事实如此浪漫

第一次世界大战中最令人惊讶、最重要的6项发明

一战战壕里的英国士兵。 欧内斯特·布鲁克斯/澳大利亚战争纪念馆/维基commons拍摄

J一百年前,1914年6月28日,奥匈帝国的弗朗茨·斐迪南大公在萨拉热窝遇刺身亡。这引发了一系列事件,在几周内,欧洲大国相互宣战达到高潮。由此引发的冲突导致3700万人死亡。

战斗一开始,西线就陷入僵局,东线是德国,西线是协约国。双方都蜷缩在战壕里,任何一方都几乎不可能对对方取得任何重大进展。在双方都有机枪和大炮防守战壕的情况下,攻击者很快就被击退,因为他们还没来得及越过“无人区”,即双方战线之间的短距离。

“西线的僵局迫使军队开发新技术来克服它,”伦敦帝国战争博物馆的历史学家保罗·科尼什说。我们今天在战争中提到的许多著名的创新,都是为了战胜顽固的敌人而发明的。

“毒气的坦克的发展,航空摄影,和声音等[方法来确定敌人的坐标从枪的声音)都可以被视为努力打破沟僵局,”大卫·史蒂文森说,伦敦经济学院的国际历史教授。每一项稍有优势的创新都会被迅速复制和改进,使其更具杀伤力。例如,氯气的使用导致化学家后来开发出光气和芥子气。

密苏里大学科技历史学家杰夫·施拉姆说:“可以说,(一战)是第一次将科学技术作为战争努力的一部分动员起来的战争。”“世界各地的实验室和人们,在大学和工业中,都在为战争研究东西。这是前所未有的。”

以下是来自第一次世界大战的六个更令人惊讶的技术创新例子:

1.工业肥料

战前不久,德国化学家弗里茨·哈伯和卡尔·博施发明了一种方法,利用高压和高温将大气中的氮转化为生物可用的形式——氨。在战争期间,这使得德国能够生产人造硝酸盐来制造炸药,比如TNT。在此之前,他们的硝酸盐来自智利的鸟粪矿床,那里供应有限。施拉姆说,战争爆发后,德国的天然硝酸盐只够维持六个月左右。他补充说:“由于这种新工艺,他们基本上可以在空中制造爆炸物,战争因此延长了数年。”

正如他的发明在战争中被证明是致命的一样,哈伯的方法在今天仍然有效三分之一的人口地球因为它可以从氮气中生产出硝酸氨肥料。氮是我们DNA和蛋白质的关键组成部分,也是迄今为止含量最丰富的大气气体,但它首先必须“固定”成一种不同的形式,才能被生物利用。(具体来说,氮气必须从氧化态0变为氧化态-3)

在自然界中,具有固氮酶的微生物起固氮作用。哈伯-博世过程允许大规模生产硝酸盐肥料,这维持了今天大规模的工业化农业。

2.无人驾驶飞机

第一次世界大战大大加速了航空的发展。“在战争期间,空速和[高度]翻了一番,发动机马力翻了四倍,炸弹有效载荷甚至增加了更多,”史蒂文森说。战争中还出现了开发第一架无人驾驶飞机的试验。

查尔斯·凯特林(Charles Kettering)设计了一种无人驾驶的“飞行炸弹”,被称为凯特林空中鱼雷(Kettering Aerial鱼雷)或“凯特林甲虫”(Kettering Bug),它可以击中40英里(约合40公里)范围内的目标。该艇下水时采用了dolly-and-track系统;一旦发射,机载陀螺仪就会引导它到达目的地。施拉姆解释说:“这是第一枚巡航导弹——如果你愿意,也可以称之为无人机——它被设计为起飞,飞行一定距离,然后停止并俯冲到地面。”1918年10月2日的第一次试飞失败了,因为飞机爬升太陡,失速,最后坠毁。

埃尔默·斯佩里(Elmer Sperry)和彼得·休伊特(Peter Hewitt)于1916年和1917年为美国海军开发了一架无人驾驶飞机,被称为休伊特-斯佩里自动飞机(Hewitt-Sperry Automatic aircraft)。它只有18.5英尺宽,175磅重,它还配有陀螺仪和气压计来测定它的高度。1918年3月6日,它在长岛进行了首次试飞。

