水泵发明家

㈠ 水泵的应用发展简史，什么是水泵

水泵是一种以冷凝器放出的热量对被调节环境进行供热的一种制冷系统。就水泵系统的热物理过程而言，从工作原理或热力学的角度看，它是制冷机的一种特殊使用型式。它与一般制冷机的主要区别在于：
①使用的目的不同。水泵的目的在于制热，研究的着眼点是工质在系统高压侧通过换热器与外界环境之间的热量交换；制冷机的目的在于制冷或低温，研究的着眼点是工质在系统低压侧通过换热器与外界之间的换热；
②系统工作的温度区域不同。水泵是将环境温度作为低温热源，将被调节对象作为高温热源；制冷机则是将环境温度作为高温热源，将被调节对象作为低温热源。因而，当环境条件相当时，水泵系统的工作温度高于制冷系统的工作温度。
2。水泵的由来
随着工业革命的发展，19世纪初，人们对能否将热量从温度较低的介质“泵”送到温度较高的介质中这一问题发生了浓厚的兴趣。英国物理学家J.P.Joule提出了“通过改变可压缩流体的压力就能够使其温度发生变化”的原理。1854年，W.Thomson教授（即大家熟知的LordKelvin勋爵）发表论文，提出了热量倍增器（HeatMultiplier）的概念，首次描述了水泵的设想。
当时，水泵供暖的对象主要是民用，供暖需求总量小，特别是对由于采暖方式及其对环境的影响尚没有足够的意识。人们采暖的方式主要是燃煤和木材，因而，热泵的发展长期明显滞后于制冷机的发展。
上世纪30年代，随着氟利昂制冷机的发展，水泵有了较快的发展。特别是二战以后，工业经济的长足发展带来的对供热的大量需求及相对能源短缺，促进了大型供热及工业用水泵的发展。1973年的全球性能源危机，进一步促进了水泵在全世界范围内的发展。

㈡ 潜水艇是怎么发明的

潜水艇就是受到鱼的潜游启发而发明、研制出来的。1775年，北美独立战争爆发后，英国版殖民统治者权凭藉海上优势，纠集大批战舰，轮番轰击美国海陆军，使美军伤亡惨重。当时美军中有一个名叫达韦·布什内尔的将军，不堪英军的欺侮，决心反戈一击。他一直在苦思冥想：怎样才能炸沉敌舰呢？从空中，无法接近；从水上，无法隐蔽。一次，他走到海边的礁石上，突然看见一条大鱼悄悄潜游到小鱼的下方后，猛地朝上一跃，咬住了一条小鱼。他从这场“海战”中大受启发：能否造条像大鱼那样的船，潜在水中神不知鬼不觉地钻到英国战舰底下去放水雷，炸它个人飞舰沉呢？鱼在水中自由地上浮下沉是靠鳔，船是否也可以仿造一个“鳔”？从这个思路出发，布什内尔与军事专家们共同研制成功一艘可在水下潜行的机动船，船的底部做一个类似鱼鳔的水舱，水舱内有两个水泵，船在水面若要下沉时，就往船舱里灌水；船要上浮时，就把空气压进水舱，排出船里的水。仿照鱼的鳍，安装了两台螺旋桨，一台管进退，一台管升降。这艘机动船第一次出去就巧妙制服了英国战舰，炸得它人仰马翻。后经逐步改进，就成了现代的潜水艇。

㈢ 最早的水泵发明者是谁他发明水泵经历了一个怎样的过程

水的提升对于人类生活和生产都十分重要。古代就已有各种提水器具，例专如埃及的链属泵(公元前17世纪)，中国的桔槔(公元前17世纪)、辘轳(公元前11世纪)和水车(公元1世纪)。比较著名的还有公元前三世纪，阿基米德发明的螺旋杆，可以平稳连续地将水提至几米高处，其原理仍为现代螺杆泵所利用。

公元前200年左右，古希腊工匠克特西比乌斯发明的灭火泵是一种最原始的活塞泵，已具备典型活塞泵的主要元件，但活塞泵只是在出现了蒸汽机之后才得到迅速发展。

1840-1850年，美国沃辛顿发明泵缸和蒸汽缸对置的，蒸汽直接作用的活塞泵，标志着现代活塞泵的形成。1851-1875年，带有导叶的多级离心泵相继发明，使发展高扬程离心泵成为可能。19世纪是活塞泵发展的高潮时期，当时已用于水压机等多种机械中。然而随着需水量的剧增，从20世纪20年代起，低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐渐被高速的离心泵和回转泵所代替。但是在高压小流量领域往复泵仍占有主要地位，尤其是隔膜泵、柱塞泵独具优点，应用日益增多。

㈣ 世界上有哪些发明家都发明了什么

1、毕升——活字印刷术

毕升（约971-1051）湖北蕲州蕲水县直河乡（今湖北黄冈市英山县草盘地镇五桂墩村）人，北宋布衣。我国古代伟大的发明家。其发明活字印刷术，比德国人古腾堡发明金属活字印刷早四百多年。

