第二 发明百科

伞的发明

伞，是人们日常生活中不可缺少的用具，晴天，它为人们遮阳光；雨雪天，它为人们挡雨雪。可是你有没有想过，我们这么熟悉的伞究竟是由谁发明的？

早在2000多年前春秋末期，我国出现了一位被后世尊为“工匠始祖”的土木建筑工匠鲁班，他心灵手巧，曾在野草叶子形态的启发下发明了世界上第一把锯子。

鲁班是位巧匠，他的妻子云氏也非凡俗之辈。她看到丈夫长年在外劳作，受尽日晒雨淋之苦，便暗自琢磨，能不能发明一种“活动的亭子”，让丈夫带着外出，一旦太阳暴晒或阴雨来临，可以让丈夫遮阳避雨。

经过长时间的思索，云氏终于有了主意：她把竹子劈成一根根细条，中间用一根竹棍当柄，将那些细条聚合起来，再在细条上蒙上兽皮，使之收拢如棍，张开如盖。一个缩小了的可以随身携带的活动的“亭子”伞，就这样诞生了。从此，鲁班外出时总要带上这把“亭子”伞。

后来，人们在云氏伞的基础上又不断加以改进，把兽皮换成丝绸，到宋代又用油纸代替丝绸，制成了纸伞，这就是油纸伞。

起初，用伞的人并不多，老百姓们认为，老天爷降雨就是让人们接受雨的洗礼，打伞是对老天爷的不敬。但是由于雨伞确实给人们的生活带来了很大的方便，人们还是逐步地接受了它。

到了清代，广东、福建等地开始大量制造黑布伞，在民间广泛流传，并且行销国外。

在西方，最早的伞的主体是一块遮阳的板，板上蒙着一块绷紧了的麻布，人们主要用它来遮阳。

在古希腊，伞状遮阳板是节日盛装不可缺少的陪衬。奴隶主让仆人在自己的身后高高地举着遮阳板，以显示自己的权势和高贵。因为打伞的人必须站在主人身后，所以这种伞的柄不是安在伞的中央，而是安在伞的边上。

至中世纪，伞变成了宗教权力的象征。地位越高的人，伞越豪华。

在1747年，一个到中国旅行的英国人看中了我国的伞，回国时便带了一把中国人制造的油纸伞，然后找人模仿它的构造，造出了一把形状像香菇的丝布伞。从此，中国伞走向了世界，挡雨的伞开始在欧洲民间流传。

“拍立得”照相机的发明

人们拍照后，总是希望在最短的时间内看到照片。满足人们这种愿望的发明家就是美国工程师埃德温·兰德。

1937年，28岁的埃德温·兰德有一个幸福美满的家庭，尤其他的小女儿活泼可爱，为了满足孩子热爱大自然的天性，兰德常带她到公园里去玩。

1947年的一天，天真的小女儿又要求爸爸为自己照相，兰德便像往常一样带上照相机，牵着女儿的小手来到了公园。小女儿在公园里跑来跑去，一个个美妙的景象就被摄进了那个对女儿来说有些神秘的黑匣子。

兰德的女儿是个性急的小家伙，她恨不得立刻就得到有自己影子的照片，“爸爸，要让我等多长时间呢？有没有马上就能看到照片的照相机呢？”

女儿的话触动了兰德，在当时人们尚在使用感光片，曝光后需立即冲洗，而且洗印设备极其笨重，很难搬运。出于对女儿的爱，兰德一回到家便马上着手研制“马上就能看到照片的照相机”。

一个月过去了，兰德的研究工作没有取得进展，两个月过去了，兰德还是没有找到成功的突破口，兰德几乎失去了信心。但他曾答应过女儿完成这个发明，爱心作为一种非科技因素的动力推动他努力工作，兰德终于想出了办法。

半年之后，世界上第一架拍摄、冲洗一次完成的照相机——“拍立得”照相机试制成功了。

世界上第一个在一分钟之内就能看到自己形象的人当然是兰德的女儿。当她看到自己的形象时，高兴地跳了起来，兰德的脸上露出了欣慰的笑容。

兰德研制出“拍立得”照相机后，又和其他设计人员一起，研究起彩色小型号照相机来，10多年后，能拍彩色形象的“拍立得”问世了。

1948年11月，兰德在美国市场上投放了第一台拍立得相机“拍立得95型”。

这种相机不把底片取出来也能产生相片，拍照之后便有若干种化学药剂释放出来，使底片显影，然后将未用的银盐带到第二张纸上，产生相片。这样，拍照之后10秒钟内便可得到照片。

