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松鹰,原名耿富祺,毕业于哈尔滨军事工程学院电子工程系,国家一级作家.历任《电子报》总编辑,成都市文联副主席,成都电视台副台长。著有长篇小说《落叶萧萧》(合著)《啊,哈军工》《白色漩涡》三部,中篇小说《心之恋》《泸沽湖的诱惑》;人物传记《四巨匠》《富兰克林》《爱因斯坦》《伽利略》《法拉弟》《麦斯韦尔》《卢瑟福》《费米》《电子科学发明家》等九部。其传记作品曾荣获首届“中国青年优秀图书奖”,第六届“冰心儿童图书奖”,第十届“中国图书奖”等国家级奖,以及成都市政府“金芙蓉文学奖”,四川省“五个一工程奖”。1990年被中国科普作协授予“建国以来成绩突出的科普作家”称号。2002年入选《中国科普名家名作》。2006年被推行为世界华人科普作家协会秘书长。
序/1
攫雷电于九天的人/1
印书学徒/2
天涯海角/5
筚路蓝缕/8
电学领域的垦荒者/10
我让这些见解去碰碰运气/13
著名的风筝实验/15
人定胜天/18
“我出生得太早了”/20
电磁理论的奠基人—法拉第/25
铁匠的儿子/26
科学在召唤/28
青出于蓝/3l
电磁之谜/34
十年徘徊/37
“啊,电流!”/40
向纵深挺进/43
创立新说/45
老骥伏枥/50
莫尔斯和电报/53
在“萨丽号”上/54
攀登/55
突破/57
“丑小鸭”/59
一步之差/61
伟大的时刻/62
开尔文—不畏失败的一生/65
小大学生/66
后生可畏/69
在真理的边缘/71
海底电缆通信理论/74
无权的董事/76
劈浪向前/78
他的伟大所在/82
麦克斯韦和电磁理论/87
父和子/88
少年数学家/90
利器在手/93
接过法拉第的火炬/96
在阿伯丁/98
“应该突破它!”/99
大厦建立起来了/101
千秋是非/103
这正是电磁波/108
电话发明家贝尔/111
语音学世家/112
根深叶茂/113
了不起的理想/114
两年苦战/117
难忘的时刻/118
不知疲倦的宣传家/120
传遍全球/122
发明大王爱迪生/125
笨鸟先飞/126
“快报!快报!”/128
小电报师/130
多灾多难的发明家/132
一鸣惊人/134
喜事临门/136
会说话的机器/138
把光明带给了人类/143
啊,电灯!/146
天才出于勤奋/149
马可尼和波波夫/153
赫兹波引起的轰动/154
群雄逐鹿/155
波波夫脱颖而出/156
世界上第一份无线电报/159
马可尼崭露头角/160
“把鸡蛋立起来了”/163
两种遭遇/166
马可尼超过了波波夫/169
飞越大西洋的信号/173
再接再厉/176
发明权的诉讼/179
海洋上的信使/18l
马可尼成功的秘诀/185
给无线电装上心脏的人/189
憧憬/190
爱上了无线电/192
马可尼的启示/193
在煤气灯下/195
真空三极管诞生了/197
一泻千里/199
探索新器件/202
永无止境/204
电视发明家贝尔德/207
少年的梦/208
鸿鹄之志/210
前人的脚印/212
鸡窝里的凤凰/213
一张活生生的脸/216
时代跨过了他/218
电脑之父冯?诺依曼/221
阿伯丁月台上的邂逅/222
匈牙利天才少年/224
“埃尼阿克”呱呱坠地/227
“冯.诺依曼机”/231
普林斯顿的攻关战/234
((计算机与人脑》:最后的著作/236
摩尔和摩尔定律/239
硅谷之父:肖克莱“下海”/240
