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第4章 现代科技大发明

计算机

追溯先驱者的足迹,计算机的发明也是由原始的计算工具发展而来的。中国在2 000多年前的春秋战国时期,劳动人民就独创了一种计算工具——算筹。从唐代开始,算筹逐渐向算盘演变。到元末明初,算盘已经非常普及了。随着人类社会生产的不断发展和社会生活的日益丰富,人们一直希望发明出一种能自动进行计算、存贮和进行数据处理的机器。因而,许多先驱者踏上了发明计算工具的艰难历程。1642年,法国著名的数学家帕斯卡率先迈出了改革计算工具的重要一步,成功地创造了一台能做加、减法的手摇计算机。

帕斯卡的加法器并不先进,但是这项工作是开创性的。在帕斯卡思想启发下,很多科学家开始向自动化、半自动化程序计算机发起挑战。

直到19世纪中叶以后,计算器同纺织技术的重大革新——程序自动控制思想结合起来,一些功能较全面的计算机器这才纷纷登上历史舞台。

奇异的天才、英国数学家巴贝奇于1822年设计完成的差分机就是其中一个佼佼者。这是一种顺应计算机自动化、半自动化程序控制潮流的通用数字计算机。

而真正揭开电子计算机新篇章的应该是“埃尼阿克”(ENIAC)的诞生。但“埃尼阿克”却没有真正的运控装置。大量运算部件是外插型的,每一步计算都要花很多时间先将程序连接好,准备工作繁琐,大大影响了运算速度。

后来,美籍匈牙利人冯·诺依曼提出了新的改进方案,这个方案所设计的计算机被称为“离散变量自动电子计算机”(英文缩写EDVAC,中文译为“埃迪瓦克”)。新方案中,冯·诺依曼提出采用二进制和存储程序的设想,从此,诺依曼博士毅然投身到新型计算机设计的行列中。

“埃尼阿克”还没问世,冯·诺依曼就洞察到它的弱点,并提出制造新型电子计算机“埃迪瓦克”的方案。和“埃尼阿克”比起来,“埃迪瓦克”这个长达101页的划时代文献是目前一切电子计算机设计的基础,虽然“埃迪瓦克”是集体智慧的结晶,但冯·诺依曼的设计思想在其中起到了重要作用。他的名字将永远铭记在人们心中。

从“埃尼阿克”诞生时起直至20世纪50年代末,是第一代计算机的快速发展时期。在60年代初期,美国突然出现了计算机的“爆炸性发展”的局面。从1951年到1959年,美国装机总数为3000多台。而从1960~1962年,短短3年即安装了7500台计算机。这段时期,为适应计算机工业生产和用户的大量需要,一些计算机厂家开始开发计算机族,即系列产品。例如,久负盛名的计算机公司——IBM公司相继推出了以科学计算为主的大型计算机族、大型数据处理机族和中小型通用计算机族。计算机的应用领域由此普及开来。

电报

1822年,俄国外交官希林受到当时种种电学发现的启发,全身心地投入到电磁电报机的研究中。1829年,希林研制出了人类历史上的第一台电磁式单针电报机。这台电报机用6根导线传递信号,接受信号的一端根据6根磁针偏转情况的组合,译出传输方的信息。1837年,沙皇下旨按照希林的建议,在圣彼得堡和皇宫之间设立了电报线路,可惜希林此时已不在人世了。

使希林电报机投入使用的是英国人库克和惠斯通。1836年,他看到了一位名叫蒙克的教授用一个指针检流计在做一些电报试验,便联想到能否将这个试验结果变为能服务于大众的商品!不久,他与伦敦皇家学院的教授惠斯通合作,于1837年发明出第一台双针电报机。这台电报机采用了五根磁针,表盘上印着20个字母和10个数字。随着电线输送电流的方向的改变,每根磁针都产生摇摆,而它的摇摆方向最终停留在一个数字前,字母则由两根磁针指向确定。

继库克和惠斯通之后,欧洲的许多科学家们致力于磁针式电报机的发明和改进。其中,尤以美国人萨缪尔·莫尔斯的贡献最为杰出。

青年时代的莫尔斯本是一位才华横溢的画家。1832年,莫尔斯赴法学画后乘船回国。那是一次神奇的旅行,因为它改变了莫尔斯的命运,也推动了人类通信史的进程。

在船上,莫尔斯结识了一位医生,这位医生拥有一件名叫电磁铁的神奇物件,通电后,它便能吸起铁质物品。莫尔斯被这个新颖的玩意所吸引,随即他那丰富的想象力在脑海中凝结出了一个惊人的构想,他打算以电磁学为基础,设计制造一部可进行远距离通信的工具。然而,莫尔斯却面对着极大的困难,因为他对电磁学一无所知。于是,他买来各种书籍,决定要系统地学习电磁学知识。

半年后,莫尔斯已经掌握了电磁学的基本原理。在电学家约瑟夫·亨利的帮助下,他开始实施下一步的计划。5年夜以继日的勤奋努力终于结出了硕果。1837年,莫尔斯研制成功了一套传递莫尔斯电码的电报机。它是靠电流有规律地中断来实现信号传递的。而莫尔斯电码则由点、画和空白组合而成,具有简单、准确和经济实用等特点。1844年,一条位于华盛顿和巴尔的摩之间的长途电报线架设成功。在5月24日的典礼上,莫尔斯用激动的手指向70千米外发出了人类历史上的第一封长途电报:“上帝创造了何等的奇迹!”其实,这所谓的上帝正是人类自己。随后,莫尔斯电码和莫尔斯电报机很快传到了欧洲。电码被人们沿用下来,而电报机则不断得到改进。

今天,在世界的任何一座城市中,人们都能轻松便捷地使用电报服务。所以,让我们感谢这些为通信事业做出巨大贡献的先驱者吧!

