第7章 趣味发明(7)
1958年制成的第一个单块集成电路，只包括一个晶体管，两个电阻和一个“电阻-电容”网络。随着集成电路工艺日趋完善，集成电路所包含的元件数量以每一两年翻一番的速度增长。到20世纪70年代初期，大部分电路元件都以集成电路的形式出现。至今，在指甲那样大(1平方厘米)的芯片上可以集成上百万个电子元件。集成电路从外表看来它们只是一块小小的硅片，因此人们常把它称为芯片。
集成电路的发展还促使计算机的更新换代，它在电子时代举足轻重，就像金属加工业在过去工业革命中所起的作用一样。
1964年4月，最早采用集成电路的通用计算机系列IBM-360问世，标志着计算机进入了集成电路计算机时代。
与晶体管相比，集成电路的体积更小，功率消耗更低，可靠性更高，成批生产的集成电路造价很低。集成电路的这些优点，使它在问世后迅速得到发展。1960年，第一块数字集成电路研制成功，1962年、1963年又先后研制出DTL(二极管-晶体管逻辑)集成电路和TTL(晶体管-晶体管逻辑)集成电路……这些为集成电路计算机的问世创造了条件。
计算机由于采用集成电路，计算速度进一步提高到每秒几十万次到上千万次，内存容量达几百K(1K为1024位)，可靠性也进一步提高，体积大大缩小，价格不断下降。机种多样化，各机种的相互兼容性强，结构实现了积木化，生产达到了系列化。磁芯存贮器被速度更快、价格更低、体积更小、功耗更低的半导体存贮器(大规模集成电路)取代。
由于应用了集成电路，计算机出现了新的发展方向，即计算机小型化。功能虽较少，但可靠、价低的小型机得到很大的发展。小型机的价格只及大型机的几分之一或几十分之一，但功能却与低档通用计算机不相上下，而且维修简便，于是计算机进入了一个空前的高速发展阶段，计算机开始普及到商业管理领域、自动控制行业和一般的科学单位等。
计算机事业出现上述兴旺的局面，都得益于集成电路的发明，而20世纪30年代至40年代印刷电路技术的发展，已经为集成电路的问世作了必要的技术准备。
战火中出世的坦克
1914年夏天，第一次世界大战爆发了。以德国、奥地利、意大利为一方，组成了“同盟国”
，而以英国、法国、俄国为另一方，组成“协约国”，双方展开了人类历史上首次大规模的殊死搏斗。
战争开始不久，英国有一个名叫斯文顿的新闻记者到前线去采访。他看到德国在前线修了很多的碉堡，而碉堡之间又拉上了带刺的铁丝网。战斗非常激烈。英法联军的士兵一次又一次地冲锋，但总是不能突破敌人的防线，许多士兵在机枪的扫射下，倒卧在血泊中……斯文顿心里很不平静。他总在想，难道没有更好的进攻办法吗？他苦思冥想，终于想到了“大力士”拖拉机。他想，能不能给它穿上厚厚的外衣，装备上大炮和机枪，使它既能冲进敌人的阵地，又能防御机枪的扫射呢？于是，他向英国政府建议，将拖拉机改装成能攻善守的战车。
斯文顿的建议得到了当时在英国海军部任海军大臣的丘吉尔的支持，就组织人员以“陆地巡洋舰委员会”的名义研制这种战车。他们参考了当时美国生产的能用来拖拉大炮的新式“霍特”拖拉机，很快就制成了一辆叫做“小威廉”的战车。斯文顿不满意，认为需要改进，于是又重新设计。在1915年9月，制成了名叫“大威廉”的战车。世界上第一辆坦克从此就正式诞生了。这种攻防两用的战车是在英国制造水柜的工厂里制造成功的。当时为了保密，研制人员就给这种战车起了个“水柜”的假名字。“水柜”的英文名是“tank”，读音是“坦克”，这个名字就一直流传至今。
“大威廉”坦克制成之后的第3天，就给英国政府的许多官员作了一次表演。这次表演虽然比较成功，但英国陆军部长却泼了冷水，认为这不过是儿童玩具，没有什么用处。社会上一些人也对坦克说三道四，认为它是一种价值很有限的机械化玩具，是一个“令人可笑的发明”和“一件骗物”，等等。然而，它还是受到很多人的赞许，把它看成是当时英国兵器中的“宠儿”。就在英国战车队离英赴法国参加作战之前，坦克还为英国国王乔治五世作过表演。抵达法国后，又在法军总司令霞飞和英军总司令黑格面前进行了表演。这两位将军对这一即将上战场参战的新式秘密武器很感兴趣，并祝愿它旗开得胜，“车”到成功。英国战车队的官兵更是信心百倍，希望一举成功。他们很快就投入了参战前的车辆调整和修理工作。
