畫圓畫出來的發(fā)明

吳筱泉

圓， 是一個(gè)看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上卻很奇妙的形狀.最初，是大自然給予了人們以啟發(fā)，看天上的太陽、十五的月亮，都是那么圓！從這些客觀存在的事物中，人們得到了圓的形象，逐漸產(chǎn)生了圓的概念.人們也開始學(xué)著畫圓，可是要畫出一個(gè)十分光滑的圓來，確實(shí)很不容易.后來人們從生產(chǎn)實(shí)踐中，知道了從圓心到圓周上任何一點(diǎn)的距離都是相等的這個(gè)特性，發(fā)明了圓規(guī)用來畫圓.人們認(rèn)識(shí)了圓，也注意使用圓.利用“圓”畫出了許多發(fā)明.

大約在6 000年前，人類做出了世界上第一個(gè)輪子——圓的木盤，后來人們又將圓的木盤固定在木架下，這就成了最初的車子.車輪為什么要做成圓的呢？這是因?yàn)榘衍囕喿龀蓤A形，再把車軸安在圓心上，當(dāng)車輪在地面上滾動(dòng)的時(shí)候，車軸離開地面的距離，就總是等于車輪半徑那么長(zhǎng)，因此安裝在車軸上的車廂里坐的人，都將平穩(wěn)地被車子拉著走，這也是利用了從圓的圓心到圓周上任何一點(diǎn)的距離都是相等的這一重要原理.

電視，是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一.電視的發(fā)明深刻地改變了人們的生活，它不但使人們的休閑時(shí)間得到前所未有的充實(shí)，更重要的是它加大了信息傳播速度和信息量，使世界開始變小.電視作為一項(xiàng)偉大的發(fā)明，給人類帶來了視覺革命.可你是否想到最初設(shè)想的電視就是利用“圓盤”來工作的？1884年，德國(guó)發(fā)明家尼普科夫設(shè)計(jì)了一個(gè)穿孔的“掃描圓盤”，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，小孔把景物分成小點(diǎn)，這些小點(diǎn)隨即轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，另一端的接收機(jī)把信號(hào)重組成與原來圖像相同但粗糙的圖像.這種光電機(jī)械掃描電視，看上去雖是笨頭笨腦的，但極富獨(dú)創(chuàng)性.1884年11月6日，尼普科夫把他的這項(xiàng)發(fā)明申報(bào)給柏林皇家專利局.在他的專利申請(qǐng)書的第一頁中這樣寫道：“這里所述的儀器能使處于A地的物體，在任何一個(gè)B地被看到”.一年后，專利被批準(zhǔn)了.

托馬斯·阿爾瓦·愛迪生發(fā)明的“會(huì)說話的機(jī)器”留聲機(jī)也有圓盤的功勞.留聲機(jī)是一種放音裝置，其聲音儲(chǔ)存以聲學(xué)方法在唱片（圓盤）平面上刻出的弧形刻槽內(nèi).唱片置于轉(zhuǎn)臺(tái)上，在唱針之下旋轉(zhuǎn)，發(fā)出清晰逼真的聲音.

武漢市實(shí)驗(yàn)中學(xué)的孔犀同學(xué)一次在家清理書刊時(shí)，發(fā)現(xiàn)許多舊書的書角皺得厲害，不便保存.于是他想，如果書角是圓的，不就沒有褶皺了嗎？經(jīng)過兩年的嘗試，1999年，他成功發(fā)明了圓形書.這項(xiàng)發(fā)明于1999年獲得了國(guó)家專利，并獲得了2000年世界華人發(fā)明家國(guó)際協(xié)會(huì)國(guó)際發(fā)明金獎(jiǎng).這種“圓形書”最大的特點(diǎn)便是節(jié)約紙張.在相同面積下，常規(guī)矩形書一頁的文字內(nèi)容只有圓形書的70%左右，若使用該專利，全球一年便可節(jié)約用紙2 000萬噸.又據(jù)專家測(cè)算，2 000萬噸紙需消耗6 000萬立方米木材，專利的應(yīng)用無疑能保護(hù)很多森林.此外，常規(guī)矩形書要看清臨近書縫的文字比較費(fèi)勁，而圓形書的裝訂點(diǎn)在上方，從而避免了這一尷尬，同時(shí)也不會(huì)造成書角褶皺和磨損.

在賓館大廳迎面的墻上一般都并排掛著7座大鐘，在每座鐘的下方各標(biāo)有一個(gè)世界著名大城市的名稱，鐘面上顯示的分別是這7座城市所在地當(dāng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間.如果想要知道其中某些地方的時(shí)間，只要找到相應(yīng)的那只鐘看看就可以了.這的確給光臨賓館的客人帶來方便.可是有個(gè)問題，墻上掛這么多的鐘，既占地方，又花錢，能不能把它們用組合的原理合在一起呢？浙江杭州的陳立先同學(xué)提出 了此想法.經(jīng)過多次試驗(yàn)，他成功地發(fā)明了一個(gè)“新式世界鐘“.該鐘把原有時(shí)針改為時(shí)盤，時(shí)盤采用透明塑料薄片制成，并且嚴(yán)格按照世界城市的不同時(shí)區(qū)在時(shí)盤上標(biāo)出名稱和時(shí)針箭頭.這座鐘可以代替許多賓館大廳迎面墻上掛的7座鐘，因?yàn)樗惭b的透明塑料薄片很輕，絕對(duì)不會(huì)影響其走時(shí)的準(zhǔn)確性.經(jīng)過一年多的實(shí)際使用，其準(zhǔn)確性與改裝前完全一樣.這座鐘沒有改動(dòng)任何內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所需成本很小，如能生產(chǎn)定能給社會(huì)和家庭帶來方便，特別適合于機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所使用.該作品在第七屆全國(guó)青少年發(fā)明創(chuàng)造比賽中獲得了一等獎(jiǎng).

