儀器發明故事

『壹』 有關於科學家發明、發現的小故事。

有關於科學家發明、發現的小故事：

一、雷達

在一九四七年一月號的英國奮勉雜志上，有個科學家發表了一篇很搞笑的文本，給我們解釋蝙蝠在黑暗中如何指導自己飛行，不論如何黑暗，如何狹窄的地方，絕不碰壁，這是什麼原因?它怎樣明白前面有無障礙呢?

關於這事有兩位美國生物學家格利芬和迦朗包在一九四○年已經證明，蝙蝠能夠避免碰撞，是藉一種天然雷達，但是是聲波代替電磁波，在原理方面完全相仿。從蝙蝠口中發出一種頻率極高的聲波，超過人類聽覺范圍以外。

二位科學家用一種特製的電力設備，在蝙蝠飛行時，將它所發的高頻率聲波記錄出來。這種聲波碰到牆上，必然折回，它的耳膜就能分辨障礙物的距離遠近，而向適宜方向飛去。蝙蝠傳輸聲波也像雷達一樣，都是相距極短的時間而且極有規則。

並且每隻蝙蝠，有其固有的頻率，這樣蝙蝠可分清自己的聲音，不至發生擾亂。因這緣故，蝙蝠飛行之時，常是張口，假如你將它口緊閉，它便失去指揮作用，假如堵上它的耳朵，便要撞到牆上，無法飛行。這個搞笑的實驗，道破了它的秘密。

二、富蘭克林

1752年6月的一天，美國費城郊區，烏雲密布，電閃雷鳴，在一塊寬闊的草地上，有一老一少兩個人正興致勃勃地在那裡放風箏。突然，一道閃電劈開雲層，在天空劃了一個「之」字，接著一聲雷響，雨點就傾瀉下來了。只見老者大聲喊道：「威廉，站到那邊的草房裡去，拉緊風箏線。」

這時，閃電一道亮過一道，雷鳴一聲高過一聲。突然威廉大叫：「爸爸，快看!」老者順著兒子指的方向一看，只見那拉緊的麻繩，本來是光溜溜的，突然怒發沖冠，那些細纖維一根一根都直豎起來了。他高興地喊道：「天電引來了!」他一邊囑咐兒子小心，一邊用手慢慢接近接在麻繩上的那把銅鑰匙。

突然他象被誰推了一把似地，跌到在地上，渾身發麻。他顧不得疼痛，一骨碌從地上爬起來，將帶來的萊頓瓶接在銅鑰匙上。這萊頓瓶里果然有了電，而且還放出了電火花，原來天電和地電是一個樣子!他和兒子如獲至寶似地將萊頓瓶抱回了家。

這捕獲天電的人就是富蘭克林和他的兒子威廉。富蘭克林不僅是一位偉大的科學家，還是一位傑出的政治家和外交家，他是《獨立宣言》的發起人之一，是美國第一任駐外大使。

三、阿基米德

阿基米德出生在敘拉古的貴族家庭，父親是位天文學家。在父親的影響下，阿斯米德從小熱愛學習，善於思考，喜歡辯論。長大後飄洋過海到埃及的山歷山大里亞求學。他向當時著名的科學家歐幾里德的學生柯農學習哲學、數學、天文學、物理學等知識，最後通古博今，掌握了豐富的希臘文化遺產。

在亞歷山大里亞求學期間，他經常到尼羅河畔散步，在久旱不雨的季節，他看到農人吃力地一桶一桶地把水從尼羅河提上來澆地，他便創造了一種螺旋提水器，通過螺桿的旋轉把水從河裡取上來，省了農人很大力氣。它不僅沿用到今天，而且也是當代用於水中和空中的一切螺旋推進器的原始雛形。

四、諾貝爾
諾貝爾的父親是一位頗有才乾的發明家，傾心於化學研究，尤其喜歡研究炸葯。受父親的影響，諾貝爾從小就表現出頑強勇敢的性格，他經常和父親一起去實驗炸葯。多年隨父親研究炸葯的經歷，也使他的興趣很快轉到應用化學方面。他開始了對硝化甘油的研究。

這是一個充滿危險和犧牲的艱苦歷程。
死亡時刻都在陪伴著他。在一次進行炸葯實驗時發生了爆炸事件，實驗室被炸的無影無蹤，5個助手全部犧牲，連他弟弟也未能倖免。這次驚人的爆炸事故，使諾貝爾的父親受到了十分沉重的打擊，沒有多久就去世了。

他的鄰居們出於恐懼，也紛紛向政府控告諾貝爾，此後，政府不準諾貝爾在市內進行實驗。
但是諾貝爾百折不撓，他把實驗室搬到市郊湖中的一艘船上繼續實驗。

經過長期的研究，他終於發現了一種非常容易引起爆炸的物質--雷酸汞，他用雷酸汞做成炸葯的引爆物，成功地解決了炸葯的引爆問題，這就是雷管的發明。它是諾貝爾科學道路上的一次重大突破。

五、巴普洛夫

小時候，巴甫洛夫和他的弟弟一起挖種蘋果樹的坑，坑已經挖好了，父親一看，說位置不對，重新再挖。弟弟放下鐵杴不幹了，而巴甫洛夫卻又挖了起來，手上磨了血泡也不管，一直到把坑挖好，種上蘋果樹才歇手。

後來，巴甫洛夫成為生理學家，成天在實驗室里研究狗的條件反應。他常常用自己的工資去買實驗用的狗。在解剖狗時，一干就是四、五個小時。他非常細心地數著從玻璃管中流出來的狗的唾液，詳細地記錄在筆記本上。一位新來的助手數了一會兒，就感到單調、厭倦。

