有了镜子,姬昭明的物理实验小组做了很多有趣的尝试。
比如把简单的单筒望远镜加以改造,优化成为更先进版本的双筒望远镜。
圣人那边听说了姬昭明的研究方向,就把大儿子和三儿子叫去谈心了,然后,姬昭明的两位老同学也成了实验室的常客。
祝星河的光学基础,是姬昭明一点点讲的,他们俩讨论起望远镜的优化问题,是一点就通,十分默契。
两个皇子则是像听天书一样:什么放大倍数?小孔成像怎么就翻转了?等下,焦点在哪里?
这就很难沟通了,让两位皇子自己看资料自学,有些过分冷漠,但姬昭明又不想从头带人入门,毕竟还得讲一些角度之类的数学知识,就只好另找人给两位皇子们补课。
一直跟在小姐身边默默学习的小雪,担负起了这个重任。
不仅要讲物理的光学知识,求知欲旺盛的皇子们还对如何做银镜展现了极大的兴趣,把制镜师傅找了来,非把每个步骤都研究个明明白白才罢休。
姬昭明二人组也加入了讨论,终于详细了解过制镜的每一步,姬昭明才恍然大悟了一件事:制镜师傅太厉害了,这个操作,看起来跟银镜反应差不多嘛。
煅烧硝石、然后水洗,这不就是在制取硝酸么!
一般来说,硝石的主要成分是硝酸钾,高温煅烧可使其分解,就能得到氧化钾和二氧化氮。二氧化氮就在煅烧后产生的气体中,将气体通入水中,使之充分反应,便得到了硝酸溶液。从no2和h2o变为了hno3,硝酸的挥发性比较强,所以把硝酸溶液进行简单的蒸馏,就能得到浓硝酸了。
被迫回忆起化学基础,姬昭明干脆带着实验小组成员一起试着制备了些硝酸。
然后两位皇子就分别带着一小玻璃瓶的成果去找父皇报告进度了。
大皇子往瓶中放入一小块铁片,并没有产生什么明显的变化。大皇子又夹出铁片,把浓硝酸小心倒入准备好的蒸馏水中。
“父皇请看,浓硝酸稀释时会产生大量的热,所以溶解时需要不停搅拌。而且,为了安全,只能把浓硝酸倒入水中。若是反过来,水的密度小,而浓硝酸有脱水性,遇水后会使水瞬间沸腾,到时水和浓硝酸因此飞溅,十分危险。浓硝酸能使铁器钝化,可以组织铁的进一步生锈,但若是把铁片投入稀释后的稀硝酸里,则会产生反应,在铁的表面产生气泡。”
大皇子稀释好了硝酸,就把铁片重新投入,果然如他所言。
“小司空把这种反应称为化学反应,取‘万物转化’之意。儿臣觉得它很有趣,虽然现在还想不出硝酸的更多用处,但仅凭它能用来制银镜,就已经十分厉害了。若也能把其他物质一般研究透彻,就好像掌握了神仙法术似的。”
大皇子对化学很有兴趣。从三岁启蒙开始,他当了快二十年的文科生,突然接触到化学实验的这些小变化,觉得十分新奇。
但是三皇子的想法大不相同。
“父皇,儿臣学到了制备浓硫酸,便是此瓶中的液体。此物腐蚀性极强,而且在高浓度时会有挥发性,就是浓硝酸置于空气中会冒白烟,此烟触及肌肤会十分刺激,甚至灼伤皮肤。若是不做避光处理,还会在光照下生成黄色的气体。把这种气体收集起来,加入一些炭末,可以点燃,能发出耀眼的光芒。”
三皇子投了一枚铜币进瓶中,铜在常温下便能与浓硝酸反应,所以铜币肉眼可见的逐渐溶解了。
“父皇,此物危险至极。儿臣以为,应该加强管制,制镜所需要严控数量,此外再不许轻易制作。而且,这样的化学反应,有些像偏门戏法,又像妖道的手段,儿臣以为不得不防。”
两个儿子报告完想法,就都被打发回去了,圣人当面没有做出任何表示。话语、表情,都没有倾向,仿佛只是听儿子背了一篇功课似的。等到室内只剩下他自己和刘公公,圣人才谈心似的开口。
“都说龙生龙、凤生凤,大概真有些道理?老大和老三都很聪明,自小也是一样教导,眼界胸襟却差了不少。老三这个脾气,做个将军,朕要夸他思虑周全,但是作为皇子,他话里藏得小心思,实在是小家子气。”
这些话,刘公公可不敢接,低头看地面,就当自己是块木头。
圣人偏不放过他:“庆喜,你伺候朕这么多年了,孩子们一共打过几个滚儿,你比朕还清楚。你说说?”
