長期以來,各種發(fā)明讓人類減輕了日常生活中的負(fù)擔(dān):人們發(fā)明了可以運輸重物的工具,把自己的身體解放出來;然后人們還發(fā)明了“智能”系統(tǒng):計算器、計算機。人們設(shè)法節(jié)省時間,過上更好、更健康的生活……
新與舊
社會的進(jìn)步和新事物的出現(xiàn)總是意味著要拋棄舊的生活方式。比如,馬達(dá)取代了馬匹,電力讓磨坊里的馬拉大輪子變得落伍。同時,很多新設(shè)備使用的是更新?lián)Q代以后的舊發(fā)明。比如,長期以來,人們一直都用風(fēng)力帶動風(fēng)車;而現(xiàn)在,風(fēng)車也在為風(fēng)力發(fā)電機提供動力。
三項發(fā)明
有三項發(fā)明在歷史上留下了印記,它們改變了時代:文字,使人們從史前走向文明社會;印刷術(shù),拓寬了人們獲取知識的渠道,為歐洲走出黑暗的中世紀(jì),沖破宗教神學(xué)和封建思想的束縛,走向文藝復(fù)興創(chuàng)造了條件;電,使世界進(jìn)入現(xiàn)代。
雖然發(fā)明并不總是讓人人都獲得幸福的代名詞,但整個人類歷史都在朝舒適和健康的方向發(fā)展,雖然有時會損害地球的資源……在很長一段時間里,發(fā)明曾是發(fā)明家一個人的工作,而現(xiàn)在,它們是一個研究小組工作的結(jié)果;并且經(jīng)常在世界不同地方同時出現(xiàn)幾乎相同的發(fā)明。
人類最早的發(fā)明:
生火與照明用具
人類在大約公元前40萬年學(xué)會了用火。 在那之前,他們只知道如何“采集”火種。比如,在雷雨天氣,閃電點燃了某棵樹,于是人們就采集到了珍貴的火種?;鸱N是部落的寶貝,他們輪流照看,防止它熄滅。
火就是生命!
有了火,人類的生活發(fā)生了變化:篝火給人們帶來溫暖和光亮,人們用火烹飪食物、嚇跑野獸。
學(xué)會生火,是人類發(fā)展的轉(zhuǎn)折點
由于采集到的火種隨時都有可能熄滅,因此人們開始想辦法自己生火。第一種生火方式是將兩塊石頭互相撞在一起,這兩塊石頭可以是硅石,也可以是鐵礦石,碰撞產(chǎn)生的火花落在干燥的稻草上,然后稻草就點燃了。第二種生火方式是將一根棍子放在木板上摩擦,摩擦產(chǎn)生的熱量可以點燃秸稈。
光進(jìn)入了人類的生活
2萬年前,人類發(fā)現(xiàn)動物油脂可以點燃并發(fā)光,于是他們發(fā)明了照明用具——燈。最早的燈是用裝滿動物油脂的貝殼或空心石制成的。人們將燈芯浸泡在油脂中并點燃,燈芯逐漸燃燒并發(fā)光。在公元前2000年,第一支蠟燭出現(xiàn):簡陋的燭芯,外面包裹著牛油(或動物脂肪)或蠟。到19世紀(jì)初期煤氣燈被發(fā)明之前,一直是蠟燭照亮著人類的生活。
火 柴
法國高中生查理·索里亞(Charles Sauria)于1831年發(fā)明了第一根火柴。他的做法是將細(xì)木桿浸入白磷中,然后將細(xì)木桿放在涂有硫和氯酸鉀的粗糙面板上摩擦。在那之后,人們經(jīng)過反復(fù)試驗,又制造出了更安全的火柴。他們使用紅磷作為刮片,然后在火柴末端涂上主要由硫組成的糊劑,這樣的火柴使用起來更安全。
人類最早的發(fā)明:輪子
5000年前發(fā)明的輪子使人們可以花更少的力氣走更遠(yuǎn)的路。輪子的出現(xiàn)又引發(fā)了其他交通工具的發(fā)明,比如蒸汽機車。
用圓木移動重物
在古代,大石頭等重物如何運輸?答案是將重物放置在一排彼此相鄰的圓木上。在大家把重物向前移動一定距離后,就要有一名男子把最后面的那根圓木放到最前面。這也太辛苦了吧!于是,人們發(fā)明了輪子。此后,在制陶工作坊也出現(xiàn)了輪子的身影。在那個時代,人們將輪子安裝在推車上,以利于搬運笨重的陶制物品。
