智慧的闪电--世界发明史话- 第25部分

　　　　　1908年苏格兰工程师坎贝尔·斯温顿提出了一种设计，将阴极射线管不　

仅用于接收，而且用于发射。1911年他进一步提出，对发射器应有特殊的阴　

极射线管，它的屏由互相绝缘的光敏元件镶嵌而成。需要传输的图像投影到　

这个屏上，用阴极射线束对存贮在这个元件上的电荷进行扫描放电，这实际　

就是现在所谓的“摄像管”。这个相当精彩的设计思想，正是现代电视的基　

本原理。　

　　　　　1920年，发射和接收电视图像所必需的技术条件都已具备，开始进入实　

际建造电视系统的阶段。　

　　　　　英国发明家贝尔德从1923年起从事电视系统研制工作。到1925年，他　

完成了一种电视系统。他使用一个孔径上带有透镜的尼普科盘来扫描景象，　

每秒5幅图像，各个图像80条扫描线。贝尔德在这个装置中尽量应用电子管　

放大器，尽管图像很小，暗淡而且摇晃不定，但确实能看出人的面貌。　

　　　　　1929年，英国广播公司允许贝尔德公司开始公共电视广播，每秒　12。5　

帧图像，每帧30行。美国贝尔实验室的艾夫斯和他的助手主要研究在扩展电　

话通信中使用的电视设备。他于1927年在华盛顿与纽约之间播送了每秒17。5　


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帧、每帧50行的图像。到1932年，美国无线电公司发射的图像达每秒24　

帧，每帧120行。从1930年起，电视机进入市场。　

　　　　　1933年，兹沃里发明了电子摄像装置，这在电视的发展中起着划时代的　

作用。后来他又成功地研制了更加灵敏的正析摄像管。几年后，英国的麦格　

里等人也研制出一种更加先进的摄像管。这就为提高电视图像分辨率创造了　

条件。　

　　　　　第二次世界大战之后，曾在战争中起了重要作用的电子工业开始大规模　

生产民用产品，电视工业蓬勃发展。在30至40年代所取得成就的基础上，　

战后英国和美国都出现了电视“爆炸”性增长。英国1948年生产了10万台　

电视机。美国在1946年仅生产6500台电视机，1949年猛增到300万台，1950　

年又增到746万台。那时显像管外壳是吹制成的，直径为9英寸或12英寸，　

不可能再大。后来，玻璃工作者着手压制矩形“面板”和“锥体”，并把它　

们焊在一起。用这种方法制造的外壳，尺寸相继达到14英寸、17英寸、21　

英寸和25英寸。　

　　　　　一旦黑白电视机的可靠性、图像质量和价格问题得到解决，电视工业的　

兴趣就转向了彩色电视。不过，彩色电视的第一次实验演示是在1928年。当　

时贝尔德改进了尼普科盘，使盘上孔径组成三条螺旋线，每条上有30个孔　

径。三条线分别对应红、蓝、绿三种颜色，在接收端的光源有两个气体放电　

管，一个是水银蒸汽管和氮气管，对应绿色和蓝色，氖管对应红色。1929年　

贝尔实验室的艾夫斯在纽约和华盛顿之间播送50行的彩色电视图像，采用的　

就是机械扫描方法，所不同的是，分别通过三条线路，同时发射三种主要的　

彩色信号。　

　　　　30年代后期，美国和英国都开展了关于彩色电视的研究。英国的贝尔德　

和美国的戈德马克都在探索用高分辨率标准顺序发射的方法。二次大战前，　

美国采用这个方法进行实验广播，1951年正式广播。但由于观众不感兴趣，　

几个月后就停止了。　

　　　　　美国国家电视委员会（NTSC）致力于研究与黑白兼容的彩色电视系统，　

1953年获得成功，从而为全世界的彩色电视系统奠定了基础。这一系统的基　

本原理是将彩色图像信息分解成两部分发送，一部分是图像的亮度信息，另　

一部分是图像的彩色信息。彩色接收机可将这两种信息组合起来形成彩色图　

像。　

　　　　　美国从1964年开始普及彩色电视，到70年代初期，全世界已有4千万　

台彩色电视机。　

　　　　　电视不仅用于娱乐，也用于工业和科研。在人不能到达的地方，利用它　

协助人们监督控制和管理。所以除了广播电视外，还有工业电视、红外电视、　

高分辨率的空间电视以及能够贮存图像以便随时取用的录相电视。　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　射电望远镜的发明　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1931年）　



