第10章 科技发明(1)

你知道我国最早用来测定风向的仪器是什么吗？

历史资料中有记载的比较早的测定风向的仪器叫做“相风铜乌”，这是一种用铜做的形状像乌鸦的风向器（“相风”就是观测风的意思），它装在汉代观测天文气象的灵台上。这是专职观测天象单位所设置的仪器，最初造得比较笨重，后来经过不断改进就渐渐做得轻巧灵敏一些了，在晋代太史令就设有木制相风乌，并逐渐流行起来了。

在唐代李淳风的《乙巳占》中，也描述了这种相风木乌的构造。

然而，从军事和交通等方面看，最好采用构造更加简单的风向器。《乙巳占》中就指出：“常住安居，宜用乌候；军旅权设，宜用羽占。”意思是说，相风乌只宜设在固定的地方，在军队中驻地经常变化，还是用鸡毛编成的风向器为好。

鸡毛编成的风向器，所用的鸡毛重约五两到八两，编成羽片挂在高杆上，让它被风吹到平飘的状态，再进行观测，这种羽毛风向器就称为“五两”。这种风向器，在唐代以前就有了，并且在唐代和唐代以后被普遍采用。所以，此后“五两”就作为各种形式的简便风向器的通称了。

人类的“航天鼻祖”是在中国吗？

人类第一次有记录的“登月计划”来自中国明朝的木匠万户。

据记载，万户是明朝初期人，原来是一个木匠。由于他喜欢钻研技巧，尤其是对技术发明方面特别痴迷，所以从军后改进过不少当时军队里的刀枪车船。

在那个人类对自然界的认识受到很大局限的年代，万户甚至做出了一份很详尽的科学理论计算报告，他认为按照当时的火箭技术，再加之风筝原理的帮助，他一定能在一个时间段内飞到月亮上去。为了实现自己的意愿，万户开始潜心研究《火箭书》，并用自己的知识给予完善。他造出了各种各样的火箭，然后画出飞鸟的图形，众匠人按图制造出了飞鸟……文献说，在一个月明如盘的夜晚，万户带着人来到一座高山上。他们将一只形同巨鸟的“飞鸟”放在山头上，“鸟头”正对着明月……万户拿起风筝坐在鸟背上的驾驶座位——椅子上。他自己先点燃鸟尾引线，一瞬间，火箭尾部喷火，“飞鸟”离开山头向前冲去。接着万户的两只脚下也喷出火焰，“飞鸟”随即又冲向半空。

后来，人们在远处的山脚下发现了万户的尸体和“飞鸟”的残骸……这个故事后来被记载为“万户飞天”。万户被认为是人类的航天鼻祖。

我国古代的冰灯制作工艺是怎样的？

说起冰灯艺术，据传早在明朝末年，我国就有类似于冰灯的工艺了。

明万历年间，安徽桐城的诗人阮自华，看了“冰网灯”后咏诗曰：“瑶池瀑布注灵安，银汉回波织女澜。讵识冰丸光照乘，翻令火树夜生寒。香如豹髓含神雾，珠似鲛人泣水端。”这“冰网灯”就其诗意来看，似乎在灯的周围喷以水气，光线经过折射，就会映出不同的彩色。

这虽然和今天的冰灯大不一样，但为后人提供了制作冰灯的原理。到了清朝康熙至乾隆、嘉庆年间，盛行起凿冰为洞，燃烛其中，成为名副其实的冰灯。

清嘉庆年间着名学者西清在《黑龙江外记》卷六中载：“上元（即正月十五），城（齐齐哈尔）中张灯五夜，村落妇女来观剧者，车声彻夜不绝。有镂五六尺冰为寿星灯者，中燃双炬，望之如水晶人，此为难得。”唐顺之的《元夕咏冰灯》诗，对冰灯盛况也做过生动的描写：“正怜火树斗春妍，忽见清辉映夜阑。出海鲛珠犹带水，满堂罗袖欲生寒。烛花不碍空中影，晕气疑从月里看。为语东风暂相借，来宵还得尽余欢。”