最后,他们认定这两种方法都太不可靠,无法发挥作用。然而,到战争结束时,美国已经生产了45只“凯特林臭虫”。

1918年,代顿-赖特飞机公司正在建造一架“凯特灵虫”自动化飞机。 摄影:莱特州立大学图书馆

3.空中交通管制

无线电在战前就已经出现了,但在战争期间取得了巨大的进步,因为它对军事通信的价值很大。这一点在航空领域表现得最为明显。在飞行的早期,一旦飞行员离开地面,他们就没有良好的方式与彼此或地面上的人沟通。

在美国参战之前,美国陆军在飞机上安装了第一个双向无线电。到1916年,技术人员可以将无线电信号发送到140英里以外的地方,飞机之间也可以在飞行中交换无线电报信息。到1916年底,一种内置麦克风和耳机的头盔被设计出来,以阻挡来自飞机引擎的噪音;第二年,第一个人的声音通过无线电从正在飞行的飞机传送给地面上的管制员。

为飞机和地面操作员开发的双向无线电系统不仅在战争中发挥了不可估量的作用,而且为后来发展成为今天空中交通管制系统的技术奠定了基础。

一架蒂埃尔城堡的飞机在法国上空飞行,背景中可以看到战壕。 由C.C. Pierce / wikiccommons拍摄

4.便携式x射线

1914年,战场上的伤亡使医疗服务不堪重负,但军队迅速发展出先进的系统,通过战争期间的创新来解决问题。例如,在没有抗生素的时代,骨折的托马斯夹板对生存率有巨大的影响。在托马斯夹板发明之前,80%的士兵死于股骨骨折,但在1917年的一场战役中,据报道,超过80%的人存活了下来.由于柠檬酸钠的使用,防止血液凝固而无法使用,使得战场输血成为可能,血库得以发展。

当时最重要的医学创新之一是将诊断工具推向前线的能力。战争爆发时,x光机又大又脆弱,无法移动。居里夫人利用在巴黎筹集的资金,研制出了小型的可移动x光机,并将其安装在法国军队的汽车和卡车上。她自己把一些便携式x光片开到前线,和她17岁的女儿艾琳(Irene)一起在伤员清理站工作,用x光片定位骨折、子弹和弹片。

一战期间,医生安东尼·德·佩吉(Antoine De Page)帮助盟军率先使用“分诊”(triage),这是一种指导医疗资源的有效方法。 照片由奥蒂斯历史档案馆纳特尔健康和医学博物馆/ Flickr

5.卫生巾和纸巾

1914年,美国一家名叫金佰利的小公司的老板恩斯特·马勒参观了德国、奥地利和斯堪的纳维亚的纸浆和造纸厂,发现了一种名为“纤维素”的新型纤维素材料。它的吸水性是棉花本身的5倍,如果大量生产,价格只有棉花的一半。回到美国后,马勒给它注册了商标;1917年美国参战后,金佰利公司开始生产外科绷带用的棉絮。

与此同时,有魄力的红十字会护士开始将其用于个人卫生用途。战争结束后,金佰利重新从军队和红十字会购买了多余的绷带,并创造了第一批商业卫生巾。

该公司还将纤维素材料熨平,制成光滑的组织,1924年,这种组织作为第一个面巾纸问世:舒洁。

1920年,金伯利-克拉克(Kimberly-Clark)品牌的卫生巾Kotex在报纸上的广告。 照片由国会图书馆提供

6.太阳的灯

由于战争,德国人的营养不良导致了佝偻病的增加。佝偻病是由于缺乏维生素D、钙或磷酸盐而导致的一种疾病,会导致骨骼衰弱。到1918年冬天,柏林一半的儿童都患有佝偻病。

当时,这种疾病的病因尚不清楚,但柏林一位名叫库尔特·赫尔德斯钦斯基(Kurt Huldschinsky)的医生注意到,这些孩子的脸色也非常苍白,因此他进行了一项实验,将四个孩子放在发射紫外线的水银石英灯下。治疗奏效了:孩子们的骨头变得更强壮了。紫外线会导致皮肤产生维生素D,这对健康的骨骼是必要的。于是,太阳灯就这样诞生了。

西蒙·m·史卡利是一名驻纽约的科学文化记者。在Twitter上关注她@ScullySimone

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这篇经典的事实如此浪漫的文章最初发表于2014年7月。

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