　　　　射电望远镜的发明应当归功于美国物理学家詹斯基和天文爱好者雷伯。　

詹斯基于1931年任美国贝尔电话实验室工程师。在此期间，他研究了影响跨　

洋电话服务的射频干扰问题。他发现，干扰短波接收的本底噪声，其强度变　

化几乎是每天升降一次。升降的周期是23小时56分，正好是地球自转的周　


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期。他由此得出结论：从外层空间来的无线电波像流水一样不断地冲击着地　

球。　

　　　　　美国一位天文爱好者雷伯得知詹斯基的发现后，做了一个直径为31英尺　

的抛物面天线，证明宇宙射频幅射源不是像詹斯基认为的那样在银河系的中　

心，并证明射频幅射沿银河系的平面进行。这样，一门新的科学——射电天　

文学就诞生了。　

　　　　　我们现在知道，地球接收从太阳、其他的行星、恒星、银河系、甚至地　

球外层空间的大气发出的无线电波。人们认为，有的波是具有带电粒子的物　

质发生碰撞时产生的。因为无线电波的波长比可见光的波长长得多，所以接　

收无线电波的仪器，要比光学望远镜大得多。虽然射电望远镜的设计是各式　

各样的，但基本上都是一个巨大的凹面镜，以接收从宇宙空间来的微弱的无　

线电信号，将其聚焦在一个特殊的天线上，把信号放大，再记录下来。　

　　　　　在20世纪40年代初期，天文学家们开始用射电望远镜来研究太阳及其　

瞬变现象。1945年之后，射电天文学得到了迅速的发展。现在最有名的射电　

天文学仪器，是英国焦德雷尔班克的250英尺的便于移动的抛物面天线。但　

最大的接收器却是美国在波多黎各的阿雷西博的一块天然的凹地上建立的　

1000英尺的接收器。这台为研究电离层而设计的望远镜是不能移动的，因　

此，它是通过地球每天的自转来进行观察。　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　合成纤维——尼龙　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1934年）　



　　　　　尼龙是一种合成纤维。它是从煤、空气和水、石油、天然气中提取出来　

的。尼龙的出现，对人们的生活，特别是衣着方面，有相当大的影响。过去，　

人的被服完全靠天然纤维，即棉花、树皮之类的东西。自从有了尼龙纤维，　

就大大拓展了人类制作衣服的物质来源。　

　　　　　纤维是由碳、氢和氧三种元素组成的高分子细长链。在植物如树皮、棉　

花、稻谷等中都有纤维素，蚕丝是蚕吃了桑叶的纤维素，使它的化学结构和　

物理性质都发生一些改变之后吐出来的。　

　　　　　至于化学纤维，即所谓人造丝，是用人工使植物纤维素发生变化而成的　

半合成纤维。这就是说，把不能进行纺织的纤维作为原料，把它改造成表面　

看来类似蚕丝的东西。化学纤维是法国人伊雷尔·德·查尔顿发明的。在他　

之前，瑞士的休泊因等人就已经把棉花用硝酸、硫酸等进行处理，成功地制　

备了纤维素高分子。　

　　　　　但实际上，各种人造丝都是从植物的天然纤维素改造而成的。那么，能　

不能不从植物中，而从其他物质中提取出高分子化合物呢？　

　　　　　美国的发明家、化学家华莱士·休姆·卡洛萨斯解决了这个问题。他在　

读研究生时就开始应用量子力学来探讨有机高分子的化学键问题，并在理论　

上取得了重大突破。　

　　　　　1928年，32岁的卡洛萨斯进入杜邦化学公司，在这里，他只用了4年时　

间就发明了合成橡胶“氯丁橡胶”。到1934年，他又发明了尼龙。他所领导　

的研究队伍在发明尼龙之后，又合成了多种纤维高分子。　

　　　　　在尼龙的发明过程中，值得一提的是杜邦公司领导人的见识。他们给了　

卡洛萨斯一切必要的权力，放手让他搞下去。到1940年尼龙袜子上市为止，　


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杜邦公司在尼龙的研究、试制上花了4000万美元。　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　异常信号和鱼群探测器　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1934年）　