张衡的地动仪是怎么预测地震的？

公元132年，东汉的张衡发明了候风地动仪——世界上第一架地震仪。

据《后汉书·张衡传》记载，候风地动仪“以精铜铸成，圆径八尺”，“形似酒樽”，上有隆起的圆盖，仪器的外表刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器的内部中央有一根铜质“都柱”，柱旁有八条通道，称为“八道”，还有巧妙的机关。仪器外部周围有八个龙，按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北八个方向布列。

龙头和内部通道中的发动机关相连，每个龙头嘴里都衔有一个铜球。对着龙头，八个蟾蜍蹲在地上，个个昂头张嘴，准备承接铜球。当某个地方发生地震时，樽体随之运动，触动机关，使发生地震方向的龙头张开嘴，吐出铜球，落到铜蟾蜍的嘴里，发出很大的声响。于是人们就可以知道地震发生的方向。

据学者们考证，张衡在当时已经利用了力学上的惯性原理，“都柱”实际上起到的正是惯性摆的作用。同时张衡对地震波的传播和方向性也一定有所了解，这些成就在当时来说是十分了不起的，而欧洲直到公元1880年，才制成与此类似的仪器，比起张衡的发明足足晚了一千七百多年。

密码是如何出现的？

史料记载，密码最早产生于希腊。到了4世纪，希腊出现了隐蔽书信内容的初级密码。8世纪古罗马教徒为传播新教，创造了“圣经密码”。

中世纪末叶，西班牙的平民百姓与贵族阶级的青年男女之间，为了冲破封建制度对自由恋爱的束缚，不得不采取种种秘密通信的形式，从而导致了各种原始密码的产生。

公元1200年，罗马教皇政府和意大利世俗政府开始有系统地使用密码术。至19世纪，随着资本主义的发展和资产阶级相互斗争的需要，出现了无线电密码通信。

到第一次世界大战时，密码通信已十分普遍，许多国家成立专门机构，进一步研制和完备密码，并建立了侦察破译对方密码的机关。

随着现代科技的发展，特别是电子技术的广泛应用，使密码更趋完善，破译与反破译的斗争也更加激烈、复杂了。

第一张彩色照片是怎么来的？

公元1861年5月17日，伦敦皇家学会举行物理学教授麦克斯韦关于《三种基本颜色的理论》的报告会。麦克斯韦决定在报告会上用实践来证明他的三种成分理论的正确性。为了制出物证，他和助手在明亮的阳光下，以黑色天鹅绒屏幕作铺衬，拍摄用三色彩带扎成花结的照片。

他们分三次拍摄，每拍一次都得更换滤光器。然后，在报告大厅里挂着三盏吊灯，吊灯上都有玻璃摄像正片，在每盏灯的透光镜上面都安置了分别装有红、蓝、绿三种基本色源的滤光器。

准备好了以后，麦克斯韦向助手示意，点燃了吊灯，闪烁着白光又稍带一点淡蓝色的色彩。人们拭目以待，在等待奇迹的出现。突然，第一盏灯的红光穿过整个大厅，然后是绿色和蓝色的光在空气中闪烁。

当这三种彩色光线投射到屏幕上，它们的组合产生了奇妙的彩色图像，就如用画笔饱蘸了质地纯正的颜料画出来的一样。

这样，他获得了世界上第一张彩色照片，事实验证了他的三种成分的理论。这一天也就是彩色照相诞生于世的纪念日。

你知道指纹侦破的由来吗？

公元1686年，马尔丕哥教授运用当时新发明的显微镜，发现指纹的纹线都是从手指顶端的圆环和螺旋线中引出来的，他的论文题目是《指纹纹线放大若干倍》。公元1823年德国普克尼教授指出：手指最末端指骨上的纹线，多样性和差别性非常突出。

他制定了一些标准，把纹线划分为九个类别。

公元1858年，英国驻印度的行政长官威廉·赫胥尔，要求居民在契约上既要签字又要按指纹，这是第一次由官方规定在很大范围内运用指纹。公元1877年，赫胥尔提出了一份报告，要求将指印作为鉴定识别犯人的工具，他的报告没有得到批准，但赫胥尔却在自己管辖的省份大力推广了这一方法。

公元1889年，英国科学杂志《自然》发表了福尔茨医生的论文《识别犯罪的第一步》。文章提出，只要在犯罪现场上发现、提取有关指纹，就能够发现犯罪分子，尽管罪犯可能会通过其他手段对手指进行掩饰，但指纹仍然是不变的。