2、蔡伦——造纸术

蔡伦的造纸术被列为中国古代“四大发明”，对人类文化的传播和世界文明的进步作出了杰出的贡献，千百年来备受人们的尊崇。被纸工奉为造纸鼻祖、 “纸神” 。

3、张衡——浑天仪、地动仪

张衡为中国天文学、机械技术、地震学的发展作出了杰出的贡献，发明了浑天仪、地动仪，是东汉中期浑天说的代表人物之一。被后人誉为“木圣” （科圣），由于他的贡献突出，联合国天文组织将月球背面的一个环形山命名为“张衡环形山”，太阳系中的1802号小行星命名为“张衡星”。

4、爱迪生——电灯、电影、电报、电话、留声机、复印机等一千多项发明专利权。

托马斯·阿尔瓦·爱迪生（Thomas Alva Edison，1847年2月11日—1931年10月18日），出生于美国俄亥俄州米兰镇，逝世于美国新泽西州西奥兰治。发明家、企业家。

5、诺贝尔——炸药

阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔，瑞典化学家、工程师、发明家、军工装备制造商和炸药的发明者，1833年10月21日出生于斯德哥尔摩，1896年12月10日逝世。

诺贝尔一生拥有355项专利发明，并在欧美等五大洲20个国家开设了约100家公司和工厂，积累了巨额财富。

㈤ 三国著名的工匠.发明家有哪些

诸葛亮（181年－234年10月8日），字孔明，号卧龙（也作伏龙），徐州琅琊阳都（今山东临沂市沂南县）人，三国时期蜀汉丞相，杰出的政治家、军事家、散文家、书法家、发明家。曾发明木牛流马、孔明灯等，并改造连弩，叫做诸葛连弩，可一弩十矢俱发。
马钧，字德衡，扶风（今陕西兴平）人，三国时期人物，是中国古代科技史上最负盛名的机械发明家之一。马钧年幼时家境贫寒，自己又有口吃的毛病，所以不擅言谈却精于巧思，后来在魏国担任给事中的官职。指南车制成后，他又奉诏制木偶百戏，称“水转百戏”。接着马钧又改造了织绫机，提高工效四五倍。马钧还改良了用于农业灌溉的工具龙骨水车（翻车），此后，马钧还改制了诸葛连弩，对科学发展和技术进步做出了贡献。
裴秀（224年—271年4月3日），字季彦。河东闻喜（今山西省闻喜县）人。东汉尚书令裴茂之孙，曹魏光禄大夫裴潜之子。魏晋时期名臣，著名地图学家。裴秀作《禹贡地域图》，开创了中国古代地图绘制学。李约瑟称他为“中国科学制图学之父”，与古希腊著名地图学家托勒密齐名，是世界古代地图学史上东西辉映的两颗灿烂明星。

㈥ 中古的四大发明家是谁

中古时代---
这个名辞在西方文明史上意指约从公元500年到1500年之间一千年来的欧洲历史。中古时代的开始，标示着西罗马帝国的衰落，咸信古典时期的古代历史在此告一段落；而中古时代的结束，则指示出文艺复兴时代(欧洲的重生)的开始。有几件大事情可作为中古时代结束的记号，其中包括君士坦丁堡在1453年的沦陷、1456年首次使用印刷机、欧洲人在1492年发现新大陆、马丁路德在1517年带领新教徒的宗教改革以及艺术在意大利的繁盛等。而中古时代就在古代与现代历史之间的中间时段落幕。

从罗马陷落（公元 455 年）时起，到教皇西尔威斯特二世（公元 999 － 1003 ）西方第一次学术复兴，这一段时间称之为欧洲的“黑暗时代”，传统上都认为是欧洲文明史上比较贫乏的时期。这在自然哲学的领域内确是如此，但是在几个世纪里都出现了若干根本性的工艺革新，为多数人的生活方式提供了一个优于古代希腊、罗马时期的物质基础。条顿蛮族侵入四分五裂的罗马帝国之后，带来了许许多多为我们今天还熟悉的事物：诸如裤子代替了古罗马式的长袍，牛油代替了橄榄油，毛毡的制造方法改进了，以及雪橇和木桶、木盆的制造。更重要的是这些蛮族传来了裸麦、燕麦、小麦和蛇麻草（现亦称为“啤酒花”）的种植，骑马用的脚蹬，尤其是为发展农业三圃制提供了条件的重轮犁，奠定了中世纪地主庄园生活的基础。

古代使用的旧式犁从青铜时代起，基本上就没有怎样改变过，只有犁嘴从公元前十世纪起一般用铁代替了木头。由于缺少轮子，老式的犁在耕田时就得由犁田人提到一定的高度，这种操作需要相当大的气力，犁出来的沟垄既不怎么直，也不怎么深。土地仅仅划了一下，因此要犁过两遍，在犁第二遍时要和第一遍的方向形成直角。在实行二圃制的地中海地区又松又干燥的土地上，一年种地，第二年休息，旧式犁照理还是合用的，但是在土壤比较厚实和潮湿而且肥沃的北方，就不适合了，而新式犁就显出它的长处。

这种新式犁，蛮族在公元前一世纪就已经使用。它有个轮子控制犁地的深度，这就使犁地的人省力。新式犁有面犁刀划土和一个模板翻土，这样犁出来的沟就又深又整齐，使得南方采用的十字犁田法变得多余了。由于上述原因，新式犁就使人们按照北方的三圃制把土地耕成许多长条田，而不按照阿尔卑斯山脚和卢瓦尔河流域所采用的二圃制把土地耕成一块块方田。这个革新于公元 765 年第一次被人提到时，是在按照传统办法冬季播种之外，再在春季播一次种。一个典型的循环是第一年冬季种一次小麦，第二年春季种一次燕麦、大麦或者豆类，而在第三年让土地休息。因此如果土地单位面积的生产量是同样的话，北方的三圃制就比南方的二圃制的生产多出三分之一。

