社会因素不利,与逆境不完全相同,也不与社会因素不具备相同,它介于二者之间。在社会因素不具备条件下,一般来说不可能成功,原因是当时人们的认识水平、科学发展水平、科学研究手段、当权者对科学家及科学研究事业的态度、科学家周围的人际关系等诸多因素,都影响和制约着科学家发明家的研究创造。如果一生条件不好,科学家水平再高,也是巧妇难为无米之炊。但在社会因素不利环境下,科学家可以通过个人顽强努力,凭着对科学事业的执着和不懈追求、探索和奋斗,有时也需要付出更大代价才能取得成功。
1.戈达德:火箭之父发火箭 一代先驱默无闻
人类探索宇宙太空的历史,大致经历了气球、火箭、人造卫星几个阶段。20世纪60年代以来,人类大力开展了航天飞机的研究,1981年4月12日,美国首次成功地发射了航天飞机,这标志着航天和空间科学技术又开始了一个新时代。
为了实现人类升空的愿望,第一个进行这项研究探索的科学先驱是达·芬奇,他不仅是意大利和欧洲文艺复兴时期的代表人物,也是一位优秀的科学家、工程师、画家。他设计了多种飞行器,但需要全靠人力来推动,这当然是非常落后的。人类升空首先并不是通过复杂的飞行器械,而是通过气球实现的。
真正把飞行器送入太空需要具备几方面的条件。中国最早发明了火药,解决了飞行器的燃料问题,牛顿提出了作用和反作用定律,并科学地回答了受力运动问题。20世纪初,俄国著名科学家齐奥尔科夫斯基最先认真地研究了火箭如何飞向宇宙的问题,被人们誉为“宇航之父”。1898年,他写成了《用火箭推进飞行器探索宇宙》一文,阐述了火箭飞行和火箭发动机的基本原理。但他自己却未发射过一枚火箭。使火箭获得新生的是美国著名科学家戈达德,他被人们誉为“现代火箭之父”。
1882年,戈达德出生于美国马萨诸塞州的伍斯特。他从小就对奇妙的宇宙充满了幻想。他阅读了大量的科技书籍和科幻作品,如韦尔斯的《世界大战》、凡尔纳的《从地球到月球》等。1908年,戈达德毕业于伍斯特工业大学,1911年获得克拉克大学理学博士学位,以后专门在这里进行火箭工程试验研究。1914年戈达德首先应用分级原理,设计出一枚二级火箭,1916年提出了关于进一步研究火箭的计划和设想,并得到了史密斯研究所的资助。1919年,戈达德发表了有关火箭理论的论文《达到超高空的方法》,论述了有关火箭的理论,预言火箭能够冲出地球引力的束缚到达月球,甚至更遥远的太空。
如何把这个理论变成现实,戈达德含辛茹苦,为此在马萨诸塞州的新兰格租了一个农场当试验场。1926年3月16日下午,戈达德在这里成功地发射了自己制作的第一枚火箭,他用液态氧和汽油作为推进剂,并携带了简单的仪器进行高空研究。这枚火箭高4英尺,直径6英尺,在2.5秒内升高41英尺,射程为184英尺。这是人类第一次真正向空间发射火箭,虽然它飞得并不高、不远。以后,戈达德又花费了九牛二虎之力,才从史密斯研究所争取到了几千美元的经费,勉强维持试验研究。1929年7月,戈达德在伍斯特附近又发射了一枚更大的火箭,比当初的那枚火箭飞得更高。更重要的是火箭上装有气压表和温度计以及用来拍摄气压和温度计的小型照相机。这次试验却招来了警察的干涉,警察命令他不许再在这里进行火箭试验。
1929年,戈达德迫不得已又在新墨西哥州一个荒凉的沙漠上建立了一个大型火箭试验场。在这里,戈达德冒着生命危险进行了艰苦卓绝的火箭试验。1930—1935年,戈达德在这里发射了好几枚火箭,最大时速大到1000千米,高度可达两三千米。这样,他就可以制造出飞得更高的火箭了;同时,在保持火箭飞行稳定的装置方面也取得了显著的进步。他还发展了调节火箭飞行方向的尾舵装置以及使火箭顺着正确方向飞行的回旋器。另外,戈达德还提出了多级火箭的设想,并获得了专利。
