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钞票上的著名科学家(上)
http://www.100md.com 2017年10月15日 百科知识2017年第20期
     瑞士1997年发行的10瑞士法郎纸币上,印有欧拉的肖像与他的部分科学成果。

    8.“克罗地亚的全才”博什科维奇(1711~1787)

    数学家、天文学家、物理学家博什科维奇在全世界并不特别著名,但却是眼下人口仅有400多万、面积仅有5万多平方千米的克罗地亚(共和国)的“国宝”。为什么这么说呢?

    1991年,克罗地亚从南斯拉夫(社会主义联邦共和国)独立出来,政府就决定发行自己的第一套货币——纸币克罗地亚第纳尔。从当年11月8日开始到1993年5月30日渐次发行的这套纸币,面额有12种:1、5、10、25、100、500、1000、2000、5000、10000、50000、100000克罗地亚第纳尔(本页仅列出其中7种的图片)。这12种的正面,都是博什科维奇的肖像和他的主要研究成果——几何计算图。整套钞票中正面都是“清一色”的某一个科学家的肖像,这在古今中外的全部货币中绝无仅有!由此可见,他的确是克罗地亚的“国宝”。

    不过,克罗地亚第纳尔仅仅从1991年12月23日使用到1994年5月30日,就因为通货膨胀被迫退出流通领域。1993年冬,克羅地亚的新货币库纳(1库纳兑换1000克罗地亚第纳尔)面世,从1994年5月30日起正式流通。

    然而,在世界数学史上,上述博什科维奇的几何计算图并不是特别重要和著名,这就引出了又一个问题:为什么他能成为“国宝”而荣登上述整套钞票的正面呢?要回答这个问题,就不得不在这里简介他的其他成果。

    1755年,博什科维奇出版了著作《关于地球的形状》。他是布列尔天文台的主要筹建者之一,后来还担任该天文台的台长,阐明过天文望远镜等天文仪器的数学原理。他简化了6个球面三角基本问题的解法,并成功地从众多的球面三角公式中分离出4个基本公式。他还研究过组合分析与古典概率论。也是哲学家的他,还阐述过实数集合是连续统的思想,这在200多年后被表述为现代实数理论中的一条公设。由此可见,博什科维奇是因为“全才表现”,才荣登整套钞票正面的。

    9.“工业之父”瓦特(1736~1819)

    许多人认为蒸汽机是苏格兰发明家瓦特发明的,其实这种说法并不准确。公元前2世纪,古希腊科学家阿基米德就发明了以水蒸气为动力的大炮。公元前1世纪,埃及数学家、技师亚历山大·西隆也设计了用蒸汽作为动力的装置——汽转球(汽轮机的始祖)。意大利科学家达·芬奇也在15世纪初设计过蒸汽机。相传西班牙的一位船长德加赖在1545年就用蒸汽驱动过船舶,虽然他对此守口如瓶,但人们知道它有一个大热水锅炉。不少发明家还申请过蒸汽机的专利,例如三位英国人爱德华·萨默塞特(1663年)、托马斯·萨弗利(1698年)、托马斯·纽可门(1712年)……而纽可门与考利在1771年左右,就制成了可以在工业上使用(例如矿井抽水)的第一台常压活塞式蒸汽机——纽可门蒸汽机。

    既然如此,那么人们为何把在1769年才获得蒸汽机专利的瓦特称为“蒸汽机之父”呢?《100人》又凭什么把他排在第25位的高位,还说“对蒸汽机的重要性无论怎样估计都不为过分”呢?

