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洗衣机被誉为历史上100个最伟大的发明之一,洗衣机的发明的确是一件伟大的事情,这使千千万万的妇女从繁重的家务劳动中解脱出来,光是这一点,就足够给这个发明记上一大功了。
首台电动洗衣机的发明
首先还是说一下洗衣机的诞生,这个问题其实笔者在前几天的文章当中做过分析,这里再简单描述一下。任何事务的产生都有其特殊的时代背景,洗衣机当然也不例外,电动洗衣机的发明自然是要托福电力基础设备的进步,比如维尔纳·冯·西门子发明了电机原理,才让电器的发明和使用能为可能。
现在人们公认的一个说法是,1911年诞生了世界上第一台电动洗衣机,是由美国人阿尔几·费希尔于芝加哥制成。它由一种小型发电机供电,利用一个转动的大桶,把衣服和肥皂放在里面。在搅拌器叶片的作用下,衣物在肥皂水中剧烈地前后翻滚。
也是在这一年,罗·尤浦顿(Upton)机器公司在美国密西根州的圣约瑟夫成立,生产、销售电动洗衣机,并与西施公司(Sears)开展了第一笔洗衣机的销售业务,但这种机器并没有得到广泛的推广。对了,这个公司,就是现在鼎鼎大名的惠而浦。
洗衣机的广泛推广时代
洗衣机的诞生到被人们普遍接受经过了大约十多年的时间,这期间主要是受到电力不足的约束。到了20世纪20年代,在西方国家,电力被普遍广泛应用,在1922年,美国的霍华德·斯奈德对洗衣机的洗涤结构进行了改革。把拖动式改为搅拌式,让水流和衣物强烈碰撞、摩擦,从而达到洗净衣服的目的,这就是着名的搅动式洗衣机。这种洗衣机在依阿华州被批量生产并风靡市场。这时,基本是洗衣机在普通家庭的一个广泛普及的过程。
与此同时,在欧洲大陆,同样发生了一个划时代的事件,1928年,第一款性能稳定、耗电量小、洗净度高的洗衣机由德国西门子推出,这就是滚筒式洗衣机,这种洗涤结构奠定了以后洗衣机发展的基础,甚至现在仍在普遍使用。
全自动时代的来临
历史的车轮进行到了20世纪50年代,人们慢慢开始厌烦了烦琐的洗衣过程,这时候随着技术的进步,洗衣机的全自动化时代也全面来临。1947年,尤浦顿机器公司发明了全世界第一台全自动洗衣机。1948 年,正式开始使用“惠而浦”(英文Whirlpool,即有旋涡的水池之意)作为产品商标,并通过西施公司于对外销售第一台全自动洗衣机。这是一种“前置 ”式自动洗衣机。靠一根水平的轴带动的缸可容纳4000克衣服。衣服在注满水的缸内不停地上下翻滚,使之去污除垢。到了后来,更出现了现代的“上置”式自动洗衣机。
在1951年的欧洲,同样是如今的白色家电巨头——伊莱克斯推出了第一款家用洗衣机“飘翼 ”、“双翼”系列W20洗衣机,由哥德堡工厂生产。这种一种通过分离作用进行洗涤的机器。随着该产品的推出,伊莱克斯进入了新型家用洗衣机市场,并迅速取得了不错的销售业绩,从而奠定了自己在将来白电市场上的地位。
属于波轮洗衣机的“电气元年”
如今的洗衣机基本是三分天下,搅拌式、滚筒式和波轮式,而在亚洲市场,尤其是中国市场,最主要的还是后两者。前面笔者讲到滚筒式洗衣机由西门子于1928年推出,那么我们更常见的波轮洗衣机呢?