但是,美国政府对他的研究工作从未表示过任何关注,更谈不上支持。不久,“二战”开始了。戈达德在海军研究所研究小型火箭弹。当时德国已有火箭专家布劳恩主持研究火箭工作。他根据戈达德的原理,很快于1942年成功地发射了世界上第一枚现代化的A-4火箭,又于1944年研制成功V-2型远程火箭,用于战争,可以高速飞行到330千米外的地方。
1945年8月10日,戈达德患病,接受咽喉手术。处在麻醉状态中的戈达德没有醒过来就离开了人世。他在世时,并没有多少人知晓他的名字,而且他本人也非常厌恶扬名。戈达德朴实无华、为人谦逊,从不争名夺利,他在非常不利的情况下取得的成就,因此更是默默无闻。但是人类在他开创的现代火箭理论指导下,却取得了一个又一个成功。1962年,美国第一个绕地球轨道飞行的载人宇宙飞船在佛罗里达的卡纳维拉尔角发射成功。7年以后,3个美国宇宙飞行员成为第一批登上月球的人。
戈达德为发展火箭事业做出了巨大贡献,直到他去世后,他所进行的伟大事业才被大家所公认。为了纪念他,美国宇航局研究机构于1962年被命名为“戈达德宇航中心”。1969年7月17日,当阿波罗十一号宇宙飞船饶月球即将登上月球时,《纽约时报》正式宣布撤销了该报于1920年发表的关于嘲笑戈达德的评论文章。为了纪念这位伟大的科学家和先驱者,美国人为地树立了一块木牌,上面书写着戈达德生前的一句名言:“很难说什么是办不到的事情,因为昨天的梦想可以是今天的希望,而且又可以成为明天的现实。”
戈达德毕生从事火箭技术的研究,今天早已和正在结出丰硕的果实。现在世界上已有美国、中国、俄罗斯、法国、英国、德国、日本和巴西等十几个国家掌握了火箭及卫星发射技术,用它来为人类探索太空奥秘和为人类提供更多的服务。无论未来的火箭技术怎样发展,都是发端于戈达德的第一枚火箭。
2.莫尔斯:电报声声传佳音 倾家荡产亦成功
近代的电报即用来传送信息的装置,是从1750年到1850年间逐渐发展起来的,它是电学最初的一种大规模应用。电报的发展经历了3种不同的形式,即静电电报、电化学电报和电磁电报。
静电电报是莫里逊于1753年首先提出来的,他用26根导线代表26个字母。在发送端,代表字母的导线和起电机接触,接收端每根导线下面挂1个小球。若该线有电,则小球受到电感应而被吸起。这种通信方式效率低,未得到广泛应用。
18世纪末,加尔瓦尼和伏特发明了化学电池,又因它们揭示了化学作用和电的关系,推动了人们以此去研究电化学代表。西班牙工程师萨尔瓦于1804年制成了第一部电化学电报机。英国化学家戴维于1838年制成了一部电化学电报机。但是谁都没能证明电化学电报机的使用价值。
1820年,奥斯特发现了电流的磁感应,为研制电磁电报奠定了理论基础。1833年,斯契林研制成功单针电报机。1833年,德国科学家高斯和韦伯研制了电磁式电报机,但只能在实验室里使用。1836年,英国发明家科克研制成功了几种形式的电磁电报机,由于电磁铁工作中遇到了困难,因此他和伦敦皇家学院的自然哲学教授慧斯顿合作,于1837年7月制成了五针式电报机,信号传输距离约1英里。1838年5月,他们完成了从伯丁顿到西德雷顿长达13英里的电报线,运营成功。1846年,英国成立了电报公司。1852年,英国建成了大约4000英里的电报线路。
真正使电报传遍全世界的是一位穷画家莫尔斯。1791年4月27日,莫尔斯出生于美国的马萨诸塞州的查尔斯顿,父亲是该州的一名牧师,家境不太富裕。14岁时,莫尔斯进了耶鲁大学学习美术,19岁时毕业,并获得了法学博士。从此他就以卖画为生,不久就成了有名的画家了。为了在美术上取得更大的成就,1811年他又到英国伦敦留学,专心致志地在那里学了4年绘画,获得了很大的名望,成了19世纪美国第一流画家。但是,他仍然过着贫困的生活。
莫尔斯研究电报遇到几点不利因素。第一是在他研究电报之前,对电学一无所知。1832年10月1日,41岁的莫尔斯乘萨利号邮轮从法国返回美国纽约途中,遇到了美国马萨诸塞州的医生查尔斯·杰克逊,这是一位电学博士。当莫尔斯听到杰克逊的有关安培做电磁感应的谈话后,深受感动,决定改行研究电报,并在他的写生簿上端端正正地写上了“电报”二字,立志要攻克这个难关。
