莫尔斯发明的灵感故事

学习啦  家辉   2016-08-27 16:13:19

  你们可知道150多年前发明电报的人是一位美国的画家?也许你们会怀疑:不懂电学的画家怎能发明电报呢?你听过莫尔斯发明的小故事吗?下面,学习啦小编来为你介绍的关于莫尔斯发明的灵感故事,一起来看看吧!

 

  莫尔斯灵感故事之在“萨利”号邮轮上

  1791年4月27日,萨缪尔·莫尔斯诞生于美国马萨诸塞州查理镇,父亲是知名的地理学家。他毕业于耶鲁大学美术系时,只有19岁。1832年秋天,已任美国国立图画院院长的莫尔斯从欧洲考察和旅游回国时,在一艘从法国勒阿弗尔港驶往美国纽约的“萨利”号邮客轮上,认识了一位美国医师、化学家、又是电学博士查理·托马斯·杰克逊。当时杰克逊参加了在巴黎召开的电学讨论会后回国,谈到了新发现的电磁感应,引起了莫尔斯极大兴趣。

  “杰克逊先生,电磁感应是怎么回事呢?”莫尔斯好奇地问。

  “你看一下实验就清楚了!”杰克逊说道,就从皮包里取出一些电器材料放到桌上,然后给绕在蹄形铁芯上的铜线圈通上电,只见桌上的铁片、铁钉都被那铁芯吸上了。不一会,断了电,那些铁钉、铁片很快就掉了下来。

  “导体在磁场中作相对运动会产生电流,通电的线圈会产生磁力,这种现象就叫电磁感应现象!”杰克逊简要解释道。

  “我虽然不懂电学,经过您的指教,使我开了窍。非常感谢!”

  莫尔斯回到自己的房间,久久不能平静,感到电磁感应把他引进到一个广阔的天地。他利用在船上休闲的时间兴致勃勃地阅读了杰克逊借给他的有关论文和电学书本,画家的丰富想象力使他萌发了一个遐想:

  “铜线通电后产生磁力;断电后,失去磁力。要是利用电流的断续,作出不同的动作,录成不同的符号,通过电流传到远方,不是可以创造出一种天方夜谭式的通信工具了吗?”他越想越入迷,觉得这个极妙的理想正是人类梦寐以求的愿望,一定要实现它。他毅然下决心去完成“用电通信”的发明。

  莫尔斯灵感故事之艰苦的历程

  莫尔斯回到国立图画院后,白天坚持本职工作,利用业余时间刻苦钻研电学。他把自己的画室改造成电报实验室。为了缩短自学的时间,特地拜电学家亨利为师,定时去听课,学做实验。每逢假日和晚上,莫尔斯经常独自一人在实验室里,集中精力边学习边设计边试验。他苦干了4个春秋,制造出了首台电报样机。可是,连续多次试机,发现磁铁毫无动作。他万分焦急地找到一位教授肯尔,向他求教。

  “你在磁铁上绕了多少圈线?”肯尔似乎捉摸到问题的症结,开门见山地问道。

  “共绕了10圈。”莫尔斯答道。

  “太少了,多绕几圈,你再试试,准能达到足够的磁力。相信你一定会成功。”肯尔给他很大鼓励。

  莫尔斯遵照肯尔的指点,回到实验室重新绕电线,嘿!磁铁真的动作起来了。

  可是,问题并没有完全解决。1837年9月4日,莫尔斯发明的电报机信号只能传送500米。但他毫不气馁,继续研究。他从亨利老师的发明得到灵感,终于创造出了一种起接力作用的继电器,解决了远距离信号减弱的问题。

  然而,如何利用电磁铁电流断续时间长短的动作,录成记号,变成文字,真正起到通信的作用呢?莫尔斯请来朋友维耳当助手,费尽心血,创作出用点(·)和划(-)符号的不同排列来表示英文字母、数字和标点,成为电信史上最早的编码,后被称为“莫尔斯符号”。他与维耳还研制成电报音响器,可以在收电报的同时,通过电码声音直接译出电文,大大缩短了收报译文的时间。

  莫尔斯灵感故事之第一次收发电报成功

  为了使电报样机迅速得到试验鉴定,莫尔斯与维耳多次研究考察,拟定了在华盛顿与马利兰州的巴尔的摩两城市间架设第一条40千米长的高空试验性电报线路计划。几经波折,计划于1843年得到美国国会的拨款支持。1845年5月24日,在美国国会大厦举行的世界上第一次收发电报公开试验获得了成功。几年后,电报很快得到推广。

  1854年,美国最高法院正式确定莫尔斯的发明专利权。1858年,欧洲各国联合发给莫尔斯40万法郎奖金。这位画家成为电报发明家的故事传遍了世界!