电话

1847年,贝尔出生于英国苏格兰的爱丁堡。17岁时他进入了爱丁堡大学学习语言学。在校期间,贝尔系统地学习了语音和声波振动等知识,为日后发明电话打下了良好的基础。

早在1869年,贝尔在一次偶然的实验中发现了一个有趣的现象:当电流接通和断开时,螺旋形的线圈会发出噪声,这声音和电报发送莫尔斯电码时的“滴答”声相似。于是,贝尔设想可以利用一根电报线发送不同音高的电报信息。当他向一位有名的电学技师请教时,对方否定了他的想法。那位技师认为他缺乏最基础的电学知识。于是,贝尔决定学习电学知识。然而,两年后,随着贝尔对电学的逐渐熟悉和了解,他却更加坚信电波可以传递声波。于是,贝尔开始潜心于电话的设计和实验中。

随后,贝尔在两位赞助人的资助下,开始了他的研究。但是,在研究过程中,贝尔一直不满意自己的动手操作能力,而电器专家托马斯·沃森的出现则给贝尔带来了巨大的帮助。

1875年6月2日,贝尔和助手沃森在一间阁楼大的工作室里忙碌着。当时,沃森手边的一块衔铁停止了振动,于是,他就用手指拨动了起来,被拨动的簧片发出了微弱的声音。大多数人或许对此根本不会在意,但是这一微小举动却引起了贝尔的深思:如果轻拨簧片能产生声波状的电流,那么人声也应该能做得到。当天晚上,贝尔就将电话的草图画了出来:有话筒的一端紧紧地和膜片连接着,讲话人发出的声波能够引起膜片振动,这种振动导致送话器上的簧片随之振动;簧片恰好在电磁铁的一极振动,由于电磁感应的作用,就会产生一股电流。电流的强度随意变化,就好像声音在空气中传播会让空气的密度随之变化一样,这时,把一只耳朵贴近另一端的膜片,就能听到讲话者的声音了。

科学的道路是艰辛的,但智慧的火花最终还是转换成了伟大的创举——3年之后,世界上第一部电话机终于诞生了,它传递的第一句人声是:“沃森先生,快到这边来,我需要帮助。”电话的出现成为扩展人类感官功能的第一次革命。电话的专利被批准后不久,贝尔在费城的百年展览会上展示了它,这架神奇的装置引起了所有参观者的兴趣。1877年7月,贝尔和伙伴们成立了自己的公司,即美国电话与电报公司的前身。电话取得了无与伦比的商业成功,而贝尔的公司也最终成为世界上最大的私营公司(现已被分为数家规模较小的公司)之一。

电话交换机

电话网是开放电话业务、为广大用户服务的通信网络。最早的电话通信形式只是两部电话机中间用导线连接起来便可通话,但当某一地区电话用户增多时,要想使众多用户相互间都能双双通话,便需要一部电话交换机。

电话交换机是一种使许多电话用户在需要时能及时进行通话的专门设备,它的功能是连接用户与用户之间或与另一交换系统之间的电话电路。这时,便形成了一个以交换机为中心的简单的电话网。在某一地区,随着电话用户持续增多的势头,便需建立多个管理电话交换机的电话局,然后由各局间的中继线路和交换机将各局连接起来,形成多局式电话网。这种交换机有许多弊病,其中最明显的缺陷是:工作效率低和保密性差。

1891年,一种新式的自动交换机问世。用户操纵电话机上的两个按钮完成自动交换。需要寻找受话人时,按照对方的电话号码按动这两个按钮,自动交换机里的一个金属杆就会运动,这种自动接通受话人的线路。通话结束后,金属杆自动复位。自动交换机的发明人是美国的阿尔蒙·B·斯特罗杰。

令人惊奇的是,这位发明家并不是专业电器研究者,而是一名专门承办丧葬的生意人。他发现,电话局的话务员不知是有意还是无意,常把他的生意电话接到他的竞争者那里,使他的多笔生意因此丢掉。为此,他发誓要发明一种不要话务员接线的自动接线设备。

1889~1891年,他潜心研究一种能自动接线的交换机,结果他成功了。1891年3月10日,他获得了发明“步进制自动交换机”的专利权。1892年11月3日,斯特罗杰发明的接线器制成的自动交换机在美国印第安纳州的拉波特城投入使用,这便是世界上第一个自动电话局。

无线电

1894年,20岁的马可尼从杂志上读到,赫兹在实验室里做过电磁波传送试验之后断然否认了利用电磁波进行通信的可能。他并没有迷信权威,而是认为利用电磁波跨越空间传送通讯将远远优于通过电线传输。

为了证实自己的设想,马可尼开始搜集资料进行试验。结果,马可尼成功地看到了赫兹所观察到的现象。第二年,电波信号已经可以发射2.7千米了。这一成功使马可尼心中产生了一个使无线电网络布满全球的梦想。

为增大信号接收距离,马可尼研制了检波器。他还自制了一个更大的电感线圈,并接上了天线,以使信号传到更远的距离。经过试验,信号传到了1.6千米以外的地方。就这样,马可尼发明了自己的无线电报。

1896年,马可尼向意大利政府申请资金来制造更大的发报机,遭到了当地政府的拒绝。但这一发明却得到了伦敦科学界和实业界的高度重视,他于1896年获得了无线电通信发明的专利并成立了马可尼无线电报公司。当时,马可尼的无线电波已经可以传播至160千米远的距离。在赢得了经济支持以后,他在英国西海岸修建了一座2.5万千瓦的发射站。

1901年12月11日,马可尼在加拿大的纽芬兰,将天线固定在风筝上,再将风筝系在一条电缆上,当风筝飞到122米的高空时,接收到了预先设定好的三点信号。这一成功立刻引起了全世界的轰动,这也成为以后出现的无线电通信、广播等技术广泛发展的起点。

1910年,马可尼接收到了大约9 600千米外发出的信息。1916年,他又利用短波使发射机功率增大了100倍。

不仅如此,马可尼还在1932年用抛物面天线为微波定向;1934年,他又亲自演示在雾中应用微波导航,次年,他还建议用微波传播电视。

为表彰马可尼在无线电领域的杰出贡献,1909年,他与德国物理学家布劳恩共同分享了诺贝尔物理学奖。

在对无线电的研究中,还有一位佼佼者,就是和马可尼同时代的俄国的波波夫。波波夫于1859年出生于俄国的一个牧师家庭,曾就读于彼得堡大学。1888年,波波夫对电磁波产生了很大的兴趣并开始致力于试验研究。

6年后,波波夫研制成功了一台电磁波接收机。1895年,在彼得堡的物理学会分会场,他完成了一次成功的演示,这使他备受鼓舞。此后,他又改进了这架机器,使无线电收报机更加完善。1896年,波波夫成功地在距离250米左右的地方清晰地收到了世界上第一份无线电报,内容是纪念电磁波的发现者海因里希·赫兹。1897年,波波夫的无线电通信距离扩展到了640米。夏季,其距离进一步扩展到了5千米。在波波夫的不断努力下,无线电通信在俄国也逐渐普及开来。