新式犁比旧式犁要重，拖起来需要相当大的力气，因此一个村子里的农民在十世纪和十一世纪通常用马耕田之前，都合伙用牛来犁地。古代很少用马耕地，因为当时知道的挽具形式要使马浪费一半气力。古代驾马的挽具是根据驾牛的颈轭制造的，使得马在最需要用力时不能用双肩来拖犁。扼驾在马的颈背上，用一根皮带绕过前颈栓着。这样一来，马只要一使劲向前拖，就会把自己勒得透不过气来。再者，古代人也不懂得一前一后的驾马方式以增加马的拉力，而且不知道采用马蹄铁，其结果是马时常在石头多的田里踏伤蹄子。

到了九世纪和十世纪时，北欧用马耕田的方法已经使用得相当有效了。马颈圈可能是从亚洲传过来的，因为马颈圈的条顿语和斯拉夫语，即英语 hames 一词来自中亚西亚。串联挽具和马蹄铁也传进来了，其结果是使马的有效拉力比在古代时要大三、四倍。这时人就用马来耕地，不过一般只是用在三圃制的欧洲北部，因为那里有多余的稻谷可以饲马。在产量比较差的南部地区，大体上还是用牛，因为牛可以用稻草饲养。牛吃得省，而马则节省时间和劳力。

另一个节省人力的设计是水轮，这在黑暗时代被广泛用来磨谷子。罗马人 维特鲁维斯（ Vitruvius ）约在公元前 16 年曾经记述过一种立式水轮，而卧式水轮可能更早就已经有了。但是古代磨谷物一般都用人或者牲畜推磨或拉磨，水磨坊只在黑暗时代才通行起来。到了中世纪，欧洲多数的农村都有自己的磨坊了。公元 1086 年的《舆地志》列出当时英国的磨坊有五千个左右，表明英国人口中每四百人差不多就有一座磨坊。在十二世纪时，风车出现了。第一次见于记录的是公元 1180 年诺曼底的一个风车，这种风车有一个卧式的主动轴和垂直的帆翼，所以很可能和十世纪有垂直主动轴的东方风车无关，而是欧洲人自己发明的。

这种创新的结果，是大多数劳动人民在这时摆脱掉一些体力劳动上的粗活，象在古代所要求于他们的那样，而且能生产一部分超出养活庄园人口所需要的多余粮食。这些多余粮食使城镇和城镇的手工业与商业有了发展的条件，并为十一世纪到十三世纪间那些著名的创举，如十字军远征、教堂的建筑和大学的建立，提供了财富。大城市里手工业者和学生借以养生活命的多余粮食来自当时交通条件极为困难的地区。那些建筑教堂的工人也是如此，一个美国作者估计过法国人在公元 1170 年至公元 1270 年的一百年间建造的八十座教堂，所花费的人工和材料按照现在的价值等于十亿美元。

黑暗时代引进的技术革新的另一个后果是，文明的中心从地中海转移到欧洲北部来了，因为许多进步技术在欧洲北部利用得较有成效。在十一世纪和十三世纪间，多余粮食和手工业产品的贸易发展特别显著，尤其是在欧洲北部，通过波罗的海和北海进行的商业交易在数量上和地中海可以抗衡。这种发展可以从公元 1241 年各商业城市成立的“汉撒同盟”这事件上看得出来。当时的主要汉撒城市是吕贝克（德）、科隆（德）、布雷斯劳（波）和但泽（波），不过这个同盟还有特约城市，远到诺夫哥罗德（俄）和伦敦。

伴随着贸易扩展的是航海技术上的新发明，诸如船尾舵和牙樯。据说这些在欧洲第一次出现在十三世纪汉撒同盟的那些商船上。古代欧洲人驾驶船是靠在船尾旁边的一只桨来划，就象用桨划独木舟一样。再大船上用这种方法驾驶，效果不是大的，这就限制了大船的航行动作，特别是当逆风行驶时更要把船驾驶得很灵活。船尾舵克服了这种限制，而牙樯则容许主帆的前下角拉倒船头外面，使船舶可以逆风行驶。纵帆装置本身就是黑暗时代的产物，它使船舶可以迎风转向。这种纵帆装置的最早形式即三角帆，先是在南巴勒斯坦的穆斯林教堂的壁画上发现的，后来又在九世纪一个拜占庭的彩饰画上看到。

这类航海术上的发现也有助于节省人力，例如节省囚禁在船上划桨的船奴的劳动力，而且大大扩大了海运的范围。现在可以打造较大的船舶，驾驶自如，横贯大洋行驶，而不需要象早期那样沿海岸航行。在十三世纪，磁针罗盘在欧洲出现，船舶在阴天飘洋过海时，非靠它来测定方向不可，因为这时既看不见天体，也望不见陆地。在这方面，北方又一次抢在前头，因为在地中海里了望还是容易的。到了十五世纪，佛兰德的罗盘制造商纠正了罗盘所指北方和真正北方之间的差异，但是南部热那亚的商人却没有改正。