裂变:“仙童”神话/245
摩尔的伟大发现/250
另立门户:英特尔崛起/254
“三驾马车”/258
奔腾的心/260
摩尔定律过时了吗?/266
软件奇才比尔.盖茨/269
西雅图童子军/270
湖滨中学的电脑迷/273
哈佛大学辍学生/278
初创微软公司/283
把握机遇:蚂蚁傍上巨人/287
视窗与微软帝国/292
天才与魔鬼/297
附录:电子科学技术史和人物年表/304
后记/324
在世界科学技术史上,电子科学技术是比较年轻的,它只有二三百年的历史,但是现在已经广泛应用在工业、农业、国防等各个领域,并渗入到人类社会生活的各个方面。电报、电话、无线电、电视、电脑,以及互联网等各种发明相继诞生,极大地改变了现代人的生活方式,使世界变得更加精彩。
每一门科学技术都有它的开路先锋,每一个民族都有自己的巨匠。电子科学技术的诞生和发展,也是人类智慧长期积累的结果,有无数科学家和发明家为它做出了杰出贡献。本书选取的14位代表人物,都是在电子科技的探索历程中披荆斩棘、叱咤风云的开拓者和功臣,是人们心目中永远的英雄。
他们是:富兰克林(攫雷电于九天的人)、法拉第(电磁理论的奠基者)、麦克斯韦(电磁理论的创立人)、莫尔斯(电报发明家)、贝尔(电话发明家)、贝尔德(电视发明家)、开尔文(大西洋海底电缆铺设者)、爱迪生(发明大王)、马可尼和波波夫(无线电发明家)、德福雷斯特(给无线电装上心脏的人)、冯.诺依曼(电脑之父)、摩尔(摩尔定律发现者)、比尔.盖茨(软件奇才)。
本书的撰写有两个独特的地方:一是把每一位传主放在电子科技史的长河中来立传,并注意人物之间的相互照应和继承关系;二是既选了电子科学家,又选了电子发明家,把他们串联起来,通过他们一代传一代、前呼后应的科学接力,把电子科技发展的历史清晰地展现出来。可以说,它既是一本群英荟萃的世界电子英雄传,又是一部比较形象的电子科技发展史。
科学发现往往是一场伟大的接力赛,每一项重大成就都不可能由一个人完成。以电子科技史上最辉煌的成就电磁理论为例,它的创立就经历了三代人的努力:法拉第为它打下了坚实的地基;麦克斯韦在上面建起了一座宏伟的大厦;大厦立起来了,但人们不敢去住,担心它倒塌,是赫兹证明了这座大厦的不朽。他发现了电磁波,证明了麦克斯韦的理论,最后导致了无线电的诞生,开创了一个新纪元。他们共同谱写出一曲耐人寻味的科学三部曲。
而另一方面,科学发现和科学发明,既有区别,又有着密切的关系。一个是认识世界,一个是改造世界,具有同等重要的价值。没有赫兹发现电磁波,就不可能有马可尼和波波夫发明无线电;没有无线电的发明,电磁波永远不能走出实验室,给世界带来如此深刻的变化。由于技术发明带有实用性质,一些发明家往往并不是专家学者,社会上存在着重科学家、轻发明家的倾向,这实际是一种偏见。本书选了多位电子发明家做传记主人公,充分肯定了发明家在电子科技发展史上的作用和地位。电报、电话、电视,都是电子科技史上的重大发明,所以选了莫尔斯、贝尔、贝尔德一有意思的是,莫尔斯本来是个画家,而贝尔德只是个业余爱好者;爱迪生是著名的大发明家,他是录音机的鼻祖,也是“爱迪生效应”的发现者,也选了;德福雷斯特虽然也是个业余爱好者,他发明的电子三极管却一鸣惊人,在电子史上起了里程碑的作用;马可尼和波波夫,两位命运不同的无线电发明家,是作为合传来写的。开尔文既是一位大科学家,又是一位杰出的发明家、工程师,一生发表了六百多篇学术论文,并获得七十种发明专利。他领导铺设了大西洋海底电缆,三起三落,十年努力,才大功告成。