拍立得被警察广泛地用来拍摄作为证据的照片，这种系统的缺点是若不用特制胶卷，底片只能用一次，一张底片只能产生一张相片。

缝纫机的发明

远在旧石器时代晚期，人类就已经懂得使用针和线缝制衣服了。此后人们一直用手工缝制衣服，直至18世纪末缝纫机才出现。

最早用机器代替手工缝纫的是英国人逊德，他在1790年制造了第一台供缝纫鞋用的单线链式线迹手摇缝纫机，这时世界上就出现了“缝纫机”这个名称。

1810年，英国人拜尔斯阿柴·克里牧斯发明了双线链式线迹缝纫机。

1843年，美国人伊莱亚斯·谊设计制造了一台实用而生产效率高的手摇式锁式线迹缝纫机，缝纫速度为每分钟300针。该机的主要特点是采用弯形带孔的机针，底线被藏在梭子里。

1851年，美国机械工人胜家兄弟经过两年多的努力，制造了一台金属制的脚踏式缝纫机，并配用了木制机架，其缝纫速度达到每分钟600针，这在缝纫机的发明史上是一个重大突破，从而使缝纫机的生产效率大大提高。

这种缝纫机逐渐占领市场，兄弟两人非常会经营，他们抛出了按月分期付款的销售方法。

这种一次不必付出很多钱，靠按月分期支付就能把东西买到手的分期付款办法，深受当时顾客们的欢迎。

于是，“胜家牌”缝纫机大批量卖出，并被誉为世界缝纫机之王。

缝纫机的发明仍在继续，虽然家用缝纫机有了新的改进与发展，但更需要的却是用不同原理制造的高速工业用缝纫机。

从“缝纫机”这个名称的出现开始，至百年后的19世纪后半期，欧美国家的许多发明家如本杰明·威尔逊和基布斯等，通过对各种缝纫机进行研究分析，制出了现在仍在使用的家用缝纫机和工业缝纫机。

现在，家用缝纫机已用电力驱动了，并且成为市场上的主流。工业用缝纫机中的大部分都属于通用缝纫机，以平缝机使用最多。

吸尘器的发明

英国的塞西尔·布鲁斯是吸尘器的发明者，要不是他用嘴吸了一大口灰尘，说不定我们今天还没有吸尘器呢！

他是在1901年时产生了发明吸尘器的想法。有一次，他正在伦敦的一家餐馆里用餐，看到后面的椅背上满是灰尘，就把嘴凑上去吹了一口，结果可想而知，灰尘差点没把他呛死！

布鲁斯由此受到启发，信心十足地每天在自己的工作室里研制吸尘器。不久，他的发明问世了，但和现在家庭使用的吸尘器不同，那是一架很大的机器，是一个庞然大物。

这个庞然大物有一个气泵、一个装灰尘的铁罐和过滤装置，都安装在一辆推车上，由两个人共同操作。他们推着它在街上行走，一个人负责用气泵抽气，另一个人则拿着长管子挨家挨户地去吸尘。

没过多久，布鲁斯的吸尘器就在伦敦赢得了广泛的赞誉。1902年，布鲁斯的服务公司奉召到西敏斯大教堂，把爱德华七世加冕典礼所用的地毯清理干净。此后，他的生意日益兴隆起来。

1906年，布鲁斯制成了家庭用小型吸尘器，虽名为 “小型”，但却重达近40千克，由于太过笨重而无法普及。

1907年，美国俄亥俄州的发明家斯班格拉制成轻巧的吸尘器。他当时在一家商店里做管理员，为了减轻清扫地毯的负担，制成了一种吸尘器，是用电扇造成真空，将灰尘器吸入机器，然后吹入口袋。由于斯班格拉本人没有能力生产销售，1908年，他把专利转让给毛皮制造商胡佛。当年胡佛便开始制造一种带轮的“O”型真空吸尘器，销路相当好。这种最早的家用吸尘器设计比较合理，发展至今在原理上也没有太大的改动。

胡佛的小型吸尘器一经问世，就受到大众的热烈欢迎，他的吸尘器公司也蒸蒸日上，成为有名的大公司。胡佛吸尘器从那时直至今天，一直是美国家庭必备的物品。

最早设计的吸尘器是直立式的。1913年，瑞典斯德哥尔摩的温勒·戈林发明了横罐形真空吸尘器。

吸尘器的清洁原理是借助吸气作用，从地板、地毯、墙壁、家具及其他不易用扫帚清除污垢的表面吸走灰尘和干的脏物，如线、纸屑、头发等。它的主要部件是真空泵、过滤袋、软管、延长管及各种形状不同的管嘴。现代吸尘器在附件上变化多样，为清除地毯污物设计出了粗毛刷、细毛刷、转动毛刷；清理墙角用的是扁形管嘴；清理地板用磨光刷等。