商业所依靠的那些手工业，也有类似的技术改进。在纺织业上，纺纱车在十三世纪发展起来了，而织布机是几时改进的则不能确定。约在同一时期，水利也被用来砑布，这是一种在水里敲打布匹使布收缩的操作，使布加厚和耐用。敲打先是用手操作，但是到了十二世纪的下半叶，用水车推动的桩锤就被用来砑布了。这一后不久，水力推动的桩锤又被用来压碎染坊用的菘蓝和制革业用的树皮。这以后，有不少行业都依靠水力而建立起来。十三世纪时，水力被利用来锯木头和推动铁匠煅炉的风箱，十四世纪时用于铸锤和磨石，十五世纪时用水泵于开矿抽水。水力利用上最重要的一项目可能是发动煅铁炉的风箱，用风力提高冶炼温度使铁砂熔融，以能浇铸。铸铁或生铁是于十三世纪在欧洲出现的，不过鼓风炉直到十五世纪方才普遍推广。

其他的一些技术革新是由穆斯林教徒，也可能是蒙古人从中国带到欧洲来的。最初是造纸术，这在公元 1150 年穆斯林教徒占领西班牙时已经很发达了。没有多少年，于公元 1189 年，基督教国家里的第一座纸厂在在法国的埃罗建立了。到了公元 1276 年，造纸术传到意大利的蒙特法诺，公元 1391 年传到日耳曼的纽伦堡，而英国的第一座造纸厂则在公元 1494 年建立。至于印刷，可能是蒙古人把中国的印刷术，也许是一些样品，带动欧洲来的，而技术上的细节则是欧洲人自己重新研究出来。中古时期的许多稿本上印的复杂大写字母，是公元 1174 年恩格尔堡修道院里用木块雕出来的，比蒙古人侵略欧洲和穆斯林教徒叙述中国印刷术的时间略早一点。欧洲木板印刷的最早记录是公元 1289 年在拉文纳进行的。接着很快地就改为活字体和金属板印刷，这些印刷板的样品于公元 1381 年在法国的利摩日，公元 1417 年在尼德兰的安特卫普，公元 1435 年在尼德兰的哈勒姆，都曾经出现过。最后在日耳曼美因兹的古登堡（ Gutenberg ）于公元 1436 年到公元 1450 年间使早期的近代印刷术臻于完善。

火药于十三世纪首次在欧洲出现，第一次提到火药的是罗吉尔·培根在公元 1249 年写的一封信，那是在蒙古人侵入欧洲之后几年内。火炮首先在公元 1325 年被人提到，而第一次被人家已论述则在公元 1327 年。公元 1327 年所描绘的火炮，表明早期的火炮是一种瓶子式的设计，射出一个有箭头的炮弹。可能第一个火炮是跟据中国人使用的“震天雷”做的。这种“震天雷”是一只装满火药的铁罐子用投石机发射的，现在的铁罐只装了一部分火药，而从喷射口发出炮弹。后来欧洲的火炮则用若干铁条箍成筒形，但是不久便采用浇铸方法，先是用铜，后来就改用铁。

中世纪末期的印刷术和火器，与青铜时代末期发明字母和铸铁所产生的影响很相近。印刷术，和字母的发明一样，提高了人类的文化水平，并使历代积累下来的人类文明记录能更广泛转播。它促进了地方性文献和工艺文献的兴起，工匠在历史上第一次把他们这一行业世代相传的有价值的经验记载下来。印刷术使《圣经》更加容易被人们弄到手，使他们能够如宗教改革家所建议的那样，根据自己对《圣经》的体会寻求宗教真理，从而有助于新教徒宗教改革运动的兴起。

火药与火器结束了披甲武士的时代和他们的设防城堡，就如同铁武器淘汰了青铜时代的武士和他的战车、铜剑一样。可是火器开头并没有铲除人的好战性，因为大炮摧毁了瑞士的方形阵，而这种方形阵直到十六世纪为止对骑士还是一种有效的应付方法。再者，当时火药制造和熔铸大炮的控制都操在王侯手里，而军事力量也集中在这些人手里。这一来，火器的发展就促进了十六世纪和十七世纪拥有绝对权力的王朝的兴起。

中世纪不但出现了新工艺的发展，也出现了手工业技巧上的进步和手工业的分化。机械时钟出现于十三世纪。根据记载，在公元 1232 年至公元 1370 年之间，有三十九座时钟被造了出来。这些最初制成的机械钟既大且重，而且制作粗糙，只用于大型公共建筑、修道院或者教堂。但是造钟的技巧进步的很快，到了十六世纪时，纽伦堡就造出怀表来了。同样，再建筑上，地板面积和周围支壁总横切面的比例在中世纪也由四比一增加到八比一，表明在节省建筑材料和建筑技巧上都有所进步。随着这类技巧的精练化出现的是手工艺的分化。工程师、工具制造者和车匠、铁匠分家了，雕刻家、画家和石匠、装饰工分家了。专业手工艺人中技巧比较高明的能够读书识字了，并能把他们的技艺经验记载下来；到了后来，这些人还吸取了学术传统中的一些学识，对近代科学的发展作出了贡献。

