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第26章 G·W·莱布尼茨:二元算术的发明者(1)

C·W·莱布尼茨是17世纪伟大的科学家和哲学家,著名的二进制原理和微积分是他的杰作。

1646年,莱布尼茨出生在德国莱比锡的一个教授家庭。他自幼才华横溢,智力超群。15岁进大学,先修哲学,后攻法律。20岁时向莱比锡大学申请法律博士学位,因年龄太小而遭到大学的拒绝。

1675年,莱布尼茨开始从事微积分研究。微积分是他和牛顿不约而同、相互独立发明的。只是牛顿的研究稍显在前,而莱布尼茨的分析方法更为灵活方便。

莱布尼茨最为辉煌的业绩莫过于1679年发明的二元算术。二元算术是二进制计算机语言原理,它的问世使电脑产业如日中天,从而使20世纪信息工业迅猛发展,成为压倒一切的产业。

当谈到读书方法时,莱布尼茨认为应广泛结识经典作品,要熟知古希腊、古罗马的思想文化。他认为广泛的阅读古籍不仅增长了知识与阅历,还会对个人的良好成长产生重要的影响。他说:

我们去阅读大量的古代典籍,当拉丁、希腊、希伯莱、以及阿拉伯人的古书有一天都研究了以后,还有中国人的……将会给我们的批判的勇气提供材料。其余的,甚至还有波斯人、亚美尼亚人、哥普特人以及婆罗门教的某些古书。莱布尼茨指出,那些附有插图的百科类书籍是值得大家去用心阅读的,据说中国就有这种书籍。

他激动地说:我看不出还有什么比古代留给我们的那些记述更有价值的东西了。

令人称奇的是,莱布尼茨把书中最美好的佳句比作危机状态中的手枪子弹,读书人“比一个没有读书的人更有知识更加能干”。

第26章詹姆斯·哈格里夫斯:珍妮纺纱机的发明者提起18世纪中期开始的工业革命,人们知道得较多的是蒸汽机的发明和应用。其实,工业革命开始的标志,除了作为动力机的蒸汽机之外,还有作为工具机或工作机的珍妮纺纱机。恩格斯说过:“使英国工人的状况发生根本变化的第一个发明是珍妮纺纱机。”可见,珍妮纺纱机的发明和应用,具有何等重大的意义和影响!这里要介绍的,就是珍妮纺纱机的发明者詹姆斯·哈格里夫斯。

英格兰西北部濒临爱尔兰海的地方,有一个兰开夏郡。这里的纺织业有着悠久的历史,被称为英国纺织工业的摇篮。哈格里夫斯就是兰开夏郡人。哈格里夫斯大约是在1720年出生的。他20岁以后,就定居在兰开夏郡布拉克本市的近郊,过着木工和织工的贫困生活。

由于哈格里夫斯既是一名织布工人,同时又是一个木匠,因此常常接触一些机械,积累了丰富的生产实践经验。当时,还没有专门设计制造机器的职业工程师,有关安装转动装置和装配机件等工作,都是由木匠、铁匠、锁匠或者钟表匠这些人来担任的。哈格里夫斯因为职业的关系,对机械的安装和修理比较熟悉,所以也经常被人请去帮忙。人们很赞赏他的高超技术,称他为“万能的人”。长期从事机械安装、修理和制造的实践活动,弥补了他没有受过正规学校教育的不足,并为他日后发明新式纺纱机打下了基础。

哈格里夫斯有位邻居,是印花织物制造商。1762年,这位制造商雇用哈格里夫斯为他制造一台梳理棉花的机器。在此之前,圆柱形梳棉机已经由一个名叫刘易斯·保尔的人发明出来了。哈格里夫斯按照刘易斯·保尔梳棉机的模样,完成了这台机器的制作。这种梳棉机的结构非常简单,由一种装上金属齿的凹形槽和一些圆筒形梳子所组成。不过,在制造这台梳棉机的过程中,哈格里夫斯进一步增长了有关机械学的知识。难怪有位科技史学者说:哈格里夫斯在1762年制造梳棉机,“这是他的机械师和发明家的生涯的开始”。

英国的传统工业是毛纺织业。直到17世纪末期,棉纺织业才在兰开夏郡首先建立起来。因此,在当时的英国,棉纺织业是一个新兴的工业部门。正因为它是新兴工业部门,所以较少受到封建行会和传统法规的束缚,比较容易采用先进的生产技术。为了同传统工业毛纺织业竞争,同国外输入的棉纺织品竞争,棉纺织业的技术革新就显得格外迫切。需要是一切发明创造的前提。哈格里夫斯发明的新式纺纱机,正是当时棉纺织业技术革新形势需要的产物。

哈格里夫斯发明新式纺纱机之前,纺纱是用旧式手摇纺车进行的。每人操作的手摇纺车,只有一个锭子,每次只能纺出一根纱线。直到18世纪初期,这种手摇纺车虽然效率不高,但是还能勉强满足旧式织布机对棉纱的需求。可是,18世纪初期以后,情况发生了变化。

1733年,机械工匠约翰·凯伊发明了“飞梭”。装上这种飞梭的织布机,不仅能织出更宽的布匹,而且使织布效率提高了一倍。接着,他的儿子罗伯特·凯伊又加以改进,使用起来更为方便。由于织布效率提高,必须有8个至12个纺纱工纺出的纱线,才能够供应一个使用飞梭织布机的织工的需要。棉纱供不应求,出现了极其严重的纱荒情况。据说,1760年,曼彻斯特有个织布工人,每天要步行五六公里,从五六个纺纱工那里收集棉纱,才能供给自己一天内的织布之用。如果一个织工想要多弄到一些棉纱,他就得用上衣或新丝带去贿赂纺纱工。

长时间的棉纱供不应求,使棉纱价格不断上涨,棉布工厂的厂主感到不能忍受。有些棉布工厂因缺纱而停产。为了提高棉纱产量,需要发明新式的纺纱机。1735年,有个名叫约翰·怀亚特的木匠发明了一种转轴纺纱机,并于1738年得到了专利证。可是,由于这架机器很不完善,经常发生事故,因此也就没有得到实际的推广应用。棉纱供应不足的问题仍然没有解决。

在这种情况下,英国政府采取了种种措施。例如:大力兴办纺纱学校,对农村的纺纱生产实行奖励,甚至在监狱和孤儿院中也发动纺纱。1761年,英国的“奖励工艺协会”发表了一项文告,设立奖金来征求新式纺纱机的发明。文告郑重宣布:“奖励最优良地发明一种能够同时纺出六根毛线、六根麻纱、六根棉纱或六根丝线的并能仅由一个人操纵和看管的机器。”于是,这样的纺纱机终于发明出来了,这就是哈格里夫斯的珍妮纺纱机。

棉纱供不应求的情况,在兰开夏郡表现得尤为突出。作为一名织布工人,哈格里夫斯常常因为得不到足够的棉纱而苦恼。他看到妻子和女儿从早到晚用手摇纺车纺纱,不仅辛苦劳累,而且效率不高,每天纺出的纱线很少。于是朝思暮想,怎样才能将手摇纺车改进一下,使棉纱出得快一点多一点呢?由于他具有一些机械方面的实际知识,便一面思索琢磨,一面利用木工工具和技术,进行设计和试验,以至达到废寝忘食的程度。

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