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改变人类生活的十大世博会发明

 李灏 2010-04-28

如果说没有世博会,人类今天的世界将会是另外一番景象,这一点都不为过。因为正是世博会让许多伟大的发明家最大范围的影响了世界,他们的发明激发起另外一批科学家的热情,水波漾出涟漪,世界才有了日新月异翻天覆地的变化,今天人们才可以享受这些高科技带来的生活。

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1851年维多利亚女王正在打开海德公园水晶宫的大门。


从1851年开始,在世博会上展示过的发明几乎包括我们今天所使用到的一切物品:蒸汽机、火车头、汽轮船、汽压机、起重机、开槽机,钻孔机,拉线机,纺纱机,造币机,抽水机、混凝土、铝制品、橡胶、洗衣机、人造染料、白炽电灯、留声机、柯达胶卷、电影机、织布机、水泵、车轴、打字机、磁带录音机、电视摄像机、尼龙、塑料制品、合成纤维……

这将是一个太长的目录,而这些发明的背后有着太多的或是欣喜、或是心酸的故事,这些发明家为了让人类生活的更好而付出了艰苦卓绝的努力、甚至是自己的健康和生命。他们的发明改变了19世纪、20世纪人类的生产方式、活动方式、生活方式、思维方式,也深刻地影响着21世纪的人类。而遗憾的是,许多今天的人或许根本不知道他们的存在。

今天我们所选择的十项发明也许并不是世博会上展出的最重要的科技发明,不过这些却也是人们生活中最为熟悉的。窥一斑而见全豹,就让我们回到1851年开始一段不一样的世博之旅吧:

 

电梯

相信生活在城市中的您早上从家里出发就无法离开一样东西,那就是电梯。是的,电梯已经遍布在生活的每一个角落,住宅楼、地铁、办公楼、商场……,假如没有电梯的出现,全世界城市的建筑都会变成矮子。电梯第一次出现在世博会,并引起人们注意是在1851年伦敦世博会,那是一台以水力为动力的升降机。

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伊莱沙•格雷夫斯•奥的斯 (Elisha Graves Otis)


不过人类历史上第一部安全升降梯则是在1853年纽约世博会,美国人伊莱沙•格雷夫斯•奥的斯 (Elisha Graves Otis)展出的蒸汽升降机。在展会上,奥的斯亲自站在装满货物的升降梯平台上,然后令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。在人们的惊呼声中,奥的斯证明了电梯的安全性。这部电梯的奥妙在于奥迪斯设计的一种弹簧,把两个钢齿嵌到滑道的V型切口中以防缆绳受到断裂,极大增强了电梯的安全性。

到1889年,奥蒂斯设计的电梯已经为世人认可,埃菲尔铁塔的玻璃外壳电梯就是由他的公司设计的。不过真正使用电力发动的电梯在1899年才开始批量生产,到1900巴黎世博会,美国奥的斯电梯和其他竞争者一道成为巴黎世博会上给人印象最深、规模最大的展品之一。1900年,美国奥梯斯公司制成了世界上第一台电动扶梯。1950年又制成了安装在高层建筑外面的观光电梯,使乘客能在电梯运行中清楚地眺望四周的景色。

如今世界上最快的电梯是迪拜哈利法塔电梯,速度最高达每分钟1050米。而1887年美国奥梯斯公司制造的第一部电梯速度只有每分钟10米左右。


电报

长久以来人类都在寻找一种可以远距离传递消息的方法,到19世纪三十年代,技术的进步催生了电报的发明,1835年及1836年,美国人塞缪尔•莫尔斯(Samuel Finley Breese Morse)和英国人库克(Cooke)和惠斯通(Wheatstone)分别发明了电磁电报机,人类交往的模式开始发生根本性的改变。

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塞缪尔•莫尔斯(Samuel Finley Breese Morse)


1837年电流在导线中流通及断掉时出现的电火花激发了莫尔斯的灵感,他想到用电火花、没有电火花、以及没有火花的长度作为不同的信号,代表英文字母来发送信息,1838年莫尔斯的搭档艾尔菲德•维尔(Alfred Vail)发明了点和划的电报码,即摩尔斯电码前身。1844年,莫尔斯在华盛顿国会大厦最高法院会议厅里,向巴尔的摩发送了世界上的第一封电报,电文内容是《圣经》中的一句话:上帝啊,你创造了何等的奇迹!