“奴婢只知道,两位皇子都是极聪慧的,都是随了主子。”他一个阉人,再得脸也是奴仆,在圣人面前连自称奴才的资格都没有,当然没胆子对皇子指指点点。
圣人本来就没打算从他这儿得到什么意见,看他态度一如既往得端正,就放过了他。
“昭明的性子纯善直率,在弘文馆念书时跟老大老三他们玩儿得都挺好,朕还以为,老三年纪小些、性子更活泼些,能跟她更加玩儿的好呢。没想到,反倒是沉闷些的老大,对这些新鲜玩意更有兴趣。这样也好……”
圣人絮絮叨叨,刘公公继续当木头。
这个小插曲平静无波得过去了,圣人不名言要求儿子继续去找姬昭明,也不拦着。
两位皇子也没人说不想去,还是保持着几日一次的频率,一起去姬昭明的实验室。
别人在弘文馆的贯通班学得差不多了,就能被先生批准毕业,但是皇子们是没有这一说的。经义已经全都学通了?正好,移步隔壁,学习朝廷律例、各朝简史、公文格式、治理案例……除非圣人说让他们入朝历练,否则他们就得一直学习。学无止境,弘文馆里有他们学不完的典籍。
所以,两位皇子是不可能像祝星河一样,经常泡在实验室里的。无论是化学还是物理,他们都没有精力投入研究,保持低频率报道、听助教小雪补课,才是他们的日常。他们无需做研究人员,甚至不用知晓结论的推理过程,只要了解结果、知道推理方法就可以了。
相比之下,大皇子对化学内容更有兴趣些,在小雪讲解后,也会多问一些。三皇子则兴致缺缺,他不喜欢这些危险的东西,所以也不怎么亲手试验。
大皇子倒是亲手制了一瓶浓硫酸。
石胆,也就是胆矾,是天然的五水硫酸铜矿石。将其干馏,也就是以650c的温度加热,能得到氧化铜、三氧化硫和水。其中,三氧化硫是气体,蒸腾而出,接触空气中的水蒸气,就能形成酸雾。so3和h2o反应,冷凝后的产物便是h2so4,就是硫酸。
再下一次试验,经过报备后,三皇子带了三个道士来。
小雪这边简单给皇子们补了补课,三个道士就拿出古籍开始“踢馆”了。
“《出金矿图录》中有‘炼石胆取精华法’,早有描述。狐子曰:其药分中金精、曾青、朱砂、雄黄,若不炼杀,用之者徒费千金,元闰金之分毫也……一炉中以炭烧石胆使作烟,以物扇之,其精华尽入铜盘炉中,却火待冷,开取任用入万药,药皆神。”
姬昭明一开始有些莫名其妙,然后越听眼睛越亮。虽然话说得文绉绉,但这不就是在制取硫酸么!
原来早就有化学人才了呀,怎么能让人埋没在民间,赶紧挖出来搞研究呀!
“敢问狐子现在何处,他现在都做了多少研究?三位可否代为引荐,我愿重金聘请他来一起研究化学!”
来踢馆的三个道士,本是想借此斥责姬昭明是井底之蛙的。但是面对对方“挖到宝了”的表情,他们一时之间不知道该怎么接。
尴尬得静默片刻,看起来最成熟的那位道长冷哼一声:“狐刚子是东汉时人,乃丹道大成者。小司空说的这些酸,不过是道家炼丹时做的小玩意儿罢了。东晋有道家集大成者葛洪子,所著的《抱朴子·内篇》中有《金丹》卷,有一物‘华池’,可溶丹砂,溶金亦不在话下。大人若是有兴趣,不如先多读些道家经典罢。”
这番话说得非常不客气,但姬昭明完全不生气。
“道长的意思是说,这些内容,都有典籍记载,在诸位道长看来,都是不入流的小玩意儿吗?不知诸位可愿意在我们实验室做个顾问?或许,换个角度炼丹,能有些其他乐趣呢。诸位放心,该有的供养我都不会少,也不要求道长们交丹药,只要按照我们实验室的标准做实验就行了。”
华池这个名字,姬昭明不知道,但要说能溶解金子,姬昭明就精神了。既能溶解丹砂,又能溶解金银,能满足条件的液体,那不就是王水么!王水的成分,就是是硝酸和盐酸。
既然早就有人把化学反应研究到了如此地步,当然不能浪费了这些智慧结晶。
姬昭明热情得邀请道长们来做顾问,势要把化学这一科从神学拽来科学的阵营。有巨人的肩膀不站,才是傻子。这么多化学家的好苗子,光研究炼丹可惜了,还是来做些实事儿吧。
三皇子有些傻眼,他之前觉得姬昭明玩的东西太危险,本来就是抱有消极观点的。好不容易找了几个有本事的道士,特意带来踢馆,就是想让姬昭明“改邪归正”。这怎么,还彻底把人引上求仙问道的不归路了呢!
三皇子赶忙出声劝她:“姬昭明,你的书都白读了?不过是一些戏法一样的手段,你若是感兴趣,我找几本书送你,你看着解闷就罢了,难道你以后还想做道士不成?”