电子科技发展到今天,电脑已经成为人类生活中无所不在的宠儿。书中所选的冯.诺依曼、摩尔和比尔?盖茨,是世界电脑业的三位标志性人物。
冯.诺依曼是一位文艺复兴式的科学全才,他在现代数学、量子力学、原子能、空气动力学、经济学等多个领域都做了开创性工作。冯.诺依曼在1945年提出的计算机原理,为现代电子计算机的发展指明了方向。半个多世纪以来,计算机经历了几代的发展,其结构都没有跳出“冯.诺依曼机”的基本模式。摩尔定律(集成电路的集成度,按几何级数规律增长)所创造的神话,使电脑芯片以惊人的速度更新换代,永葆青春。它就像一股不可抗拒的自然力量,统治了硅谷乃至全球计算机业整整四十余年。比尔.盖茨创办的微软公司,成为纵横天下的软件帝国。他统领开发的视窗windows,为全世界的个人电脑提供了一个奇妙无穷的窗口。正是这位电脑神童加速了数字时代的到来,为人类迈入信息时代立下了不朽功勋。
松鹰
2007年3月27日于成都兀岭书房
攫雷电于九天的人
在科学技术史上,电子科学技术是比较年轻的,它只有二三百年的历史,但是现在已经广泛应用在工业、农业、国防和生活等各个方面,成为现代科学技术中最重要的一个领域。每一门科学技术都有它的开路先锋,每一个民族都有自己的巨匠。电子科学技术的诞生和发展,也是人类智慧长期积累的结果,有无数科学发明家为它做出了杰出贡献。在这些先驱者中,值得首先介绍的是一位著名的美国科学家、政治家,名叫本杰明.富兰克林。
本杰明.富兰克林不但是美利坚民族的科学和文学之父,也是18世纪电学史上一位叱咤风云的闯将。这个染匠的儿子曾经冒着生命危险从天空攫取闪电,在西方第一个揭开雷电之谜,并且首次阐明了电的性质,为近代电学研究奠定了基础。印书学徒
1717年盛夏的一天,一艘满载甜酒的荷兰三桅帆船,正驶向北美殖民地。船将到波士顿的时候,天色骤变,海湾里波涛汹涌,白浪滔天。三桅帆船颠簸得很厉害,船员们紧张地注视着海面。忽然,一个红头发的水手指着右舷远处,惊呼起来:“伙计们,快看!”
大家顺着他手指的方向,看见一只小木船在浪涛里沉浮着,像一片落叶,随时都可能被吞没,上面隐隐约约还有几个孩童在挥手。情况看来十分危急,三桅帆船立刻改变航向,顶着风浪向小船驶去。大约一刻工夫,小船清晰可见。大家意外地发现,小船上有四五个赤膊的孩子,个个精神抖擞,喜笑颜开,丝毫没有呼救的意思。为首的少年约莫十一二岁,又黑又胖,正稳坐船头,“一、二、一”地指挥着伙伴们划桨。
“孩子们!快上大船,太危险啦!”荷兰水手大声地喊着。“没关系,你们自己当心吧!”浪涛中传来小“水手”们快活的回话。
巨浪一排排涌过来,只听见小“船长”一声“加油”,孩子们划得更勇猛了。小船在波峰浪谷间一起一伏,仿佛在向大海挑战。风卷着漫天乌云,大海咆哮着。海水像小山一样从头顶盖过,小家伙们却拼命地划着、划着,脸上洋溢着和大海搏斗的无穷乐趣……三桅帆船上的人都为这群勇敢的孩子们惊叹不已,有的担心,有的赞扬,还有的挥着帽子致意。一位水手打赌说,驾舟的小黑胖子,将来一定能够成为世界上最优秀的船长。
这黑胖蛮勇的小“船长”,就是本杰明.富兰克林。他后来没有像那个荷兰水手预言的那样当船长,却成了美国开国时期最伟大的科学家、政治家和作家。
1706年,富兰克林出生在波士顿。他的父亲为人和善,能歌会画,是个虔诚的新教徒;原是英国染匠,1685年为了逃避宗教迫害,从英格兰远渡重洋移居北美殖民地,以制造蜡烛和肥皂为业。富兰克林同胞兄弟姊妹共十人,他排行第八,是男孩中最小的一个。他出生的时候父亲已经51岁,是“老来子”。