    原来,瓦特之前的蒸汽机都有致命的缺点:功率小,效率低。而瓦特对蒸汽机做了三项重大的改进:增加了一个独立的冷凝器,让蒸汽缸与外界实现热绝缘,采用双动发动机。这三项重大的改进连同其他一系列的革新,让蒸汽机的效率至少提高了4倍,功率也变得“强大无比”。总而言之,瓦特之前的蒸汽机与瓦特的蒸汽机相比,是一个华而不实的装置与一台有巨大工业价值的“实用蒸汽机”之间的天壤之别。于是,“工业之父”和“第25位的高位”等赞誉也就不难理解了。

    这种理解还有三个史实作为佐证。“商业头脑”不灵的瓦特与他的合作者、“非常能干的商人”马修·博尔顿,都因为制造大批蒸汽机成了大富翁。“第一次工业革命”在实用蒸汽机的“轰隆”声中爆发,大量替代以人力、畜力为主的动力,让“大英帝国”迅速崛起。用蒸汽机驱动的坚船在大洋上“长风破浪”,让“日不落国”的“米字旗”飘扬在世界的每一个角落……

    于是,英国在2011年11月发行的50英镑纸币背面印有瓦特(右)与博尔顿(左)的肖像,就不足为奇了。

    10.“光明使者”伏特(1745~1827)

    远古以来,人类对诸如雷电的电现象就有所觉察,但直到18世纪末对电的认识还非常肤浅。这种肤浅主要表现在3方面。第一,虽然已经能分辨导体和绝缘体,阴电与阳电,但仅局限于“静电”,没有“动电”的知识。第二,虽然能定量地确定阴电与阳电之间相互吸引的作用力、同性电之间相互排斥的作用力与距离的平方成反比,以及静电相互感应这一作用,但对电的本质并不了解——例如,不知道“普通电”即摩擦产生的静电、雷电、“生物电”即“伽伐尼电”、“感应电”等是否本质相同。第三,当时只能用静电感应机或用摩擦生电,用莱顿瓶储电,而对如何产生持续稳定的电流还束手无策。至于如何利用电为人类服务这类研究,更是几乎谈不上。为了解决上述问题,并进一步探索“电世界”的奥秘,以及用电来造福人类,就必须研制出能产生持续稳定的电流的装置。于是,研制这种装置的任务,就迫切地摆在“各路高手”的面前。

    那么,谁是“天降大任”的“斯人”呢?

    1800年3月20日,意大利物理学家伏特写信给英国皇家学会会长约瑟夫爵士,宣布他在当年年初制成了可以提供不会衰降的电荷及无穷能力的一种“仪器”。它就是世界上最早的电池──著名的伏打电池(电堆)。伏打电池使人类第一次获得了持续电能,可用于照明,他也被称为“光明使者”。例如,英国化学家戴维在1821年把2000个伏打电池串联起来,产生10厘米长的电弧,用弧光照明。之后,种类繁多的电池如雨后春笋,不断为我们提供“无穷的电能”。

    伏打电池在当年就有立竿见影的成果:英国科学家尼科尔森与卡里斯尔利用持续的电流来电解水,轻而易举地就得到了大量的气体(氢气和氧气)。而在几年之前,科学家皮尔生用莱顿瓶放电的方法来电解水,通过14600次放电,才得到可怜巴巴的5.5立方厘米气体。

    伏打电池提供的持续电流,成为后来科学研究的重要对象。电流的化学效应与热效应也因此被相继发现,而奥斯特发现的“电生磁”、法拉第发明的“磁生电”,以及安培发现的安培定律、楞次发现的楞次定律、亨利发现的自感现象,都是由伏打电池引出的后续成果。

    伏特的与伏打电池相关的另一贡献,是通过实验确立了“接触电势差系列”:按铝、锌、锡、铁、铜、银、金等的顺序排列,每两种金属组成伏打电池时,排在前面的金属带正电,后面的带负电。这就为制造这类电池提供了方便。

    1801年,伏特在法国科学院表演了用伏打电池做的实验。当时在场的拿破仑立即下令授予伏特一枚特制金质奖章和一份养老金,并让伏特成为他的被保护人。因为这项发明,伏特在1803年当选为法国巴黎科学院的外籍院士,拿破仑还在1810年封他为伯爵。而在此前由于创立了伏打电池的理论——电的“接触说”,他还在1791年当选为英国皇家学会的国外会员,并在1794年荣获皇家学会的普利策奖。他还是其余许多国家的科学院院士,国际单位制中的电压、电动势的单位,也用他的名字命名。

    意大利中央银行1984年发行的10000里拉纸币上,印有伏特的肖像。(未完待续)

    【责任编辑】蒲 晖 (陈梅)
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