而巴甫洛夫卻鄭重地對他說： "如果科學需要，就數他十年、二十年!"巴甫洛夫在八十七歲高齡時，得了肝炎，後又患肺炎，但他仍在做"科學的苦工"。他還為自己作為一個科學家沒有完全盡到對人類的義務感到十分遺憾。

『貳』 科學發明和發現的故事

在很久以前沒有發明燈泡的時候，很多人晚上的照明一般是使用蠟燭燈、煤油燈等，那時候的愛迪生內心十分的苦惱，他決心要發明一種能夠耐用的光線明亮的燈泡。愛迪生失敗了一次又一次。
幾年之後愛迪生失敗的經歷被許多的人嘲笑，認為他是做白日夢，尤其是認為愛迪生做了很多失敗的實驗。面對別人的質疑和不信任，愛迪生卻並沒有放棄燈絲實驗計劃，反而以此為動力繼續展開自己的科學實驗，於是又試驗了一種碳化棉簽作為燈絲材料，把燈泡中抽成真空，這種材料還是堅持很久，可是在四十五小時不久就燒斷了，但是愛迪生已經興奮不已了，他已經嘗試了超過六千多次的實驗了，而這一次無疑是找到突破點。
愛迪生又開始進行了燈絲實驗，功不負有心人，他發現了鎢絲可以作為電燈材料，為此他欣喜若狂，這種材料是燈泡的絕佳材料，發出的光線十分的明亮，又不易燒斷適合長期使用。如此燈泡便慢慢的進入了尋常百姓家，成為我們夜晚中必備的照明工具。

彭奈迪脫斯與「安全玻璃」

彭奈迪脫斯是法國著名的化學家，一次偶然的機會觸發了他的靈感，使他研究製成了「安全玻璃」。那是1907年的事，一天，彭奈迪脫斯正在實驗室里整理儀器，不小心將一隻玻璃瓶子打翻在地。這下可完了！然而，出乎意外的是，瓶子並沒有裂成碎片，只是出現了一些裂痕，他隨手又拿出一隻洗凈的瓶子，輕輕地向地上摔去。這次，玻璃瓶子卻被摔得粉碎。兩只瓶子的情況為何如此不同呢？彭奈迪脫斯一時難以找到答案。
時隔數天，報上注銷了一起車禍，橫飛的玻璃碎片擊傷了乘客，使彭奈迪脫斯深感痛心。他不由得聯想起那隻破而不碎的瓶子，決心搞個水落石出。他重新找到那隻瓶子，仔細觀察，原來那是一隻盛過某種葯水的瓶子，葯水蒸發後在瓶的內表面結下了一層堅韌透明的薄膜，看來，正是這層薄膜對瓶子起著保護作用。經過多次試驗，他終於找到了一種附著力強、透明度好的合適塗料。後來，他又用塗料將兩層玻璃粘合在一起，發現其防止破碎的性能更好。這樣，「安全玻璃」終於誕生了。

圓珠筆的發明者

匈牙利記者比羅某次寫稿的時候，一不小心把稿紙劃破了。他想，要是把筆尖換成圓珠就好了。於是，比羅去請教化學家奧基。奧基說：「筆尖換成圓珠沒問題，可是圓珠的周圍能漏出墨水才可以寫字呀！」比羅想，如果讓圓珠轉動的時候控制墨水的流量不就行了嗎？他開始反復地試驗。終於發明了依靠圓珠的轉動送出墨水的新筆--圓珠筆。圓珠筆用起來非常方便，價格又很便宜，所以很快就在全世界流行起來。

『叄』 張衡發明地動儀的故事

公元132年（陽嘉元年），張衡在太史令任上發明了最早的地動儀，稱為候風地動儀。據《後漢書·張衡傳》記載：地動儀用精銅鑄成，圓徑八尺，頂蓋突起，形如酒樽，用篆文山龜鳥獸的形象裝飾。中有大柱，傍行八道，安關閉發動之機。

它有八個方位，每個方位上均有一條口含銅珠的龍，在每條龍的下方都有一隻蟾蜍與其對應。任何一方如有地震發生，該方向龍口所含銅珠即落人蟾蜍口中，由此便可測出發生地震的方向。經過試驗，與所設制，符合如神，自從有書籍記載以來，是沒有過的。

曾經一龍機發，地不覺動，雒陽的學者都責怪不足信，幾天之後，送信人來了，果然在隴西地發生地震，眾人於是都服其神妙。自此之後，朝廷就令史官記載地動發生的地方。

關於地動儀的結構，流行的有兩個版本：王振鐸模型，即「都柱」是一個類似倒置酒瓶狀的圓柱體，控制龍口的機關在「都柱」周圍。這一種模型已被基本否定。 另一種模型由地震局馮銳提出，即「都柱」是懸垂擺（見袁宏《後漢紀》），擺下方有一個小球，球位於「米」字形滑道交匯處（即《後漢書·張衡傳》中所說的「關」），地震時，「都柱」撥動小球，小球擊發控制龍口的機關，使龍口張開。

另外，馮銳模型還把蟾蜍由面向樽體改為背向樽體並充當儀器的腳。該模型經模擬測試，結果與歷史記載吻合。

世界上地震頻繁，但真正能用儀器來觀測地震，在國外，是19世紀以後的事。候風地動儀是世界上的地震儀之祖。雖然它的功能尚只限於測知震中的大概方位，但它卻超越了世界科技的發展約1800年。