回国后,莫尔斯拜电学家亨利为老师学习电学知识,为维持生计到纽约大学当美术教师。半路出家研究电报,而且已经是41岁的中年人了。3年过去了,一无所获。直到1837年,莫尔斯改进了设计思路和方案,才制成了第一台电报机,但新的不利因素又接踵而至。
第二,国会和保守势力的反对。电报机制成后,莫尔斯申请了专利,又抱着电报机四处演说求援,试图说服别人投资,但却无人感兴趣。当时美国政府也根本没有认识到它的实用价值,加上保守势力的极力反对,国会没有批准开发电报的议案。莫尔斯陷入了穷困潦倒身无分文的地步,美术教学的收入就是他的全部研究经费,又是穷得连面包都买不起。但是莫尔斯丝毫未失去信心,他在贫病交加中又研究和等待了五年,使电报机延长了通信距离,达到了实用水平。1843年,美国国会终于批准了开发电报的议案。在莫尔斯领导下,建成了世界上第一条实用的电报线路并开始正式使用。
在浩如烟海的科学家和发明家中,像莫尔斯这样半路出家取得成功的凤毛麟角,而且外部环境十分不利。唯一能和莫尔斯的成功有所接近的是后来美国电话发明家贝尔。但贝尔还有一点有利条件,就是他作为一名语音学教授,对发声的原理、方式、方法等有很深的了解,这一优势帮助贝尔发明了电话。如果说有什么有利条件,一是社会确实需要电报来缩短通信时间,二是莫尔斯作为一个画家具有非常丰富的想象力,但这代替不了电报。真正使他成功的还是他自己坚持不懈的努力奋斗。
3.侯德榜:严密封锁不足惧 矢志不移事必成
在旧中国,化学工业非常落后,绝大多数化工原料及化工产品都需要依赖进口,国产品少而又少,微乎其微。蒋介石忙于打内战,很少关心民族产业,关心的是想办法使自己腰包更鼓,“四大家族”对中国经济的垄断统治不可动摇。民族实业家范旭东在天津塘沽开办了永利碱厂,决心要发展中华民族自己的化学工业。1921年,已在美国获得哥伦比亚大学研究院化学工程博士学位的侯德榜,接到了范旭东的邀请,毅然回国担任了塘沽碱厂的总工程师,专心致志研究制碱技术。在他主持下,永利碱厂克服了资金和技术上的困难,终于成功地掌握了当时世界上最先进的苏尔维制碱工艺。1925年,国产红三角牌纯碱获得了费城万国博览会金奖。但苏尔维制碱法的食盐利用率仅为70%左右。为了提高食盐利用率,就必须研制出适合中国实际情况的制碱工艺。
当时德国已经发明了一种“察安法”制碱工艺,食盐利用率可达90%以上,同时可以生产出氯化铵作为它的副产品。侯德榜得知以后,立即到德国进行考察。但德方老板却不允许侯德榜到生产现场参观,在谈判中又百般刁难。这使侯德榜非常愤怒,他决心研制出自己的制碱工艺。回国后,侯德榜立即制订了研究新法制碱计划,组织人力准备开始试验。当时因为日本帝国主义侵占华北,塘沽已落入日寇之手,侯德榜就撤到四川筹建五通桥永利碱厂。战时的四川,设备、药品和资料等非常缺乏,制备碳酸氢氨所用的氨,甚至要从人尿中一点一点地提取。1939年春天,侯德榜又着手在香港筹建实验室并开展工作,随即又到纽约。国内试验组把试验数据等通过信件寄往在美国的侯德榜,通过信件进行指导。范旭东对他的试验计划全力支持,这是不利之中的有利条件。试验进行了500多次,直到1941年初,终于完成了新制碱工艺的各种数据,创造了新的制碱法,形成了独特的氨碱联合流程,使食盐利用率高达98%以上。这种制碱法被范旭东亲自命名为侯氏碱法。新中国成立以后,在侯德榜的亲自指导下,经过中试合格后,于1961年正式投产,为我们国家的化学工业做出了巨大贡献。今天,全新的天津碱厂已经搬迁到新厂,红三角牌纯碱在全世界享有独一无二的巨大声誉,是我国最著名的化工品牌之一。
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