果然,这项奇迹赢得了整个欧洲的瞩目,1851年,欧洲一些国家召开特别会议,修改制定了国际莫尔斯电码。1851年维尔纳•西门子(Ernst Werner von Siemens)在伦敦世博会展出的首台电报机引起了全世界的关注。这台电磁电报机很快在欧洲大规模使用。西门子公司借此成为当时欧洲最先进的电报机制造厂商。

早期电报机一次只能传递一个讯息,而且不能同时交换信号。到1870年代爱迪生(Thomas Alva Edison)开始研究新的电报发报机,在1872年至1876年间他对电报机做了多项改进,1873年,爱迪生发明的新型电报机在纽约、华盛顿之间达到每分钟1000字的收发速度,而在纽约和费城之间这个速度则为3000字。1876年费城世博会,爱迪生发明的四通路电报机首次展出,赢得了全世界的尊重。

但互联网的出现却宣判了电报的死刑,这曾经让莫尔斯激动的颤抖双手的发明在20世纪末开始渐渐退出历史舞台。

缝纫机

今时今日,大量的各款成衣出现在城市的每一条街道的无数家商场、店铺里,满足不同消费群体的需求。而奠定今天时装界的繁荣的根本就是“缝纫机”。这曾经被称为“世界上最著名的机械”的缝纫机,在1853年纽约世博会展出时,人们为它的勤劳赞叹不已,因为一台小小的缝纫机却有着超过十个熟练裁缝的缝纫效率!



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列察克•梅里特•胜家Isaac Merritt Singer , Edward Harrison May 于1869绘制


1853年纽约世博会上的缝纫机是由美国人列察克•梅里特•胜家(Isaca Meritt Singer)制作,这台机器已经具备了现代家用缝纫机的基本功能,所不同的是它是手摇式的。1855年在法国巴黎世博会上,这种叫做“胜家”的手摇式缝纫机再一次受到关注,并一举拿下大奖。

此后胜家缝纫机大量生产,并逐步增加了钉纽扣、锁钮孔、加固、刺绣等功能。风靡全球,“胜家”几乎成为了缝纫机的代名词。俄国亚历山大沙皇特地嘱咐用“胜家”作为制作军队帐篷的专用缝纫机。

其实,早在1790年英国木匠圣•托马斯(Thomas Saint)就发明了单线链式线迹的手摇缝纫机,这台缝纫机是用木材做机体,部分零件用金属材料制造,它是世界上出现的第一台缝纫机。1841年,法国的蒂莫尼埃(Barthelemy Thimonnier)设计和制造了实用的双线链式线迹缝纫机;1846年,美国的伊莱亚斯•豪(Elias Howe, Jr)取得曲线锁式线迹缝纫机专利,缝纫速度为300针/分,效率超过五名手工操作的缝纫师;但胜家1851年制造的缝纫机,缝纫速度为600针/分。并且在缝纫机的推广和大规模生产方面“胜家”起到了突出的作用。

 

计算机

电脑被称为人类自火的发明以来最伟大的发明,而其雏形也最早出现是在1862年伦敦世博会。这年,剑桥大学数学家70岁的查尔斯•巴贝奇(Charles Babbage)展出了一台叫做“解析机”的奇怪机器。它由黄铜配件组成,用蒸汽驱动,已经具备了现代电脑的计算思想,它的存储和碾磨,非常类似于今天电脑中采用的内存和处理器。但是,这台解析机并没有引起人们的注意。直到1945年诞生的体积庞大的第一台数字计算机ENIAC,人们才发现“解析机”的伟大。

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查尔斯•巴贝奇(Charles Babbage)

 

 

毕业于剑桥大学的巴贝奇24岁便被聘请为“路卡辛讲座”的数学教授,而牛顿担任这个职位的年龄是26岁。1812巴贝奇初次想到用机械来计算数学表,此后他用20年的心血制造了一台小型计算机,能进行8位数的某些数学运算。1823年他得到英国政府的支持,开始设计一台容量为20位数的计算机。但是这台拥有25000个零件,误差不得超过每英寸千分之一纯手工打造的第二台差分机在1842年失败了。他被同行们讥笑为“愚笨的巴贝奇”。此时巴贝奇几乎把所有家产都用来研究差分机,而英国政府却停止了这项研究的资助。