(3)儀器發明故事擴展閱讀：

在科學發明創造方面，張衡更是對中國和世界文化做出了極大貢獻。中國的渾天儀，從公元前一世紀中葉起，開始了迅速的發展。西漢的耿壽昌發明了最早的渾天儀。公元125年左右張衡在耿壽昌、傅安和賈逵的基礎上，加上地平環和子午環，製作成了完整的渾天儀。

李約瑟給予了很高的評價：「張衡是演示用渾儀（中間裝有地的模型）的首創者，同時又成功地利用水力來運轉渾儀（包括觀測用）上的環圈，他用一種方法把演示和觀測兩者的效用結合起來了。自此以後，這兩種渾儀的制用方法經過幾百年都沒有多少改變」；「據我們所知，關於渾儀的資料，以張衡的《渾儀》一書的殘篇為最古（約公元125年）。」

他還創製成功了世界上最早的用水力轉動的渾天儀（亦名渾象）。根據《宋書·天文志》記載，該渾天儀至東晉猶存。張衡在公元132年製造了測定地震的候風地動儀，非常科學和准確，史稱「驗之以事，合契若神」。此外張衡還製造了三輪自轉車、指南車、自飛木雕等。

『肆』 張衡發明地動儀的故事

那個時期，經常發生地震。發生一次大地震，就會給老百姓和國家帶來很多的傷害。當時的皇上和老百姓都把地震看作是不吉利的徵兆，張衡卻不信神邪，他對記錄下來的地震現象經過細心的考察和試驗，發明了一個能測出地震的儀器，叫做"地動儀"。

地動儀是用青銅製造的，形狀像一個酒壇，四圍鑄著八條龍，龍頭伸向八個方向。公元138年2月的一天，地動儀正對著西方的龍嘴突然張開來，吐出了銅球，過了沒幾天，有人騎著快馬來向朝廷報告，離洛陽一千多里的金城、隴西一帶發生了大地震，連山都有崩塌下來的。

地動儀：

1.是漢代科學家張衡製作的測量地震的儀器，地動儀由青銅鑄成，外表刻有篆文以及山、龜、鳥、獸等圖形。儀器內部中央立著一根銅質都柱；儀體外部周圍鑄著八條龍，按東，南，西，北，東南，東北，西南，西北八個方向布列。

2.龍頭和內部信道中的發動機關相連，每個龍頭嘴裡銜有一粒小銅珠。地上對准龍嘴處，蹲著八個銅蟾蜍，昂著頭，張著嘴。

3.據學者們考證，張衡在當時已經利用了力學上的慣性原理，「都柱」實際上起到的正是慣性擺的作用。同時張衡對地震波的傳播和方向性也一定有所了解，這些成就在當時來說是十分了不起的，而歐洲直到1880年，才製成與此類似的儀器，比起張衡的發明足足晚了一千七百多年。

4.關於地動儀的結構，目前流行的有兩個版本：王振鐸模型（1951年），即「都柱」是一個類似倒置酒瓶狀的圓柱體，控制龍口的機關在「都柱」周圍。這一種模型最近已被基本否定。

『伍』 儀器有些什麼樣的發明故事

儀器通常用於科學研究或技術測量、工業自動化過程式控制制、生產專等用途，一般來說專用於屬一個目的。儀器構造較為復雜，屬於高新技術產品，由多個部件組成的。儀器體積、重量、形狀有各種各樣，最小的可以直接拿在手中操作，較大體積的儀器一般被稱為裝置或設備。精密儀器隸屬於儀器科學與技術一級學科，與信息科學與技術密切相關，它能夠改善、擴展或補充人的官能。人們用感覺器官去視、聽、嘗、摸外部事物，而時鍾、顯微鏡、望遠鏡、溫度計等儀器儀表可改善和擴展人的這些官能，讓人們對世界有了更新的認識。

19世紀到20世紀，工業革命和現代化大規模生產促進了新學科和新技術的發展，後來又出現了電子計算機和空間技術等，儀器儀表因而也得到迅速的發展。現代儀器儀表已成為測量、控制和實現自動化必不可少的技術工具。

『陸』 張衡發明地震儀的故事

地動儀用精銅製成，圓經八尺，合蓋隆起，形似酒樽。表面作金黃色，上部鑄有八條金龍，分別伏在東、西、南、北及東北、東南、西北、西南八個方向。龍倒伏，龍首向下，龍嘴各銜一顆小銅球，與地上仰蹲張嘴的蟾蜍相對。地動儀空腔中央，立一根銅柱，上粗下細。銅柱周圍有八根橫桿，稱為「八道」，各與一龍頭相連。銅柱是震擺裝置，八道用來控制和傳導銅柱運動的方向。在地動儀受到地震波沖擊時，銅柱就倒向發生地震的方向，推動同一方向的橫桿和龍頭，使龍嘴張開，銅球下落到蟾蜍嘴中，並發出響聲，以提示人們注意發生了地震及地震的時間和方向。
一顆珠子放在平台上，如果將哪方稍微往下一按，珠於就向哪方滾動。又如我們點亮一支蠟燭，將它放在一張不平的桌子上，它總會向低的一方倒。地動儀就是根據這些簡單的原理設計的。地動可以傳到很遠的地方，只不過太遠了人就感覺不到了，但地動儀能准確地測到。

