0

0
0

文字

分享

0
0
0

真空管問世|科學史上的今天:11/16

張瑞棋_96
・2015/11/16 ・1160字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 579 ・九年級

現在除了所謂「發燒級」音響,日常生活中已經很難看見真空管了。是的,自從1950年代以後,耗電發熱又容易損壞的真空管就迅速被電晶體取代。不過早在電晶體出現之前,收音機、電視、電腦、雷達、……等等電子產品可都是在二十世紀上半葉就已發明,而這都拜真空管問世所賜。

弗萊明於1904年第一次研發的真空管原型。圖片來源:wikipedia

第一支真空管是弗萊明(John A. Fleming, 1849-1945)所發明,1904年11月16日這一天,他正式取得專利,標誌了電子產業的誕生。

弗萊明學業成績一直名列前茅,卻直到31歲才取得博士學位,這是因為他念完大學與碩士後,先後工作一年多與教了三年書,以賺取下個階段的學費與生活費。當他於1880年取得博士學位後,繼續擔任教職,並於1885年在大學母校創立英國第一個電機系;為了幫助學生記住電流方向、磁場方向、導體的運動方向三者之間的關係,他還提出了「左手法則」與「右手法則」流傳至今。

約翰·弗萊明。圖片來源:wikipedia

弗萊明擔任教職四十餘年直到退休,因為如此他才可以有餘裕時間從事研究,但他並未躲在象牙塔中,反而常從外部企業了解實際應用。他自1881年起擔任愛迪生英國分公司的顧問長達十年,1899年起又受聘於馬可尼,幫忙解決無線電的技術問題。

當時一直無法穩定有效地偵測高頻的無線電信號,弗萊明在思考解決方式時,想起愛迪生曾在1883年發現的「愛迪生效應」。那是愛迪生為了查明燈泡的燈絲為什麼老是在正極端燒斷,而在燈泡中多加一片獨立的金屬片,接上電表。結果發現當金屬片是正極時,點亮燈泡竟會使得電表的指針移動。但金屬片與燈泡完全沒有接觸,電流從何而來?愛迪生無法理解,也未再深究。這也難怪,畢竟電子直到1897年才被湯姆森發現。

如今弗萊明已經知道熾熱的燈絲會使電子游離,「跳躍」到正極的金屬片,才產生電流。因此他利用此原理,提高燈泡的真空程度,用金屬片包圍住燈絲,並施予金屬片較高的正極電壓。當天線先接上這個真空管,接收高頻無線電波而產生的感應電流就都只會流向同一方向,解決了無線電的高頻問題。

弗萊明閥於美國申請的產品專利圖示。圖片來源:wikipedia

1906年,美國的德佛瑞斯特(Lee De Forest, 1873-1961)改良弗萊明的二極管,發明三極管。他在燈絲與金屬片之間多加一個網狀的柵極,接上負電壓,就可調整電流的大小,成為電子產品最基本的元件。之後又出現四極管、五極管,從此揭開了電子時代的序幕。

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。


數感宇宙探索課程,現正募資中!

文章難易度
張瑞棋_96
423 篇文章 ・ 478 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。


0

0
0

文字

分享

0
0
0

「你不要過來啊!」蜘蛛為了在交配中保命,竟然把自己給射出去了!

Peggy Sha
・2022/05/18 ・1686字 ・閱讀時間約 3 分鐘

自然界中,充滿了不少為了交配而「慷慨赴義」的勇者,像是:螳螂、蜘蛛等等,在激戰中或激戰後,雄性會變成配偶的盤中飧,如此一來,不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!(讓我們感謝飛天小爸爸的努力!)

「性食同類」不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!圖/Pixabay

這種現象呢,被稱之為「性食同類」(sexual cannibalism),通常是雌性吃掉雄性的比例稍微高一些。

但正如俗話所說,「生命會自己找到出口」,竟然有雄性蜘蛛靠著把自己「射」出去來保下一命!今天,就要來為你講述,隆背菲蛛(Philoponella prominens)的噴射故事。

交配到一半就彈出去了?超離奇高速彈射之謎!

這次的主角隆背菲蛛呢,是一種原產於日本、韓國等地的社會性動物,過去驚人的成就包括:能夠一次聚集 300 多隻同伴,共同編織出一片大網。

至於牠們超強的彈射能力又是如何被發現的?原先,來自湖北大學的張士昶副教授與團隊正在研究隆背菲蛛的性行為,卻忽然發現了一個超離奇現象:完成交配之後,雄蛛居然會猛然彈開,「biu」地一下就飛得老遠!

這驚人的過程可說是快到不可思議,最高紀錄達到一秒 88.2 公分,別說是肉眼,就連普通相機都沒辦法正確紀錄下細節。

這個現象立刻引發了研究團隊的好奇心,那麼接下來該怎麼辦呢?當然是:交配大戰看起來!

射,還是不射?這是個攸關性命的問題!

為了進行研究,團隊總共觀察了 155 次交配行為,並在其中 152 次中觀察到了這種超高速的彈射情形。你可能會很好奇,那剩下的 3 次呢?嗯……那 3 隻隆背菲蛛沒有成功彈射出去,交配後就成了配偶的大餐了。

什麼?沒彈掉就會被吃掉?這究竟是巧合還是命運的安排?

研究人員決定出手人為干預一下,他們選了 30 隻隆背菲蛛,然後想辦法阻止牠們彈射,結果發現:「彈射=保命」,要是你射不出去,那你就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的晚餐。

要是隆背菲蛛彈射失敗,那就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的營養來源。圖/Pixabay

相反地,如果成功彈出去了,那麼,你不但可以保命,也多了再次交配的機會。嘿,沒錯,牠們彈出去後還會再爬回來交配,再彈、再爬、再交配,就如此反反覆覆。(當然啦,有時也會在過程中不小心弄掉一些身體部位,比如一兩支步足。)

想要成功噴射,你需要一對強壯的步足!

至於為何隆背菲蛛能變成這樣的飛天小蜘蛛呢?秘密就藏在牠們的步足中。研究團隊發現,雄蛛們會將第一對步足抵在雌蛛身上,一旦交配完成,就用力蹬腳彈射出去。

根據實驗,科學家們發現這對步足可說是噴射與交配關鍵,少了一支都不行,只要沒有這對秘密武器,雄蛛只會停留在求偶階段,但不會真的跟雌蛛交配。但如果掉的是其他幾支腳,那可完全不會影響交配過程,還是能順利完成生育大計。

而這對秘密武器最強大的地方,其實是來自液壓;只要蜘蛛擠壓胸部的肌肉,便可以將其中的體液注入特定關節(tibia–metatarsus joint),透過液壓來伸直步足、產生彈力。

沒想到吧?為了在交配中保命,隆背菲蛛還得運用到流體力學,是不是很有趣呢?

參考資料:

Male spiders avoid sexual cannibalism with a catapult mechanism: Current Biology
These male spiders catapult away to avoid being cannibalized after sex
Watch These Male Spiders Jump Like Hell to Avoid Being Eaten After Sex
This Male Spider Catapults Itself Into the Air to Avoid Sexual Cannibalism | Science| Smithsonian Magazine
台灣物種名錄


數感宇宙探索課程,現正募資中!

Peggy Sha
9 篇文章 ・ 7 位粉絲
曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。