姬昭明现在心情很好,面对三皇子也特别有耐心。做了好几年的同学,彼此什么性格都很了解,她知道三皇子是个耿直到有点莽撞的,这番话应是出自关心,大概是怕她犯糊涂去搞那些神神叨叨的东西。
“我没打算炼仙丹,三皇子还请放心。只是你看,硝酸算是制作银镜时非常重要的东西,现在又有了其他的酸,说不定也有什么特别的用处,万一就能再做出其他有用的东西呢?我之前孤陋寡闻,自己闭门造车,竟不知前人早就准备好了车轮。那现在眼前有了现成的能人,当然不能错过。说不定,日后咱们可以做出收放雷电的东西呢。”
本来因为三皇子的话有些不高兴的三人,听到这里也有了些兴趣。修真之人,修的就是自己的道。听到姬昭明有掌控雷电的想法,他们当然感兴趣,就忍不住多问几句,想要和姬昭明探讨。
人一旦有了好奇心,就容易上钩了。
三皇子带来的,想要用来给老同学“泼冷水”的帮手,就这样变成了给人“添柴加油”的帮手。
姬昭明这里的材料,种类繁多。可以说,但凡圣人那儿有的各种矿石,都给姬昭明送了一份。这是指望姬昭明能多多发现,多多发明。
丰富的实验材料、精密的实验器材,对于化学实验员来说,那是一种享受。三位道长按照规定实验,虽然不能用来给自己做仙丹,但这个过程也能让他们感到快乐。这也是修行的过程。
三酸两碱,是非常重要的化工原料。一旦把化学变化成体系得归纳起来,有了这几样,就有了无限可能。
三酸,是指硝酸、硫酸、盐酸。其中盐酸是最简单的,用食盐(nacl)制作就可以。两碱说的纯碱(na2co3)和烧碱(naoh),纯碱就是苏打、碱灰,烧碱也叫苛性钠、火碱。
如果再把磷酸和重碱算上,就是四酸三碱,这就算得上是整个化工产业的基础了。重碱也叫小苏打,碳酸氢钠,在制作食品时,是一样非常好用的膨松剂。
把这些基础溶液做好,三位道长就要开始按计划对各种矿石做初步的研究了。
他们要试着提取各种元素,观察并记录这些物质的属性,还要试着提纯、顺着姬昭明给出的思路,先把这些物质抽丝剥茧变成独立的元素。元素周期表没那么容易做,但是有志者事竟成,姬昭明肯下本钱,自然就会有进展。
道长们在研究的过程中得了趣味,也有了目标,不用姬昭明提,自己就开始给好友们写信了。大概内容就是:这儿有土豪金主,兄弟们速来,探索宇宙奥秘,一起得道成仙!
化学实验员们慢慢推着进度,姬昭明的研究小组,则是回过头继续研究光线了。
单筒望远镜的可调整倍数范围更大,但还得是双筒望远镜观测起来更好对焦。别看这只是多加一个筒,内里用的透视镜,却多了许多讲究。
把望远镜远端的镜片称为物镜,远处的景象折射的光线,会先通过这片镜片,收入镜筒中。举起望远镜时,眼睛贴着的这边镜片,则称为目镜,被经过放大处理后的光线,最终会通过它折射出来。
其中每个镜筒都还需要放一对棱镜。棱镜的两面呈一定角度,光线射入,从其中一面折射进另一面,再折射出来,一段光线在其中折射两次,会因此改变方向。这是非常重要的一个设计,棱镜的主要功能,就是收束光线和颠倒图像。
小孔成像的原理,众所周知。图像的光线穿过小孔,会因为光线的角度在另一边形成倒转的图像。一对棱镜便可以解决问题:一束平行光在进入物镜之后,变成了一束收缩的光束,然后经过一对棱镜连续反射四次,最后变成一个焦点,落在物镜和目镜共有的焦平面上,光束经过焦点之后开始发散,在遇到目镜之后,重新变成一束平行光
能把望远镜的原理搞明白,基础的光学知识就算都明白了。
若是想给□□配个简单得放大瞄准器,当然十分容易。
放大镜要做,老花镜、近视镜也要做。不过这些暂时都是定制产品,普及还需要时间。
但要说最让他们有成就感的小发明,还得是万花筒。
利用光的反射,将有鲜艳颜色的图卡放于圆筒的一端,圆筒中间放置三棱镜柱体,三棱镜的镜面朝里,另一端用开孔的玻璃密封。由孔中看去,即可观测到对称的美丽图像。只用两面镜子也可以,让两面镜子呈36°的夹角,就可以让万花筒形成的图案完全对称。
底部的图卡画些不规律的色块就好,在转动过程中,自然会产生千变万化,非常漂亮。
万花筒荣升上京最热门玩具单品,在今年过年的礼品单上占据了一席之地。为了亲手做些万花筒送给亲友,研究小组一起做了两整日,才做完了足够的数量。
就连一向“不爱玩玩具”的大皇子,腰间也挂了一条新坠子。其上挂着一个手指大小的袖珍万花筒,圆筒是玉做的,上有雕纹,精致又不失大气。穗子是小雪帮忙打的,绳结编出了图案,制作十分精美,让人完全看不出那其实是个玩具。
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