“運動學是什麼?”
“你不是對機械也感興趣嗎?運動學是機械學的基礎。”
“真的?”
“真的。”
“那我去聽課,可以嗎?”
“你已是秀才了,學校上語文、樂律、歷史課時,你在這裡研究你的光學,其他的課你去聽,行不?”
“去聽課要收多少錢?”
“我的學校是免費的,不收費。”
“還有免費的學校?那好。”
於是,孫雲球有時在玻璃廠研究他的光學,有時去劉雲龍的學校聽劉雲龍講物理、化學。
劉雲龍見孫雲球又埋頭磨製鏡片後,心想中國造的望遠鏡、顯微鏡可以提前誕生了。
在明代,中國的光學已有所應用,如眼睛。
眼鏡在元代就傳入中國,但價格昂貴,非平常百姓能用得起的。即使到了明代中期,眼睛價格有所下降,但也是單片鏡,一片“單片鏡”的價格是30兩銀子,得拿在手裡使用。蘇州“四大才子”之一的祝枝山就因高度近視,因此常把單片鏡拿在手裡“借光”。
崇禎年間杭州有個叫陳天衢的人用水晶磨製鏡片,蘇州人從陳天瞿那裡學會了磨製鏡片,但水晶鏡片的價格還是很貴,裝上玳瑁架子後,一副眼鏡的價格也要20兩銀子。
在後世,玳瑁是國家二級保護動物,但在明代玳瑁很多。玳瑁不僅能入藥,自古以來還被認為是吉祥長壽、辟邪納福的象徵,因此不僅皇家貴族,即使平民百姓也喜歡帶玳瑁手鐲、玳瑁耳環,有錢人家還用玳瑁做花瓶、筆筒、毛筆桿。玳瑁甲片加熱後可以加工成任何形狀,蘇州的眼鏡作坊就用玳瑁來做眼鏡架。即使現在玻璃廠用玻璃片做成近視、老光鏡片,再裝上用玳瑁做的架子,就是一副近視眼眼鏡或老光眼鏡。不過因玳瑁本身就貴,因此玻璃廠生產的眼鏡,無論近視還是遠視,每副眼鏡5兩銀子。
不過崇禎十四年中國還沒能製造望遠鏡、顯微鏡。而荷蘭人亞斯·詹森於1590年就發明了顯微鏡,義大利人伽利略於1609年就發明瞭望遠鏡,用於觀測天文。歷史上中國造的第一臺望遠鏡、顯微鏡就是由孫雲球製造的,此時已是清朝統一中國的事了。
劉雲龍從鏡片磨製車間來到鏡子車間巡視。
自從有了硝酸後,玻璃坊就不再用水銀製作鏡子了,改用硝酸銀做鏡子。
以前做鏡子用的水銀易引起重金屬中毒,操作起來得十分小心。現在有了硝酸後自然有了硝酸銀,工人們就按照劉雲龍提供的工藝改用硝酸銀製作鏡子。做鏡子時的還原液由蒸餾水、酒石酸氫鈉及微量硝酸銀組成。
工人將玻璃用鐵紅粉水將玻璃研磨光滑,沖洗後,用微量氯化亞錫擦洗鍍銀面,去除玻璃表面的鐵質,然後用水沖洗乾淨。將銀液、還原液均勻倒在玻璃鍍銀面上,待形成銀鏡反應後,倒掉玻璃上多餘的液體,用水沖洗,再倒上1%的明膠水,晾乾後,塗上鐵紅漆,鏡子就做成了。
劉雲龍巡視了鏡子車間後,接著巡視煤球車間。
煤球是用鐵鋪運來的機器做的,十分簡單,可以做流水作業,幾臺機器一天可以做幾千斤煤球。
周泉擔心做的煤球賣不出去。
劉雲龍說暫時賣不出去不要緊,你可以拿幾個煤爐樣品給蘇州的幾個浴室試用,等他們看到使用煤爐的好處後,就會來買的。也可以讓幾家老百姓試用煤爐來燒菜做飯,看看是不是比燒木材方便?只要老百姓認可了煤爐,今後就不愁賣不出去。
劉雲龍離開玻璃坊後,來到鐵鋪巡視。
他見鐵鋪已在製作鍋爐,看到要靠鐵錘將鋼板彎曲,心想得儘快研製液壓機了。
陸東鳴陪著劉雲龍來到席夢思車間。製作席夢思的圖紙自然是來自劉雲龍。
工人們把十幾個彈簧固定在底墊上,四周釘上木板,再罩上棉布,一張後世的席夢思就成了。