其实波轮洗衣机就诞生在我们的近邻日本,这种洗衣机最初是由日本的三洋公司发明的,1953 年8月26日,一种被命名为SW-53型的新型洗衣机诞生在三洋的工厂,这种洗衣机由于体积小、省电省水且洗涤时间短等优点,一诞生就受到广泛关注,此外,这种洗衣机的价格只有搅拌式洗衣机的一半,所以当时引起了一股波轮洗衣机的抢购风潮。一直到现如今,在亚洲市场上,波轮洗衣机仍然是销售的主力。
这个事件也被广泛纪念,在日本,波轮洗衣机诞生的这一天被命名为“电气元年”。而如今,三洋公司每到每年这一天,都要举行纪念仪式来庆祝公司的“电气化之日”。
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亨利·庞加莱(JulesHenriPoincaré)是法国数学家、天体力学家、数学物理学家、科学哲学家,1854年4月29日生于法国南锡,1912年7月17日卒于巴黎。庞加莱的研究涉及数论、代数学、几何学、拓扑学、天体力学、数学物理、多复变函数论、科学哲学等许多领域。
提到庞加莱,可能人们最先想到的是著名的“庞加莱猜想”,不过这一小节我们聊聊庞加莱一段真实又有趣的故事,这个故事对于理解数理统计中假设检验这个模块很有帮助。
我们买一些食品时,食品的重量多少会有些浮动,例如面包包装袋的重量标识可以这样写:
表示面包的重量应该是1000g,但由于种种原因可能会有50g的误差。庞加莱是个每天都会吃面包的人,他也遇到了同样的事,一个面包师声称卖给庞加莱的面包平均重量是1000g,上下浮动50g。这位面包师每天都会卖个庞加莱一个面包,面对这位忠实的顾客,他没有丝毫的防备,按照自己的买卖方式每天卖个这位数学天才1个面包,不过这位面包师的噩梦也从此开始。
在庞加莱眼中,面包应有重量1000g,上下浮动50g,用数学语言来表达就是:面包的重量服从期望为1000g,标准差为50g的正态分布。作为一个严谨的数学家,庞加莱每天都会将买来的面包称重,前9天的记录数据(单位g)如下:98197296699210101008954952969
这组数据的期望(平均数)为x=978.2,尽管期望小于1000g,但也有50g的浮动,从感觉上尽管有些不爽但也难说有问题,不过对于身为数学家的庞加莱有8成的把握认定面包师在制作过程中偷工减料。但此时证据难说确凿,庞加莱决定按兵不动,继续记录了16天,累计25个数据如下:
25天的记录数据的平均数为978.7g,略有增加,但此时庞加莱有95%的把握认定面包师在制作过程中偷工减料。
庞加莱果断举报给质检部门,当质检员到来时,面包师百般抵赖,声称自己做的面包就是以1000g为基准做的,最多有上下50g的误差,从庞加莱提供的数据中,全部符合他描述的规律,一时间质检工作人员也无可奈何。但这位面包师可能还不认识他的对手,一位精通假设检验的数学家,下面是庞加莱的证词:
第一点.如果面包师的说法的正确的,则每个面包的质量X服从以1000g为期望,50g为方差的正态分布
这点倒是没什么问题,好像25个面包的每一个都服从这个规律。但是25个面包的平均值也服从正态分布,这就是重要的第二点。
第二点.25个面包的平均数也服从正态分布,期望依然是1000,不过方差却改变了,计算公式如下:
也就是说25个面包的平均重量服从以下正态分布:
面包师和质检人员表示没听懂,这能说明什么?庞加莱给出了通俗的解释:一个面包的重量波动的会大一点,多个面包的平均重量的波动范围就会小很多。就想你投掷骰子,投掷1次可能的点数是1到6中的任意一个,但是如果你投掷100次骰子,这100次总数的平均值基本就是3.5这个常数,不信您可以试试。面包师和质检员基本理解了这个道理,继续听庞加莱的第三点说明。
第三点.既然25个面包总重量的均值服从期望为1000g,方差为10g的正态分布,我们先看看正态分布数据的分布特点,如图:
从上图中可以看出,95.44%的数据落入以期望1000g为中心,2倍方差为浮动(即20g)的范围里,即[980,1020]。换句话说,如果面包师严格按照1000g为基准,50g为浮动制作面包,那么25个面包质量的平均值,将有95.44%的可能性落入[980,1020]这个范围里,相反低于980g或者高于1020g的概率还不到5%,所以面包师一定故意偷工减料了。