传真机

传真技术的起源说来很奇怪,它不是有意探索新的通信手段的结果,而是从研究电钟派生出来的。1842年,苏格兰人亚历山大·贝恩研究制作一项用电控制的钟摆结构,目的是要构成若干个互联起来同步的钟,就像现在的母子钟那样的主从系统。他在研制的过程中,敏锐地注意到一种现象,就是这个时钟系统里的每一个钟的钟摆在任何瞬间都在同一个相对的位置上。这个现象使发明家想到,如果能利用主摆,使它在行程中通过由电接触点组成的图形或字符,那么这个图形或字符就会同时在远距主摆的一个或几个地点复制出来。

根据这个设想,他在钟摆上加上一个扫描针,起着电刷的作用;另外加一个由时钟推动的信息板,板上有要传送的图形或字符,它们是由电接触点组成的;在接收端的信息板上铺着一张电敏纸,当指针在纸上扫描时,如果指针中有电流脉冲,纸面上就出现一个黑点。发送端的钟摆摆动时,指针触及信息板上的接点时,就发出一次微小的电流。信息板在时钟的驱动下,缓慢地向上移动,使指针一行一行地在信息板上扫描,把信息板上的图形变成电流传送到接收端,接收端的信息板也在时钟的驱动下缓慢移动,这样就在电敏纸上留下图形,形成了与发送端一样的图形。这便是一种原始的电化学纪录方式的传真机。

随着人们生活水平的提高,人们对发生在自己周围的事情越来越感兴趣,因此,对新闻照片和摄影图片的需求也是很广泛的。许多科学家都曾致力于相片传真机的研究。

爱德华·贝兰是法国摄影协会大楼里的工作人员,他所在的法国摄影协会大楼下正好是法国电信线路从巴黎——里昂——波尔多——巴黎的起始点和终点。这为贝兰的研究提供了得天独厚的条件。

1907年11月8日,爱德华·贝兰在众目睽睽之下表演了他的研制成果——相片传真机。成功并没有使贝兰陶醉,他继续在已有的基础上进行研究。1913年,他制成了世界上第一部用于新闻采访的手提式传真机。次年,法国的一家报纸首先刊登了通过传真机传送的新闻照片。相片传真机主要是利用了电子元件感光的特点,把指针接触式的扫描改变成光电扫描,不仅使传真的质量大大提高,而且光电扫描和照相感光制版的配合,使相片传真得以实现。

1925年,贝尔研究所率先研制出高质量的相片传真机。1926年,美国电报电话公司正式开放了横贯美国大陆的有线相片传真业务,同年还与英国开放了横跨大西洋的无线相片传真业务。此后,欧美各国和日本等国相继开放了这项业务,从此,相片传真被广泛应用于传送新闻照片,随后扩展到军事、公安、医疗等部门,用来传送军事照片、地图、罪犯照片、指纹、X光照片等。

人造卫星

1955年的一天,前苏联航天设计局负责人科罗廖夫忽然灵机一动:既然火箭可以把核弹头射到数百千米远的地方,为什么不可以把核弹头取下,换上卫星呢?经过几个月的酝酿,前苏联政府终于在1956年1月30日做出了决议,批准发展一颗重型人造卫星,并从R-7导弹上开发一种派生型火箭,将卫星送入太空轨道。1957年10月4日,前苏联拜科努尔发射场格外肃静,一枚三级运载火箭傲然矗立在发射台上,火箭上载着世界上第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”。伴随着“轰”的一声巨响,大地猛地颤动起来,火箭带着长长的焰尾冲上了云霄。几分钟后,卫星终于从火箭上弹出,以每秒7.9千米的第一宇宙速度,进入了环绕地球飞行的轨道。卫星内的无线电发射机通过星外天线发射出无线电波,地面监控人员很快便收到了来自太空的无线电信号。“成功了!”所有的工作人员都欢呼起来。由此,人类迈向太空的桂冠,理所当然地落在了前苏联人的头上。

从地球上有了第一颗人造卫星至今虽然仅40余年,但各国的空间技术都有了迅猛的发展。1960年8月12日,美国国家航空航天局成功地发射了一颗实验性的无源通信卫星“回声1号”,它实际上是一只由聚酯薄膜制成的气球,直径达30米,有10层楼房那么高,但球壳却极薄,同报纸的厚薄差不了多少。人们从此实现了“地球——人造卫星——地球”的空间无线电通信。

俗话说“天有不测风云”。传统的气象观测系统一直用直接测量法,即利用各种测量仪器直接测出大气的温度、湿度、气压、风力等数据。而面对占地球表面80%的海洋、极地和人烟稀少、难以建立气象站的地区,则无法保证观测数据的完整性和准确性。1960年4月1日,美国发射了世界上第一颗气象实验卫星“泰勒斯”号。该卫星重约128千克,用两台电视摄像机进行地面摄影并传递云层照片,使气象学家可追踪、预报和分析风暴。

到目前为止,美国、俄罗斯(包括前苏联)、日本、欧洲空间局、中国、印度等国共发射了100多颗气象卫星。

几乎在同时,美国发射了世界第一颗“子午仪”导航卫星,传统无线电导航系统从此被取代。此系统主要由美国海军使用,到1967年开始正式向民用开放。它由4颗卫星组成导航网,全球的舰船平均每隔90分钟就可以看到一次“子午仪”,并接收其自动发射的信号进行定位,定位精度约为30~40米,每次定位约需8~10分钟。“子午仪”导航卫星系统是低轨道导航卫星,它集中了远程无线电导航台全球覆盖和近程无线电导航台定位精度高的优点,仅用4颗卫星就能提供全天候全球导航覆盖和周期性二级(经纬度)定位能力。

鼠标

20世纪五六十年代的时候,计算机还只是科学研究人员才能使用的“大家伙”,可年轻的恩格巴特当时几乎是凭直觉就认为计算机会成为一种工具,他深信计算机将在屏幕上显示需要的信息。当时的人们并没有太多在意这个年轻工程师的想法,甚至有人告诉他计算机只是用于商业,不用花费学术资源研究它。

然而这些都没有阻拦这位年轻工程师的梦想之路,随后的一段时间里,恩格巴特带领一组工程师设计了称为NLS的操作系统,虽然今天看来,该系统显得粗糙,但正是这个系统,迈出了图形操作系统的第一步。而这个系统的某些思想和性能甚至现在仍可以应用于微软的文字处理系统(Word)中。

1968年,恩格巴特在美国旧金山举行的计算机秋季年会上,向与会者公布了他的研究成果:用一个键盘、一台显示器和一个粗糙的鼠标器,远程操作25千米以外的一台简陋的大型计算机。由于这项成果是图像界面、鼠标、高级链接和电子邮件的第一次与世人的公开展示,因而轰动了当时仍用穿孔卡输入的电脑领域。