遺憾的是關於張衡渾天儀中的動力和傳動裝置的具體情況史書沒有留下記載。
張衡寫的有關渾天儀的文章也只留存片斷。這片斷中也沒有提及動力和傳動裝置
問題。近幾十年來，人們曾運用現代機械科技知識對這個裝置作了一些探討。最
初，人們曾認為是由一個水輪帶動一組齒輪系統構成。但因有記載明言渾天儀是
「以漏水轉之」，而又有記載明言這漏水又是流入一把承水壺中以計量時間的。因
此，就不能把這漏水再用來推動原動水輪。所以，原動水輪加齒輪傳動系統的方
案近年來受到了懷疑。最近有人提出了一種完全不同的設計。他們把漏壺中的浮
子用繩索繞過天球極軸，和一個平衡重錘相連。當漏壺受水時壺中水量增加，浮
子上升，繩索另一頭的平衡錘下降。這時繩索牽動天球極軸，產生轉動。此種結
構比水輪帶動齒輪系的結構較為合理。因為(i)張衡時代的齒輪構造尚相當粗糙，
難以滿足張衡渾天儀的精度要求。(ii)這個齒輪系必含有相當數量的齒輪，而齒
輪越多，帶動齒輪旋轉的動力就必須越大。漏壺細小緩慢的水流量就越難以驅動
這個系統。(iii)更關鍵的是前面已提到的漏壺流水無法既推動儀器，又用於顯
示時刻。而浮子控制的繩索傳動就可避開上述三大困難。人們已就此設想做過小
型的模擬實驗。用一個直徑為6.5厘米，高3.5厘米的圓柱形浮子和一塊27克重的
平衡重錘，就可通過繩索帶動質量為1040克的旋轉軸體作比較均勻的轉動。其不
均勻的躍動在一晝夜中不過數次，且躍動范圍多在2°以下，這種誤差在古代的
條件下是可以允許的。因此，看來浮子- 平衡重錘- 繩索系統比原動水輪- 齒輪
系統的合理性要大一些。不過，張衡的儀器是個直徑達1米以上的銅制大物。目
前的小型實驗尚不足以保證在張衡的儀器情況下也能成功，還有待更進一步的條
件極相近的模擬實驗才能作出更可信的結論。

不管張衡的動力和傳動系統的實情究竟如何，總之，他是用一個機械繫統來
實現一種與自然界的天球旋轉相同步的機械運動。這種作法本身在中國是史無前
例的。由此開始，我們誕生了一個製造水運儀象的傳統，它力圖用機械運動來精
確地反映天球的周日轉動。而直到20世紀下半葉原子鍾發明和採用之前，一切機
械鍾表都是以地球自轉，亦即天球的周日轉動為基礎的。所以，中國的水運儀象
傳統乃是後世機械鍾表的肇始。誠然，在公元前4世紀到公元前1世紀的希臘化時
代，西方也出現過一種浮子升降鍾(anaphoric clock)，它的結構和最近人們所
設想的浮子- 平衡錘- 繩索系統渾天儀相仿，不過其中所帶動的不是一架天球儀，
而是一塊平面星圖。可是在隨後的羅馬時代和黑暗的中世紀，浮子升降鍾的傳統
完全中斷而消失。所以，中國的水運儀象傳統對後世機械鍾表的發展具有極其重
要的意義。而這個傳統的創始者張衡的功績自然也是不可磨滅的。

從當時人的描述來看，張衡渾天儀能和自然界的天球的轉動配合得絲絲入扣，
「皆如合符」，可見渾天儀的轉動速度的穩定性相當高。而渾天儀是以刻漏的運
行為基礎的。由此可以知道，張衡的刻漏技術也很高明。

刻漏是我國古代最重要的計時儀器。目前傳世的三件西漢時代的刻漏，都是
所謂「泄水型沉箭式單漏」。這種刻漏只有一隻圓柱形盛水容器。器底部伸出一
根小管，向外滴水。容器內水面不斷降低。浮在水面的箭舟(即浮子)所託著的刻
箭也逐漸下降。刻箭穿過容器蓋上的孔，向外伸出，從孔沿即可讀得時刻讀數。
這種刻漏的計時准確性主要決定於漏水滴出的速度是否均勻。而滴水速度則與管
口的水壓成正比變化。即隨著水的滴失，容器內水面越來越降低，水的滴出速度
也會越來越慢。

『柒』 科學發明和發現的故事有哪些

1、愛迪生

在很久以前沒有發明燈泡的時候，很多人晚上的照明一般是使用蠟燭燈、煤油燈等，那時候的愛迪生內心十分的苦惱，他決心要發明一種能夠耐用的光線明亮的燈泡。愛迪生失敗了一次又一次。

幾年之後愛迪生失敗的經歷被許多的人嘲笑，認為他是做白日夢，尤其是認為愛迪生做了很多失敗的實驗。面對別人的質疑和不信任，愛迪生卻並沒有放棄燈絲實驗計劃，反而以此為動力繼續展開自己的科學實驗。

於是又試驗了一種碳化棉簽作為燈絲材料，把燈泡中抽成真空，這種材料還是堅持很久，可是在四十五小時不久就燒斷了，但是愛迪生已經興奮不已了，他已經嘗試了超過六千多次的實驗了，而這一次無疑是找到突破點。

愛迪生又開始進行了燈絲實驗，功不負有心人，他發現了鎢絲可以作為電燈材料，為此他欣喜若狂，這種材料是燈泡的絕佳材料，發出的光線十分的明亮，又不易燒斷適合長期使用。如此燈泡便慢慢的進入了尋常百姓家，成為我們夜晚中必備的照明工具。