車輪越來越輕便
最早的車輪是截斷的實心樹樁或者修鑿過的實心石頭。從公元前2000年起,人們開始掏空車輪的實心部分以減輕它的重量。古埃及的戰(zhàn)車則擁有了輪輻,所以更為輕便。
通過調(diào)整讓輪子轉(zhuǎn)得更好
首先,車軸(穿過車輪的那幾條軸)隨整個輪子一起旋轉(zhuǎn)。為了防止車輪磨損,早在公元前2000年,人們就用金屬薄板覆蓋在它的周圍。為了便于旋轉(zhuǎn),人們又在軸的周圍放置了一些較小的圓柱體,這樣減少了摩擦,并使整體移動性更好。
從發(fā)現(xiàn)金屬到制造工具
人類發(fā)現(xiàn)了金屬,開始制造用于狩獵、制衣或耕種土地的各種工具,而人類的遷徙將發(fā)明傳播到了各地,推動生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展。
最早的工具
最早的工具可以追溯到250萬年前。那時,人們切割出帶有尖銳邊緣的火石。同時,這種表面非常堅硬且鋒利的石頭可用于制造斧頭、箭頭、針、刀等等,金屬出現(xiàn)后,這些工具逐漸被金屬制品替代。
冶金技術(shù)的發(fā)現(xiàn)
人們最早從地下開采出來的金屬是銅。人們對其進(jìn)行簡單打制,比如,做成首飾等。如果將它加熱,它會變軟并易于定型。如果將其熔化,它將變成液體,可以倒入模具,變成設(shè)定好的形狀。
青銅時代
青銅是紅銅(純銅)與錫或鉛的合金,它的硬度高,而且耐腐蝕,性能良好,青銅器具出現(xiàn)后,農(nóng)業(yè)和手工業(yè)生產(chǎn)水平提高,對提高社會生產(chǎn)力起了劃時代的作用。
堅硬如鐵
大約在公元前1500年左右,人們將鐵加熱,然后對其進(jìn)行敲打,使其成形。這樣就制成了各種生產(chǎn)、生活器具,當(dāng)然也出現(xiàn)了最早的釘子。當(dāng)時由于火的加熱溫度還不夠高,所以無法融化鐵礦石。
人工,天然,合成
你是否曾聽到周圍有人講這些話:“這個是化學(xué)合成產(chǎn)品,有污染”“不好,這個是化學(xué)合成的產(chǎn)品,對身體有害!”“這個有利健康,因為它是天然的”?
應(yīng)該相信誰呢?是否跟化學(xué)沾點邊的都是不好的,跟天然有關(guān)的都是好的呢?
天然與否?
“化學(xué)合成的”通常用于描述對人類或環(huán)境有害的事物,并經(jīng)常與“天然的”相對。但是,你知道嗎?我們生活中最常見的水也是一種化學(xué)物質(zhì),它有自己的化學(xué)分子式:H2O。并且專家建議每天要喝1.5升水!而你自己的身體也堪稱一座化學(xué)工廠,因為身體里發(fā)生的一切(呼吸,消化等等)都是化學(xué)反應(yīng)!
我們周圍的大多數(shù)東西都是化學(xué)物質(zhì),是我們生存所必須需的,比如水,空氣中的氧氣,植物中的葉綠素,水果和蔬菜中的維生素……我們經(jīng)常使用的洗發(fā)水,沐浴露,以及各種藥物等都屬于化學(xué)產(chǎn)品,因此,認(rèn)為化學(xué)產(chǎn)品必然是有害健康,這樣的想法是錯誤的。水是所謂的“天然”化學(xué)物質(zhì),因為它是在自然界中存在的。還有許多其他物質(zhì)是天然存在的化學(xué)物質(zhì),比如,牛仔褲藍(lán)是由靛(di3n)藍(lán)顏料制成的,這種顏料來自一種叫作菘(s4ng)藍(lán)的植物的葉子。與此同時,大多數(shù)毒品竟然也是天然產(chǎn)品:大麻就是在一種名為“大麻”的植物的葉子中被發(fā)現(xiàn)的,鴉片則來自罌粟花的種子,但它們最初是用來治療疾病或緩解疼痛的,并非用于吸食。
所以說,有些天然產(chǎn)品如果使用不當(dāng),也不一定對健康有益!