恩格巴特鼠标的原型有一个木头精心雕刻的外壳,仅有一个按键。其底部安装着金属滚轮,用来控制光标的移动。1970年,这个小装置获得专利,名称为“显示系统X-Y位置指示器”。它工作原理是由底部的小球带动枢轴转动,并带动变阻器改变阻值来产生其位移信号,再经过微处理器的处理,计算出其水平方向及垂直方向的位移,屏幕上的光标可随之移动,产生一对相对于屏幕的坐标。用它取代键盘上的使光标移动的上、下、左、右键,使用户可以方便地使用计算机。

鼠标发明之初并没有引起众人太多的关心,直到4年以后才逐步引起了人们的重视。首先,一些曾经是恩格巴特学生的施乐公司帕洛阿托研究中心所的科学家们,将恩格巴特所发明的鼠标配置在这个公司刚刚研制成功、具有图形界面的Alto微电脑上,结果让人们感到非常惊奇,有了这只“小老鼠”的帮助,使这台微电脑的操作变得异常的方便和快捷。

鼠标的英文原名是“Mouse”,提到它名字的含义时,恩格巴特曾向人们介绍说那是因为它的形状与老鼠相似,而且也像老鼠一样拖着一条长长的尾巴,所以,在实验室里被恩格巴特和同事们戏称为“Mouse”。然而,人们广泛使用鼠标已经很多年了,到如今还没有人能够给它想出一个更恰当的新名字,只好让它屈尊继续使用这个不太雅观的名字了。

1983年,苹果电脑公司也把经过改进的鼠标安装在Lisa微电脑上,从此,鼠标在计算机业界声名显赫,它与键盘一样成为电脑系统中必不可少的输入装置。此后,微软公司的Windows操作系统和各种版本的Unix操作系统也纷纷仿效,鼠标成了这些图形化界面操作系统必不可少的人机交互工具。随着Windows操作系统的成功普及,人们在使用电脑的时候已经离不开这只“小老鼠”了。

光纤

1960年,美国人梅曼发明了红宝石激光器,使人类获得了性质与电磁波相同、且频率和相位都稳定的光——激光,但当时这种激光器还不能在室温条件下连续工作。

由于激光频带宽、纯度高、不易扩散,具有很好的方向性,因而很快便在通信领域找到了用武之地。

在光纤的传输介质方面,人们发现了透明度很高的石英玻璃丝可以传播光。这种玻璃丝叫作光学纤维,简称光纤。光纤一般由两层组成,里面一层称为内芯,直径一般为几十微米或几微米;外面一层称为包层。为了使光纤在施工的过程中不易被拉断,通常把千百根光纤组合在一起进行增强处理,制成像电缆一样的光缆,这样既提高了光纤的强度,又使光纤系统的通信容量大大增加。光纤的突出优点,是它可以在同一条通路上进行双向传输,利用这一特性,用户可以通过交互信息系统与对方对话,这就是我们所说的光纤通信。

光纤通信是运用光反射原理,把光的全反射限制在光纤内部,用光的信号取代传统通信方式中的电信号。但初期的光纤,光在其中传输时损耗很大。因此,要想用它来通信是不可能的。

1966年7月,英国标准电信研究所的英籍华人高锟博士和霍克哈姆就光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文,论文分析了玻璃纤维损耗大的主要原因,大胆地预言,只要能设法降低玻璃纤维中的杂质,就有可能使光纤损耗从每千米1 000分贝降低到每千米20分贝,从而有可能用于通信。这篇论文鼓舞了许多科学家为实现低损耗的光纤而努力。

1970年,美国康宁玻璃公司的卡普隆博士等三人,经过多次的试验,终于研制出传输损耗仅为每千米20分贝的光纤。这样低损耗的光纤,在当时是惊人的成就,使光纤通信有了实现的可能。

1970年,美国的贝尔研究所研制出能在室温下连续工作的半导体激光器,这种激光器只有米粒大小。尽管最初的激光器的寿命很短,但这种激光器已被认为是可以作为光纤通信的光源。由于光纤和激光器的重大突破,使光纤通信有了实现的可能,因此,1970年被认为是值得纪念的光纤传输元年。

1970年,突破了光纤和激光器两项技术难题,光纤通信从理想变成可能,各国电信科技人员,竞相进行研究和试验。光纤通信开始进入实用阶段,而且此后的发展极为迅速,其应用系统也已经多次更新换代。20世纪70年代的光纤通信系统主要应用光纤的短波波段进行传输;80年代以后逐渐改用长波波段;到90年代初,光纤的通信容量扩大了50倍。到了90年代后期,传输波波长更长,并且开始使用光纤放大器等新技术以增强信号、扩大传输容量。这时,光纤广泛地应用于市内电话以及长途通信干线中,成为通信线路的骨干。甚至美、日、英、法等8国已宣布,今后铺设长途通信干线不再使用电缆而改用光缆。

条形码

早在1952年,伍兰德就获得了一项类似“牛眼”的商品标识码的设计专利,这种商品标识码由一组同心圆环组成,通过每个圆环的宽度和圆环之间距离的变化,来标识不同的商品。但是由于当时计算机技术水平的限制,伍兰德的设计未能实现。进入20世纪70年代后,商品流通得到了迅速的发展,商品的种类日益增多,无论是制造商还是经销商,都想找到一种简单有效的商品管理方法,而解决这个问题的最佳途径就是建立统一的商品标识码。当时以IBM公司为首的计算机公司,在计算机和激光扫描技术方面日益趋近成熟,因此利用统一的商品标识码对商品实行计算机管理的时机已经到来。为了选择一种快捷、简单、准确,并可以用激光扫描仪读取的商品标识码,美国于1971年成立了标准码委员会负责这项工作。伍兰德代表IBM公司加入了这个组织。

当时,IBM公司在激光扫描技术和商品标识码的研究中处于领先地位,伍兰德在研究中发现,他起初所设计的“牛眼”码在实施上存在着许多困难,因此他又设计了一种条形码,也就是现在普遍使用的条形码。这种新设计率先在辛辛那提的一家零售店实施和推广。试验发现,条形码比伍兰德原来设计的“牛眼”码有很多的优越性。因此,IBM公司向“标准码委员会”推荐将条形码作为统一的商品标识码。伍兰德先生向委员会阐述了条形码的优越性和可行性,指出“牛眼”码在实施上存在的困难,伍兰德先生的报告得到了委员会的认可。于是,委员会于1972年做出决定,将IBM公司推荐的条形码作为统一的商品标识码,从而使千姿百态的商品有了统一的识别标准。条形码的使用,为商品流通业实现计算机管理奠定了良好的基础。

