车时机车拖了三十吨的货物，但速度很慢造型很难看，由于没有安装弹簧开动起来震动的厉害，把路轨震坏了车的零件也震松了。经过研制改进于1825年研制出真正的近代蒸汽机车。机车拖着七节车厢载九十吨重的货物向前行驶。

1830年他研制了八辆蒸汽机车，从此世界各国相继修筑铁路，火车成为人类交通运输的主要工具。近代铁路事业有了惊人的发展，继柴油机车、电气机车、内燃机车后出现了单轨高速火车和磁悬浮列车。 

【法拉第与发电机】 

法拉第(1791~1867)，出生在伦敦附近的一个铁匠家里。家境贫寒使他无法上学他一生没有受过正规的学校教育，在父亲的教导下初步能读书写字。14岁到伦敦一个书店里当学徒，边装订书籍边学习，在装订《英国大百科全书》时，有关电学的一些论文吸引了他，对《实验化学》发生了强烈兴趣，他开始钻研电学和化学。

在对科学的热情激励下他鼓起勇气给皇家学院化学讲座主讲戴维写了一封信，说明自己热爱科学的心情。1813年戴维把他安排到皇家学院化学实验是当助手。开始研究的是化学后来转为电学。关于电学从16世纪开始，许多科学先驱就贡献了智慧。

到1819年丹麦哥本哈根大学物理教授汉斯。克里斯蒂安。奥斯特发现了电流的磁效应。1820年戴维证明了这一效应。同年法国的安培提出了电流产生磁场的基本定律。在戴维解释转电为磁以后，1822年法拉第则产生转磁为电的想法。他深知电是一种很有用的东西，如果转磁为电将具有广泛的应用价值。

做了大量的实验都失败了，他坚信自己的想法一定能实现，经过十年的不懈实验，在1831年终于实验成功了。得出结论，磁石和铜线圈（磁与电）之间有相对运动，才能产生电流。由此他发现了电机的基本原理。于是法拉第制成了世界上第一台发电机。1866年德过发明家维尔纳。西门子根据法拉第的发现，制成了实用发电机。 

【莫尔斯与电报】 

莫尔斯(1791~ 1872)，生于美国马萨诸塞州一个牧师家庭。自幼认真读书刻苦学习，14岁考入耶鲁大学，19岁毕业从事绘画不久成为名的画家。在1832年乘船时听一位乘客说：“最近许多科学实验表明，线圈上的电线越多，电流通过电线时，电磁的引力就越强。不论电线多长，电流将在瞬间通过。科学将产生奇迹，我们的生活将为之改观”。

莫尔斯听的最入神，从此后他进入了电的研究。绘画写生本成为科学笔记，写着：“如果电流不间断传送十公里，我就可以让它传变全球。电流可以被切断用闪光来作为信号的，闪光是一信号，没有闪光是另一信号，如果长时间没有闪光是第三种信号。这三种信号可以结合起来，代表各种数字和字母。数字和字母可按顺序编排，这样，字就可以由电线传送出去，远处的仪器就可以把讯息记录下来”。

莫尔斯夜以继日地边学电学和机械知识边研制设计 ，经过六年研制成了“发报机”的简单仪器。开始在华盛顿和巴的摩尔间架设电报线，在两年时间线路架设工程结束。这期间莫尔斯有进行了新的电码设计，1844年在华盛顿和巴的摩尔间40公里间成功地进行了电报发射与接收。 

【拜比吉与计算机 】

拜比吉(1792 ~1871), 生于英国英格兰西南的托特纳斯，是个银行家的儿子。童年时期就刻苦自学数学，1810年考进剑桥大学。他的思维活跃机敏，曾设计出一种方法，这种方法以运筹学闻名于世。用运筹学方法对邮局业务作了分析简化了当时的邮局繁杂工作。在大学读书时，拜比吉发现英国1766年编定的航海表中有许多错误，影响到航海中准确定位。制表工作需要大量的数学计算，尽管花费了不少人力仍然出错。如何把人从繁琐的计算中解脱出来？拜比吉产生了发明计算机的强烈愿望。

［附注：第一台数字型机械计算机 —— 加法机，是法国数学家巴斯加1642年发明的，1671年德国数学家莱布尼茨发明了第一台数字型乘法计算机。］

拜比吉于1822年设计出了数字型差分计算机，运算的精确度可达六位小数，可进行各种数学表的计算。他又设计出精确度达二十位小数的差分计算机。

1834年他设计了大型计算能力的分析计算机。差分机只能完成简单多项式计算所需要的有限作业，分析机可完成所有的算术运算。他用了近40年的时间研制分析机，这部分析机耗尽了他大部分财产，去世时仅制造了一些部件。直到1944年美国哈佛投入运行了“马克一号”现代计算机。 

