日常生活中,我們經(jīng)常與金屬探測器打交道。公共場所常配備有門狀的金屬探測器,負(fù)責(zé)安全檢查的工作人員只要手持一個便利的小機器在你身側(cè)輕輕一掃,就能精確地將金屬物件定位。
這項發(fā)明不僅給我們提供了安全和便利,同時在工業(yè)上也有廣泛的應(yīng)用,可以說是非常成功的發(fā)明。
常見的金屬探測器安檢(securityprousa.com)
然而,追溯起來金屬探測器誕生,卻是一個徹頭徹尾的敗筆。背后的故事也許會讓很多人吃驚。
從總統(tǒng)刺殺事件說起
早在18世紀(jì)中期,在淘金熱時代,就有科學(xué)家和商人夢想著要發(fā)明一種可以定位地下金屬的機器,然而一直沒有成功。由于科技水平有限,當(dāng)時還沒辦法創(chuàng)造出探測距離足夠遠(yuǎn)、效率足夠高的金屬探測器。
人類歷史上第一個投入實際應(yīng)用的金屬探測器和采礦業(yè)其實完全沒有關(guān)系。它的誕生可能要追溯到1881年7月2日華盛頓的總統(tǒng)被刺殺時。
那一天,當(dāng)時就職還不到4個月的美國總統(tǒng)詹姆斯·加菲爾德(James Garfield)在火車站遭到槍擊,襲擊他的人是一個患有精神病的潦倒律師。
加菲爾德總統(tǒng)挨了兩槍,一槍擦過了手臂,一槍則穿過他的后背打斷了他的肋骨,并深埋在他的腹部里。
12位外科醫(yī)生團團圍住總統(tǒng),各種手術(shù)器械探查傷口,都沒辦法找到子彈,子彈不取總統(tǒng)的性命危在旦夕。
加菲爾德總統(tǒng)(Wikipedia)
換在今天,X光就可以輕松定位子彈的位置,但是那時并沒有x光。
正巧前幾天(6月25日)大發(fā)明家貝爾(Alexander Bell)畫了金屬探測器的設(shè)計草圖,此刻為了挽救總統(tǒng)的性命,只能盡快將草圖變現(xiàn),制作出了現(xiàn)代第一個可用的金屬探測器。
貝爾1881年6月25日畫下的金屬探測器的設(shè)計圖(govst.edu)
失敗的救命稻草
7月26日,貝爾帶著他的金屬探測器套裝風(fēng)塵仆仆地趕來,可以說是及時雨,這個治病策略也讓各位愁眉苦臉的醫(yī)生們松了一口氣。
可是這個金屬探測器在總統(tǒng)身上使用的時候,卻發(fā)現(xiàn)信號非常不穩(wěn)定,顯示子彈位置也不確定。
死馬當(dāng)活馬醫(yī),醫(yī)生選擇了其中一個位置開刀,卻沒有找到子彈,探測器的方案就這樣宣布失敗了。
貝爾的金屬探測器(scitechantiques.com)
可是為什么會失敗呢?貝爾的發(fā)明其實在理論上是可行的,在探測器里裝著一個能夠產(chǎn)生磁場的通電線圈。
有金屬靠近磁場就會發(fā)生變化,這個變化可以通過一個附加的磁力計檢測出來。當(dāng)磁力計檢測到異常的時候,聽筒里就會發(fā)出噪音,通過聆聽聽筒就可以知道有沒有金屬的存在。
原來,總統(tǒng)腹部的子彈沒辦法找到,是因為總統(tǒng)躺在一張內(nèi)部含有金屬彈簧的床上,彈簧干擾了探測器,導(dǎo)致了信號的不穩(wěn)定。
在床邊尋找子彈的示意圖(historycollection.co)
可惜的是,當(dāng)時并沒有找到這個原因??偨y(tǒng)肚子里的子彈遲遲取不出,情況一天比一天惡劣。
9月19日,苦熬了兩個多月的加菲爾德總統(tǒng)因為傷口感染而逝世,他從95千克急速消瘦到了59千克,去世的時候子彈還在腹內(nèi)。
貝爾(Wikipedia)
金屬探測器的進化
盡管貝爾的金屬探測器沒能拯救總統(tǒng)的性命,但它確實是一個可用的儀器,并且很快被投入軍事用途,用以尋找和清除地雷。
兩次世界大戰(zhàn)期間,金屬探測器挽救了許多人的生命,即便是在戰(zhàn)后,歐洲也大規(guī)模地使用金屬探測器來尋找未爆炸的炸彈。
廣泛用于戰(zhàn)場的金屬探測器(kingdetector.com)
與之同時,也有人發(fā)明了另一種形式的金屬探測器,這個人名叫格哈德·費舍爾(Gerhard Fisher)。
費舍爾經(jīng)常使用無線電機器,而他發(fā)現(xiàn)每次只要在礦石豐富的地區(qū)使用無線電的時候,信號總是會失真。他
一開始覺得儀器壞了,但后來意識到是無線電和金屬之間形成了干擾,于是便試著用這個原理來制作金屬探測器。
1925年,費舍爾獲得了第一臺便攜式金屬探測器的專利。
和貝爾的金屬探測器相比,費舍爾的金屬探測器更加優(yōu)秀。貝爾利用的是電磁感應(yīng),探測距離很小、而且信號相對很弱、很費電、機器也很笨重,而費舍爾的無線電探測器則在任何方面都勝過他。
現(xiàn)代的便攜式金屬探測器源自費舍爾的模型,后來也經(jīng)過了不少發(fā)明家的改進,變得更加輕便、靈敏和易于使用,成為了現(xiàn)代生活不可或缺的高效工具。
食品工廠里正在經(jīng)過金屬探測器的面包(foodengineeringmag.com)
------------------------------------------------------------
參考文獻:
1. "The Death of President Garfield, 1881". www.eyewitnesstohistory.com. Retrieved August 3, 2019.
2. Grosvenor, Edwin S. and Wesson, Morgan. Alexander Graham Bell: The Life and Times of the Man Who Invented the Telephone. New York: Harry N. Abrahms, Inc., 1997.
3. Graves M, Smith A, and Batchelor B: Approaches to foreign body detection in foods, Trends in Food Science & Technology.