电冰箱的来历

冰箱接上电以后，箱里的温度很低，把食物放在冰箱里，能保存很长时间不变质。如果电冰箱的门不严实，外面的热气会钻进去，里面的冷气也会跑出来，起不到低温保存食品的作用。

电冰箱的门和普通的门不一样，它的四周有一圈松软有弹性的胶皮条；胶皮条里包着一圈磁铁；而门框是铁的，关门时，磁铁一下就吸在铁门框上了。所以，电冰箱的门特别严实，一点缝也不露。

你想知道冰箱是怎样来的吗？

冰箱又称冰桶，由古时的“冰鉴”发展而来，既能保存食品，又可散发冷气，使室内凉爽。它是古代人的发明创造，向我们揭示了古代生活的一个侧面。

冰鉴，是古代盛冰的容器。《周礼·天官·凌人》中记载：“祭祀供冰鉴。”可见周代当时已有原始的冰箱，只是冰并不是一年里时时都有，特别是在炎热的夏季，冰可谓弥足珍贵。

传世有不少清代晚期的木胎冰箱，多用红木、花梨、柏木等较为细腻的木料制成。

17世纪中期，“冰箱”这个词才进入了美国语言，在那之前，冰只是刚刚开始影响美国普通市民的饮食。随着城市发展，冰的买卖也逐渐发展起来。它渐渐地被旅馆、酒店、医院以及一些有眼光的城市商人用于肉、鱼和黄油的保鲜。

一个在英格兰工作的美国人雅可比·帕金斯有了一个新发现，这一发现导致了冰箱的发明。1834年，他发现当某些液体蒸发时，会有一种冷却效应。帕金斯要求一群技工来制造一个可证实这个想法的工作模型。

果然，这个装置在某个晚上真的产生了一些冰。技工们兴奋地拿着冰跳上一辆马车，飞速驶向帕金斯的住房，向他展示所取得的成果。但帕金斯并没有出售自己的发明物。

苏格兰印刷工约翰·哈里森在不了解帕金斯成果的情况下发现了冷却效应。至1862年，他的第一批冰箱上市。哈里森还在维多利亚一家啤酒厂设置了第一个制冷车间。

冰箱是一种保持恒定低温的制冷设备。它的发明让人类远离了发霉的食物，即使在炎热的夏天也能享受健康的食物。

潜水衣的诞生历程

为了揭开海底深处的奥秘，人们常潜入海中探察，这就必须借助于潜水衣。古希腊和土耳其人被称为现代的“潜水之父”，因为他们早在2000多年前就已经潜入爱琴海采摘海绵。

17世纪，欧洲人发明了另一种潜水设备，即吊钟式潜水器。人在“钟”内，直至空气用完才回到水面上。

由于“钟”内所装空气有限，这件装备只能使潜水员在水中停留数个小时，无法持久。

潜水钟的构造是一个大的、坚固的、没有底部的桶子，它的重量可以使它垂直地沉入水中，借着这种方式，使桶内充满空气，足够供应潜水员在水中呼吸数个小时。

潜水钟是由一艘船用索链吊着放入水中，潜水员待在潜水器内，随潜水钟一起往下潜。

可查证的最早潜水钟是在1531年制造的调节装置。

1617年，凯斯勒曾设计出一种水中服装和空气皮袋，但没有实际使用。

1680年，美国马萨诸塞州的一位冒险家威廉·菲普斯改良了潜水器。他使用数个倒立的小桶和一个大桶去寻找宝藏，他带着小桶出去搜索，等小桶空气用尽时，再回到大桶里更换新鲜空气。

1715年，另一位英国人发明了一种可以将一个人包裹起来的潜水衣，潜水衣本身是用强化的皮革制造的空气桶，在眼睛的部位有玻璃窗，可看到外面，在手部的地方有两个防止渗水的袖口，可以将双手伸出袖口外完成一些工作。