　　　　在茫茫的大海中，渔轮能够敏捷而准确地发现和跟踪鱼群，准确地撒网　

捕捞，这是为什么呢？原来，渔轮上装了一种能知道鱼群的位置和正确地指　

挥渔民起网的仪器。这种仪器就是根据声学原理研制成功的鱼群探测器。　

　　　　　1926年，一艘法国轮船在纽芬兰航海时，偶然发现船上用来探测海深的　

回声探测仪上，收到了一种异常的信号，这种信号反复出现。他们确切地得　

知，这种信号是由一群鳕鱼反射出来的回声信号。　

　　　　这一偶然的发现，使他们得到这样的启示：声音在碰到海洋里的生物群　

时，它也能反射回来。这一设想成为研制鱼群探测器的根据，许多科学家开　

始对声波在水中的传播特性以及电能和声能的转换装置进行研究。1934年，　

有人把用于导航的电子音响探测仪用于侦察鱼群。到40年代，出现了探鱼　

仪。　

　　　　　常用于渔轮的鱼群探测仪是声纳探鱼仪，它的主要组成部分是送波器和　

受波器。工作原理是：当探鱼仪接通电源开始工作时，记录器发出了一个起　

始信号，触使发射器产生一个强的超声频率的电脉冲信号，传送给换能器，　

换能器再将脉冲转换成相同频率的声脉向水中发射，声脉冲遇到鱼群后被反　

射回来。换能器接收到反射声波后，将弱的声脉冲换成弱的同频率电脉冲，　

这个脉冲信号经放大后，输入记录器，从而显示出鱼群的存在。　

　　　　50年代以来，探鱼仪及鱼群探测技术发展很快。据统计，围网作业80　

％的时间，拖网作业20％的时间，用在探鱼上。到60年代至70年代，垂直　

探鱼仪测量深度可达1700米。另外，也出现了沿水平方向发射声波的水平探　

鱼仪。60年代中期试制了把目标显示于荧光屏的声纳。70年代，扫描声纳不　

仅为全方向的，还能自动同步回转探察任选角度进行扇形探测，距离达1800　

米。70年代后期，挪威生产出CD环视声纳系统，利用船上的计程仪、罗经、　

声纳和计算机，可在荧光屏上显示一个以渔船为中心的整个捕捞过程的图　

像，包括渔场位置、方向、渔船和渔具的相对移动以及鱼群的洄游情况。彩　

色探鱼仪在生产上的应用，又进一步提高了探鱼效果。　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　无人机的发明与使用　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1934年）　



　　　　　无人机是指机上没有驾驶员，其飞行状态、路线可以控制，并在大气层　

中航行的一类飞行器。它的外形与有人驾驶飞机很相似，现代小型无人机犹　

如一个大航空模型，大型无人机则相当一架一般的小飞机。　

　　　　　无人机的发展历史已不算短。早在　1917年，美国陆军就开始设计无人　

机。1934年，英国海军首先使用无人机作靶机。在第二次世界大战期间，希　

特勒德国秘密从事无人轰炸机的研究。1944年6月13日，代号为“V—1”　

的无人轰炸机首次空袭英国首都伦敦。V—1的外形很像一架普通的飞机，有　

中单翼、平尾和立尾，在立尾的上方装有一台脉冲式喷气发动机。它的飞行　

速度为每小时640公里。飞行高度900—920米，机内装炸药约1000公斤。　


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机上装有定高器、程序控制器、自动驾驶仪和导航计算机，实际上是一种带　

翼的导弹。迄今，各国公认它是现代巡航导弹的先驱。　

　　　　　第二次世界大战以后，各国的防空手段不断得到改进，防空导弹的出现，　

使对空火力大大加强了。同时，由于高性能歼击机和空对空导弹的发展，以　

及地面警戒雷达的搜索距离大大增加，迫使有人驾驶侦察机向两个方向发　

展：一是高空高速，一是低空高速。在60年代初，美国的U—2和Pzv侦察　

飞机相继在中国和苏联领空被击落，使美国政府大为丢丑。1962年古巴导弹　

危机后，美国感到需要一种既不冒生命危险，又不必承担侵犯别国领空罪名　

的无人驾驶侦察机。于是，美军方选中擅长制造靶机的美国瑞安航空公司，　

重点研制无人侦察机。该公司在1962年仅用90天时间，就把1000架“火蜂　

　Ⅰ”型靶机改装成无人侦察机，代号为147A型，执行照相侦察任务。后来，　

为了提高性能并改变或扩大用途，对无人侦察机做了多次改进。到1972年，　

已有将近20种改进型，形成了瑞安—147无人机系列。　

　　　　瑞安—147系列无人机是一组总体结构基本相同的中程无人侦察机和无　

人电子干扰机，采用积木式组装，以涡轮喷气发动机为动力，重量在　1400　

至2000公斤之间。在将近20种型号中，一部分属于高空型，有的能执行夜　

间侦察任务，有的能执行电子侦察任务。另一部分属于低空型，有的能执行　

电子干扰任务，有的用来搜集战场上的音响情报。　

　　　　这些无人机通过投放和回收，可以多次使用。其投放方法一是由有人驾　

驶轰炸机、攻击机或运输机，把无人机带上天，在适当的地方投放起飞。这　

种方法简便易行，运用灵活，成功率高。二是火箭助推，即借助固体火箭助　

推器的推力使无人机起飞。这种方法是现代战场上使用较多的机动式发射起　

飞方法。三是借助起飞跑车升空