现在我们再来看看正在激烈进行着的世界大战。1916年，这场大战已进入第3个年头。这年7月，在法国北部的索姆河地区展开了一场声势浩大的争夺战。7月1日清晨在打破阵地暂时平静的哨声中，英法联军以3倍于敌的兵力在40千米宽的地段上向德军发动了冲击。就在英、法士兵还没有接近德军第一道防线时，德军的机枪就开始吼叫了，串串火舌像一张张血红大口扑向冲杀过来的人群。成千上万的英、法士兵倒下了……德军依仗着坚固的工事和强大的火力进行了顽强的抵抗，使英法联军伤亡相当惨重。到傍晚时分，在德军阵地前横七竖八地躺着6万多名伤亡的英法联军的士兵。由于德军的拼命坚守，使英法联军的进攻受挫，进展缓慢。到7月中旬，半个月的时间英法联军仅向前推进了几英里。而德军阵地上，碉堡林立，堑壕纵横，铁丝网密布，真可说是“难越雷池一步”。双方这种僵持对峙状态一直持续到9月中旬。
9月15日早晨，就在双方士兵互相对射的时候，突然从英法联军阵地上蹿出来一些像铁盒子似的巨大的“怪物”，直向德军阵地冲去。它们全身披着钢甲，脚底下虽然没安装轮子，却跑得和人一样快，而且子弹嗖嗖地从怪物的两侧飞射过来。德军士兵被这突如其来的场面惊呆了，慌忙向它射击。但子弹一碰上去就弹下来，像是碰撞在石头墙上似的。眼看着怪物越来越近了，士兵们更加紧张了，有的扔下枪逃跑，有的当即被怪物上的机枪射倒，有的还没有来得及躲藏就连人带枪被轧在怪物宽大的铁履带下……而那怪物更神气了，用它那高大的身躯挡住敌方士兵射来的子弹，掩护着跟在它后面的士兵向前冲杀，并用那副长而宽的铁脚板压垮铁丝网，越过堑壕，将德军的工事践踏得支离破碎。
这时，德军阵地上一片混乱，战壕里挤满了惶惶不安的士兵，这是他们惟一可以躲藏的地方。但是怪物毫不留情，用安装在它两侧可以旋转的机枪进行扫射，在短短几秒钟内就扫倒了100多人，没有被打死的人乖乖地举手投降。只用了两个半小时，怪物们率领的联军士兵就攻占了纵横5千米的阵地。德军被打得一败涂地。这些身手不凡的怪物，就是后来成为陆战中主将的坦克。
坦克在战场上首次亮相就取得显赫战果，打了一个大胜仗，使英法联军的士气大振。英军总司令黑格将军对首战告捷的坦克更是特别赏识，欣然向伦敦提出订购坦克1000辆。而深知坦克厉害的德国士兵，一听见远处坦克轰隆轰隆的响声，便高喊着：“坦克来了！”夺路而逃。
首次出现在战场上的坦克，就是斯文顿建议研制的“大威廉”坦克。在登上战场作战时，它已有了新名字，叫做“马克Ⅰ型”坦克。
这种坦克，外形很像一个巨大的蝌蚪。在它的身体后面拖着一条“尾巴”，那是两个导向轮。它没有现代坦克一般都有的旋转炮塔。为子爬越障碍方便，它的车体设计成菱形。在车上装有一台105马力的汽油发动机，使它每小时能跑6千米。它的长度包括导向轮在内约为99米，宽42米，高249米，重达285吨。车体的装甲厚度为5～10毫米。车内乘员8人，其中半数为驾驶员。在坦克车体两侧的炮塔内分别安装着4挺机枪和两门57毫米加农炮。
从上面的情况来看，当时的坦克攻防能力都不强，只有口径很小的炮和机枪，装甲很薄，跑得又慢，充其量是一支“乘车的机枪队”而已。但是，它在战场上的出色表现，引起了许多军事家的注意，认为它是一种很有发展前途的武器。此后，坦克发展很快。就在这次世界大战的后期，英法联军在康布雷、亚雷两次战斗中，分别集中了约500辆和600辆坦克，对德军发动了猛烈的进攻，取得了重大的胜利。
历史上的超时代发明
蒸汽机
18世纪蒸汽机的问世，无疑是人类一项划时代的伟大发明。蒸汽机开创的蒸汽时代，推动了根本改变人类社会面貌的第一次技术革命。最早的活塞式蒸汽机，是在德国的法国人巴本于1690年发明的。这种兼锅炉、汽缸和凝汽器三重功能的蒸汽机，事实上并没有实用意义。但这种管状的活塞式蒸汽机，确实是能完成蒸汽机工作循环的蒸汽动力机。而真正有实用意义的蒸汽机，是1698年英国人萨弗里发明的蒸汽机，它用冷凝蒸汽产生的吸力从矿井中抽水。后来，英国铁匠纽科门在白铁匠卡利的帮助下，对萨弗里的蒸汽机进行了改进，于1712年制成了“大气机”——纽科门蒸汽机。这种被称为“煤老虎”的纽科门蒸汽机，热效率很低，但可以有效地代替牛马和人力，带动水泵来抽排煤矿的积水。