远从公元 1250 年起，我们就有了砖瓦匠大师维拉·德·奥尼古尔（ Villard de Honecourt ）的笔记。他到处游历，在蒙古人侵略之后去匈牙利重建教堂，并把自己看到的事物记了下来。他画的生物非常真实，而且是根据观察来的，他特别指出他的狮子是根据活狮子画的，不过他的狮子图仍然是纹章上看到的那种模样。另一方面，那些学者们画的动植物则是从早期的稿本上临摹来的，所以真实性很快就丧失，生物学插图成了形式主义和公式化的了。一部约在公元 550 年写的法文《草木志》里象草莓的植物，经过多次传抄而不参考植物本身，在公元 1050 年的一部《莱茵草木志》里看上去倒比较象黑莓了。

表现手工艺传统价值的最早的著作，是一部关于绘画的手册，这是佛罗伦萨派画家詹尼尼（ Cennini ）于公元 1500 年前后用意大利方言写的。在这部书里，开始出现了一种实验态度，因为詹尼尼叙述了怎样制造颜料和绘画技巧。作者声称他将“记下经他亲手做过的事情”。在詹尼尼的手册里，行会传统感很突出。他告诉我们，他写这部书的目的是为了向他的老师们致敬，并使从事这门行业的学徒们受益。

詹尼尼建议的主题又为后来的手工艺作者发展了。哥特式建筑大师马梯阿斯·劳立沙（ Mathias Roriczer ）于公元 1480 年写了一部建筑学的书，在书中列出一些他自己发明的几何构造式样。他写这部书的目的比詹尼尼的还要广泛，不仅仅为了改进自己这门手艺，而是为了“把任何需要做得好些的事情做得更好些，并矫正和说明各种艺术”。但是这种评价是不合于学术传统的，因为经验考察在学术上不受到重视，而古代的自然哲学体系则被认为是人类智慧的最高成就。

最后，到了文艺复兴时期的艺术家而兼工程师的那些人问世时，我们就看见手工艺传统中那些比较熟练而且有才能的人把学者们的学问都吸收过来了。波提切利（ Botticelli ，公元 1444 － 1510 ），丢勒（ D ü rer ，公元 1471 － 1528 ），迈克尔·安吉洛（ Michael Angelo ，公元 1475 － 1564 ）和列奥纳多·达·芬奇（ Leonardo da Vinci ，公元 1452 － 1510 ）这些艺术家全都通过了解剖的实践，研究了人的生理构造。波提切利和丢勒研究了光学，丢勒制定了图画上比例法则而丢勒和列奥纳多又观测了天体；列奥纳多的活动范围还涉及当时已知的好多门科学和工艺。

手工业在这时候的分化程度可能讲得过头一点，因为多数的文艺复兴时期的艺术家都仍旧通晓好几个方面。列奥纳多·达·芬奇不但是画家和雕刻家，也是个发明家和土木兼军事的工程师。文艺复兴时期艺术家的兴趣是多方面的，所以他们的活动具有一种无所不包的性质。也许是因为这个缘故，所以他们的工作没有一定目标而且多少不够踏实，而他们也没有作出什么重要的科学发现。

可是他们的确发展了科学方法上的经验主义一面。阿尔布莱希特·丢勒在公元 1525 年出版了一本几何学著作，他在书中提到，由于多数的日耳曼画家不大懂得几何学，所以他写这本几何学，使画家读了这书之后“不但能有一个好的开始，而且通过日常实践对几何学理解得更好些；他将会进一步钻研并且找到比我现在指出的更多的东西。”

列奥纳多·达·芬奇对科学方法上的经验主义一面，体会得还要充分。在一段论科学方法的注解里，他写道：

“在研究一个科学问题时，我首先安排几种实验，因为我的目的是根据经验来决定问题，然后指出为什么物体在什么原因下会有这样的效应。这是一切从事研究自然界现象所必须遵循的方法……”

“我们必须在各种各样情况和环境下向经验请教，直到我们能从这许多事例中引伸出它们所包含的普遍规律。这些规律有什么用处呢？它们将引导我们对自然界作进一步的研究和进行艺术创造。它们防止我们自欺欺人，使我们不至于向自己保证取得那些得不到的结果。”

后来那些属于学术传统的人也发展了科学方法的经验主义一面，并对经验过程在科学上的地位取得类似看法。但是达·芬奇的这段话要比他们早好长一段时期。不过，那些学术界人士创立了文艺复兴时期工匠们所没有能够提出的新科学思想，并且赋予数学方法以科学上应有的地位。