【齐伯林与飞船 】

齐伯林（1838 ~1917），是德国巴登人。曾在德国军队服役，美国南北战争时期以军人的身份到了美国，对航空事业具有浓厚兴趣。在1870 ~ 1871年不发扎暗中他指挥作战勇敢，由骑兵士官升为陆军中将。就在这个时期他开始研究刚性空中飞船。历史上有些重大发明，需要通过几代人的努力才能完成。空中飞船的发明也是这样。法国发明家蒙特哥菲尔与1782年发明热空气气球，雅各查理于1783年升起第一个氢气气球。引起了人们对飞船制造的愿望。

1884年发明家阿。赛。克雷布斯和查理。勒纳尔建造了雪茄形状的长达51。8米的“法兰西号”气球。这个气球是以电池驱动的发动机为动力的世界第一艘空中飞船。齐伯林与合伙人用两年的时间建造了第一艘刚性雪茄形铝构架的空中飞船。

“齐伯林”号飞船长128米，携带氢气 9912立方米，用两台驱动发动机。齐伯林又建造了两艘刚性空中飞船试飞成功。1910年发起组建德国航空公司，用刚性空中飞船运载旅客。到1913年他建造了26艘刚性空中飞船。他以高超的建造技术，作卓越的飞行实践确定了飞船航空的可能性，为现代的宇航飞船的建造奠定了基础。  

【贝尔与电话】 

贝尔（1847 ~ 1922），生于英国苏格兰的爱丁堡。从小就喜欢动脑思考问题，他在一所学校教语言，业余时间研究声学。在23岁后到美国开办一所聋哑人学校，进行他的发音特点实验。他研究一种新方法帮助聋哑人发音，设想制造一种传送声音的器具。他用科学原理分析：要传送声音必须制造出一种能随语言的音调振动的连续电流，象说话时空气振动的电流，以电波代替说话时声音的空气波，这个结论是从研究声学中得出的。

他深知要想发明一种通过电线传送语言的仪器，必须要有电学知识。于是他到华盛顿拜访著名科学家约瑟夫·亨利和电学家托马斯·奥森。

奥森提供了他缺乏的电学知识，他们一起设计研制, 经 过一年的多次实验在1876年研制成功了“电话”. 经过不断的改进逐渐增大了通话距离. 电话的发明是一项伟大的发明, 贝尔发明的电话是人类通讯事业的开端, 经过人们不断的改进提高发展到现代通讯事业。 

【爱迪生与留声机和电灯】  

爱迪生（1847 ~1932），生于美国的俄亥俄州的米兰，后来迁居休伦。童年时对科学实验有兴趣，十岁时有自己的化学实验室。曾在火车上卖过食品和报纸，并在火车上建立了小实验室。后来学会了电报技术，在铁路公司当了电报员。以后他离开家到过许多城市，在波士顿时读过《法拉第电学研究》，进行了深入研究学到了不少电学知识，为后来的发明打下了基础。

1869年，爱迪生到了纽约，到一家电报公司工作。他希望自己发明新的用电方法。他得到一个修理黄金市场指示器的工作，获得了很好的效果被雇佣当了电力工程师。在22岁时发明了一架改进的自动证卷报价机。得到四万美元的报酬。他带着这些钱到新泽西州建立了自己的工厂。在这时期他进行了现有技术的改进和新技术的发明，1872年取得38项发明专利权，1873年又增加了25项。他制造出了传话机、油印机、蜡纸等。1874年发明了四键电报传送系统。

1877年在新泽西州建立了世界上第一个科学技术研究所，有各种专业的科学家、工程师、技术员和技术工人。有研制机械设备、技术革新、发明创造等部门，还有图书馆、器材部等，建立了现代科技研究机构的雏形。1877年他发明了留声机，从1867年到1879年期间他研制了具有接近完全真空状态和高度耐燃性能灯丝的玻璃灯泡，可连续不断亮1200小时。

1882年在纽约建立了第一个发电厂，同时生产灯泡。由灯丝放出粒子使灯泡变黑提出了爱迪生效应，后来引起了电子管的出现。他对电影的成长作过很多贡献，还完善了电动机和蓄电池。

爱迪生为人类社会与科技进步作出了重大贡献，有着1000多种改变人们生活方式的发明。让我们以他的格言：“一个好的发明，1 %决定于天才和灵感，99%决定于劳动和血汗”作为当代发明创造的座右铭吧。 

【格林奈与电影 】

格林奈(1855 ~1921)，生于英国，在当时女王设立的教养院受过教育，尔后到一家照相馆工作。由于他刻苦钻研和对新事物的敏感，很快掌握了高超的照相技术。在冲洗相过程中他发现胶卷快速连续动作，照片上的人就活动起来。这使他发生了很大的兴趣。