 

但是“倔强”的巴贝奇并没有停下来,就在这一年他得到27岁的数学家诗人拜伦的女儿洛甫雷斯伯爵夫人(Ada Augusta Lovelace)的帮助,在此后的10年中,阿达呕心沥血,为,差分机编制一批函数计算程序,包括计算三角函数的程序、级数相乘程序、伯努利函数程序等等。她成为“世界上第一位软件工程师”。但是艰苦的工作以及财务的压力,1852年,36岁的阿达在贫病交加中离开人世。

此后巴贝奇忍受着世人不解的目光,继续着计算机的研究,尽管在1871年他去世前依然没有发明出计算机,但是他和阿达•奥古斯塔留给后人的财富包括30种不同的设计方案,近2000张组装图和50000张零件图。1981年,美国国防部把用20年的时间耗资250亿研究出的“通用程序设计语言”命名为ADA语言。

 

电话

2002年6月15日,美国议会通过议案,认定安东尼奥•梅乌奇(Antonio Meucci)为电话的发明者,梅乌奇因而被称为“电话之父”。

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安东尼奥•梅乌奇(Antonio Meucci)
 


安东尼奥•梅乌奇是美籍意大利人,他与电话结缘是从1849年开始,在给一个生病的朋友治疗时,他发现了振动变为电流可以传递声音的物理现象。从而开始了“会说话的电报机”的研究,此后他把自己发明的第一个电话接在工作室与卧病在床的妻子间。1960年,他向公众展示了自己发明的历史上第一个远距离通话系统,纽约的一家意大利语报纸曾报道了这一振奋人心的消息。

但依靠救济金生活的梅乌奇无法拿出250美元申请专利保护自己的发明。1876年2月14日,和梅乌奇共用一个实验室的贝尔向美国专利局提出申请电话专利权,虽然梅乌奇试着提出诉讼,但终因贫病交加含恨而逝。

但是电话真正走进世人的视野却还要感谢贝尔,1876年费城世博会上,贝尔第一次展示了电话,被参观者视为“奇迹”。1878年,贝尔已开始在全球推广电话应用,并成功试验了长途电话装置,到了1904年圣路易斯世博会前,贝尔已经开通了洲际电话, 1964年纽约世博会首次推出了可视电话,实现了人们通话时既闻其声、又见其人的梦想。

当然关于电话发明者的官司仍在功成名就的贝尔和寂寂无闻的梅乌奇之间争论不休,不过在梅乌奇的出生地佛罗伦萨已经有一块纪念碑,上面写着“这里安息着电话的发明者——安东尼奥•梅乌奇”。

 

留声机

中国古代关于声音至高的褒扬是“余音绕梁,三日不绝”,的确,能够把美妙的音乐保存起来,供人们随时欣赏自己喜欢的曲目,是所有喜爱音乐的人的梦想。尤其对去不起歌剧院的穷人,能在家里听到音乐可以给他们的生活带来怎样的乐趣啊。

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爱迪生和他发明的留声机。


而这个梦想在1877年,由爱迪生变成了现实。1877年托马斯•阿尔瓦•爱迪生(Thomas Alva Edison)让助手制作出了第一架留声机,并且亲自录制了世界上第一张唱片“玛莉的山羊”,当爱迪生的声音通过唱片播放出来的时候,所有人都被这台“会说话的机器”惊呆啦。

爱迪生发明的第一架留声机的主要部件,是一个金属圆筒,圆筒边上刻有螺旋槽纹,把它按在一根长轴上,长轴一头装着曲柄,摇动曲柄,圆筒就会相应转动。此外,还有两根金属小管,管的一头装一块中心有钝头针尖的膜板。第二年,爱迪生带着留声机参加了巴黎世博会,这台世界第一代声音载体机器在参观者中间引起了轰动,此后爱迪生带着留声机参加了多次世博会,包括1888年墨尔本世博会,1889年巴黎世博会上,人们情愿排队3个小时去听留声机播放的美妙旋律。