㈦ 发明潜水艇的故事

18世纪70年代，美国人D.布什内尔建成1艘单人操纵的木壳艇“海龟”号，通过脚踏阀门向水舱注水，可使艇潜至水下6米，能在水下停留约30分钟。艇上装有两个手摇曲柄螺旋桨，使艇获得3节左右的速度和操纵艇的升降。艇内有手操压力水泵，排出水舱内的水，使艇上浮。艇外携一个能用定时引信引爆的炸药包，可在艇内操纵系放于敌舰底部。1776年9月，“海龟”号潜艇偷袭停泊在纽约港的英国军舰“鹰”号，虽未获成功，但开创了潜艇首次袭击军舰的尝试。
潜艇发展至此，一直是由人力推进的，因此限制了潜艇的发展。而此时，蒸汽机已经发明并被应用到了铁路运输和水面舰船上。蒸汽机在潜艇上的应用，推动了潜艇动力装置的发展，再加上潜艇设计者的不断努力，终于出现了以机械为动力的现代潜艇。
18世纪末到19世纪末是潜艇研制的重要时期。1801年，美国人R.富尔顿建造的“鹦鹉螺”号潜艇，艇体为铁架铜壳，艇长7米，携带两枚水雷，由4人操纵。水上采用折叠桅杆，以风帆为动力。水下采用手摇螺旋桨推进器推进。19世纪 60年代，美国南北战争中，南军建造的“亨利”号潜艇长约12米，呈雪茄形，用8人摇动螺旋桨前进，航速4节，使用水雷攻击敌方舰船。1864年2月17 日夜，“亨利”号用水雷炸沉北军战舰“豪萨托尼克”号，首创潜艇击沉军舰的战例。1880年9月，中国在天津建成第一艘潜艇，艇体形如橄榄，水下行驶，十分灵捷，可于水下暗送水雷，置于敌船之下。
早期的潜艇都是使用人力推进的，航速很慢。1863年，法国建造了“潜水员”号潜艇，使用功率58.8千瓦（80马力）的压缩空气发动机作动力，速度为2.4节，能在水下潜航3小时，下潜深度为12米。1886年，英国建造了“鹦鹉螺”号潜艇，使用蓄电池动力推进，航速6节，续航力约80海里。1897年，美国建造了“霍兰”Ⅵ号潜艇，水面使用33千瓦（45马力）的汽油机动力装置，航速7节，续航力达到1000海里；水下使用电动机为动力，航速5节，续航力50海里，这是潜艇双推进系统的开端。
早期潜艇使用的武器，主要是艇体上挂带的定时引爆炸药包或水雷。1866年，英国人R.怀特黑德制成第一枚鱼雷。1881年，T.诺德费尔特和G.加里特建造的“诺德费尔特” 号潜艇，首次装备鱼雷发射管；同年，美国建造的“霍兰”Ⅱ号潜艇安装有能在水下发射鱼雷的鱼雷发射管，这是潜艇发展史上的一项重要发展。
早在19世纪50年代，法国海军的一名工程师就提出了改装机械动力潜艇的建议，许多人也进行了这方面的尝试。
1863年，法国建成了一艘“潜水员”号潜艇。艇体模仿海豚的外形设计，长42.67米，排水量420吨。使用一部功率为59千瓦（80马力）的蒸汽机作动力，速度为2.4节，能在水下潜航3小时，下潜深度为12米。由于“潜水员”号采用了蒸汽机作动力，尺寸超过了当时所有的潜艇，成为了20世纪之前最大的一艘潜艇。虽然“潜水员”号潜艇的动力装置有了质的飞跃，但它却受当时设计水平的限制，当增加压载使其浮力等于零时，潜艇下潜就失去了控制，水下航行的稳定性很差。另外，潜艇在水下航行时需要大量的空气，而这在当时几乎是无法解决的问题。于是，“潜水员”号最终以失败而告终。
蒸汽机作为潜艇的动力失败后，潜艇设计师们不得不另辟蹊径，为潜艇寻找更好的动力装置。1886年，英国建造了一艘使用蓄电池动力推进的潜艇（也被命名为“鹦鹉螺”号）成功地进行了水下航行，航速为6节，续航力约80海里。从此，电动推进装置为潜艇的水下航行展现了广阔前景。
但对现代潜艇的发展作出过最大贡献的，当属美国潜艇设计师――约翰·霍兰。
约翰·霍兰1841年出生在爱尔兰利斯凯纳镇，父亲是英国海岸警卫队的一名雇员。父亲的职业使霍兰从小就对海洋及战舰充满了好奇。中学尚未毕业时，父亲不幸病故，年轻的霍兰被迫结束学业，到一所学校担任理科教员，以挑起家庭生活的重担。在此期间，霍兰一边工作，一边设计潜艇。1873年，霍兰辞去了教师工作，带着他的潜艇设计图纸到了美国。在美国，他一边在一个都教会学校教书，一边完善着他的潜艇设计图。
1875年，霍兰将建造新型潜艇的计划送交美国海军部。但是，美国海军对3年前支付5万美金建造的一艘名为“智慧之鲸”的小型手操潜艇的沉没仍然记忆犹新，因此断然拒绝霍兰的计划。遭到拒绝的霍兰却没有因此而却步，他很快就得到了流亡美国的由爱尔兰一些革命者组成的“芬尼亚社”的大力资助。在“芬尼亚社”的支持下，经过3年时间的努力，霍兰终于在1878年将自己的第一艘潜艇送下了水。