互联网

20世纪60年代,随着美苏冷战的加剧,美国国防部害怕仅有的一个集中军事指挥中心被前苏联的核武器摧毁,那样的话,全国的军事指挥将会陷入瘫痪状态,其后果不堪设想。因此,有必要设计一个由多个分散的指挥点构成的指挥系统,某些指挥点遭到破坏后,其他的指挥点则不会受到影响,而这些分散网点的相互连接则要通过某种形式的通信网。为此,美国国防部组建了高级研究规划署(英文为ARPA,音译阿帕),其核心部门之一叫作信息处理技术办公室。从此,对阿帕网的研究开始了。

1962年10月,美国国防部请来了科学家约瑟夫·兰克里德担任高级研究规划署信息处理技术处的负责人。他把一大批专家学者团结到阿帕网周围,戏称银河网络。这些人后来都是研究网络的中坚力量。

1966年,33岁的鲍姆·泰勒接任信息处理办公室的主管,他的办公室有3台电脑终端,必须使用不同的操作系统和上机步骤,使用十分不便。这个时候,泰勒从高级研究规划署申请到100万美元的经费,准备实施不同类型电脑主机联网的试验。

到了1969年,联网工作开始了实质性的进展。联网试验在位于加州大学洛杉矶分校和斯坦福大学等地的四台高级计算机上开始。通过招标,罗伯茨把项目交给了BBN公司。当这个项目完成后,电脑网络具有历史意义的时刻便来临了,相隔数百千米的两台主机成功地进行了第一次对话。

1972年10月,第一届国际计算机通讯会议在华盛顿开幕,网络先驱者一致决定成立国际网络工作组,计划以阿帕网为基础连接全球大大小小的网络,已在斯坦福大学任教的文特·塞尔夫博士当选为工作组主席。他和卡恩的研究成果TCP/IP协议为互联网的成功实现提供了有力的理论依据,随后,互联网便以极快的速度向全世界的各个角落渗透。

为了表彰塞尔夫和卡恩为发展因特网作出的杰出贡献,1997年12月,克林顿总统为他们颁发了“美国国家技术奖”,而塞尔夫则被后来的人们尊称为“互联网之父”。

全球卫星定位系统

1957年10月,世界上第一颗人造地球卫星的成功发射,使电子导航技术进入了一个崭新的时代。自此,空基电子导航系统(统称为卫星电子导航系统)也应运而生了。第一代卫星电子导航系统的代表是美国海军武器实验室委托霍普金斯大学应用物理实验室研制的海军导航卫星系统,简称NNSS。因为该系统都要通过地极,所以也称“子午仪卫星系统”。这个系统不受时间、空间的限制,但其卫星数目少,运行高度低,因而无法连续地提供实时三维定位信息,很难满足军事和民用的需要。

为实现全天候、全球性和高精度的连续导航与定位,1973年美国国防部批准其陆海空三军联合研制第二代卫星导航定位系统——全球定位系统(Global Position System),简称GPS系统。起初的GPS方案由24颗卫星组成,这些卫星分布在互成120°的三个轨道平面上,每个轨道平面分布8颗卫星,这样的卫星布局可保证在地球上的任何位置都能同时观测到6~9颗卫星。为了识别不同的卫星信号并提高系统的抗干扰能力和保密能力,科学家们采用了直接序列扩频技术(DS-SS),整个系统相当于一个码分多址系统(CDMA)。为了补偿电离层效应的影响,该系统采用了双频调制。1978年,由于美国政府压缩国防预算,减少了对GPS的拨款,GPS联合办公室就将原来计划中卫星数由24颗减少到18颗,并调整了卫星的布局。18颗卫星分布在互成60°的6个轨道平面上,每个轨道平面分布3颗卫星,这样的配置基本能够保证在地球上任何位置均能同时观测到至少4颗卫星。但试验发现这样的卫星配置可靠性不高,另外由于在海湾战争中GPS发挥了巨大的作用,因此,在1990年对第二方案进行了修改,最终方案是由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成整个系统,6个轨道平面的每个平面上分布4颗卫星,这样的配置使同时出现在地平线以上的卫星数因时间和地点而异,最少为4颗,最多可达11颗。

GPS系统的建立给定位和导航带来巨大的变化。它可以满足不同用户的需要。在航海领域,它能进行石油勘测、海洋捕鱼、浅滩测量、暗礁定位等;在航空领域,它可以在飞机进场、着陆、中途导航、飞机会合和空中加油、武器准确投掷及空中交通管制等;在陆地上,它可用于各种车辆和人员的定位、大地测量、摄影测量、野外调查和勘探的定位等。在空间技术方面,可以用于弹道导弹的引航和定位,空间飞行器的导航和定位等。

枪的历史非常悠久。我国古代四大发明之一的火药,对于枪的发展起到了重要的推动作用。我国南宋时期,陈规发明了原始火药武器。他把火药装在毛竹筒里,作战时由两个人拿着,点着火药,用喷射的火焰烧杀。13世纪,我国的火药经印度、阿拉伯,最后传到了欧洲并逐步发展起来。

1825年,法国军官德尔文设计了一种枪管尾部带药室的步枪。这种枪械从枪口装入枪弹,称为“前装枪”。前装枪装填时枪管必须竖直,射手动作幅度大,容易暴露目标。所以就有人开始研制“后装枪”了。

1835年,普鲁士人德雷泽研制成功了一种新型的后装枪——后装针发枪。这种枪在使用时,用枪机从后面将子弹推入枪膛。后装针发枪射速更高,而且射手能以任何姿势重新填子弹。到1848年,成为人们普遍使用的一种枪。

毛瑟兄弟于1865年设计了一种枪机直动式步枪,称为“毛瑟枪”。后来的步枪一直沿用毛瑟枪的结构原理。

19世纪60年代,正值美国南北战争期间。美国人加德林采用多枪管机械化装填的方法来提高射速,为枪向自动化发展做出了一定贡献。与此同时,另一种叫“斯潘塞”的连发枪在枪托上开了一个直通枪膛的洞,子弹从洞里填进去,借助洞中弹簧的力量弹进膛内。这种连发枪在作战中发挥了较大的威力。