2、瓦特

瓦特在原有蒸汽機的基礎上發明的新式蒸汽機結構在之後的50年之內幾乎沒有什麼改變。瓦特蒸汽機發明的重要性是難以估量的，它被廣泛地應用在工廠成為幾乎所有機器的動力，改變了人們的工作生產方式，極大地推動了技術進步並拉開了工業革命的序幕。

它使得工廠的選址不必再依賴於煤礦而可以建立在更經濟更有效的地方，也不必依賴於水能從而能常年地運轉，這進一步促進了規模化經濟的發展，大大提高了生產率的同時也使得商業投資更有效率。

蒸汽機為一系列精密加工的革新提供了可能，更高的工藝保證各種機器包括蒸汽機本身的性能提高。經過不斷的努力，引入更高氣壓的蒸汽，蒸汽火車蒸汽輪船便很快相繼問世。

3、牛頓

牛頓1672年創制了反射望遠鏡。他用質點間的萬有引力證明，密度呈球對稱的球體對外的引力都可以用同質量的質點放在中心的位置來代替。他還用萬有引力原理說明潮汐的各種現象，指出潮汐的大小不但同月球的位相有關，而且同太陽的方位有關。牛頓預言地球不是正球體。歲差就是由於太陽對赤道突出部分的攝動造成的。

4、居里夫人

1902年年底，居里夫人提煉出了十分之一克極純凈的氯化鐳，並准確地測定了它的原子量。從此鐳的存在得到了證實。鐳是一種極難得到的天然放射性物質，它的形體是有光澤的、像細鹽一樣的白色結晶，鐳具有略帶藍色的熒光，而就是這點美麗的淡藍色的熒光，融入了一個女子美麗的生命和不屈的信念。

在光譜分析中，它與任何已知的元素的譜線都不相同。鐳雖然不是人類第一個發現的放射性元素，但卻是放射性最強的元素。利用它的強大放射性，能進一步查明放射線的許多新性質。以使許多元素得到進一步的實際應用。

鐳射線對於各種不同的細胞和組織，作用大不相同，那些繁殖快的細胞，一經鐳的照射很快都被破壞了。這個發現使鐳成為治療癌症的有力手段。癌瘤是由繁殖異常迅速的細胞組成的，鐳射線對於它的破壞遠比周圍健康組織的破壞作用大的多。

這種新的治療方法很快在世界各國發展起來。在法蘭西共和國，鐳療術被稱為居里療法。鐳的發現從根本上改變了物理學的基本原理，對於促進科學理論的發展和在實際中的應用，都有十分重要的意義。

5、萊特兄弟

萊特兄弟是美國著名的發明家哥哥是威爾伯·萊特，弟弟是奧維爾·萊特。1903年12月17日，萊特兄弟首次試飛了完全受控、依靠自身動力、機身比空氣重、持續滯空不落地的飛機，也就是世界上第一架飛機「飛行者一號」。

飛機是歷史上最偉大的發明之一，有人將它與電視和電腦並列為20世紀對人類影響最大的三大發明。萊特兄弟首創了讓飛機能受控飛行的飛行控制系統，從而為飛機的實用化奠定了基礎，此項技術至今仍被應用在所有的飛機上。萊特兄弟的偉大發明改變了人類的交通、經濟、生產和日常生活，同時也改變了軍事史。

『捌』 張衡的地動儀 發明故事

張衡觀天察地

張衡是東漢時候傑出的科學家。他從小就愛想問題，對周圍的事物，總要尋根究底，弄個水落石出。

在一個夏天的晚上，張衡和爺爺、奶奶在院子里乘涼。他坐在一張竹床上，仰著頭，獃獃地看著天空，還不時舉手指指劃劃，認真地數星星。

張衡對爺爺說：「我數的時間久了，看見有的星星位置移動了，原來在天空的，偏到西邊去了。有的星星出現了，有的星星又不見了。它們不是在跑動嗎？」

爺爺說道：「星星確實是會移動的。你要認識星星，先要看北斗星。你看那邊比較明亮的七顆星，連在一起就像燙衣服的熨斗，很容易找到……」

「噢！我找到了！」小張衡很興奮又問：「那麼，它是怎樣移動的呢？」

爺爺想了想說：「大約到半夜，它就移到地平線上，到天快亮的時候，這北斗就翻了一個身，倒掛在天空……」

這天晚上，張衡一直睡不著，多次起來看北斗。夜深人靜，當他看到那閃爍而明亮的北斗星時，果然倒掛著，他感到多麼高興啊！他想：這北斗為什麼會這樣轉來轉去，是什麼原因呢？天一亮，他便趕去問爺爺，誰知爺爺也講不清楚。於是，他帶著這個問題，讀天文書去了。

後來，張衡長大了，皇帝得知他文才出眾，把張衡召到京城洛陽擔任太史令，主要是掌管天文歷法的事情。

為了探明自然界的奧秘，年輕的張衡常常一個人關在書房裡讀書、研究，還常常站在天文台上觀察日月星辰。他想，如果能製造出一種儀器，能夠上觀天，下察地，預報自然界將要發生的情況，這對人們預防災害，揭穿那些荒誕的迷信鬼話，該是多麼好啊！

於是，張衡把從書本中和觀察到的材料，進行分析研究，開始了試制「觀天察地」儀器的工作。他把研究的心得先寫成一本書，叫做《靈憲》。在這本書里，他告訴人們：天是球型的，像個雞蛋，天就像雞蛋殼，包在地的外面，地就像蛋黃，就叫做「渾天說」。

