智慧的闪电--世界发明史话-第32章
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车，在冻冰的巴利亚湖上试车时，时速达235英里。
与此同时，美国的物理学教授戈达德正在作大量的、系统的火箭研究工
作。他根据早期的一些实验写了一本小册子，名为《到达极大高度的方法》，
于1919年出版。数年之后，他作了一系列的火箭发射试验，利用液态推进剂，
火箭达到了7500英尺的高度，速度每小时达到700英里以上。
苏联人在空间探索方面取得了两项第一。 1957年10月，一枚苏联火箭
携带着一颗较小的人造地球卫星飞升560英里后，开始以每小时17000英里
的速度绕地球飞行，这就意味着有足够大的离心力以抵消地球的引力。后来
苏联和美国的无人驾驶宇宙飞船曾多次进入外层空间，到达月球和太阳系中
的其他星球。
苏联人取得的另一项第一是在1961年4月，他们用火箭发射了一个四吨
半重的宇宙飞船。这艘飞船载着加加林进入轨道，以每小时18000英里的速
度，绕地球进行了89分钟的载人宇宙飞行。在第一次载人宇宙飞行之后，季
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托夫进行了第二次载人宇宙飞行，绕地球飞行了17圈。后来美国的格伦进行
了第三次载人宇宙飞行。
1969年7月20日，美国首次进行了登月飞行，这是人类征服宇宙的伟
大壮举。这枚三级、44吨重的阿波罗11号火箭燃烧液体燃料，用陀螺仪导
航，电子计算机控制。有56个独立的工作系统，载着阿姆斯特朗、奥尔德林
和科林斯三个宇航员，飞行了三天之后进入绕月球飞行的轨道。科林斯继续
绕月飞行，其他两名飞行员则乘登月舱下到了月球表面。这种登月方法，是
美国航天局的高级技术员霍博尔特想出来的。当这只登月舱再次从月球上升
起并与指挥舱对接时，情况颇有点紧张。但是从起飞到195小时后在太平洋
溅落，一切都很顺利。从技术上说，到月球旅行的成功是人类最辉煌的成就，
虽然它并没有揭示多少科学家们所不知道的关于月球的情况。
在阿波罗登月计划后期，许多人认为继续登月是一种浪费，美国决定把
所余“土星—V”的第三级改制成空间站，取名“天空实验室”，用火箭把它
送入地球轨道，再用阿波罗飞船作交通工具。
1973年5月14日，“天空实验室—1”发射成功，它总长36米，最大
直径6。5米，总重82吨，先后接待过三批宇航员，进行了270多项科研试验。
空间站既是多学科综合实验室，又是载人的多用途人造卫星，在拥有有效的
空间运输系统以后，轨道空间站将是今后空间科学技术的重要发展方向。
离开水面行驶的船——气垫船
（1959年）
船是人类历史上最古老的一种交通工具。它大体经历过独木船、木筏、
竹筏、木结构船、钢铁结构船这几个发展阶段。船在漫长的发展史上，为人
类做出了很大贡献。可是到了20世纪50年代，船的航行速度却远远地落后
于车辆、飞机等交通工具。据统计，在20世纪的前50年里，飞机的速度提
高了20多倍，汽车的速度提高了4—5倍，而船的速度只提高了一倍多。
如何大幅度地提高船的速度呢？经过长时间的研究探索，人们终于提出
了“把船体提高，让船彻底离开水”的设想。这是对“船在水中行”这一古
老观念的新突破。
但有没有办法让船彻底离开水面呢？
20世纪40年代，高速轻型内燃机、燃气轮机、喷气技术的发展，为实
现上述设想创造了有利条件。
英国人科克雷尔，是世界上第一个把上述设想建立在科学的理论基础之
上的人。
1950年，科克雷尔开始经营造船业。他发现有两个因素大大地降低了造
船的性能：一个是船壳的阻力，一个是波浪的阻力。他想：“如果我能把船
壳做成空气船壳，例如使船体和水面之间有一层薄薄的空气，船壳的摩擦就
不存在了。”
1953年，科克雷尔系统地提出了气垫理论，科学地论证了在船底用压缩
空气形成气垫来提高船体的可能性。1956年，他造出了一艘试验船。1959
年，人们运用这一理论成功地造出了世界上第一艘载人气垫船。
这艘气垫船长9。15米，宽7。32米，船体用钢性材料制成，是椭圆形，
总重3。855吨。船上装一台435马力的发动机，发动机带动一部风扇，风扇
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上方有进气口。当发动机转动后，被抽进的空气经进气口、风扇、气道从椭
圆形船体的周围边缘和底部的各个喷气口喷射出，一部分到船底，一部分在
船底周围形成射流气幕。这个射流气幕在船底周围把船底的空气围住，减少
空气的大量流失，因此，船底能形成空气的气垫。气垫将船托起，使船体离
开水面，约23—30厘米。空气经管道喷出形成推动力。船速最高可达每小时
46公里。
1959年7月23日，这艘气垫船横渡了英国怀特岛西北面5公里宽的索
伦特海峡。7月25日，科克雷尔等3人乘气垫船横渡英法之间的多佛尔海峡。
他们从南岸的加来出发，用2小时零3分钟驶过38公里宽的海面，安全地抵
达了北岸的多佛尔。
利克雷尔气垫船的试航成功，实现了船离开水面航行的设想，宣告诞生
了一种新型交通工具。这之后，很多国家都积极研究气垫理论，制造气垫船。
目前世界上已出现了数百艘气垫船，在交通运输上发挥着重要作用。
激光器的发明和应用
（1960年）
激光的出现是本世纪60年代最重大的科学技术成就之一。它以其高亮
度、高方向性、高单色性、高相干性等突出特点，得到了广泛的应用，并在
科学技术的许多重大领域开辟了新的生长点，引起了革命性的变化。