这一理论为实践部门所接受，成为现代指纹科学中最早提出的理论之一。

古代是用什么做染料的？

中国古代用于着色的材料可分为矿物颜料和植物染料，其中以后者为古代主要的染料。古代先民很早就掌握了多种植物染料的性质，植物染料在染制时，其色素分子是通过与织物纤维亲合而改变纤维的色彩，所着之色虽经日晒水洗，均不易脱落或很少脱落。

利用植物染料，是我国古代染色工艺的主流。自周秦以来的各个时期生产和消费的植物染料数量相当大，明清时期除满足我国自己需要外，开始大量出口，而用红花制成的胭脂绵输到日本的数量更是可观。

古代常用的植物染料实在多不胜数，古人根据不同的染料特性而创造的染色工艺有：直接染、媒染、还原染、防染、套色染等。染料品种和工艺方法的多样性使古代印染行业的色谱十分丰富，古籍中见于记载的就有几百种，特别是在一种色调中明确地分出几十种近似色，这需要熟练地掌握各种染料的组合、配方及改变工艺条件方能达到。

床是怎样来的？

床最早源于我国的商代。

原始社会，人们生活简陋，睡觉只是铺垫植物枝或兽皮等，掌握了编织技术后就铺垫席子。席子出现以后，床就随之出现。商代甲骨文中，已有像床形的字“淋”，说明商代已有床。但从实物来看，最早的床是在信阳长台关一座大型楚墓中发现的，上刻绘着精致的花纹，周围有栏杆，下有6个矮足，高仅19厘米。春秋以来，床往往兼作其他家具。人们写字、读书、饮食都在床上放置案几。晋代着名画家顾恺之的《女史箴图》中所画的床，高度已和今天的床差不多。另外还出现一种四足的高床。但床仍未成为睡卧的专用家具。

唐代出现桌椅后，人们生活饮食等都是坐椅就桌，不再在床上活动。床由一种多功能的家具，退而成为专供睡卧的用品。

19世纪20年代出现了弹簧床。19世纪后期，金属床开始出现。

枕头的发明和发展变化过程是怎样的？

原始时代，人们用石头或草捆等将头部垫高去睡觉，这时的石头或草捆可以看作是比较原始的枕头。到战国时，枕头就已经相当讲究。1957年在河南信阳长台关一个战国楚墓里，出土了一张保存完好的漆木床，床上就有竹枕。

我国古人对枕头颇有研究。北宋着名史学家司马光，用一段小圆木做枕头，睡觉时，只要稍动一下，头从枕上滑落，便立即惊醒，惊醒之后继续发奋读书，他把这个枕头取名为“警枕”。为了强身健体，在睡眠时达到治病的目的，古人还在枕内放药以治病，叫做“药枕”。李时珍在《本草纲目》中说：“苦荞皮、黑豆皮、绿豆皮、决明子……做枕头，至老明目。”民间有多种多样的枕头，大都以“清火”、“去热”为目的。

现代，枕头越来越广泛地用于，如“磁疗枕”对治疗神经衰弱、失眠、头痛及耳鸣都有一定的疗效。

熨斗是怎样走入人们的生活的？

烫衣服的熨斗，在我国汉代时已是家庭的用具。

汉魏时期的熨斗，用青铜铸成，外形呈圜腹、宽口沿，有长柄。有的熨斗上还镂有“熨斗直衣”的铭文。

熨斗这个名称的来历，一是取象征北斗之意，二是熨斗的外形如同古代一种烹调用具“熨斗”。熨斗像一只没有脚的平底锅，熨衣前，把烧红的木炭放在熨斗里，待底部热得烫手了再使用，所以，又叫“火斗”。也有把熨斗叫做“北斗”、“金斗”的。“金斗”则是采用鎏金工艺精制的熨斗，那不是一般的民间用品。

第一把伞是谁发明的？

伞是我国首创，据传是鲁班的妻子云氏发明的。《孔子家语》中说：“孔子之郯，遭程子于途，倾盖而语。”这里的“盖”就是指“伞”。《史记·五帝纪》记有与伞同类的雨具，可见伞在我国已有四千多年的历史了。