合成牛靛藍(lán)
另外,人工合成的某些化學(xué)物質(zhì),是受自然界啟發(fā),利用現(xiàn)代技術(shù)加以廣泛應(yīng)用的。它們與自然產(chǎn)品完全相同,但是避免了對自然的過度開發(fā)。例如,雖然可以從菘藍(lán)的葉子中提取出靛藍(lán)……但是,世界上每天生產(chǎn)的牛仔褲數(shù)量如此之大,以至于需要大量的靛藍(lán),因此需要大量的菘藍(lán),如此一來就需要大量的土地種植菘藍(lán)……但是人類不可能用菘藍(lán)地取代為我們提供糧食的小麥田或玉米田。于是人們合成了靛藍(lán),用于服裝加工。
人造化學(xué)物質(zhì)
我們?yōu)闈M足社會生產(chǎn)、生活的需要會制造出某些化學(xué)物質(zhì),它們在自然界中原本是不存在的。例如,緊身褲是用氨綸紗線制成的,而萊卡(Lycra?)也是自然界中不存在的物質(zhì),人類發(fā)明它們是為了改善我們的日常生活。
化學(xué)與日常生活
化學(xué)存在于我們的日常生活中,幫助我們解決了許多日常問題。
好滑啊,撒鹽!
你知道為什么在北方每年冬天都要在道路上撒鹽嗎?這是因為水在0℃時會結(jié)冰,在冬天,某些地區(qū)溫度會下降到0℃以下。如果下雨或下雪,由于溫度過低,道路被冰面覆蓋,就會變得非?;_@時,撒鹽可以大大降低水結(jié)冰的溫度,從而防止交通事故的發(fā)生!
做一做以下實驗
在一個碗中放少許水,小冰塊,將它們混合并用溫度計測量一下冰水混合物的溫度。在另一個碗中,放入等量的水和小冰塊,加入一湯匙鹽,混合,并用溫度計測量混合物的溫度。注意,碗的壁沿可能會變得很冷!你有什么發(fā)現(xiàn)呢?
不會分離的蛋黃醬還有洗發(fā)水
油和水是兩種不相溶的液體,也就是說,即便你把這兩種液體倒在一塊兒,過一會兒它們還是會再次分離。那么為什么蛋黃醬不會分層呢?這是因為蛋黃醬中加入了一種稱為表面活性劑的化學(xué)物質(zhì),它們會使油和水互溶。一些表面活性劑與油具有親和力,而另一些表面活性劑與水具有親和力:因此,表面活性劑將油與水“銬在一起”,強迫它們保持混合狀態(tài)。這與洗發(fā)水和清潔產(chǎn)品中需添加表面活性劑的原理是一樣的!
如何制作蛋黃醬并使其保持穩(wěn)定?
最簡單的蛋黃醬的制作方法是將蛋黃和油混合起來,攪拌,直到醬汁光滑為止。注意:蛋黃的主要成分是水。
實驗:在碗中,加入一湯匙油和水。攪拌。我們可以觀察到什么?所得混合物看上去完全不像蛋黃醬那樣,是混合在一起的,幾分鐘后,混合物開始分層,發(fā)生沉降,即油和水分離了。
粉色或藍(lán)色的繡球花
除葉綠素外,某些化學(xué)物質(zhì)也會給花朵、蔬菜或水果著色,這些植物對土壤的pH值敏感。 pH值是測量介質(zhì)酸堿性的量值。 我們說當(dāng)pH值小于7時,介質(zhì)是酸性的;當(dāng)pH值等于7時,介質(zhì)是中性的;當(dāng)pH值大于7時,介質(zhì)是堿性的?;ㄉ剀眨╣`n)(一種天然染料)的pH值就大于7。 又比如,繡球花的花朵在土壤的pH值低于6時為藍(lán)色,在土壤的pH值是中性時為白色或綠色,而在堿性土壤中則為粉紅色。
如果你的花園里有粉紅色或白色的繡球花,你可以給它們澆一點水和一點蘋果醋……你將看到花朵會變成藍(lán)色!
實驗:
在小鍋中加入約300毫升的水,并將其加熱。
將四分之一個紫甘藍(lán)切成小塊,放入水中。
水沸騰時停止加熱。
收集菜汁,不要有菜渣(比如,可以用濾網(wǎng)將菜渣濾掉)。
在三個不同的杯子中倒入冷卻的紫甘藍(lán)汁,并在各杯中分別添加:
——第一杯:幾滴檸檬汁,
——第二杯:礦泉水,
——第三杯:幾滴洗潔精。
觀察一下,你會發(fā)現(xiàn):
第一杯變成紅色,第二杯中的紫甘藍(lán)汁不變色,第三杯中的變成藍(lán)色。這是由于檸檬汁是酸性的,礦泉水是中性的,洗潔精是堿性的。紫甘藍(lán)汁的顏色會因為溶液的pH值不同而改變。
這是魔術(shù)嗎?不,這是化學(xué)反應(yīng)!