把兩個(gè)“圓盤”組合在一起也是一個(gè)發(fā)明.我國(guó)古代勞動(dòng)人民把石料鑿成兩個(gè)大圓盤，又在每個(gè)圓盤的一面鑿出一道道槽，其中的一個(gè)大石盤上面鑿個(gè)洞，并安上木把，將兩個(gè)石圓盤摞在一起，鑿槽的兩面相合，中心裝一個(gè)軸.人們?cè)趫A盤的中間放上麥子，然后轉(zhuǎn)動(dòng)上面的石盤，麥粒便從洞眼漏進(jìn)兩個(gè)石盤之間，很快從兩個(gè)石盤縫里轉(zhuǎn)出被碾出的面粉.這就是2 000多年來，在我國(guó)農(nóng)村曾經(jīng)廣泛使用過的石磨.

圓，是平面上一動(dòng)點(diǎn)以一定點(diǎn)為中心，一定長(zhǎng)為距離運(yùn)動(dòng)一周的軌跡.這種運(yùn)動(dòng)又稱為旋轉(zhuǎn).旋轉(zhuǎn)是畫“圓”的過程，在這畫“圓”的旋轉(zhuǎn)過程中，也畫出了許多的發(fā)明.例如，陜西農(nóng)民李永利發(fā)明了“旋轉(zhuǎn)立體停車場(chǎng)”.“旋轉(zhuǎn)立體停車場(chǎng)”的主體為三角形網(wǎng)架巨輪結(jié)構(gòu)，裝置的一半在地下，停車位可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn).200個(gè)車位的“旋轉(zhuǎn)立體停車場(chǎng)”占地僅為440 m2，而相應(yīng)的平面停車場(chǎng)則要6 000多平方米.又如，哈爾濱市五年級(jí)學(xué)生劉個(gè)發(fā)明了“旋轉(zhuǎn)交警”.“旋轉(zhuǎn)交警”可以360°旋轉(zhuǎn)，兩條手臂可以根據(jù)十字路口不同方向的紅綠燈信號(hào)，做出上下左右多種指示.另外，其頭部、肩膀、胳膊、腰等多個(gè)關(guān)節(jié)很靈活，工作之余還可以跳舞愉悅心情.劉個(gè)和伙伴發(fā)明“旋轉(zhuǎn)交警”的初衷是為了幫助交警叔叔“減負(fù)”.“我們學(xué)校門前有個(gè)十字路口，每天來往車輛非常多，如果安上這套交通信號(hào)燈和‘旋轉(zhuǎn)交警，交警叔叔就可以輕松很多.”劉個(gè)說.

平面的“圓”是圓盤，立體的“圓”即是球.球具有東、南、西、北、東南、西北、東北、西南、上、下十維空間，因而球的發(fā)明也別有趣味.例如，用于存放貨幣及貴重物品的保險(xiǎn)柜通常都是長(zhǎng)方體柜式的.有人將長(zhǎng)方體柜式保險(xiǎn)柜的外形改變成了球形構(gòu)造，發(fā)明了球形保險(xiǎn)柜.球形保險(xiǎn)柜比長(zhǎng)方體柜式保險(xiǎn)柜難砸、難撬，徒手難以抬走，使用方便，安全性更好.又如，近日一種球形水上步行器在各地旅游景點(diǎn)的溪河、湖泊中出現(xiàn)，這種新型休閑娛樂設(shè)施可乘1~3人，游客身處其中便可在水面隨意地行走，吸引了許多游客.

最近，愛丁堡大學(xué)的威爾·卡文迪什和奧利佛·克里爾發(fā)明了球形顯示器.這種新型視頻系統(tǒng)把投影系統(tǒng)、特殊鏡片技術(shù)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集合在一起，使其屏幕尺寸可以任意變換，最大可以膨脹到3 m高.發(fā)明者卡文迪什說：“它就像氣球一樣.現(xiàn)階段我們的產(chǎn)品都是可膨脹的.”這種新型顯示器將以其獨(dú)一無二的360°視窗為你帶來前所未有的視覺體驗(yàn).它可以給觀眾帶來全方位浸泡式的虛擬現(xiàn)實(shí)，可以使身處其間的人完全沉浸在與真實(shí)世界相差無幾的視頻效果中.

長(zhǎng)長(zhǎng)的人腿形機(jī)器人是復(fù)雜的，也是昂貴的，憑借現(xiàn)有技術(shù)目前還不能完全普及.北航機(jī)器人研究所研制發(fā)明了一種球形移動(dòng)機(jī)器人.它將運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、控制器、能源裝置安裝在一球形殼體內(nèi).這種圓球形機(jī)器人不靠腿和齒輪來支撐平衡，而是靠一個(gè)球來取得平衡.它行走更為自如，因?yàn)樗侨较虻?，不必先改變方向，就可以從任意一個(gè)角度輕易移動(dòng)，所以就比其他機(jī)器人更有用.由于球形移動(dòng)機(jī)器人具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)平衡性，同時(shí)具有很好的密封性，可以行駛在無人、沙塵、潮濕、腐蝕性的惡劣環(huán)境中，并具有水陸兩棲功能，可應(yīng)用于行星探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、國(guó)防裝備、娛樂等領(lǐng)域.

圓，是由事物旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而形成的完美曲線，看上去多么美麗和諧.世界上因?yàn)橛辛藞A，萬物顯得更加富有生機(jī).在我們的生活中充滿了圓，圓象征著圓滿、和諧、美好.同學(xué)們，讓我們一起來畫“圓”，畫出更多“圓”的新發(fā)明，畫出世界的和諧、圓滿和美好.L