听过了庞加莱对假设检验的科普,质检员对面包师做了处罚,面包师也承认自己确实是以980g为基准做的面包,并同意做出改正。
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多普勒生于1803年,是萨尔茨堡一名石匠的儿子。父母本来期望他子承父业,可是他自小体弱多病,无法当一名石匠。他们接受了一位数学教授的意见,让多普勒到维也纳理工学院学习数学。多普勒毕业后又回到萨尔茨堡修读哲学课,然后再到维也纳大学学习高级数学、天文学和力学。
毕业后,多普勒留在维也纳大学当了四年教授助理,又当过工厂的会计员,然后到了布拉格一所技术中学任教,同时任布拉格理工学院的兼职讲师。到了1841年,他才正式成为理工学院的数学教授。多普勒是一位严谨的老师。他曾经被学生投诉考试过于严厉而被学校调查。繁重的教务和沉重的压力使多普勒的健康每况愈下,但他的科学成就使他闻名于世。1850年,他获委任为维也纳大学物理学院的第一任院长,可是他在三年后便辞世,年仅四十九岁。
着名的多普勒效应首次出现在1842年发表的一篇论文上。多普勒推导出当波源和观察者有相对运动时,观察者接收到的波频会改变。他试图用这个原理来解释双星的颜色变化。虽然多普勒误将光波当作纵波,但多普勒效应这个结论却是正确的。多普勒效应对双星的颜色只有些微的影响,在那个时代,根本没有仪器能够量度出那些变化。不过,从1845年开始,便有人利用声波来进行实验。他们让一些乐手在火车上奏出乐音,请另一些乐手在月台上写下火车逐渐接近和离开时听到的音高。实验结果支持多普勒效应的存在。多普勒效应有很多应用,例如天文学家观察到遥远星体光谱的红移现象,可以计算出星体与地球的相对速度;警方可用雷达侦测车速等。
多普勒的研究范围还包括光学、电磁学和天文学,他设计和改良了很多实验仪器,例如光学仪器。多普勒天才横溢,创意无限,脑裡充满各种新奇的点子。虽然不是每一个构想都行得通,但往往为未来的新发现提供线索。
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美籍华裔物理学家李政道博士1940年到美国读研究生,他的导师是大师级的物理学家费米教授。费米教授每周用半天时间跟李政道讨论问题,他的主要目的是训练,让学生对一切物理问题都能够自己独立思考,找到答案。费米每次讨论时都问问题,让李政道回答。
有一次,费米问李政道:太阳中间的温度是多少?李政道答:大概是一千万绝对温度。费米问:你是怎么知道的?李政道说:是从文献上看来的。费米问:你自己有没有算过?李政道答:没有,这个计算比较复杂。费米告诉李政道:作为一个学者,这样不行,你一定要自己思考和估计,你不能这样接受人家的结论。李政道问:那怎么办?这里面有两个公式,看起来倒也不是最复杂,真要算起来,却并不那么简单。费米说:你能不能想一个其它的方法来计算?李政道说:想什么办法呢?没有大计算器。费米说:我们一块来做一个大的计算器。费米教授当时正在做着很重要的物理实验,跟做计算器一点关系也没有,但是他放下手中的实验,与李政道—起做了计算器。
不久,全世界惟—的、专门用来做大计算的计算器做好了,李政道用自己的计算器,用新的方法计算出了太阳中间的温度。
李政道博士在一次讲演中专门讲到这个故事。他说,费米教授看重的,并不仅仅是做这样一次计算,他是让学生明白,作为一个科学家,你不能轻易接受别人的结论,你必须自己亲手实验,而且要尝试使用新的方法。
这件事情让李政道博士一生受益无穷。李政道博士说,自己是幸运的,在学生时代有幸碰上了费米教授。这件事情使自己得出任何事情都要以身作则的人生结论。使自己在以后无论学术研究还是做人处世当中,都始终坚持脚踏实地,想新方法,同时也启发了自己对科学研究、解决问题的兴趣。
李政道博士说,自己现在带研究生沿用的就是费米教授的教学方法,用一定的时间与学生讨论问题,培养学生探讨解决问题的兴趣,因为一个人,只要当他对所从事的事业有了浓厚兴趣的时候,才会全身心地投入,才能够有所发现。
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提起黄昆老师,大家都不约而同的提到“表面张力”,一直到现在,关于这一物理概念的阐述还来自于黄昆的经典解释。