富兰克林从小聪明好学,8岁进公校读书,门门功课都名列前茅。父亲曾经想让富兰克林受高等教育,把他培养成神学家,但是家累太重,不得不放弃这个打算。富兰克林只上了两年公学、一年私塾就辍学了。11岁的富兰克林成天在家帮老父剪烛芯,擦印模,在店里打杂。
波士顿东临大西洋,是个风景优美的港口。富兰克林在海边长大,很喜欢游泳、潜水,船也划得很好。他常常率领一群小伙伴,驾着帆船在海上追波逐浪,大家都推他当“船长”,听他指挥。大海的熏陶,使富兰克林从小酷爱自由,养成不怕风浪、不畏强暴的性格。他这时最大的理想是去航海。
父亲很了解儿子的心愿,但是富兰克林有个哥哥远航海外,多年没有下落,由于担心他重蹈覆辙,所以一直不准他离家。为了给富兰克林挑选一个合适的职业,父亲操了不少心。他带富兰克林去学过砌砖、制刀、铜匠等手艺,可是都没有学成。他想让富兰克林继承家业,但是富兰克林对它偏偏毫无兴趣。怎么办呢?他后来发现儿子很爱读书,小家伙一有零钱就向书店跑,特别喜欢读名人列传、航海小说,于是决定让富兰克林去学印刷。他把12岁的富兰克林送到大儿子詹姆斯开的印书店去当学徒。从此,富兰克林和印刷业结下了不解之缘。
印书学徒的生活是艰苦的。詹姆斯性情暴躁,唯利是图。他完全把这个同父异母的小兄弟当作廉价劳动力,排字、背纸、送书、跑腿,富兰克林样样都得干。据富兰克林《自传》里说,詹姆斯很容易发怒,动辄“鞭挞交加”。富兰克林容忍了这一切,因为他在这里有机会读到许多难得的书籍。每当夜深人静的时候,他就躲进阁楼,兴趣盎然地翻阅刚装订好的新书。他结识了几个其他书店的学徒,他们也经常带一些行俏书给他看。借书条件有两个:一是不准玷污;二是期限只有一个晚上,否则第二天清晨店主查书的时候会以为被偷了。富兰克林为了读完一本好书,常常彻夜不眠。几年里,他博览群书,从许多文学、哲学名著和科技读物中汲取了丰富的知识,其中不少书对他一生的事业有很大影响。培根说过:历史使人明智,诗歌使人俊秀,数学使人严密,科学使人深刻,伦理学使人庄重,逻辑修辞学使人善辩;所有这些,都能陶冶性格。这段话用在富兰克林身上是非常恰当的。他攻文学,练写诗,习算学,研究航海术,多有所得。一些启蒙思想著作,在他心中播下了争取自由、反对暴政的种子,对他后来很有影响。特别是希腊史学家色诺芬的《苏格拉底言行回忆录》一书,富兰克林读后很受启发,终生难忘。他很佩服苏格拉底的辩论法,后来和人争辩的时候,从不武断下结论,多用谦虚的言辞,在反复诘问中求得真理。
富兰克林学习勤奋,进步很快。他学诗不久就写了几首俚曲,赢得不少小读者。富兰克林从此就向往将来当个诗人。父亲知道后大泼冷水,告诉他说,“自古诗人多是乞丐”,富兰克林这才打消了当诗人的念头。有一次,他写信同友人辩论妇女教育问题,信被父亲看见,指出信中说的虽然在理,但是文章松散拖沓,不能切中要害。富兰克林听后,心中折服,发奋练笔。正像一首诗中写的那样,“宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来”。富兰克林下了一番苦功夫研习散文,果然大见成效。他当时见到一本英国出版的《时评报》很有文采,就用它做作文范本,反复朗诵,细心揣摩。为了加深印象,他先把报中好文章改成诗歌,几天以后又从诗歌改写成散文,有时还把原文次序颠倒,自己来编写。不出半年,他的文笔大有长进。富兰克林后来成为美国著名的作家,“下笔千言,势撼山岳”,是和这段努力分不开的。
