发明之路人类为什么要创造发明?

时间:2021-04-03

长期以来,各种发明让人类减轻了日常生活中的负担:人们发明了可以运输重物的工具,把自己的身体解放出来;然后人们还发明了“智能”系统:计算器、计算机。人们设法节省时间,过上更好、更健康的生活……

新与旧

社会的进步和新事物的出现总是意味着要抛弃旧的生活方式。比如,马达取代了马匹,电力让磨坊里的马拉大轮子变得落伍。同时,很多新设备使用的是更新换代以后的旧发明。比如,长期以来,人们一直都用风力带动风车;而现在,风车也在为风力发电机提供动力。

三项发明

有三项发明在历史上留下了印记,它们改变了时代:文字,使人们从史前走向文明社会;印刷术,拓宽了人们获取知识的渠道,为欧洲走出黑暗的中世纪,冲破宗教神学和封建思想的束缚,走向文艺复兴创造了条件;电,使世界进入现代。

虽然发明并不总是让人人都获得幸福的代名词,但整个人类历史都在朝舒适和健康的方向发展,虽然有时会损害地球的资源……在很长一段时间里,发明曾是发明家一个人的工作,而現在,它们是一个研究小组工作的结果;并且经常在世界不同地方同时出现几乎相同的发明。

人类最早的发明:

生火与照明用具

人类在大约公元前40万年学会了用火。 在那之前,他们只知道如何“采集”火种。比如,在雷雨天气,闪电点燃了某棵树,于是人们就采集到了珍贵的火种。火种是部落的宝贝,他们轮流照看,防止它熄灭。

火就是生命!

有了火,人类的生活发生了变化:篝火给人们带来温暖和光亮,人们用火烹饪食物、吓跑野兽。

学会生火,是人类发展的转折点

由于采集到的火种随时都有可能熄灭,因此人们开始想办法自己生火。第一种生火方式是将两块石头互相撞在一起,这两块石头可以是硅石,也可以是铁矿石,碰撞产生的火花落在干燥的稻草上,然后稻草就点燃了。第二种生火方式是将一根棍子放在木板上摩擦,摩擦产生的热量可以点燃秸秆。

光进入了人类的生活

2万年前,人类发现动物油脂可以点燃并发光,于是他们发明了照明用具——灯。最早的灯是用装满动物油脂的贝壳或空心石制成的。人们将灯芯浸泡在油脂中并点燃,灯芯逐渐燃烧并发光。在公元前2000年,第一支蜡烛出现:简陋的烛芯,外面包裹着牛油(或动物脂肪)或蜡。到19世纪初期煤气灯被发明之前,一直是蜡烛照亮着人类的生活。

火 柴

法国高中生查理·索里亚(Charles Sauria)于1831年发明了第一根火柴。他的做法是将细木杆浸入白磷中,然后将细木杆放在涂有硫和氯酸钾的粗糙面板上摩擦。在那之后,人们经过反复试验,又制造出了更安全的火柴。他们使用红磷作为刮片,然后在火柴末端涂上主要由硫组成的糊剂,这样的火柴使用起来更安全。

人类最早的发明:轮子

5000年前发明的轮子使人们可以花更少的力气走更远的路。轮子的出现又引发了其他交通工具的发明,比如蒸汽机车。

用圆木移动重物

在古代,大石头等重物如何运输?答案是将重物放置在一排彼此相邻的圆木上。在大家把重物向前移动一定距离后,就要有一名男子把最后面的那根圆木放到最前面。这也太辛苦了吧!于是,人们发明了轮子。此后,在制陶工作坊也出现了轮子的身影。在那个时代,人们将轮子安装在推车上,以利于搬运笨重的陶制物品。

车轮越来越轻便

最早的车轮是截断的实心树桩或者修凿过的实心石头。从公元前2000年起,人们开始掏空车轮的实心部分以减轻它的重量。古埃及的战车则拥有了轮辐,所以更为轻便。

通过调整让轮子转得更好

首先,车轴(穿过车轮的那几条轴)随整个轮子一起旋转。为了防止车轮磨损,早在公元前2000年,人们就用金属薄板覆盖在它的周围。为了便于旋转,人们又在轴的周围放置了一些较小的圆柱体,这样减少了摩擦,并使整体移动性更好。

从发现金属到制造工具

人类发现了金属,开始制造用于狩猎、制衣或耕种土地的各种工具,而人类的迁徙将发明传播到了各地,推动生产技术不断发展。

最早的工具

最早的工具可以追溯到250万年前。那时,人们切割出带有尖锐边缘的火石。同时,这种表面非常坚硬且锋利的石头可用于制造斧头、箭头、针、刀等等,金属出现后,这些工具逐渐被金属制品替代。

冶金技术的发现

人们最早从地下开采出来的金属是铜。人们对其进行简单打制,比如,做成首饰等。如果将它加热,它会变软并易于定型。如果将其熔化,它将变成液体,可以倒入模具,变成设定好的形状。

青铜时代

青铜是红铜(纯铜)与锡或铅的合金,它的硬度高,而且耐腐蚀,性能良好,青铜器具出现后,农业和手工业生产水平提高,对提高社会生产力起了划时代的作用。

坚硬如铁

大约在公元前1500年左右,人们将铁加热,然后对其进行敲打,使其成形。这样就制成了各种生产、生活器具,当然也出现了最早的钉子。当时由于火的加热温度还不够高,所以无法融化铁矿石。

人工,天然,合成

你是否曾听到周围有人讲这些话:“这个是化学合成产品,有污染”“不好,这个是化学合成的产品,对身体有害!”“这个有利健康,因为它是天然的”?