1883年,英籍美国人马克沁发明了世界上第一支以火药燃气为能源来转动机构进行连射的机枪。后来,马克沁又发明了重机枪。这种机枪的理论射速约为600发/分,枪身重量27.2千克。

1903年,丹麦人麦德森研制的轻机枪问世了。麦德森机枪全重不到10千克,并且可以使用普通步枪子弹。在第一次世界大战中,轻、重机枪被称为“战争之神”,它使数百万人在射击声中丧失了性命。

第二次世界大战结束后,各国都转向轻重两用机枪的研制。可以说,两用机枪是二战以来枪械中的后起之秀。

枪械中的最小成员是众所周知的手枪。16世纪初期,德国人基富斯发明了转轮发火手枪。这种手枪虽然易于操作,但成本很高。后来又出现了击发发火枪,这种枪操作不便,发射速度慢,不适合作战。手枪经过漫长的演变过程,到19世纪末期,一些新式手枪问世了。左轮手枪也称为转轮手枪,是美国人柯尔特在1835年发明的。这种手枪机构简单、反应灵活、使用安全,被各国广泛使用。

第一次世界大战以后,人们发现在步枪和手枪之间还应配备一种自动武器,来弥补两种步兵武器之间的空缺。冲锋枪就是为了满足这一需要问世的。早期的冲锋枪有效射程不超过200米,射击精度也差。二战以后,冲锋枪在结构上有了改进,在性能上也有了进一步的提高。现在的冲锋枪缩短了枪身,非常便于操作使用;射击时平稳,后坐力小,射击精度很高;使用方便,携弹量增加;结构轻巧,便于维修。现在的冲锋枪在向轻型化发展,必将成为枪械中的重要成员之一。

潜艇

早在公元前4世纪,波斯帝国就出现了最早的职业潜水者,专门从破损的沉船中打捞财宝。而在13世纪法国的一部《亚历山大历史》著作中,描述了亚历山大大帝(公元前356~前323)乘坐玻璃圆筒进行的一次非真实性的水下冒险。

最早提出潜艇设想的是英国科学家威廉·伯恩,他在1578年设计了一艘完全密封、可以潜到水下并在水下滑行的船。整个船只是由木架构成,外面由防水皮革包裹着。下潜时,手钳收缩舷侧以缩小体积。但他并没能真正建造出这种潜艇。

40年后,科尼利斯·德雷贝尔在英王詹姆斯一世的支持下,很快就制造出了世界上第一艘人力潜艇。在1620年到1624年间,德雷贝尔进行了多次航行试验,证实了水下航行的可能性。

1775年,美国人戴维·布什内尔设计建成一艘单人驾驶的,以手摇螺旋桨为驱动力的木壳潜艇“海龟”号。它的沉浮通过排注海水来控制。在艇底还装有一圈重锤,危急时,可抛掉重锤迅速上浮。

1897年,美国籍的爱尔兰人约翰·霍兰在新泽西州造成一艘以汽油机为水面航行驱动力、以蓄电池电动马达为水下航行驱动力的双推进动力系统潜艇。

霍兰潜艇是现代潜艇的鼻祖,45马力的汽油机能使潜艇以7节航速在水面航行1000海里,电动马达则能使潜艇以5节航速潜驶50海里。潜艇上装有1座鱼雷发射管,携3枚鱼雷,首尾各置1门机关炮。霍兰因而得到了“现代潜艇之父”的称号。霍兰还主持研制出世界上第一艘双层艇壳的潜艇,而且完成了从美国诺夫克至纽约的航行,开创了潜艇进行公海远航的首次记录。

1939年,美国海军实验室的技术顾问罗斯·冈恩最早提出采用核能充当潜艇推进动力的大胆设想。他向美国海军当局呈递了第一份关于研制核能动力潜艇的报告,详细论证了这种新潜艇的巨大优势。但这时海军当局得到了德国正在研制原子弹的消息,冈恩博士的报告并没有引起充分重视。直到二战结束,美国当局才意识到冈恩博士报告的重要性。1946年初,美国海军精心挑选出里科弗等5名优秀军官送往著名的橡树岭核物理研究中心学习核技术。后来,里科弗成为著名的潜艇专家。1954年1月21日,美国海军建造了世界上第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺”号。新建成的“鹦鹉螺”号在1955年1月17日进行了核动力推进的首次试航,创造出历时84小时航程为1 300海里的当时世界潜航最高记录。

1960年,美国海军又建成“乔治·华盛顿”号战略导弹潜艇,使潜艇具备了核攻击能力;1982年10月,中国用潜艇在水下向预定海域发射运载火箭获得成功。这说明中国拥有自己独立开发研制的潜地弹道式战备导弹和战备导弹潜艇的能力;1996年,瑞典“哥特兰”号常规潜艇建成服役,它是世界上首艘AIP动力潜艇,标志常规潜艇又进入了一个新时代。

炸药

1862年,诺贝尔帮助父亲研制高规格的硝化甘油。他反复进行试验,寻找引爆硝化甘油的方法。诺贝尔先将少量硝化甘油放入玻璃管中,塞紧管口,再将玻璃管放到装满火药的金属管中,将两个管口封死,其中一个管口内插有导火管。诺贝尔将导火管引燃后,迅速扔到水中。沉闷的爆炸声证明了诺贝尔得到了他正在寻找的火药。经过多次的试验,诺贝尔从中悟出了引爆硝化甘油的原理。诺贝尔决心找出控制硝化甘油爆炸的方法,希望能够制造出一种理想的引爆装置,并发掘出爆破动力。诺贝尔锲而不舍地做着各种试验。在一次试验中,诺贝尔的弟弟不幸遇难。幸免于难的诺贝尔在1863年完成了第一项具有划时代意义的发明——雷酸汞引爆装置。雷酸汞的爆炸力和敏感度都很大,可以单独与烈性炸药、氯酸钾、硫化锑等混合使用,在受到碰撞或摩擦时都会引起爆炸。1864年,诺贝尔取得了这项发明的专利。

诺贝尔的这一发明马上被应用于实践,在一条正在修建的铁路工程中,雷酸汞的使用不仅大大加快了工程进度,而且还节约了几百万美元。1865年,诺贝尔建立了硝化甘油股份公司,这也是世界上第一家生产硝化甘油炸药的制造厂家。1867年,诺贝尔研制出了黄色炸药,并获得了发明权。黄色炸药的研制成功使得硝化甘油可以以更安全的方式生产,也更容易操作。1868年,诺贝尔发现将海底或湖底的硅藻土与硝化甘油按1:3的比例混合,就形成了安全烈性炸药。新炸药的灵敏度大大低于高纯度的硝化甘油,但威力却比枪用火药高3倍,他将这种炸药命名为“达那炸药”。后来诺贝尔又发现,硅藻土是一种惰性物质,在和硝化甘油混合后,虽然降低了硝化甘油的灵敏度,但同时也使炸药的威力大大降低了。所以诺贝尔希望能够找到一种硅藻土的替代品。