当时煤矿经常因积水而停产，有的矿为排水竟动用了500匹马来转动辘轳。煤矿多用点煤是不在乎的，所以，纽科门蒸汽机很快在各地煤矿被采用。但其他工业对这种“煤老虎”动力蒸汽机，还很少有人敢问津。具有工业使用意义的蒸汽机，是英国格拉斯哥大学的仪器修理工瓦特，在1784年取得专利的“双动旋转式蒸汽机”。瓦特蒸汽机已初具近代蒸汽机的雏形，比纽科门蒸汽机有更大的功率和更高的热效率，很快被其他工业所采用。工业蒸汽机的应用和推广，很快就出现了蒸汽轮船和蒸汽机车，当然还有带动纺织机械的蒸汽动力机、冶金业的蒸汽鼓风机等，一个以蒸汽机为标志的蒸汽时代，就这样开始了。而蒸汽机正是作为具有商品意义的产品，才能发挥伟大的历史作用。
内燃机
没有内燃机的发明，就不会有汽车、飞机、远洋舰船，也不会有坦克、火箭、潜艇、战舰，还有移动电站、地质钻机、建筑工程机械等也不可能出现。这种高效率、低重量、体积小的动力机械，是19世纪末第二次技术革命中重要的进步发明。内燃机的历史，甚至可以追溯到17世纪80年代，荷兰物理学家惠更斯最早提出真空活塞式火药内燃机，但这种设想方案连实验都没通过。直至几乎一个世纪之后，法国发明家里诺在1869年制成了第一台实用内燃机，这种二冲程无压缩过程的电点火煤气机，很像一台以煤气代替蒸汽的卧式二冲程蒸汽机。它作为小型动力颇受欢迎。而德国工程师奥托，应用了法国同行德罗沙的内燃机四冲程循环原理，在1876年研制成功了第一台四冲程往复活塞式内燃机。这也是一种煤气内燃机，但比里诺的二冲程内燃机热效率大大提高，而且结构更为紧凑小巧，运转也更为平稳。这种奥托内燃机，终于成为能与蒸汽机竞争并最后获胜的新型动力机械。
当然，1883年英国工程师戴姆勒制成的第一台四冲程往复式汽油机，1892年德国工程师狄塞尔发明的压燃式柴油机，都是内燃机发展史中重要的一页。汽油机和柴油机的问世，真正推动了汽车、飞机、远洋商船、潜艇、坦克等更有时代意义的产品的发展。
自行车
自行车的发明，算不上是什么划时代意义的发明，但作为人力交通工具，这种机动灵活又能提高效率的代步机械，是人类的好朋友，对于被称为“自行车王国”的中国来说，更是重要的甚至不可缺少的朋友。最早有实用价值的滑行式自行车，是苏格兰铁匠麦克米伦在1839年发明的。这种前轮可由车头车把转向的双轮车，靠骑坐在车上的人双脚蹬地后向前滑行，前进滑行时双脚离地后可搁在专门做好的脚架上。它与其说是代步工具，不如说是一架游戏机械。
1861年，法国的一个制造马车的匠师米苏制成了第一辆用脚蹬直接带动前轮的真正自行车。1888年，当爱尔兰人邓洛普在自行车上装上充气轮胎代替木轮上的铁皮，自行车就在全世界风行起来了。邓洛普以后成为着名的汽车轮胎商，而后又发展成为汽车制造商，这是后话了。
汽车
1885年，一辆装有汽油发动机的三轮车出现在德国曼海姆街头，这就是现代汽车的鼻祖。这辆由德国人本茨发明的奇形怪状的三轮汽车，时速为13～16千米。而略早一点，英国工程师戴姆勒把他发明的高速汽油机装在木制的两轮车上，也可称得上是最早的汽车。1889年戴姆勒又把他制成的V型双缸汽油机用于汽车，并正式获得了专利。
但真正具有现代意义的汽车，是1908年美国人福特发明并大批生产的T型汽车。这种带有倒挡的、轻巧灵活又结实便宜的汽车，一时风靡市场，畅销世界各地。福特T型车使福特公司一跃而成为世界最大的汽车制造公司，福特本人也从此获得了“汽车大王”的称号，同时汽车部件的标准化和汽车的装配流水线也成为世界汽车制造业的典范。
火箭
中国四大发明中的火药与火箭有不解之缘。已有史料表明，最早的火箭是公元1000年(宋真宗咸平三年)，由谋士唐福所制造。这世界上第一枚火箭是一支填满火药的竹筒，带有“定向棒”和引火管，点燃后火药剧烈燃烧，喷射高温高压气体，推动火箭射向敌方。
世界上第一枚液体燃料火箭长3米，由美国克拉克大学的物理学教授戈达尔于1926年3月在马萨诸塞州送入长空。1957年苏联用火箭发射了世界上第一颗人造地球卫星。1978年美国的“阿波罗”运载火箭，把24人送进太空，其中12人在月球登陆，其运载火箭“土星5号”的第一级推力高达3500吨！由火箭发展而来的导弹、火箭炮，已成为当代战争中重要的战术、战略武器。
电池