留声机诞生之后,很快就进入人们的生活,1878年4月24日,爱迪生留声机公司在纽约百老汇大街成立,他将留声机和用锡箔制成的圆筒唱片配合起来,出租给街头艺人。

留声机的诞生让人最为感动的是——这是一个耳聋的人送给世人的最好的礼物,伴随着留声机,人类文化开始了更为绚烂的征程,以后电唱机、磁带录音机、磁带录像机、激光声像机……相继问世,人类的声音表达变得更加丰富。由于留声机的发明,时年29岁的爱迪生被世人成为“科学家之拿破仑”。

 

电灯

人类历史上,彻底改变人类智慧与生存方式的事物莫过于火,因此,火的利用意味着一个新的文明诞生,也许我们无从知道是谁第一次发现了火可以煮菜、取暖、抵御野兽、可以在夜晚照明……,但是我们却知道另外一样东西,那个让许多城市成为不夜城,再次改变人类生活方式的发明——电灯,却是19世纪最伟大的发明家爱迪生(Thomas Alva Edison)的杰作。

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1897年灯火辉煌的田纳西州百年展览会


1878年巴黎世博会,31岁的托马斯•阿尔瓦•爱迪生带着自己刚刚发明的新式灯泡来参加展会,不过这个电灯并没有实用价值,但是它已经足够引起了许多投资家的注意。以后爱迪生在门罗公园的实验室投入了巨大的人力与物力改良电灯,延长其使用寿命。到 1879年10月21日,爱迪生发明了第一盏具有实用价值的灯泡,灯丝是经过碳处理的棉线,它连续发光45个小时。在试验过1600种耐热材料、6000种植物纤维后,1880年爱迪生发现竹炭纤维发出的光最为明亮稳定,竹炭纤维一直使用到1908年爱迪生电气公司职员威廉•克里奇发明的钨丝灯丝为止。钨丝最终使灯丝经久耐用,成为我们今天使用的灯泡。爱迪生在改良电灯的同时,也陆续发明了发电站、输电网等配套工程,让电灯走进了普通市民的生活。

 

此后世博会上已经少不了爱迪生的电灯,1889年,同样在法国巴黎世博会上,爱迪生用白炽灯点缀埃菲尔铁塔。 1915年10月21日,巴拿马太平洋世博会设置了“爱迪生日”,为纪念其发明电灯36周年,将人类从黑夜沉沉中解放出来。

在研究电灯的不断失败中,爱迪生遭到了来自煤气灯公司老板及其他研究电灯的发明家的攻击,有人认为爱迪生的电灯即便研究出来,也没有人用的起,而爱迪生则坚定地回答说:“当电灯普及之后,只有奢侈者才用得起蜡烛。”如今这句话早已成为现实,蜡烛已经成为有钱人用来制造情调的奢侈品。

 

胶卷

2009年全球最大的胶卷生产商美国伊士曼柯达公司停止生产其公司旗舰产品——柯达克罗姆胶卷(Kodachrome)。这款在74年前由柯达推出的首批彩色胶卷,也是全球第一款取得商业成功的彩色胶卷,终于黯然挥别了历史舞台。数码摄像时代的来临,让曾经的生活必需品胶卷离我们的生活渐行渐远。但是,在电影领域胶卷依然活跃,并且依然有许多人不希望相片只是虚幻的存在于电脑里,而用胶卷冲洗出来留做纪念。

 

胶卷第一次出现在世博会是在1893年的芝加哥世博会,当时的柯达公司已经成为了世界上最大的胶卷公司,身穿黄色广告服的柯达小姐与柯达胶卷一道,伴随着老板伊士曼的“你只要按下快门,剩下的由我们来做”标语,成为了世人眼中新的耀眼风景。

 

其实早在1878年,当时25岁的银行职员乔治•伊士曼(George Eastman)便发明了一种涂有一层干明胶的胶片,在此之前摄影用的感光材料是湿片,必须要在摄影前临时在玻璃上涂抹感光层,并且必须在它干之前拍摄和冲洗。而更麻烦的是,外出摄影时还要带上帐篷和各种药水,这样才能在室外的环境中拍摄照片。