1819年，英国人西贝发明了一种比较成功的水面气泵式潜水服，这种潜水服与水面的空气唧筒相联结，并配以钢制的头盔，可以潜到水下75米的深处。

直至1879年，德国人耶鲁道发明了带有氧气罩的潜水衣。氧气由船上的管子送进来，这样人在海底下就可以比较自由地活动了。

1942年，法国人福斯特发明了随身携带的氧气筒，直至这时，一种能在海底自由活动的潜水衣才问世。

人鱼潜水衣是由美国发明家发明的一种液氧潜水装置，这种潜水装置用“液态空气”呼吸，可令人类像鱼一样呼吸液体，潜入深海而不用担心可致命的减压症。

现代的通信方式

通信分为有线通信和无线通信。有线通信的收发两端一定要有传输信号的导线相连，它需要架设电杆、电线，需要维护和修理。

无线通信是依靠电磁波的传播来传递信息的。无线通信信号由无线发射基地以电磁波的形式放出，它在空中传播的速度与光速相同，然后由无线电接收，并转换成声音、文字符号和图像。

现代通信的主要方式有移动通信和电视电话。移动中的用户与固定的或移动中的另一方进行直接的通信，叫做移动通信。移动通信是无线通信和有线通信的综合利用，无线通信的种类主要有无线电对讲系统和移动电话系统。

电视电话是一种既能够传递声音又能够传递图像的现代通信工具。它是由美国贝尔研究所研制出来的。利用这种电话可以拉近相隔万里的人们的距离，给打电话者以“亲临现场”的感受。

在电话发明以前，人们靠写信互通情况。有了电话后，人们可以利用电话在相隔很远的地方交谈。有了通信卫星后，电话的功能就大大地增强了。人们把电话系统联成一个大网络，利用这个网络进行全国、全地球的电话通话是非常便捷和快速的，这就是电信网络。

电信网络可以传播电话、电报和电视信号。电信网络由通信卫星、卫星通信站、电波中继站、光缆、电话交换机组成。电信网络的工作过程是：打电话的发、收信号通过卫星通信站和通信卫星传到电话交换机，然后传到用户。

现代通信，网络作为快捷的通讯方式，越来越让人接受。像电子邮箱，只要轻点鼠标，几秒钟之内好友就会收到你发的邮件。

又如QQ、MSN这些聊天工具，也被人们接受。QQ不仅仅是简单的即时通信软件，它与全国多家寻呼台、移动通信公司合作，实现传统的无线寻呼网、GSM移动电话的短消息互联，是国内最为流行，功能最强的即时通信软件。腾讯QQ支持在线聊天、即时传送视频、语音和文件等多种功能。但是，这些聊天工具都是以虚拟数字传递为基础的，这就容易造成传递方式出现漏洞，越高新越容易信息崩溃，即使常备份也抵不住数据外溢或者黑客攻击，又因传递速度快捷也容易使错误的不安分的信息快速传播。

先进的光纤通信

光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。曾担任香港中文大学校长的高锟首先提出光纤可以用于通讯传输的设想，高锟也因此获得2009年诺贝尔物理学奖。

光纤通信技术是现代通信中最先进的传输手段。它利用光在一种极细的光导纤维中传输信息。光导纤维即为一种光的“导线”，它的结构分为两层，中间的一层为纤芯，直径只有几微米，外面有一层对光反射能力极强的、用玻璃或石英制成的“包层”，光纤的外层还裹有厚厚一层塑料，这样光就被紧紧地封闭在光纤里。

当信息传送时，文字和图像会变成强弱不同的光信号，以每秒30亿次的速度传送到远方。一根光纤在几秒钟里就能传送几千万字的书籍信息。而且无论它怎样弯曲，只要入射光的角度合适，就能准确无误地传递信息。

光纤通信的容量大得惊人，在一根比头发丝还细的光纤中，可以同时传输几万路电话或者几千套电视节目。

光纤通信不怕辐射，不怕雷，不受电磁干扰，因而保密性好，通信质量高，抗干扰力强。

那么光导纤维是如何发明的呢？

1870年的一天，英国物理学家丁达尔正在讲光的全反射原理，他做了一个实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯把水照亮。人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被水俘获了。

人们曾经发现，光能沿着从酒桶中喷出的细酒流传输；人们还发现，光能顺着弯曲的玻璃棒前进。这是为什么呢？这些现象引起了丁达尔的注意，经过他的研究，他发现这是全反射的作用，即光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。从表面上看，光好像在水流中弯曲前进。实际上，在弯曲的水流里，光仍沿直线传播，只不过在内表面上发生全反射，光线经过多次全反射向前传播。

后来，人们造出一种透明度很高，粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝，即玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。由于这种纤维能够用来传输光线，所以称它为“光导纤维”。

会说话的商品

美国发明了一种会提醒病人按时吃药的药瓶。这种药瓶的盖子上装有一个集成电路，当把瓶盖拧紧时电路便会接通，计算器就开始工作，到规定的时间它就会发出声音：“时间到了，快吃药吧！”如果你没有听见，它会一秒钟重复一次。