接著，張衡根據這種「渾天說」的理論，開始設計、製造儀器了。不知經過多少個風雨晨昏，熬過多少個不眠之夜，一個當時世界上最先進的天文儀器－－渾天儀誕生了。這個大銅球很像今天的地球儀，它裝在一個傾斜的軸上，利用水力轉動，它轉動一周的速度恰好和地球自轉一周的速度相等。而且在這個人造的天體上，可以准確地看到太空中的星象。張衡說：「天上的星星，能見的共有二千五百顆，但我們經常能看到的卻只有一百二十顆。」

後來，張衡經過努力鑽研，又發明創造了世界上第一架能預報地震的儀器－－地動儀。這個地動儀也是鋼鑄造的，形狀像個酒壇子，四周鑄著八條龍，每條龍口裡含著一個小銅球。只要哪一條龍口中的銅球吐了出來，就預示著那個方向發生地震了。測試非常靈驗，沒有一次不準。

張衡在科學上的創造發明是偉大的，這是由於他從小就愛科學，勤奮地學習鑽研和不懈地觀察實驗，而且能把書本知識和實踐經驗結合起來，通過自己刻苦研究、創造才獲得的。

『玖』 望遠鏡的發明故事

望遠鏡開闊了人們的視野，在科技、軍事、經濟建設及生活領域中有著廣泛的應用，天文望遠鏡有「千里眼」美譽之稱。
那麼，望遠鏡是怎樣發明出來的呢?讓我們追溯歷史，去尋覓天文望遠鏡在發展進程中留下的足跡。
早先的望遠鏡是玩具
17世紀初，在荷蘭的米德爾堡小城，眼鏡匠利珀希幾乎整日在忙碌著為顧客磨鏡片。在他開設的店鋪里各種各樣的透鏡琳琅滿目，以供客戶配眼鏡時選用。當然，丟棄的廢鏡片也不少，被堆放在角落裡的廢鏡片成了利珀希三個兒子的玩具。
一天，三個孩子在陽台上玩耍，小弟弟雙手各拿一塊鏡片靠在欄桿旁前後比劃著看前方的景物，突然發現遠處教堂尖頂上的風向標變得又大又近，他欣喜若狂地叫了起來，兩個小哥哥爭先恐後地奪下弟弟手中的鏡片觀看房上的瓦片、門窗、飛鳥……它們都很清晰，彷彿是近在眼前。利珀希對孩子們的敘述感到不可思議，他半信半疑地按照兒子說的那樣試驗，手持一塊凹透鏡放在眼前，把凸透鏡放在前面，手持鏡片輕緩平移距離，當他把兩塊鏡片對准遠處景物時，利珀希驚奇地發現遠處的視物被放大了，似乎就在眼前觸手可及。
這一有趣的現象被鄰居們知道了，觀看後也頗感驚異。此消息一傳開，米德爾堡的市民們紛紛來到店鋪要求一飽眼福，不少人願出一副眼鏡的代價買下可觀看物景變近的鏡片，買回去後當作「成人玩具」獨自享用，結果廢鏡片成了「寶貝」。受此啟示，具有市場經濟頭腦的利珀希意識到這是一樁有利可圖的買賣，於是向荷蘭國會提出發明專利申請。
1608年10月12日，國會審議了利珀希的申請專利後給予了回復，受理的官員指著樣品對發明人提出改進要求：能夠同時用兩隻眼睛進行觀看；「玩具」是大類，申請專利的這個玩具應有具體的名稱，利珀希很快照辦了。接著他又在一個套筒上裝上鏡片，並把兩個套筒聯結，滿足了人們雙眼觀看的要求，又經過冥思苦想將這個玩具取名為「窺視鏡」。這一年的12月5日，經改進後的雙筒「窺視鏡」發明專利獲得政府批准，國會發給他一筆獎金以示鼓勵。
伽利略天文望遠鏡問世
1609年6月，義大利天文學家和物理學家伽利略在威尼斯收到朋友寄來的一封信，告訴他有個荷蘭眼鏡商造出「窺視鏡」，利用鏡片的組合可看清遠處的景物。
伽利略獲得信息後意識到它具有在天文學上的應用價值，立即返回帕多瓦集中精力研究光學和透鏡，反復琢磨並親自動手將鏡片安裝在銅筒的兩端，銅筒則被定置在固定架上。最初望遠鏡只能放大3倍，在此基礎上，伽利略不斷地摸索改進，使望遠鏡能夠放大32倍，第一台天文望遠鏡就這樣問世了。
從1609年末到1610年初，伽利略在佛羅倫薩用這台劃時代的天文儀器進行天體觀測：發現月球表面布滿了凹坑和環形山；尋找到木星有四顆衛星，像月亮繞地球轉動一樣；看到銀河系是由無數星體組成；還觀測到太陽的黑子、金星的盈虧、土星的光環等。為把天象觀察結果公之於眾，伽利略於1610年3月在威尼斯出版了《星空使者》一書，揭示了這一系列重大的天文發觀而轟動了歐洲。
不久，德國天文學家開普勒也製造出一台新的望遠鏡，這台望遠鏡的物鏡和目鏡都是用凸透鏡組成，前端凸鏡為物鏡，用來收集光線，後面的凸鏡為目鏡則再次將景物放大。因此這台天文望遠鏡觀察到的景物是倒立的，他發明的這台望遠望被稱為「開普勒望遠鏡」。
開普勒用新的望遠鏡觀測天象，將恩師——丹麥天文學家第谷觀測到的777顆恆星擴展為1005顆，1627年編制並出版了《魯道夫星表》，因精確度高被視為標準星表。在整理第谷長達30年的天文觀測資料時，發現了行星運動的三大定律，後人贊頌開普勒是「宇宙的立法者」。
天文望遠鏡打開了宇宙的大門，伽利略發現了新宇宙，開普勒則為星空制定了法律。
牛頓與反射式望遠鏡
伽利略的天文望遠鏡與荷蘭利珀希發明的望遠鏡一樣，都是由凹凸兩透鏡組成的，包括開普勒望遠鏡，均被稱為「折射式望遠鏡」。由於鏡片的色散作用，「折射式望遠鏡」看到的景物都帶有彩色的邊緣，如何消除透鏡的「色差」這一缺陷呢?英國科學家牛頓試圖解決這個難題。