  晚年,享有盛誉的莫尔斯将发明电报获得的巨大财富从事慈善事业。1872年4月2日莫尔斯逝世后,纽约市人民特地在中央公园为他建造了一座雕像,永远纪念他为人类作出的巨大贡献!

  来源自然的灵感创造1、牛蒡种子与维可牢

  维可牢的扫描电镜图片展现了它与牛蒡钩刺的相似性。图片来源:Science Photo Library

  1941年,瑞士电气工程师乔治·德·梅斯特拉尔(George de Mestral)从阿尔卑斯山打猎归来后,发现自己的衣服以及猎犬的皮毛上都粘上了牛蒡毛刺。这种粘附在路过的生物身上的机制,是牛蒡远距离散播种子的方式。

  梅斯特拉尔将毛刺放在显微镜下进行观察,发现正是一些简单的钩子结构,让毛刺粘附在自己的袜子和猎犬皮毛上。这赋予了他灵感。梅斯特拉尔用各种材料的钩子和圆环进行了无数次试验,十年之后,终于获得了一种新织物搭扣的专利,这种织物搭扣就是我们现在所知的维可牢(即日常生活中最常见的尼龙搭扣)。

  牛蒡利用微小的钩型结构提高了种子的散播范围,这种结构在维可牢上也能看得到。图片来源:wiki。

  来源自然的灵感创造2、壁虎足与攀爬技术

  斑绒壁虎的足部结构激发了一系列技术方案的问世,这些方案解决了垂直面的吸附难 题。图片来源:Henry Cook/Getty Images

  壁虎抗地心引力的抓握秘诀在于脚趾上成排的微小刚毛。这些刚毛可以依靠粘性的范德华力依附在任何表面,范德华力只在微观尺度上发挥作用。

  这种吸附方式的优势在于可逆地强力抓握,而且不需要使用任何粘合剂。近年来,工程师们已经成功地使用硅胶模拟出类似的刚毛结构,从而推动了各式各样壁虎皮肤模拟技术的出现。

  在这些技术中,有一项小发明颇为值得一提,它让人类可以在陡峭的玻璃墙壁上攀爬,也可以使机器人推动自身重量数百倍的物体,或者让机械手在太空中从事修复工作。

  在这幅展现美国宇航局技术的艺术家幻想图中,受壁虎启发而发明的LEMUR机器人正紧贴在空间站的外壁上。图片来源:美国宇航局/ JPL-CALTECH

  一种被称之为LEMUR的未来机器人就带有类似于壁虎足部的结构,它可以检查和维修国际空间站上的设施。

  来源自然的灵感创造3、鲸鳍与涡轮叶片

  座头鲸鳍上的隆起结构赋予了其异乎寻常的敏捷性,它用在风力涡轮机上也能产生类似的效果。图片来源:Getty Images

  在波士顿的一家礼品店中,生物学家弗兰克·费什(Frank Fish)注意到一尊座头鲸雕塑的鳍周围有隆起,他以为是艺术家犯的一个错误。这些隆起不是出现在鳍的后沿,而是顺着前沿延伸。不过事实证明,这位艺术家的观察是正确的。这排疣状脊线可以产生帮助鳍在水中划动的微小漩涡,同时也解释了座头鲸在水中令人惊奇的敏捷性。

  在研究了这种“结节效应”之后,费什发现为涡轮叶片增加成排的隆起结构会降低拖曳和噪音,并提高其效率。鲸不仅启发了涡轮叶片新构型的设计,生产这种涡轮叶片的位于加拿大的企业也因此命名为鲸能公司(Whalepower Corporation)。

  风力涡轮叶片上呈锯齿状的边缘,这种结构的创意源自座头鲸。图片来源:Whalepower Corporation

  来源自然的灵感创造4、鲨鱼皮与减阻涂层

  丹尼斯·康纳(Dennis Conner)的美洲杯帆船星条旗号参加了2002年的奥克兰挑战赛。船体上的“鲨鱼皮”涂层使其占尽了优势。图片来源:Nick Wilson/Getty Images

  受到鲨鱼皮肤上微小鳞片的启发,美国宇航局科学家发明了一种船用减阻涂层。此项技术帮助星条旗号(Stars and Stripes)赢得了1987年美洲杯帆船赛的冠军。

  这种涂层的减阻效果是如此成功,以致于比赛主办方认为它属于不公平的优势,并一度禁止运用这项技术,但后来又撤销了这一决议。

  涂层上的这些鳞片也会处于不断的运动状态,这样可以阻止微生物粘附在船体上,同时减少对于防污处理剂的依赖性。

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