美国还生产出了一种会说话的汽车。车上装有防撞无线电探测器。它不仅能对位于汽车前面和侧面的物体做出反应，还能在紧急状态下提醒司机刹车。如不奏效，制动就会自动启动，使汽车停下来。

德国推出一种提醒使用者注意操作事项的洗衣机，例如，洗涤时它会告诉你，应选用哪一挡转速，放多少水和洗衣粉。洗涤完毕，它会告诉你：“洗好了，请把衣物拿出”。洗衣机用过之后，你若没有及时擦洗，它还会说：“请你保护我。”

德国市场还流行一种多功能的声音笔记本。这种电子笔记本能以尖细的言语提醒你记住所要做的事。它不但能够储存60多个电话号码和10天内应记住的信息，而且还能储存5个密码，当你想干秘密的事情时，它能及时以密码呼叫提醒你。

火灾是一种可怕的灾难，它会给人们的生命与财产带来巨大的损失。尽管目前已创造出各种高效率的灭火器，但真正使用时，由于心慌意乱常常忘记正确的使用方法。日本消防器材公司研制成一种会讲话的灭火器，它会自动发出声音，告诉你灭火器的具体使用方法。

它的原理是在灭火器底部安装了声音合成的大规模集成电路、扬声器和电池等。使用时，只要提起灭火器，按动灭火器上的开关，即可发出声音，告诉你：“请拨去安全销，用手抓住杠杆，把软管对准火源。”

日本科学家研制成功世界上第一台会说话的照相机。当光线不足时，相机会发出声音：“光线不足，请用闪光灯”。当焦距不准时，它又会说“焦距不对，请调准焦距”。

日本研制成功一种会说话的缝纫机。缝纫机内装有由微型电脑控制的录音机，能用柔和、亲切的女性声音告诉你，如何按动各个不同用途的按钮，即使是不会使用的人，只要按缝纫机的指令操作，也能缝制出称心如意的衣服。

在比利时首都布鲁塞尔的一个公园里，有许多模样令人发笑的胖木偶代替了垃圾桶。木偶的大嘴张开着，当游人把垃圾丢进它口中时，木偶便会发出声音：“谢谢你，谢谢你。”

灯泡发亮的原理

1879年10月21日，美国伟大发明家爱迪生，发明了人类历史上第一盏具有实用价值的电灯。

电灯泡为人类带来了光明，需要电才能工作。那么，它是怎样发出光亮的呢？

原来灯泡的底部有两个金属接触点，是用来连接电的。在金属接触点处有两条接触到一个薄金属丝的线。线和金属丝都包在充满惰性气体的玻璃灯泡的里面，通常都是氩惰性气体。当灯泡连上电源的时候，电流就会从其中一个接触点流到另一个接触点，然后再流到线和金属丝。

电线里的电流进入金属丝后，金属丝就会产生高热，同时释放出额外能量。由于金属丝释放大部分的红外线可见光子，人们的眼睛是可以看见的。如果它们被加热到4000度时，灯泡就会发出大量的可见光。这时，人们就能看到一个非常亮的灯泡了。

我们常用的灯还有日光灯，它的发光原理和白炽灯不同，日光灯是在灯管里面装入一些特殊的气体，又在灯管的内壁涂上荧光粉，通电之后由于放电而产生光。当消耗同样多的电能时，日光灯要比白炽灯亮得多，因此日光灯省电。

手电筒也有灯泡，生活中的电筒各种各样，有戴在头上的帽子电筒、日光灯电筒、收音机电筒、笔式手电筒、电筒式应急灯等。手电筒是由外壳透镜、反射镜、灯泡、电池、底座、开关几部分组成的。

它是怎样发出光的呢？原来，手电筒能发光，不只是因为它里面装有电池，还因为手电筒的外壳与灯泡和电池构成了一个完整的通路，让电流能够通过，灯泡才会发光。不信的话，你可以把手电筒的后盖拧下来，看看手电筒还亮不亮？

我们把两节电池正负极相接放进电筒，电池的正极顶在灯泡的底部，并通过灯座与电筒外壳相连，电池的负极与底盖的弹簧相接，并通过弹簧也与外壳相连。手电筒筒身的外侧有一个开关，它通过一个金属片与灯座相连。向前推动开关，金属片与灯座接触，电路接通，灯泡就亮了。开关向后，金属片与灯座分离，线路断开，灯泡就不再发光。