该潜艇被命名为“霍兰－Ⅰ”号，是一艘单人驾驶潜艇。艇长5米，装有1台汽油内燃机，能以每小时3.5海里的速度航行。但由于潜艇水下航行时内燃机所需空气的问题没有解决，故潜艇一潜入水下发动机就停止了工作。虽然这是一艘不成功的潜艇，但霍兰却在它的身上积累了经验，为下一步建造新的潜艇打下了基础。
这时，“芬尼亚社”对霍兰的潜艇研制提出了要求：所建造的潜艇，大到足以能有效地进行作战，小到使其能够塞进特制的商船船舱。这种商船要求可以装成民船的模样横渡大西洋。当遇到敌舰后，特殊商船将潜艇放出以攻击敌人。按照这一特殊要求，1881年，霍兰建造成功他的第二艘潜艇，命名为“霍兰－Ⅱ”号（也称“芬尼亚公羊”号）。该艇长约10米，排水量19吨，装有一台11千瓦的内燃机。为解决纵向稳定性问题，霍兰为潜艇安装了升降舵。同时，他还在艇上安装了一门加农炮，使得“芬尼亚公羊”号潜艇既能在水下发射鱼雷，又能在水面进行炮战。“芬尼亚公羊”号的建成给公众以极大的鼓舞，在潜艇发展史上也被认为是一个重要的里程碑。
19世纪80年代末期，潜艇的发展引起了更多国家的兴趣。1893年，长约45.7米、排水量为266吨的“古斯塔夫·齐德”号潜艇在法国下水了。它以电动机带动螺旋桨推动。在当时各国所出现的潜艇中，它是最先进的一艘。
“古斯塔夫·齐德”号潜艇的成功促使霍兰更加努力了。但就在霍兰全力以赴投入他的第三艘潜艇制造之中时，“芬尼亚社”的一些成员对霍兰无终止的试验丧失信心，并在一天黑夜将“芬尼亚公羊”号以及建造中的第三艘潜艇偷偷地运走了。从此，霍兰与“芬尼亚社”分道扬镳。
失去了“芬尼亚社”的资助，霍兰只得暂时停下潜艇的研究而到一家汽枪公司担任了描图员的工作。但是不屈的科学家永远不会为困难所吓倒。在朋友们的大力支持下，他兴办了“肛鱼潜艇公司”。这时他与炮兵上尉扎林斯基合作，又建造了他的第四艘潜艇“扎林斯基”号。1886年，当“扎林斯基”号建成下水时，因滑道倒塌而全艇被毁。“扎林斯基”的失败，反而使霍兰有了暂时的喘息余地。
几乎就在霍兰失败的同时，西班牙却有一个名叫艾萨克伯尔的海军上尉于1889年设计了一艘由时机推进的潜艇。不幸的是，因为艾萨克伯尔与上司不和，其上司竟然不顾国家利益而否定了他的计划。
美国政府得知这一消息后，为了在与西班牙的竞争中取胜，由海军部于1893年举办了一次潜艇设计大赛。霍兰大这次大赛中技压群芳，荣登榜首。大赛的胜利使霍兰于1895年接到了制造一艘潜艇的定货单，并从美国海军部得到了15万美元的经费。于是霍兰又开始了他的第五艘潜艇的设计。
为了建造一艘像样的潜艇，霍兰从一开始就注意解决那些潜艇史上阻碍潜艇发展的问题。为此，他反复研究并数易方案，终于建成了他的第五艘潜艇――“潜水者”号。该艇长26米，拥有水面航行的推进装置——蒸汽机动力装置和水下潜航的推进装置——电动机。 “潜水者”号由此成为了潜艇双推进系统的鼻祖。但是，美国海军部出于战争的需要，在“潜水者”号建造期间，就要求霍兰能够使“潜水者”号用于水面作战。但霍兰却认为，按照这种要求是不会制造出满意的潜艇的。于是，霍兰放弃了“潜水者”号的建造工作，归还了海军部的经费，开始用自己的钱来设计建造一艘新潜艇。
1897年5月17日，时年56岁的霍兰终于成功地制造出了“霍兰－Ⅵ”号潜艇。该艇长15米，装有33.1千瓦（45马力）汽油发动机和以蓄电池为能源的电动机，是一艘采用双推进的最新潜艇。在水面航行时，以汽油发动机为动力，航速可达每小时7海里，续航力为1000海里。在水下潜航时，则以电动机为动力，航速可达每小时5海里，续航力50海里。该艇共有5名艇员，武器为一具艇首鱼雷发射管（有3枚鱼雷）和2门火炮（向前、向后各1门），火炮瞄准靠操纵潜艇艇体对准目标。该艇能在水下发射鱼雷，水上航行平衡，下潜迅速，机动灵活。这是霍兰一生中设计和建造出的最后一艘潜艇。为了纪念这位伟大的先驱者，人们将其称为“霍兰”号。双推进系统在该艇上的运用，使这艘潜艇取得了潜艇发展史上前所未有的成功，从而奠定了霍兰作为“现代潜艇之父”的地位。
但是霍兰的成就并没有给他本人带来任何好处。由于美国海军部一些官员的偏见和挑剔，这艘潜艇不仅未被海军部采用，反而使这位大发明家受到了恶毒的嘲讽。无情的打击使时年63岁的霍兰愤然辞职。从此，一代潜艇巨匠被迫停止了其心爱的事业，并最终因肺炎病逝，终年73岁。
尽管“霍兰”号潜艇取得了辉煌的成就，但在19世纪末20世纪初，法国在潜艇这一领域也同处领先地位。1899年，由法国科学家劳贝夫于设计的“纳维尔”号潜艇在法国下水。