当时,正好詹姆斯筹办了一份报纸,名叫《新英格兰新闻》,是北美第二家报纸。报上常登一些文学小品,很受读者欢迎。15岁的富兰克林也很想一试。他断定哥哥如果知道是他写的稿子绝不会采用,于是用另一种笔迹抄出来,不署名,半夜里悄悄放在印刷所门口。第二天早晨,詹姆斯发现匿名文稿,请一些常在报上写文章的朋友评定,都一致称赞是佳作,有位诗人还断言它出自名家手笔。文章印出来以后反响热烈,富兰克林喜出望外。以后他经常匿名投稿,都在报上发表了。时间一长,詹姆斯感到纳闷,很想见见这位不愿披露姓名的“名家”是什么模样,他在半夜里悄悄躲在印刷所门后,当他发现写稿人竟是富兰克林的时候,大吃一惊。詹姆斯并不欣赏小兄弟的文才,他所算计的只是生财之道。这个印书店老板不但不付稿酬,还要富兰克林继续无偿提供稿子,而日常劳役丝毫不减少。富兰克林本来就富有反抗精神,加上詹姆斯平日一贯以店主自居,不顾手足之情,对他要求过分,兄弟俩冲突越来越激烈,最后终于决裂。在忍无可忍的情况下,富兰克林决计脱离印刷所,另寻生路。当时他和詹姆斯的合同没有满,不能脱身,而且詹姆斯通知波士顿所有的印刷厂,都不得收留富兰克林。富兰克林几经周折,才摆脱了控制。
1723年10月一个薄雾的早晨,富兰克林瞒着老父和詹姆斯,在一位朋友的帮助下,偷偷搭上一艘去纽约的商船,离开了波士顿。这时富兰克林正好17岁,他把全部财产——多年积累的一捆藏书变卖了作为路费。
船启碇离港。富兰克林凝眸望着波士顿的城廓渐渐远去,在心里默默地说:“告别了,印刷所!告别了,故乡!”在波士顿,他度过了难忘的少年时代,学到了宝贵的启蒙知识,也种下了反抗暴戾的种子。如今,他要自己去闯路子了!船在蓝色的波涛里鼓帆南下,望着飞翔的海鸥,富兰克林不由心旷神怡,感到一种获得自由的喜悦。他的心潮也像海涛一般在翻滚。
天涯海角
经过三天三夜的航行,船到纽约。
富兰克林在这里人地生疏,奔走了几天也没有找到工作。后来他辗转到当时北美最大的城市和金融中心费城。那时,纽约、费城之间陆路交通不便,他是从水路去的。船先是沿海南下,当转向内河的时候,突然狂风大作,白浪滔天,船上旅客险些遇难。后来大家登上一个小岛才得救。这次旅程,一路上历尽艰辛,饱受磨难,等最后乘另外的船抵达费城港口的时候,富兰克林浑身透湿,蓬头垢面,衣袋里只剩一枚银币。他买了三只长条形的大面包,手里拿一只,腋下夹两只,一边吃一边走,模样十分滑稽。当时恰好有个少女在窗前看到富兰克林的狼狈相,感到很好笑。富兰克林发觉后,自惭形秽,也跟着笑了起来。那姑娘名叫丽德,长得端庄秀美,是小康人家的女儿,后来成了他的朋友。
富兰克林凭着印刷技能和文才,在丽德的帮助下,很快在费城一家印刷厂找到工作。两年以后,他和丽德定了终身。但是小伙子生性好动,渴望干一番事业。不久,富兰克林在同事的鼓动下,怀着挣一笔钱办印刷业的向往,远渡大西洋,到了英国。可是英国并不是他想象中的天堂。他在伦敦混了18个月,一个钱也没有赚到。富兰克林先后在两家印刷厂当排字工,每天累得筋疲力尽。他生活在最下层,和各种人物结交,议论时局,诋毁宗教,探讨学问,生活放荡不羁。在伦敦的贫民窟里,富兰克林尝尽了资本主义社会的艰辛,也学到许多书本上学不到的东西,在思想和性格上受到很大的磨炼。英国当时正处在工业革命前夕,排字、印刷已经有明确分工,富兰克林在印刷技术和机械上也增长了一些新知识。