应该相信谁呢?是否跟化学沾点边的都是不好的,跟天然有关的都是好的呢?

天然与否?

“化学合成的”通常用于描述对人类或环境有害的事物,并经常与“天然的”相对。但是,你知道吗?我们生活中最常见的水也是一种化学物质,它有自己的化学分子式:H2O。并且专家建议每天要喝1.5升水!而你自己的身体也堪称一座化学工厂,因为身体里发生的一切(呼吸,消化等等)都是化学反应!

我们周围的大多数东西都是化学物质,是我们生存所必须需的,比如水,空气中的氧气,植物中的叶绿素,水果和蔬菜中的维生素……我们经常使用的洗发水,沐浴露,以及各种药物等都属于化学产品,因此,认为化学产品必然是有害健康,这样的想法是错误的。水是所谓的“天然”化学物质,因为它是在自然界中存在的。还有许多其他物质是天然存在的化学物质,比如,牛仔裤蓝是由靛(di3n)蓝颜料制成的,这种颜料来自一种叫作菘(s4ng)蓝的植物的叶子。与此同时,大多数毒品竟然也是天然产品:大麻就是在一种名为“大麻”的植物的叶子中被发现的,鸦片则来自罂粟花的种子,但它们最初是用来治疗疾病或缓解疼痛的,并非用于吸食。

所以说,有些天然产品如果使用不当,也不一定对健康有益!

合成牛靛蓝

另外,人工合成的某些化学物质,是受自然界启发,利用现代技术加以广泛应用的。它们与自然产品完全相同,但是避免了对自然的过度开发。例如,虽然可以从菘蓝的叶子中提取出靛蓝……但是,世界上每天生产的牛仔裤数量如此之大,以至于需要大量的靛蓝,因此需要大量的菘蓝,如此一来就需要大量的土地种植菘蓝……但是人类不可能用菘蓝地取代为我们提供粮食的小麦田或玉米田。于是人们合成了靛蓝,用于服装加工。

人造化学物质

我们为满足社会生产、生活的需要会制造出某些化学物质,它们在自然界中原本是不存在的。例如,紧身裤是用氨纶纱线制成的,而莱卡(Lycra?)也是自然界中不存在的物质,人类发明它们是为了改善我们的日常生活。

化学与日常生活

化学存在于我们的日常生活中,帮助我们解决了许多日常问题。

好滑啊,撒盐!

你知道为什么在北方每年冬天都要在道路上撒盐吗?这是因为水在0℃时会结冰,在冬天,某些地区温度会下降到0℃以下。如果下雨或下雪,由于温度过低,道路被冰面覆盖,就会变得非常滑。这时,撒盐可以大大降低水结冰的温度,从而防止交通事故的发生!

做一做以下实验

在一个碗中放少许水,小冰块,将它们混合并用温度计测量一下冰水混合物的温度。在另一个碗中,放入等量的水和小冰块,加入一汤匙盐,混合,并用温度计测量混合物的温度。注意,碗的壁沿可能会变得很冷!你有什么发现呢?

不会分离的蛋黄酱还有洗发水

油和水是两种不相溶的液体,也就是说,即便你把这两种液体倒在一块儿,过一会儿它们还是会再次分离。那么为什么蛋黄酱不会分层呢?这是因为蛋黄酱中加入了一种称为表面活性剂的化学物质,它们会使油和水互溶。一些表面活性剂与油具有亲和力,而另一些表面活性剂与水具有亲和力:因此,表面活性剂将油与水“铐在一起”,强迫它们保持混合状态。这与洗发水和清洁产品中需添加表面活性剂的原理是一样的!

如何制作蛋黄酱并使其保持稳定?

最简单的蛋黄酱的制作方法是将蛋黄和油混合起来,搅拌,直到酱汁光滑为止。注意:蛋黄的主要成分是水。

实验:在碗中,加入一汤匙油和水。搅拌。我们可以观察到什么?所得混合物看上去完全不像蛋黄酱那样,是混合在一起的,几分钟后,混合物开始分层,发生沉降,即油和水分离了。

粉色或蓝色的绣球花

除叶绿素外,某些化学物质也会给花朵、蔬菜或水果着色,这些植物对土壤的pH值敏感。 pH值是测量介质酸碱性的量值。 我们说当pH值小于7时,介质是酸性的;当pH值等于7时,介质是中性的;当pH值大于7时,介质是碱性的。花色素苷(g`n)(一种天然染料)的pH值就大于7。 又比如,绣球花的花朵在土壤的pH值低于6时为蓝色,在土壤的pH值是中性时为白色或绿色,而在碱性土壤中则为粉红色。

如果你的花园里有粉红色或白色的绣球花,你可以给它们浇一点水和一点苹果醋……你将看到花朵会变成蓝色!

實验:

在小锅中加入约300毫升的水,并将其加热。

将四分之一个紫甘蓝切成小块,放入水中。

水沸腾时停止加热。

收集菜汁,不要有菜渣(比如,可以用滤网将菜渣滤掉)。

在三个不同的杯子中倒入冷却的紫甘蓝汁,并在各杯中分别添加:

——第一杯:几滴柠檬汁,

——第二杯:矿泉水,

——第三杯:几滴洗洁精。

观察一下,你会发现:

第一杯变成红色,第二杯中的紫甘蓝汁不变色,第三杯中的变成蓝色。这是由于柠檬汁是酸性的,矿泉水是中性的,洗洁精是碱性的。紫甘蓝汁的颜色会因为溶液的pH值不同而改变。

这是魔术吗?不,这是化学反应!

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