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【馆窥天下】第89期 曼彻斯特科学与工业博物馆:启迪创新的实践者

来源:中国数字科技馆
  曼彻斯特科学与工业博物馆(The Museum of Science and Industry in Manchester,英文简称MOSI,以下简称科工馆)是世界最大的科学博物馆之一,其前身是成立于1969年的西北科学与工业博物馆,后迁至曼彻斯特老火车站旧址并于1983年重新开放。为保护工业遗产、传承科学文化,科工馆依然保持着世界第一条铁路“曼彻斯特——利物浦铁路”起始站建成时的旧貌。它的展品见证和记录了曼彻斯特从第一次工业革命兴起、传统产业衰落、新时代转型的科技史,以与时俱进的创新成就和创新精神激励着来访的观众。
  19世纪初,凭借纺织业的飞速发展曼彻斯特崛起为一个工业城市。科工馆内一台制造于1900年左右的提花织机(图1)展现了20世纪初曼彻斯特的纺织技术。法国人约瑟夫•马里•雅卡尔(Joseph Marie Jacquard)于1804年发明了使用打孔的纸版和钢针来控制提花的纹版提花机,极大提高了生产效率。科工馆这台提花织机可通过读取一组具有不同穿孔组合的卡片来织造特定图案。今天它仍可同时编织四根缎带,展示了纺织业的创新智慧。由于提花织机使用二进制系统来存储并复制信息,被认为是现代计算机的前身。
提花织机,曼彻斯特纺织技术,纹版提花机
图1.T.F.Wilkinson公司约于1900年制造的提花织机
  面对经济和社会的衰落,在20世纪后半叶,曼彻斯特力求重塑自我。后工业化的曼彻斯特崛起为充满活力的思想之城,在计算机、电子、先进材料、创意产业和生物医学等领域显示出新的优势。“婴儿”计算机即是曼彻斯特依靠科技创新从工业城市向国际科学城市转型的见证。科工馆展出了该机的复制品(图2)。二战期间,英国亟需开发一种带有存储器的计算机。曼彻斯特大学的Frederic Williams团队受屏幕显示原理启发,发明了电子管创建内存的方法,并于1948年6月打造出世界上第一台存储程序原型计算机,取名“婴儿”。1948年8月,“婴儿”历时53分钟经过350万次计算后,完成了2的18次方运算程序。在“婴儿”计算机的基础上,当地科学家在1951年发明了世界上第一台商用计算机“曼彻斯特马克1号”。
“婴儿”计算机复制品,计算机保护协会,电子显微镜
图2.计算机保护协会于1998年制造的“婴儿”计算机复制品
  科学的创新与发展,离不开实验设备的助力。科工馆内展示了一台Metropolitan Vickers公司于1947年在曼彻斯特制造的EM2电子显微镜(图3),它在纳米材料科学研究中发挥了很大作用。显微镜的分辨率与入射光波长有关,电子显微镜电子束波长远小于光学显微镜可见光波长,因此电子显微镜的分辨率(0.2纳米)远高于光学显微镜的分辨率(200纳米),可直接用于观察分子和原子形态。在其后几十年中,电子显微镜成为曼彻斯特科学家们研究石墨烯等纳米材料必不可少的实验装置。石墨烯是一种由碳原子组成、呈蜂巢晶格的二维平面薄膜,只有一个碳原子厚(约为0.33纳米),这需要采用能观测到纳米尺度的电子显微镜来研究它的微观结构。2004年曼彻斯特大学的科学家Andre Geim和Konstantin Novoselov使用普通胶带从石墨上剥落了石墨烯薄片,并通过先进的电子显微镜技术证实了它可以单独存在,两人也因“二维石墨烯材料的开创性实验”而共同获得了2010年诺贝尔物理学奖。
EM2电子显微镜,电子显微镜技术,曼彻斯特大学
图3.Metropolitan Vickers公司于1947年制造的EM2电子显微镜
  科工馆将历史建筑与科技文物相结合、不断增进科学文化与社会文化之间的联系。作为启迪创新的实践者,它吸引着当地和周边的顶尖科学家来此展示前沿科技成果,启发各年龄段观众的好奇心,让曼彻斯特在科学文化的滋养下创新发展,成为创意产业和科学技术开创性发展的枢纽。
(苑晓 作者系中国科技馆观众服务部高级工程师)
  (本文配图由作者所摄)
曼彻斯特科学与工业博物馆,世界第一条铁路,曼彻斯特纺织技术
本文来自:中国数字科技馆
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