50年代初毕业留北大任助教的赵凯华,讲述了背后的故事:“黄昆先生是1951年回国,当时30岁多一点,还没有结婚,一个人就住在实验室里。我当时刚毕业,在教普通物理碰上一些问题,特别是表面张力,觉得所有的书上都没有讲清楚,就向黄先生请教。他说想一想,大概第二天,他说想清楚了,并当即在黑板上很仔细地给我们解释。到1952年,他开始教普通物理时,对这个问题又进一步钻研,写了文章给《物理通报》。”
虽然是理论物理学家,但黄昆却喜欢自己动手。家里的电视机坏了,一般人都会送到修理部去,他却自己卷起袖子。1956年入校的章蓓说:“黄先生生活上要求很低,也非常简朴。60年代,我们在昌平有一个校办工厂,研制第一台计算机,试制集成电路,他那时一方面给工农兵学员讲课,一方面到车间或生产线和大家一起做。按说他是搞理论的,而且学术造诣非常高,但是到了车间他总是不耻下问,向工人学习每一个细节和技术,而且要求非常高。当时在工艺流水线上清洗样品非常琐碎,他总是一丝不苟地完成。他抽烟很厉害,平常每天一到两包,但到了工厂,他就忍住。”
“我毕业后在半导体教研室,一直是黄先生带着工作,他是室主任。他总是告诫我们,抓住现象后一定要搞下去,对我们的科研有很大启发。我现在就经常拿黄先生的这些教导学生,很多学生按照这个思路做出了成绩。”章蓓满脸洋溢着敬佩。
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钱三强于1913年10月16日出生于浙江绍兴。他是我国原子能事业的主要奠基人,被誉为“中国原子能科学之父”、“中国两弹一星之父”。
钱三强的父亲钱玄同是中国近代著名的语言文字学家。钱三强少年时代随父亲生活在北京,曾就读于我国近代一流教育家蔡元培先生任校长的孔德中学,他的文化基础知识非常扎实,有广泛的自然科学常识。青年时期就出国留学,于1940年获得了法国国家博士学位,他毫不停步地继续深造,给第二代居里夫妇当助手。不久与同一学科,志同道合的才女何泽慧结婚,共同拜读在约里奥门下。夫妻二人携手共进,在研究铀核三裂变中取得了突破性的成果,被导师骄傲地向世界科学界推荐。不少国家的学术期刊刊登了这一振奋人心的喜讯,并称赞“中国的居里夫妇发现了原子核新分裂法”。同年法国科学院就向钱三强夫妻颁发了物理学奖。
在1948年的夏天,夫妻两人酬志满怀地回到了生他养他的祖国,决心为祖国建设出力献身。1949年北京刚刚和平解放,在极其困难的条件下拨给了他5万美元,要钱三强借出席法国保卫世界和平大会之际,订购有关原子能方面的仪器和相关资料,为以后的开发利用原子能做准备。钱三强激动得热泪盈眶,深深地感到了自己有用武之地,中国科技事业的春天即将到来。
从新中国诞生之日起,钱三强便全身心地投入了原子能事业的开创。他在中国科学院近代物理研究所担任了副所长、所长,他为发展我国核力量出谋划策,精心设计制订了核事业的发展规划。他亲自参加了前苏联援助的原子反应堆的建设,提出了很多符合我国国情的合理化建议。他积极吸纳了一大批有真才实学的核科学家,包括了他的夫人何泽慧、邓稼先等优秀人才,让这些人到核武器研制的各个环节,充当领军人物,掌握科研的主动权。
1960年我国决定靠自力更生发展自己的原子弹,这时钱三强已兼任第二机械工业部副部长。由他担任我国研发原子弹的技术总负责人、总设计师,他精心设计,严把质量关,不放弃任何一点疏漏和细小环节,并像当年第二代居里夫妇培养他和何泽慧那样,倾注全部心血培养新一代科学带头人,他的这些远见卓识的战略作法在“两弹一星”的研发过程中发挥了重要作用,保证了研制质量,加快了研制速度。为我国挤身于世界核力量的行列,培养了人才,打下了牢固基础。
钱三强晚年身体多病,精力不济,就这样仍担任了中国科学技术协会副主席、中国物理学会理事长、中国核学会名誉理事长职务。
他在病塌上还念念不忘祖国核事业的发展,一再强调要尽快尽好的使核技术应用到民用事业上来,要确保核能应用的安全可靠,保证人民的生命财产安全。
1992年6月28日,钱三强因病逝世,享年79岁。这年国庆前夕,中共中央、国务院、中央军委向钱三强追授了由515克纯金铸成的“两弹一星功勋奖章”,表彰这位科学泰斗的巨大贡献。
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