陸東鳴對劉雲龍說道,鐵鋪要製作螺栓、螺母、鐵釘、鐵針、煤爐,還要做席夢思、鍊鋼機械、管道等,製作的東西太多了,場地不夠用了。
劉雲龍讓陸東鳴把周邊的幾個店鋪,連同這些店鋪後面的空地一起買下來。今後鐵鋪的規模至少要擴大到40畝地。
劉雲龍趁空給學生上課,今天是做實驗課。
現在實驗室裡已擺滿了玻璃坊送來的各種玻璃試管、酒精燈、水銀溫度計,鐵鋪送來的各種實驗用架子、擺球、鐵球、天平、砝碼,肥皂坊送來的煉鹼、燒鹼、活性炭、甘油,七子山硫酸廠送來的硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸,還有各個礦送來的礦石樣本。
劉雲龍在一個玻璃缸中點燃了一支蠟燭,然後,他對學生們說道:“所有的燃燒都需要氧氣,也會消耗氧氣。沒有了氧氣,燃燒就沒法繼續進行。氧氣存在在哪裡呢?存在在土壤中,存在在我們呼吸的空氣中。現在,我把蓋子蓋在這個玻璃缸上,我們來看看蠟燭會怎樣?”
說著他把一個玻璃蓋子蓋在了玻璃缸上,玻璃缸中的蠟燭燃燒了一會兒就熄滅了。
他說道:“在蓋子剛蓋上去時,玻璃缸中還有氧氣,所以蠟燭還能繼續燃燒,但是隨著燃燒的進行,玻璃缸中的氧氣漸漸被耗盡,蠟燭就熄滅了。假如在蠟燭快熄滅時,我開啟這個蓋子,讓空氣進入杯中,因空氣中有氧氣,蠟燭就會復燃。”
說著,他重複了這個實驗,在蠟燭快熄滅時,他開啟蓋子,快熄滅的蠟燭再次燃燒起來了。
他說道:“蠟燭沒了氧氣會熄滅,所有的動物包括人,沒了氧氣也會死亡。我們來接著看一個實驗。”
他在玻璃缸裡,放進一隻雙腿已綁起來的活雞,蓋上蓋子。半個時辰後,雞掙扎了一會兒,被憋死了。
劉雲龍說道:“雞和人一樣,也需要呼吸。它吸進去的是玻璃缸中的空氣,用空氣中的氧氣來維持它的生命,撥出來的是二氧化碳。但是由於玻璃缸加了蓋子,沒有新鮮空氣進去,當玻璃缸中的氧氣耗盡時,雞就被憋死了。”
他說道:“那麼空氣中氧氣的含量究竟有多少呢?”他拿出一個有刻度的玻璃杯,說道:“這個玻璃杯上有5個等分的刻度,我們來試驗一下。”
說著,點燃了一支蠟燭,把它插在一塊木塊上,放進盛有水的玻璃缸裡,蠟燭就浮在水面上。他把玻璃杯倒過來,扣住蠟燭。隨著蠟燭的燃燒,玻璃杯中的水面漸漸上升,等到蠟燭熄滅時,玻璃杯中的水面上升了五分之一。
他說道:“這個實驗說明空氣中的氧氣佔空氣的五分之一。玻璃杯中水面為什麼會隨著氧氣的消耗而上升呢?因為我們的空氣是有氣壓的,玻璃杯中的氧氣被消耗後,玻璃杯中存在負壓,玻璃杯外面的水在氣壓作用下,被壓進了玻璃杯中。那麼,空氣中的氣壓究竟有多大呢?”
他拿出一根有刻度的玻璃管,在裡面灌滿水銀,然後說道:“這個玻璃管的長度是3.125尺(即1米),裡面灌有水銀。我們把它倒過來,放進水裡看看。”
說著,他用手指壓住玻璃管的口子,把它倒立後放進水缸裡,放開壓住玻璃管口子的手指,玻璃管內的水銀向下流,流到7.5寸(即24厘米)時,水銀柱不再下降。
他說道:“現在玻璃管中的水銀柱的高度是23.75寸,這個實驗說明,空氣的氣壓是23.75寸(即76厘米)水銀柱高。等以後你們學了壓強知識後,就能把它換算成壓強了。”
做了幾個實驗後,劉雲龍說道:“今天的實驗課就講到這裡。我們來複習一下......”