因此,伊士曼的“干片”很快引起了摄影爱好者的追捧,到1881年伊士曼已经创立了“伊士曼干板制造公司”,也就是现在柯达公司的前身。用来生产销售这种胶片,到1886年,伊士曼研制出了新式的照相机,人们随意按下快门,便可以轻松的拍摄照片,从此,摄影成为了普通人可以做的简单事物。而就在这一年,伊士曼给自己的产品发明了一个新名字,也是一个前所未有的新字“Kodak”。

 

电影

胶片的发明催生了另外一个改变人类记录方式的事物的产生,那就是电影。在电影产生之前,人类尽管已经有了绘画和相片来留存一些珍贵的资料,但是电影的产生“使物质现实的空间形式得以复原。从而使人类又一次获得了一种全新的感知世界的经验,获得了一种全新的影像思维的方式。”——霍华德•劳逊(John Howard Lawson)。

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奥古斯特•卢米埃尔Auguste Lumière (左)和路易•卢米埃尔 Louis Lumière (右)


现代电影的诞生与爱迪生脱不了干系,1889年爱迪生便发明了“活动电影放映机”,这是一个4英尺高的机柜,50英尺长的胶片在马达连接的链轮上循环转动,每秒钟走48幅画面。不过“精明”的爱迪生为了让更多的人掏钱,每次只有一个人可以通过设置在机器外面的小孔来观看电影。因此,这种“西洋镜”还并不是真正的电影。不过这种机器在1893年芝加哥世博会展出时,如同爱迪生自己所预想的,果然吸引了许多观众。另外,爱迪生为电影发明了影像映出管、摄影装置、胶片打孔牵引方法、录影棚、电影标准化、以及这门新艺术的名字——“电影”。当然,后来因为这些专利爱迪生成为了阻碍电影发展的“拦路虎”,并让一大批人为了避免和他打官司,到西海岸开辟了崭新的电影王国“好莱坞”。

因此,真正的电影是由法国的路易•卢米埃尔(Louis Lumière)和奥古斯特•卢米埃尔(August Lumière)兄弟发明,他们发明了“活动电影机”,这种小巧的摄影机有摄影、放映和洗印三种主要功能。它以每秒16画格的速度拍摄和放映影片,图像清晰稳定。并且与爱迪生不同的是,卢米埃尔兄弟将电影在布幕上放映,同时可供上百人观看,他们也成为第一个利用银幕进行投射式放映电影的人。在1895年美国亚特兰大世博会上,这种放映方式大获成功。而同年12月28日,卢米埃尔兄弟在巴黎一家咖啡馆公映了他们制作的第一批电影《火车进站》、《水浇园丁》、《婴儿的午餐》、《工厂的大门》等12部影片,这一日被称为“世界电影诞生日”。

 

电视机

电影的发明,让人们第一次可以真实的再现活动的生活场景,但是电影具有空间的局限性,人们必须走到电影院去观看;还有时间的滞后性,电影所拍摄的都是以前发生的事。而电视则是人们在家里随时随地可以观看的。并且通过电视直播技术,全世界都可以同时分享同样的经验。

事实上,从19世纪末,科学家们便开始研究影像的传播技术。 1904年,英国人贝尔威尔和德国人柯隆发明了一次电传一张照片的电视技术,每传一张照片需要10分钟。1924年,英国人约翰•洛吉•贝尔德(John Logie Baird)运用机械扫描方式把一朵“十字花”发射到3米远的屏幕上,虽然图像忽隐忽现、十分不稳定,但是,它却是世界上第一套电视发射机和接收器。 1925年10月2日,贝尔德的实验有了突破,他将木偶比尔的图像发射到了屏幕上,图像十分逼真,眼睛、嘴巴都清晰可见。这是第一架有实用意义的电视机,这一天也成为电视诞生之日。

不过电视第一次出现在世博会是在1939年纽约世博会,本届世博会是美国为纪念开国元勋华盛顿就任总统一百五十年而举办的。这是第一次使用电视转播的世博会,富兰克林总统的开幕致辞通过视频传递到会场外的电视屏幕,引来了众多的参观者。这次转播之后,电视机以飞快的速度走进了千家万户,此后几个月内,伦敦以每月500台的速度销售电视机。 

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