牛頓用三棱鏡做科學實驗，觀察發現玻璃能把白光分解成七色，這意味著鏡片可以把不同顏色的光聚集到不同的點，從而產生一種模糊而帶色的影像。牛頓在研究光的折射課題後，提出了「反射現象」的思路來設計望遠鏡。他認為光本身是一種折射率不同的復雜混合物，它是有規律的，一旦光線的反射角等於它們的入射角的時候，假如以反射現象為媒介，而且只要能夠找到一種反射材料，就可避免「色差」的缺陷。
1668年，牛頓把這個設想變成了現實，製成了世界上第一台反射式望遠鏡，這台輕巧的望遠鏡鏡筒直徑約有25毫米，全長約為150毫米。不久，牛頓又對望遠鏡進行改進，於1671年製成了第二台反射式望遠鏡，這台閃爍人類智慧之光的珍貴望遠鏡，至今仍保存完好，被英國皇家學會圖書館永久收藏。
牛頓研製的望遠鏡是用一個反射鏡代替物鏡，消除色差之後，推動瞭望遠鏡的發展。
琴師赫歇耳的重大貢獻
1757年秋天，法國軍隊佔領了德國，威廉?赫歇耳和他妹妹離開故土，漂泊流浪到英國，靠街頭和酒吧賣藝維持生計，過著艱辛的生活。可是，苦中有樂，這對兄妹對天文觀察有著濃厚的興趣，為了觀測星空，他們決定自己動手研製大口徑的反射望遠鏡。
望遠鏡的物鏡是一塊採用青銅材料的反射鏡，為了提高望遠鏡的取光作用和分辨能力，他們用手工將這塊青銅磨成高精度的拋物形鏡面；目鏡是一塊透鏡，由玻璃琢磨製成。兄妹倆經過數年的努力，終於製成了兩台當時世界上最大的天文望遠鏡，其中一台望遠鏡口徑為1.2米，焦距長達12米。
1781年春的一個晴朗的夜晚，兄妹倆來到望遠鏡旁觀察天象。當鏡筒對准雙子星座，此時有一顆不尋常的六等小星進入他們的視線，引起了赫歇耳的注意。對星空非常熟悉的赫歇耳立即判斷它是一顆未知的新星，經過連續半個月的跟蹤觀察，終於確定它是太陽系的一顆新行星——天王星，這一天是3月13日。為了嘉獎威廉?赫歇耳發現天王星，英皇喬治三世御封他為英國皇家天文學家。
在天文望遠鏡的發展進程中，赫歇耳的功績是首創了拋物形鏡面，依據它的原理，為後來獲得廣泛使用的折反射式天文望遠鏡製造奠定了基礎。同時，赫歇耳開了製造大口徑反射式望遠鏡的先河，從那以後，科學家為了觀測到更多的星體，又製造出了口徑更大的反射式望遠鏡。1845年，英國天文學家羅斯造出了口徑為1.84米的反射式望遠鏡。
歷史總在不斷地前進，1913年，美國威爾遜天文台裝備的反射式望遠鏡口徑增大到2.54米。由於望遠鏡口徑的增大，致使人們對宇宙的觀測和研究也逐步深入起來。美國在1948年製造出了口徑達5.08米的反射式望遠鏡，它那鍍銀的拋物面玻璃反射鏡竟重達14.5噸，這台望遠鏡被定置在帕洛馬山天文台；1975年，蘇聯製造出了一台口徑達6米的反射式望遠鏡，這台巨型望遠鏡僅轉動部分就重達800噸，是目前世界上最大的反射式望遠鏡。
沿著科學發展的現代望遠鏡
1930年，德國光學家施密特發明了折反射式天文望遠鏡，這台望遠鏡裝有設計十分奇特的改正透鏡，其前面是平的，後面則是一個中間凸兩邊凹的曲面，它可消除幾種主要象差，以獲得相對大的口徑及大的視場，用來拍攝天空廣大區域。
現代望遠鏡的研製仍在繼續，美國工程師雷伯是無線電愛好者，1937年，他在芝加哥郊區的寓所後院，安裝了一台直徑為9.45米的拋物面反射器，以其代替透鏡；1938年初，雷伯開始用它進行觀測，並接收來自太陽和其他天體的射電波，世界上第一台射電望遠鏡研製成功。
第二次世界大戰後，隨著科學技術水平的日趨提高，射電望遠鏡極大地擴展了人們的視野。巨碗似的天線能收集來自宇宙深處的微弱電波，當電波由天線傳入接收機後，接收機屏幕則將波形放大，並自動記錄供天文學家進行研究分析，由此揭開了一個又一個的宇宙之謎。20世紀60年代，天文學家發現的星際有機分子、類星體、脈沖星以及微波背景輻射等，都是射電望遠鏡創建的功績。
為了揭開宇宙深處的奧秘，望遠鏡再創輝煌。美國在1962年策劃了「空間望遠鏡」的研製。1990年4月25日，太空梭「發現號」將一台名為「哈勃」的空間光學望遠鏡發射進入太空軌道。這台空間望遠鏡由光學望遠鏡、科學儀器艙及保障系統三大部分組成，其外形呈圓柱形，長為13.3米，直徑為4.3米，總重量達12.5噸，先進的航天技術可確保「哈勃」空間望遠鏡在太空中飛行15年。
空間望遠鏡避免了大氣對天文觀測的干擾，可以看到地面望遠鏡7倍的深空、弱50倍恆星及擴展350倍宇宙空間，其靈敏度和解析度比地面望遠鏡強10倍，可為天文學家發現地面無法觀測到的天體現象和搜尋宇宙中出現的任何蛛絲馬跡。
隨著當代科學技術的飛速發展，我國古代的「千里眼」傳說已不再是美妙的幻想，現代天文望遠鏡已將神話變成現實。