1875年,诺贝尔偶然发现硝化甘油能够溶于火棉胶而成为胶体,这种胶物质能很好地保留爆炸力,但却没有硝化甘油所固有的那种不稳定性。更主要的是,它生产成本低。诺贝尔为它起名“爆炸胶”。1879~1888年,经过近9年的时间,诺贝尔冒着更大的危险,再次向世人显示了他的才华,他发明了无烟炸药。在炸药的历史上诺贝尔成了无人能及的佼佼者。

鱼雷

鱼雷的前身是一种诞生于19世纪初的“撑杆雷”。撑杆雷用一根长杆固定在小艇前部,海战时小艇冲向舰艇,用撑杆雷撞击爆炸敌舰。1864年,奥匈帝国海军卢庇尔斯舰长把发动机装在撑杆雷上,利用高压容器中的压缩空气推动发动机活塞,带动螺旋桨使雷体在水中前行攻击对方舰船。

1868年,英国工程师罗伯特·怀特海德,把用小船装着炸药、用电线导航的“撑杆雷”发展成了一种能在水中自行推进的炸弹。由于它的外形像鱼,又可像鱼一样在水中前进,人们就称其为“鱼雷”。

1899年,奥匈帝国海军制图员路德格·奥布里将陀螺仪安装在鱼雷上控制鱼雷定向指航,造出了世界上第一枚可控制方向的鱼雷,大大提高了鱼雷的命中精度。1904年,美国人E·W·布里斯发明了燃烧宝,以热力发动机代替压缩空气发动机制造了第一个热动力鱼雷(亦称蒸汽瓦斯鱼雷),至此,鱼雷被公认为一种现代化兵器。

第一次世界大战期间,鱼雷有了很大的发展。由德国人制造的蒸汽瓦斯鱼雷1分钟可行进900多米,航程远达8000米,载炸药超过100千克,如果准确命中的话,一下子就可以击沉一艘大军舰。第二次世界大战期间,被鱼雷击沉的运输船总吨位达1366万吨,鱼雷的威力在这个时候也让世人大开眼界。

在鱼雷发展史上,一个重要的标志就是航空鱼雷的问世。1914年的圣诞节,在英国的军舰“方舟”号上搭载的水上飞机,袭击了停泊在库克斯港内的德国舰艇。这是海战史上第一次由舰载航空兵从海上发起的进攻,虽然未能取得显著的战果,却显示了飞机对海战的影响。事后,制定这次作战计划的莱斯克兰奇少校说:“如果我们的飞机当时携带的是鱼雷而不是小型炸弹,那么德国军舰完全可能被击沉。”受这次战斗的鼓舞,英国人很快研制出专用的航空鱼雷。这种鱼雷不需要像舰载鱼雷那样通过鱼雷发射管的强大推力发射出去,而是借助飞机俯冲的加速度产生最初的动力。发射方式和投掷炸弹相似,飞行员一按控制钮,机翼下的鱼雷夹自动打开,鱼雷自然下落,入水后水平前进,直奔目标。

1915年8月12日,英国海军航空兵艾德蒙兹中校驾驶一架“肖特184”水上飞机,在马尔马拉海用航空鱼雷击沉了一艘5000吨的土耳其供应舰。这不仅是世界上首次成功的航空鱼雷攻击,而且也首创了舰载航空兵击沉舰船的记录。此后,各国不断完善鱼雷的制造技术,无航迹电动鱼雷、线导鱼雷、自导鱼雷等纷纷问世。时至今日,鱼雷的航速已提高到90~100千米/小时,航程达46千米。尽管由于反舰导弹的出现,使鱼雷的地位有所下降,但它仍是海军的重要武器。特别是在攻击型潜艇上,鱼雷依旧是不可缺少的攻击性武器。

坦克

1914年6月28日的萨拉热窝事件,成为第一次世界大战爆发的导火线。在这场无法避免的战争中,机枪和火炮的大量使用,使战场变得异常残酷。尸横遍野的惨状也使英国的军事家欧内斯特·斯温顿上校心中极为沉重。看来,要面对敌军的机枪、大炮,又要能突破铁丝网和战壕,必须发明出一种全新的战斗武器。

经过一番苦思冥想,斯温顿心中冒出了一个大胆的念头:将一种较先进的履带式拖拉机装上钢铁外壳,宽大的履带使它在松软泥泞的地上畅行无阻,履带上凹凸不平的花纹可增加与地面的摩擦力,不容易打滑,此外,履带就像个大轮子,车体有多长,轮子就有多大。只要壕沟的宽度小于履带着地长的一半时,就可以轻松地涉水过河。在当时英国海军大臣邱吉尔的支持下,斯温顿上校和克劳姆普顿上校开始了新战车的研制。

1915年8月,世界上第一辆坦克“小游民”终于在英国诞生了。它是由一台拖拉机配上加长的履带和钢板改制而成的。虽然“小游民”使所有观看者心头振奋,但若要它上战场参战,似乎还需要进行一些改进和完善。

1916年1月30日,第二辆坦克“大游民”问世了。这架28吨重的庞然大物可以毫不费力地爬出深深的弹坑,面对纵横交错的铁丝网,“大游民”就像人们用手掌在桌上搓着一团棉花般轻松地将它们死死压在地上。在接下来的打靶项目中,“大游民”也表现出色。半年之内,英国共造出了49辆这样的战车,为了蒙蔽间谍,英国人将这些像运水车的大型车辆,戏称为“TANK”——水柜或大容器的意思。没想到,“坦克”这两字从此便被一直沿用。

坦克刚一问世,便被投入到索姆河战役中。首次出现在战场上的是“陆地巡洋舰”MK1型坦克,这个突如其来的钢铁怪物仅用两个半小时,就占领了大片德军阵地。在之后的战役中,德军只要一听见远处的坦克轰鸣声,便会不顾一切地夺路而逃。

第二次世界大战时,英国的“马蒂尔达”“巡洋”“十字军”;法国的“雷诺”R-35轻型、“索马”S-35中型;苏联的T-26轻型、T-28中型;德国的RzkpfwⅢ等坦克先后问世。这些坦克比早期的坦克先进了许多,最大时速可达20~43千米,最大装甲厚度25~90毫米,火炮口径多为37~47毫米。看来,坦克的确无愧于“陆战之王”的美称。