电影的发明也和其他发明一样，很早就有许多先驱贡献过自己的智慧。1824年英国医生罗吉特最早观测到视觉停留现象。发现眼睛里形成的像会保持一段时间，这时间长达若千分之一秒。许多实验者发现，利用视觉停留现象，可以制作出一些活动玩具和幻灯，为电影的发明开辟了道路。电影的发展是从活动的照像开始的。

1839年法国人路易。达盖尔实用活动照相法。

1847年挪威天文学家强逊，为了拍摄金星经过太阳旁边时的各个阶段形象，制造出了一种轮转摄影机。有人把活动的照片和轮转摄影机综合起来制造成了摄影枪。形成了原始简单的电影。格林奈对这些先驱贡献的智慧做了细致的研究，于1888年他发明了电影摄影机。后来又完成了彩色电影的发明。从格林奈发明活动电影摄影机到现在，电影技术在不断的发展完善。在文化娱乐、科技、工农业、国防、航天及天文观测等领域中发挥出巨大的作用。 

【福特与汽车 】

福特( 1863 ~1974), 生于美国密执安州迪尔本的农民家庭。从小参加农耕劳动，他喜欢修理机器，16岁到底特律当了机械学徒工。出徒后掌握了熟练的机械修理技术，1888年到爱迪生电气公司工作。

福特开始汽车制造研究，进行设计试制。在1769年蒸汽汽车在欧洲出现，1860年第一台汽油发动机在法国使用。德国工程师卡尔·本茨于1885年首次完成了他发明的汽油内燃机汽车。

1894年福特在前人工作的基础上搞出了能够转动的汽车模型，奋斗两年福特试制的汽车问世了。

经过反复改进制造出成本低廉的汽车，成立了福特汽车公司。福特的工作使汽车成为人类交通的常用工具。福特研制的各种汽车工艺技术，经过不断改进，已成为世界各国大量生产商品汽车的基本工艺技术，当今时代汽车已进入家庭，发展为普遍交通工具。  

【莱特兄弟与飞机】

莱特（1867 ~1912）和奥维尔·莱特（1871 ~1948）是兄弟俩。他们没有受过多少学校教育，飞行幻想来自父亲给他们的玩具。他们留心观察风筝和鸟类的飞行，长大后开始对飞行进行研究，阅读研究最早的试图飞行历史和一些实验报告。飞机的起源可追溯到很远的时期，18世纪英国人乔治·凯利证明了空气动力学原理，制造了模型滑翔机。

19世纪威廉。亨森制造了一架飞行机器的发动机。莱特兄弟的研究是从没有发动机的滑翔机开始的，他们制造了一架滑翔机到美国东海岸去试飞，1900年完成了能带一个人的滑翔机飞行，由此证明了人可以在空中滑翔。

他们深知只有制造适当的发动机空中飞行才是可能的。

从无数次飞行实验中总结出空气动力表和飞行理论，1903年他们开始驾驶新研制的飞机试飞，在天空中飞行了12秒。经过多次试飞和改进高度超过800英尺，飞行时间可达59秒，用16马力的发动机，速度为每小时35英里。此时在美国北卡罗来纳州的海滩上升起了人类空中飞行的曙光。他们在各国做了多次飞行，在1908年已闻名世界。

他们打开了人类征服星空的大门，为人类遨游太空创造了可能。莱特兄弟开创的航空事业，在当代得到迅速发展。现已发展为直升飞机、喷气式飞机、超音速飞机、核动力飞机和航天飞机。 

【马可尼与无线电】 

马可尼(1874 ~ 1937)，生于意大利的波洛尼亚。在波洛尼亚大学学习了理论物理。19世纪后半叶，基础理论的科学研究开始走在应用和发明的前面，并启发应用和发明。到20世纪初大多数重大发明来源于自然科学基础理论的研究，马可尼发明的无线电是其中典型的一项。1864年英国科学家麦克斯韦发表了电磁方程，预言了电磁波的存在和具有的性质。1888年赫兹进行了一次著名的实验，发现了麦克斯韦预言的电磁波。电磁波引起了马可尼的关注兴趣，他考虑要用电磁波进行通讯。从此开始攻读电学理论和设计通讯装制，经过多次反复实验成功进行了无线电通讯实验。

22岁的马可尼发明了无线电后在英国邮政部门的帮助下，进行了12公里距离的通讯。1896年马可尼在英国得到了无线电发明的专利权。他将天线用于发射和接受信号使足够的能量发生作用，使无线电通讯距离达到25英里。

1897年后英国、美国、加拿大等相继成立了无线电公司，由于马可尼在无线电上的成就，1909年他获得了诺贝尔物理奖。1932年曾来我国进行访问，受到我国科技界的热烈欢迎。现代社会无线电得到了广泛的应用，由早期的无线电报、无线电话到现今的广播、电视、测向定位、遥测遥控等。如果开发宇宙天体的自然波谱（光波谱、宇宙线波谱等）将进入太空通讯时代。