『拾』 科學家發明的故事

莫瓦桑發明人造金剛石的故事

金剛石作為一種稀有的貴重物品，自古以來就是財富的重要象徵。
在大自然中，金剛石以極少的礦藏量深埋在地底下。偏偏是這種少得出奇的金剛石具有世界萬物中獨一無二的特性：它是自然界中最硬的一種礦石。金剛石的這一特性，使它具有廣泛的社會用途：有人將它鑲嵌在金光閃閃的戒指、耳環等首飾中，以象徵堅貞不渝的愛情；有人把它製成鋒利無比的金剛鑽，用來切割鋼鐵、玻璃等等。
可是，儲量如此稀缺的金剛石，遠遠滿足不了社會對它的巨大需求。渴望擁有金剛石的人往往會天真地想，要是有一天金剛石能成為大量存在的物品，那該多好！
1893年，法國科學院宣布了一條振奮人心的消息：法國化學家莫瓦桑尷地研製出了人造金剛石！
片刻間，這一爆炸性的特大喜訊傳遍全法國，傳遍全世界。人們轟動了，法國轟動了，世界轟動了！莫瓦桑一下成為新聞媒介的焦點，成為人們心目中巨額財富的生產者，在法國，甚至有人稱他為「世界富翁」。
早在發明人造金剛石之前，莫瓦桑已經是法國一位頗負盛名的化學家了。1886年，莫瓦桑首先製取了單質氟。6年後。他又發明了高溫電爐。不過，莫瓦桑並沒有被鮮花和榮譽絆住前進的步伐，在科學的道路上，他仍舊一如既往地孜孜進取。
有一次，莫瓦桑准備進行一項化學實驗，需要用一種鑲有金剛石的特殊器具。這種器具非常昂貴，因此實驗室里的助手們倍加愛護。
早上，莫瓦桑來到實驗室，做好實驗前的准備工作。這時，各項儀器都准備好了，讐找不到那鑲有金剛石的昂貴器具。奇怪，怎麼會突然不見了呢？
助手突然驚叫起來：「啊？門好像被撬過了！莫非有小偷光顧？」
莫瓦桑仔細一看，可不是，門鎖很明顯被人撬開過。進實驗室前，誰也沒有留意到。這么說，小偷看上那昂貴的金剛石了。
這樁意外使莫瓦桑萌生了一個念頭：「天然金剛石如此稀少而昂貴，如果能人工製造金剛石，該有多好！」
可這談何容易！作為化學家，莫瓦桑心裡最清楚：「點石成金」這不過是美好的神話。要想製造金剛石首先要弄清楚金剛石的主要萬分並了解它是怎樣形成的。
翻閱了許多資料這後，莫瓦桑了解到，金剛石的主要萬分是碳。至於它是如何形成的，在這方面研究的成果很少，只有德布雷曾提出金剛石是在高溫高壓下形成的。
緊接著莫瓦桑想到，要人工製造金剛石，得有可供加工的原材料。選什麼材料才合適呢？還從未有人作過這方面的嘗試，看來，一切要靠自己摸索了。
有一回，有機化學家和礦物學家查理·弗里德爾在法國科學院作了一個關於隕石研究的報告，莫瓦桑也參加了。
在報告中，查理·弗里德爾說：「隕石實際上是大鐵塊，它裡面含有極先是的金剛石晶體。」
聽到這兒，莫瓦桑猛地想到：石墨礦中也常混有極微量的金剛石晶體，那麼，在隕石和石墨礦的形成過程中，是否可以產生金剛石晶體呢？
想到這里，莫瓦桑頭腦中出現了製取人造金剛石的設想。他對助手們說：「金剛石的主要萬分是碳。隕石里含有向量金剛石，而隕石的主要萬分是鐵。我們的實驗計劃是：把程序倒過去，把鐵熔化，加進碳，使碳處在跔的高溫高壓狀態下，看能不能生成金剛石。」
歷史上第一次人工製取金剛石的實驗開始了。沒有先例，沒有經驗，更沒有別人的指點，一切都像在黑暗中探路一樣。第一次失敗了，認真總結經驗，找出問題的症結所在，第二次再來……經過無數次的反復探索，莫瓦桑的實驗室里終於爆發出一陣激動的歡呼聲，大家緊緊地擁抱在一起：成功了！
從此，人造金剛石誕生了，並日益在社會生活中發揮它那堅不可摧的威力。