今天,坦克在人们不断地创新与改进下,已经拥有了一个庞大的家族,其成员有重型坦克、中型坦克、轻型坦克、侦察坦克、架桥坦克、扫雷坦克、水陆两栖坦克、隐形坦克……这些形形色色的坦克机械化部队的重要技术装备,如今已成为衡量一个国家陆军发展水平的重要标志。

雷达

1922年的秋天,美国海军军官泰勒和杨格在一条河边做无线电通讯试验,杨格在河的一边发送密码,泰勒则在对岸的一辆汽车里,头戴耳机全神贯注地收听着节奏均匀的发报声,突然,耳机里的声音变得越来越小,最后耳机里竟一点声音也听不到了。泰勒伸出头向对岸张望,只见一艘轮船正行驶在河上,船身挡住了视线。当船驶过之后,他的耳机里又一次传来了清晰的发报声。难道是船把电报信号挡住了?泰勒立即通过发报机向杨格通报了自己的想法。于是,两人决定把这个现象弄个明白。经过多次试验,他们发现每当有船经过时,无线电信号就会被船身反射回来。作为海军军官,泰勒和杨格马上想到这个现象可以用于海战。于是,雷达的概念诞生了。

1934年,英国人沃特森·瓦特受命担任英国皇家无线电研究所所长,负责对地球大气层进行无线电科学考察。一天,他像往常一样坐在荧光屏前观察接收回来的电磁波图像,突然,他的目光被荧光屏上的一连串亮点吸引住了。原来这些亮点是被附近一座高楼反射回来的无线电信号。这一发现使他很兴奋,能否利用这一点来发现正在空中飞行的飞机呢?要知道,在当时的技术条件下,除了看见飞机和听见飞机的声音之外,还没有一种能提前发现飞机的方法。那时,大战的阴云已密布欧洲,英国正加紧发展防空力量,英国空军还专门找了一批听觉灵敏的盲人来用耳朵搜寻敌机。当瓦特将自己的发现和想法写成报告后,空军部如获至宝,立即下令拨款试验,一个月后,雷达就装配好了。

2月26日,瓦特将雷达装在载重汽车上进行了试验。当试验飞机从15千米外的机场起飞,向载重汽车方向飞来时,雷达上的无线电波同时发射出去。当飞机飞到12千米处时,无线电接收装置果然收到了信号。世界上第一台雷达试制成功了。后来,瓦特把自己无意中发现的荧光屏显示障碍物的现象用在雷达上,用荧光屏代替了原先的接收装置。这样,监控人员可以直接从荧光屏上发现目标,比用耳机监控更为有效。到1938年秋季,慕尼黑会议召开之际,雷达站已投入运转。

20世纪五六十年代,航空与空间技术迅速发展,超音速飞机、导弹、人造地球卫星以及宇宙飞船等,都以雷达作为探测和控制的主要手段。特别是60年代中期研制的反洲际弹道导弹系统,使雷达在探测距离、跟踪精度、分辨能力以及目标容量等方面获得了进一步的提高。70年代以来,雷达采用了数字计算机,脉冲多普勒和光电(电视、红外、激光)等先进技术成果,使新一代雷达能自动探测目标并录取传递其数据,自动检查与指示雷达部件的故障,自动改变雷达技术参数,更适应目标特性和干扰环境。目前,雷达的工作频段的电磁频谱在不断扩展,其小型化、自动化、多功能程度也在不断提高。

原子弹

1934年,美国物理学家费米在用中子轰击铀原子的试验中,得到后来被他命名为超铀的元素,并首创了β衰变定量理论,为原子能的研究奠定了基础。费米也因此在1938年12月获得了诺贝尔物理学奖。

1939年,德国的两位科学家哈恩和斯特拉斯曼用化学方法检验了费米的试验,他们发现:用中子轰击铀原子,只能得到地球上已存在的钡。钡的重量略高于铀的一半,这是无法用原子核的衰变来解释的。因此,两位科学家便提出了裂变理论。

裂变理论诞生时,费米正在外出途中。当他从杂志上看到这一惊人消息后,马上返回到哥伦比亚大学物理实验室。他用精密的试验验证了裂变理论的正确性,进而建立了整套“链式反应”的基本概念和基础理论。

费米用自己的辛勤工作换来了人类科学史上又一个划时代的进步。铀核反应的试验成功及其基础理论的产生,为后来原子弹的试制成功提供了可靠的理论依据。1942年,费米领导了世界上第一座原子核反应堆的建设和试验工作,成为原子能事业的先驱之一!

原子能事业的另外一位先驱当数匈牙利物理学家西拉德。早在1933年,他就曾预见,链式反应一旦实现,其释放的巨大能量很可能用来制造杀人武器。第二次世界大战爆发后,西拉德意识到要是让希特勒这样的战争狂人拥有了原子弹,那么,人类的未来将不可想象!

1939年8月,西拉德和其他两位物理学家在爱因斯坦的帮助下,委托罗斯福总统的朋友和顾问萨克斯请求美国政府支持研制原子弹的工作。12月6日,美国政府大量拨款研制原子弹。并成立了一个军政委员会,实施制造原子武器的计划,该计划被命名为“曼哈顿工程”。

1943年4月15日,原子弹的综合实验室正式投入运行。奥本海默及费米、劳伦斯等人开始通过不同的实验方式尝试获取铀-235,同时,让工程师开始着手设计原子弹。

1945年3月,有关原子弹的所有重要物理研究都已接近完成,奥本海默宣布实施“三一计划”。7月4日,进行原子弹爆炸试验,8月1日完成装配第一颗原子弹。

然而,在这紧要关头,许多事情并未尽如人意,炸药雷管性能达不到可靠性的指标,裂变材料的供应跟不上进度,加之整个7月份风雨交加,根本无法试验。杜鲁门为了在7月15日的美、英、苏最高首脑会议上以手中的原子弹作为砝码调节战后的大国格局,要求原子弹无论如何在7月14日前试验成功。奥本海默凭着对国家的忠诚和对事业的执著,在极度焦虑和兴奋中度过了整个春季。7月16日早上5点半,一颗安放在铁塔上的试验原子弹终于抢在暴风雨来临前爆炸了。这颗原子弹的威力,要比科学家们原先的估计大出了近20倍。

从此原子弹正式登上了历史舞台。时至今日,它给全世界所带来的核战争威胁都是巨大的。

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