“纳维尔”号与其他潜艇不同处在于，该艇在其内壳之外又包上了一层外壳。这使得“纳维尔”号既有一个酷似鱼雷艇似的外壳，又有一个按照潜艇要求设计的内壳，艇员及所有装备都装在耐压的内壳之中。内外壳之间的空间被充作压载水柜，并以此控制潜艇下潜和上浮。当该艇排除压载水柜中的水之后，即可像鱼雷艇一样具有良好的适航性，使得其水面航行的速度达每小时11海里，续航力为500海里；当压载水柜中注满水之后，“纳维尔”又将与早先潜艇一样，它的水下短距离航速可达每小时8海里，即使在水下航行数小时，其水下航速也可达每小时5海里。
不过，也有一种意见认为，双层壳体结构并非起源于“纳维尔”潜艇，而是由美国青年西蒙·莱克首创。19世纪90年代，西蒙·莱克由于受了法国著名科普作家儒勒·凡尔纳的科幻小说《海底两万里》的影响，单枪匹马地投入到潜艇的研究之中。
莱克从亲戚那里借来一笔钱，经过努力，于1893年建成了他的第一艘潜艇——“小亚古尔爸爸”号。“小亚古尔爸爸”号也许是潜艇史上自“海龟”艇以来最不像样的潜艇。它看上去像一个特大的木柜子，长4.2米，高1.5米。艇体以松木板内衬帆布垫建造而成。艇体上方有个小舱盖，艇底安有三个木头轮子（前面一个，后面两个）。轮于是由手摇曲柄带动行走的，“小亚古尔爸爸”艇与其他潜艇相比独具匠心。它没有用于注排水的羊皮口袋或水泵、水箱等，而是采用装载足够重的压载物使之沉到海底，接着在海底用轮子滚动推进，如果要上升到海面，只要把压载物抛掉，艇体即可上浮。
不过，莱克最初建造潜艇并非为了军事目的，而完全是被迷人的海底生物所吸引。他从建造“小亚古尔爸爸”一开始，就想到能从潜艇中走出来，以便采集海底生物。所以他在潜艇中安装了空气压缩设备，并设置了一个空气闸舱。莱克使压缩空气设备所产生的空气压力与艇外海水压力相等，这样打开空气闸舱的舱门，人们便可以穿着潜水服从艇中走出来，而海水却不会涌进闸舱。人们将这种使海水不能涌进艇内而人能从艇的舱口自由进出的闸舱门叫做气门或水门。在气门的帮助下，莱克和他的伙伴，在迷人的纽约湾海底，采集了大量的海洋生物，度过了许多愉快的时光。
之后，莱克开始对“小亚古尔爸爸”号不断地进行改装，并于1897年完工。改装后的潜艇命名为“亚古尔”号。该艇无论在水上或水下航行，都由一台22千瓦（30马力）的汽油发动机来推动前进。由于汽油发动机工作时需要空气，所以莱克在艇上装有可伸出水面的吸气管和排烟管，同时取消了固体压载物，而用压载水箱来带动潜艇的沉浮。为了改善潜艇的适航性，莱克又在吸气管和排烟管外包上一层外壳，使“亚古尔”号外形类似于现代潜艇上层建筑（即潜艇的指挥台）的第二层艇壳。经过改装后的“亚古尔”号潜艇的上浮与下潜都是较为稳定的，并能在一个适当的深度上将内燃机水下工作时所用的通气管伸出水面，从而延长了潜艇水下滞留时间。
1898年，“亚古尔”号潜艇仅靠自身的动力，从诺福克航行到了纽约，成了第一艘在公海远航的潜艇。莱克的第二艘潜艇“保护者”号也于1901年下水。他很想将潜艇奉献给自己祖国，用于对敌作战。莱克潜艇的最大特点就是艇员可以在水下自由出入潜艇，因此完全可派人进行水下作战、扫雷和布雷。但美国海军部却拒绝了莱克的好意。莱克只好到国外去寻求他自己的位置，从而埋没了一代潜艇发明家的才华。
19世纪的最后10年中，潜艇已成为至少是具有潜在威慑力量的武器了。但是由于当时的英国、美国等海军大国对潜艇仍持怀疑态度，总认为潜艇只不过是弱小国家用于偷袭的武器，为此阻碍了潜艇的发展。但是，当1898年法国的“古斯塔夫·齐德”号潜艇用鱼雷击沉了英国战列舰“马琴他”之后，英国人终于醒悟了，强烈要求英国政府赶快行动，以抗衡法国人正以惊人速度建造潜艇的海上新威胁。同样德国和俄国也在无意之中领悟到潜艇可能将成为一种实用性武器而投入到建造潜艇的热浪中。在第一次世界大战前几年的时间里，潜艇终于愈造愈大，愈造愈好，并且以前所未有的速度增加着。但是由于潜艇发展到此时，仍然开不快、行不远，鱼雷带得又很少，更因为不能在水下长期潜航，所以，它所担负的只能是保护本国海岸、在基地附近的巡逻的任务。
20世纪初，潜艇装备逐步完善，性能逐渐提高，出现具备一定实战能力的潜艇。这些潜艇采用双层壳体，具有良好的适航性，排水量为数百吨，使用柴油机－电动机双推进系统，水面航速约10～15节，水下航速6～8节，续航力有明显提高；武器主要有火炮、水雷和鱼雷。第一次世界大战前，各主要海军国家共拥有潜艇260余艘，成为海军重要作战兵力之一。