1916年，爱因斯坦发表了《关于辐射的量子理论》一文，首次提出了受
激辐射的概念。按照这个理论，处于高能态的物质粒子受到一个能量等于两
个能级之间能量差的光子的作用，将转变到低能态，并产生第二个光子，同
第一个光子同时发射出来，这就是受激辐射。这种辐射输出的光获得了放大，
而且是相干光，即两个光子的方向、频率、位相、偏振都完全相同。
随着量子力学的建立和发展，人们对物质的微观结构及其运动规律有了
更深入的了解，微观粒子的能级分布、跃迁和光子辐射等也得到了更有力的
证明，这就在客观上更加完善了爱因斯坦的辐射理论，为激光的产生奠定了
理论基础。40年代末，出现了量子电子学，它主要研究电磁辐射与各种微观
粒子系统的相互作用，并从而研制出相应的器件。这些理论和技术的进展，
都为激光器的发明准备了条件。
1951年，美国物理学家珀塞尔和庞德在核感应实验中，把加在工作物质
上的磁场突然反向，结果在核自旋体系中造成了粒子数反转，并获得了每秒
50千赫的受激辐射，这是在激光史上有重大意义的实验。
1954年，美国科学家汤斯和他的助手戈登、蔡格一起，制成了第一台氨
分子束微波激射器。这台微波激射器产生了 1。25厘米波长的微波，功率很
小，但它成功地开创了利用分子或原子体系作为微波辐射相干放大器或振荡
器的先例，因而具有重大意义。差不多与此同时，苏联的巴索夫和普罗霍洛
夫以及美国马里兰大学的韦伯，也分别独立地提出了微波激射器的思想。
由于微波激射器的成功，使人们进一步想到，如果把微波激射器的原理
推广到光频波段，就有可能制成一种相干光辐射的振荡器或放大器。生产和
科学技术发展的需要，也推动科学家们去探索新的发光机理，以产生新的性
能优异的光源。
1958年，肖洛与汤斯将微波激射器与光学、光谱学的知识结合起来，提
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出了采用开式谐振腔的关键建议，并预言了激光的相干性、方向性、线宽和
噪音等性质。同一时期，巴索夫、普罗霍洛夫等人也提出了实现受激辐射光
放大的原理性方案。
1960年7月，美国青年科学家梅曼成功地制造并运转了世界第一台激光
器。工作物质用人造红宝石，激励源是强的脉冲氙灯，它获得了波长0。6943
微米的红色脉冲激光。
第一台激光器问世以后，激光发展很快，短短时间里就出现了许多不同
类型的激光器。1961年，1964年，先后制成钕玻璃激光器和掺钕钇铝石榴石
激光器，它们和红宝石激光器都是迄今仍被大量应用的固体激光器。
1960年底，贝尔电话实验室的贾万等人制成了第一台气体激光器——氦
氖激光器。1962年，有三组科学家几乎同时发明了半导体结激光器。1966
年，又研制成了波长可在一段范围内连续调节的有机染料激光器。此外，还
有输出能量大、功率高，而且不依赖电网的化学激光器等。
由于激光器的种种突出特点，因而很快被运用于工业、农业、精密测量
和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域引起了革命
性的突破。比如，利用激光集中而极高的能量，可以对各种材料进行加工；
激光作为一种在生物机体上引起刺激、变异、烧灼、汽化等效应的手段，已
在医疗、农业上取得良好的效果；激光在军事上除用于通信、夜视、预警、
测距等方面外，各种激光武器、激光制导武器已投入实用。今后，随着激光
技术的进一步发展，激光器的性能和成本进一步降低，其应用范围还将继续
扩大，并将发挥出越来越重大的作用。
集成电路的发明
（1961年）
集成电路的发明应归功于美国得克萨斯仪器公司的基尔比和仙童公司研
究与开发部经理诺伊斯。
1947年，贝尔电话实验室发明点接触晶体管10多年之后，半导体材料
和器件的制造工艺得到迅速发展，半导体器件产量大幅度增加，类型越来越
多。随着使用这些元件组装的电子产品的复杂性的提高，元件数目以及元件
间互相连线的数目也日趋复杂，严重地妨碍了组装电子产品的速度。集成电
路就是在这种背景下，为解决元件快速组装问题而产生的。
基尔比致力于由半导体元件组装整体电子电路的工作，他的目的在于寻
找这样一种可能性：用一块固态半导体材料做出整个电路来。1959年初，他
用单块锗晶体制成了包括电阻、电容和晶体管的触发器，这样的固体电路由
美国无线电工程师协会公诸于世。
大约与此同时，诺伊斯设想用扩散或积淀方法制成电阻器，并获得了成
功。第一只单片集成电路于1961年由美国仙童公司上市出售，它是由4只双
极型晶体管组成的电阻——晶体管逻辑触发器。基尔比和诺伊斯的发明，单
片集成电路的出售，标志着集成电路的诞生。
集成电路诞生之后，引起了各界广泛重视。科学工作者和工程技术人员
不断对它进行改进和创新，促进了集成电路的更大发展。
机器人的出现
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（1966年）
机器人是模拟人的四肢动作和部分感觉与思维能力的机械装置，它是用
电器元件或电子仪器控制，通过液压传动元件操纵杠杆机构，实现预期目的。
第一代机器人是一种只能进行固定的和变换工作程序的简单机械动作的
装置，产生于1966年。当时一架载有氢弹的美国飞机在地中海失事，一颗氢
弹落入地中海。为了防止射线对人体的危害，制造了一台有电视眼和机械手
的简单机械人，把氢弹打捞了上来。同年，美国某医院安装放射线源时，有
半支香烟头大小的放射性钴C60掉了出来，用这种简�
