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人与自然 系列丛书-第161部分
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但这种风车，创于何人还找不出明确的记载。
根据国外记载，埃及被认为是最先利用风能的国家。约在几千年前，他们就开始用风帆来协助奴隶们划浆，后用风帆磨谷、提水等。
波斯人在几千年前也开始利用风能，约在公元700年时，他们也有了立轴式风车。
据认为，是班师的十字军将风车的概念和设计带到了欧洲，可能是荷兰人发展了水平转轴、螺旋浆式的风车，这种风车在荷兰和英国的乡村是很普遍的。风力和水力很快就在中世纪的英格兰成了机械能的主要来源。在这一时期，荷兰人依靠风力来抽水、磨谷等，直到1750年，发明了扇形尾（当时电接风速仪上的尾翼）之后，才不必靠人去调准风车的方向了。荷兰人利用改进风车，广泛地用来排除沼泽地积水和灌溉莱茵河三角洲。18世纪荷兰曾有9000座风车排除人造地的积水。
1850年以后，美国在已有风车的基础上，制造成有名的“美国农场风车”用于提水，曾达到600万座。
总之，风力机械在蒸汽机出现之前是动力机械的一大支柱，随着煤、石油、天然气的大规模开采和廉价电力的获得，各种曾经被广泛使用的风力机械，由于成本过高，功率过低，无法与蒸汽机、发电机等相竞争，渐渐淘汰。
十几个世纪相传的辘辘而转的风车，被马力巨大的现代化电力所取代。例如荷兰现有几百座风车，大多是为招徕游客而开动的。美国仅在边远地区有十几台作为古老景观。我国在沿海的盐场尚可见到几百台。
到本世纪初，风力发电开始出现了。德国、法国、丹麦、前苏联先后制造了卧轴风力发电机，发电机功率由十多千瓦到100千瓦。但都是试验性的。
美国还制造了一个额定输出功率为1250千瓦的大型风力发电机。叶片直径53米，于1945年3月，作为常规电站并入电网，后因一片风叶脱落而停止，仅运行了33天。
我国自50年代中期开始研制小型风力发电机和提水机，60年代，一些风力机投入小批量生产。
随着环保的需要，保护地球的需要，从1990年世界气候大会和1992年里约热内卢国际环发大会以后，人们对环保问题越来越关注，风能是无污染的洁净的再生能源，受到国内外人们的青睐。
我国发展风力发电从“六五”开始，正式列入国家攻关项目，当时是以解决农村能源为主，发展的是小型风机，100、200、300瓦等，一家一户一个风机，用于照明、收听录音机和看电视等，到现在约有15万台，每年以1。5万台递增。80年代末开始建立风电场，到目前已有10个风电场，总装机容量3。1万千瓦，最大的在新疆达坂城，装机33台，其中4台500千瓦，其余为300千瓦，一共10700千瓦。我国计划到200O年装机100万千瓦。
世界上最大的风电场在美国加州，其中一个风电场有2400台风力机，总装机容量24万千瓦，美国风力机总容量为171。7千瓦。欧洲总装机容量为172。5千瓦。
单机容量国际上认为300千瓦以上较好，在国内目前装机大都为300千瓦、600千瓦。在国外，1000千瓦在发达国家也开始试运行。世界上安装最大的风力机7。2兆瓦，叶轮直径128米。
我国有悠久的风能利用史，但与世界各国相比还显得较落后，1994、1995年连续召开几次国内国际会议，为发展风电采取的举措是前所未有的。表现出我国人民的一种决心，一种必须迅速发展我国风电的心情。
水刀的功用
在南非一些金矿的矿井里，矿工们手握“喷枪”，从矿井的石壁上，轻而易举地“切”下了一块块坚硬的石英岩。“喷枪”里射出来的是普普通通的水。
在加拿大首都渥太华一家医院的手术室里，无影灯下，主刀医生手中拿着一支“笔”，从“笔尖”射出一股极细的水柱——医生们就是利用这细小的水柱，把病人的残肢“切”了下来！
美国的一家医院里，正在进行一例高难度的手术，医生用“水笔”给病人切除坏死了的肝脏。但见“笔尖”过处，那坏死了的部分肝脏被迅速地切了下来，血管里的血还来不及渗出就被止住。。水，有着非凡的功能。它不仅能为生命的存在和延续提供保证，而且人们今天还能利用水流喷射时的冲力，制成了“水刀”（也叫“水锯”）。这种“水刀”不仅应用在医疗战线，而且还在金属切割、食品和采矿等行业中大显身手。
“水刀”工艺实际上就是让水在高压条件下做切割工作。国外称它为“高压水流切割刀具”，它最早出现在加拿大。这种刀具的刀身是高压水流。高压水流从针箍状的喷嘴里喷出。这些喷嘴是用人造蓝宝石制成的，直径为0。076～0。635毫米。高压水流以每秒钟1000米高速离开喷嘴。因此，“水刀”可以轻松自如地切割各种材料——可以把厚厚的钢板切开，也可以“锯”出各种带曲线的图案和带花纹的原件，“锯”出精密度要求高、安装于航天器上的各种零部件。这些零部件的工艺要求高，难度又大，普通的切割刀具是难以完成使命的。
“水刀”——高压水流切割技术在切割工艺领域中还是一名“新兵”，但它却是一位“多才多艺”的“多面手”。比起它的“先辈”电锯、电弧切割和激光切割来，它有着更多的优点：“水刀”具有强大的威力，可以随心所欲地截切各种口径的钢管和不同厚度的钢板；能够切下花岗岩和石英岩之类坚硬的岩石。同时，在作业时，切割面上的温度能保持不变（电虎激光和网锯则做不到这一点）；不会因强光而灼伤人眼；更不必担心因高温而引发火灾，十分安全。
“水刀”切割元件时，原材料不会发生化学的或物理的变化。这就是说，不会使钢材、纤维玻璃、石棉制品（板材、管件）、水泥构件，或竹、木原材等各类物质的内部分子排列或结构发生变异，从而保证了成品的质量和规格要求。
用“水刀”切割原材料，或进行截肢手术，成品或切口边缘保证平滑，不毛不糙，棱角理想；同时，也不产生粉尘飞扬；更没有机械切割时因金属摩擦而产生的刺耳噪声和震颤感，合乎环保要求。另外，整个操作过程可以使用电脑控制，精密度高。
“水刀”适用工艺范围极广，可以任意切割钢材，也可用于食品工艺中的果糖切割和在糕点上雕花布纹；可用于矿井坑道采矿作业；也可以作为外科医生的“手术刀”。。“水刀”所需的水，是普通硬水，来源广泛，水质无需特殊处理只是在切割硬件时，为了增强水的摩擦力，需在水中加入一定份量的石英砂之类研磨得极细的矿物细粒，以提高工效。
现代化的地下城市
城市建筑，寸土如金。世界上不少建筑专家和科技工作者，越来越注意地下和半地下建筑的营造。美国著名的地下大楼建筑设计家戴维·贝内特设计建造的地下摩天大楼“土木与矿山工程大厦”，露出地面仅高7米，里面是光热设备，而大厦钻入地下深40米，是实验室和办公室。有3层楼是从冰成岩里凿出来的，坐落在一块75厘米厚的石灰石岩层上。
这种房屋的屋顶上安装的一套反射透镜装置，可以将阳光投射到18米以下的地方。更令人感兴趣的是楼顶上的“眺望窗”犹如地面上高层建筑的观光镜，通过一系列的透镜和平面镜，将街上景色投影到最低的一层。新技术的发展，使人类有可能在地下建筑舒适的工厂、办公室、商店、医院、学校和宿舍。在未来的若干年，将会有越来越多的人到地下工作和生活。
建筑师们开始向地下发展他们的设想，有以下几条重要原因：一是可以节省宝贵的土地。当今世界各国城市土地普遍紧张，每个人占有的有效陆地面积正在逐步减少，地面上建筑物越来越稠密，结果造成了城市发展中的一系列问题，建设地下城市，既可节省日益昂贵的土地，又可减少地面建筑对生态平衡的影响。二是节约能源。因为地面提供了极好的绝热条件，所以地下空间，冬天温暖舒适，夏天则凉爽宜人。三是静谧安全。地下没有令人讨厌的噪音，还可避免风雪、雷电的侵扰。在地下城市开设工厂，由于没有多少振动，有利于制造精密仪器和声学设备，其战时有利于掩避和安全，更引起了军事领导人们的注意。
未来的地下城市，可以建筑在现在地面城市的下面，和地上城市融为一体。地上和地下之间用电梯、地下火车、移动人行道及其他运输系统联系起来。地下城市也可建筑在山脚或旷野下，地上仅建造一些太阳能收集器。
现代科学技术的发展，为建设地下城市创造了有利的条件。高功效的挖坑道机和凿岩机等设备，能够挖掘到很深的地层，开凿岩石，把大量的土方运走，开出地下空间。新型建筑材料和新技术，能在地下建造紧固耐久的房屋和城市设施。地下城市的上面可装设大量的透镜和反射镜，阳光通过反射镜的反射和折射，能照亮地下城市的街道和建筑物，大部分利用自然光解决地下的采光问题。完善的通风设施，使人用不着担心地下的空气沉闷污浊。
电脑能自动控制地下城市的温度，以适合人们工作和生活的需要。总之，地下城市将会令人耳目一新，感到无比惬意。
人类到地下开创繁荣兴旺的未来已经为期不远了。不久的将来，一座座规模庞大的现代化的地下城市会在世界各地出现。
神奇无比的液晶
近几年来，有两种新颖的深受欢迎的电子产品走进了人们的生活领域。
一种是用数码管显示计算结果的袖珍型电子计算机；另一种是由一行闪烁跳动的数字直接显示日期和时间的电子手表。这两种精巧的电子产品，都采用了异军突起的新材料——液晶。
我们知道，物质分固态、液态和气态。然而某些有机化合物却介于晶体和液体之间，人们称它为液晶体。
早在1888年，澳大利亚植物学家赖尼特泽在研究苯甲酸胆固醇脂时发现：这玩艺在一定的温度范围内，既能像液体那样会流动，又具有晶体的光学性能。所以，叫它液晶。翌年，德国化学家莱曼对液晶也进行了深入的研究，进一步证实了液晶的存在。从这以后的几十年里，虽然有的科学家在实验室里断断续续地研究它，但因为没有发现其实用价值，一直未受到应有的重视。75年后，对液晶各种性能的研究又掀起了一个新的高潮。1968年，科学工作者发现液晶对电、光、磁场以及温度等都特别敏感，其分子能在极微小能量的激励下，引起新的排列，从而产生电—光、热—光、光—电等一系列物理效应，于是它的身价倍增，一跃成为深受人们重视的最新的显示材料。
性能奇特的液晶，在不少方面获得了广泛的应用。
在检测技术方面，液晶显示出了卓越的本领。过去航空地勤人员检查飞机的蜂窝结构与铝皮的粘合是否完好，一般是用小锤敲打，听声音是否异常。
这种方法容易产生错觉，不甚可靠。现在只要把液晶薄薄地涂抹在飞机的铝皮上，再用强光照射，由于蜂窝与铝皮脱开的地方导热性能差些，与周围粘合完好的地方产生一个微小的温差，液晶显示出不同的颜色，从而迅速找到粘合质量较差的地方。检测多层印刷电子线路时，液晶在短路的地方能显示出异常的色彩。就连精密机件上宽千分之一毫米、深百分之几毫米的裂纹，也可以通过液晶显示出来。
在医疗战线上，液晶也大显身手，已发展成一门简易快速的诊断技术。
例如乳腺癌、皮肤癌、甲状腺癌的病灶，还有血管的阻塞与破裂、皮肤的炎症等，由于患病部位新陈代谢异常，与周围正常组织的体温稍有不同，只要在皮肤上抹上一层液晶，医生就可以确诊病灶的性质与部位。
液晶用于电视，不仅图像清晰，而且给大屏幕电视的实现带来了希望。
现在最大的电视屏幕是100厘米，再大就不容易了。而用液晶做的电视屏幕，可大到十几平方米，厚度只有几十个微米，挂在墙上就跟看电影一样方便。
电视机采用液晶显示板，有体积孝重量轻、造价低、耗电少等优点。利用液晶可以制成袖珍式、便携式电视机，如同一本薄薄的书，可以装在衣袋里；还可以制成多屏幕电视机，使观众能同时看到几个频道的不同节目。
液晶电视机还有一个特点，就是它的液晶显示板不像显象管那样靠本身发光显示图像，而是靠液晶对于周围环境光的反射显示图像。这样一来，人们就可以在阳光下观看电视节目，外界光线越强，液晶电视屏幕的图像越清晰。
液晶还能制造各种灵敏度极高的显示元件，例如液晶显示式电子手表。
液晶显示式电子手表由水晶振子、大规模集成电路、液晶显示器和微型电池等电子元件组成。利用电光效应，将水晶振荡器产生的32千赫以上的脉冲讯号经逐级分频后，以数字显示的方式表达时间信息，使这类手表在结构原理、走时精度、表达方式和外观式样上焕然一新，别具一格。目前，液晶显示式电子手表不仅具备秒、分、时、星期、日、月、年的显示装置，同时还可把格林威治标准时间和各地时差相对照地显示出来。此外，还有闹时、秒表、闰年调整、电池寿命报警等附加功能。
在测定空气污染方面，液晶也大有用武之地。过去有些化工厂，用鸟儿、兔子等测试有毒气体的泄漏情况。但是，等鸟儿、兔子吸了有毒气体窒息时，人也早已中毒受害了。现在改用液晶混和碱性胆固醇衍生物，一遇到氯化氢、氢氰酸等极微量的有毒气体，立即产生中和反应，迅速改变颜色，人们就可以及时查出泄漏有毒气体的孔隙。
深入研究液晶，还有助于揭开生命之谜，有助于发展仿生技术。变色龙、尺蠖能变换身体的颜色，是否是液晶在起作用，现在尚不敢妄断，但生物体、人体的体液里，确实含有液晶。由此可以推测，高级动物、人体中，消耗能量极少、工作效率极高、信息传递极快的神经系统，包括视觉、听觉、嗅觉、触觉等各类感官的机能，可能也是以液晶作为物质基础的。
生物钟的实际应用
人们发现，微生物、植物、动物和人类这些形形色色的生物中，都有生物钟存在。可以说，生物钟已成为生物体的一个特征。人们对生物钟的研究很有意义，并已开始在实际中应用。例如，利用生物对环境变化有周期性的节律反应，花农用改变温度和光照的办法，便可在最需要的时候供应盛开的鲜花。农民用增加光照时间，可使母鸡多产蛋，使牛羊延长发情期，增加交配次数，即可多生小牛和小羊。
由于昆虫的发育过程与白天和黑夜的长短有关，这样可在实验室里将害虫的生物钟重新调整一下，使它在缺乏食物或温度不适的季节成熟，从而无法生活而死亡。也可利用生物对药物的繁感有周期性变化，来喷洒药物消灭害虫。例如，用除虫菊杀灭苍蝇，下午3时特别有效；而用来杀灭蝉螂，则在下午5时半最有效。用三氯甲烷杀灭蟋蟀，在晚上11时效果最佳。
有的生物学家发现，生物体内某些酶和激素
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