由于生活颠沛,放浪形骸,富兰克林在伦敦渐渐忘了同丽德的婚约。他在一年半的时间里只给丽德寄过一封短信,并且说不知哪天才能回去,不料因此铸下大错。1726年10月,富兰克林两手空空回到费城,丽德在绝望之下已经另嫁他人。富兰克林后悔莫及。他无家可归,只好进费城一家印刷厂重新当排字工人。他用在伦敦学到的新技术自创字模,制成了一种新式铜版印刷机。不久,他因为不堪厂主的剥削,和友人合伙开设印刷厂,年轻的富兰克林开始了自己的事业。
富兰克林的青年时代,正是美利坚民族形成的初期,美国还没有诞生。当时北美大西洋沿岸13州是英国的殖民地,政治上受英国统治,经济上也受英国控制,民族矛盾相当尖锐。殖民地的新兴资产阶级要求参加政权和保卫财产,人民群众也起来反抗殖民主义的统治和压迫,整个北美正处在觉醒的前夜。随着殖民地经济的发展,北美出现了统一的市场,费城、纽约、波士顿等地也发展成繁荣的商业城市。费城和纽约之间修建了公路,交通发达起来,殖民地和海外的贸易以及殖民地之间的经济和文化联系也日益密切。所有这些,都为北美资本主义的发展准备了条件。富兰克林生活在这种资本主义上升的大变动时期,又来自市民阶层,受资产阶级启蒙思想影响,敢作敢为,顺应了时代的潮流,因此他的事业发展很快。
第二年秋天,21岁的富兰克林组织了青年自学团体“共读社”。参加的多是好学上进的年轻人,有工人、鞋匠、技师、诗人以及自学成才的数学家等。他们每星期五在旅馆集会,每人轮流提出议题,展开讨论,内容涉及科学、政治、文学、哲学等。富兰克林是“共读社”的中坚和领袖,他要求大家不问职业和宗教信仰的差别,互相敬重,以探求真理为己任,不意气用事,不进行诡辩。一个2l岁的青年能够表现出这样的才干,是很难得的。富兰克林日后成为美国开国时期最著名的社会活动家和科学家,并不是偶然的。
富兰克林在厂里兢兢业业,苦心经营,再加上“共读社”社友们多方支援,他的印刷业渐渐兴旺起来,不久又创办了一份报纸《宾夕法尼亚新闻》。富兰克林的印刷技术和散文才能得到了充分的发挥。报纸发行不到几个星期,就以印工精良、文笔清新泼辣闻名,销路很好,受到社会各界的好评。这样一来,富兰克林既发展了印刷业务,又有了舆论阵地,一举两得。l729年在两位挚友的资助下,富兰克林开始独自经营印刷厂。当时费城市民要求增印纸币的呼声很高,反映了新兴资产阶级的要求。但是银行和大资本家坚决反对,两种意见相持不下。富兰克林在“共读社”里以纸币为题,进行了热烈讨论。他把大家的意见归纳起来,写了一篇《略论纸币的性质和必要性》在报上发表,文中引证1723年宾夕法尼亚省一度发行纸币,刺激了商业繁荣、就业不断增加的事例,极力赞助市民的要求。这篇文章一发表,舆论急剧变化,增印纸币的声势大壮,反对的意见被击败。
议会最后通过了增印纸币的提议,为了表彰富兰克林宣传的功劳,决定把印纸币的特权授予他的印刷厂。这件事给富兰克林带来莫大的收益,他不但获得政治声誉,而且还清了债务,在经济上自立起来。新纸币发行以后,收效显著,促进了经济的繁荣。费城的商业、建筑和人口都随着增加,富兰克林的印刷所也有了很大的发展。
第二年,24岁的富兰克林结了婚。说来也巧,他娶的不是别人,竟是过去的未婚妻丽德。原来丽德当初受女友撺掇,误嫁给一个名叫罗泽斯的陶器商,婚后发现他另有所欢,品质恶劣。丽德整天悲戚,郁郁寡欢,生活很不幸。她后来和罗泽斯断绝夫妻关系,分居两地。富兰克林知道这些情况以后,悔恨交集,前去看望丽德。两人一见面,泪如雨下。那时罗泽斯因为挥霍无度破了产,已经远逃西印度群岛。富兰克林冒着风险和丽德举行婚礼,终于破镜重圆。丽德温柔贤淑,勤俭操持。她跟富兰克林结婚以后,把家庭和印刷所事务料理得井井有条,富兰克林从此在事业上多了一个得力助手。