这时，西门子的弟弟威廉·西门子正在马格德堡的一家机器制造厂当见 习生。兄弟俩都对工程技术感兴趣，因此常通信联系，交流各自的工作情况 和新的发展。威廉当时接受了一个任务，要为一部借助风车或水车的转动进 行工作的蒸汽机设计一个调节器，以使风车或水车不停地全力工作，并让蒸 汽机的过剩能力全部发挥出来。威廉将自己的设计图纸寄给了哥哥，但西门 子认为不够理想。他深入研究了这一机械过程，从而产生了差速调节器的构 想。他向威廉建议用一个沉重的自由运动的圆摆来作为调节器。自由运动的 圆摆产生完全等速的旋转，由此带动一个螺杆旋转；螺杆上安装一个可以移 动的螺母，螺母可以在被调节的机器带动下旋转。当机器的运转速度与圆摆 的旋转速度相同时，螺母就停止不动；若机器与圆摆速度不同，螺母便会在 螺杆上向右或向左移动，直至将两者的速度调节到相同为止，这样便可以完 全调节机器的速度了。威廉按照西门子的设计原理制造了差速调节器，并作 了很大改善，顺利完成了任务。后来，西门子根据差速运动原理又制造了很 多机械装置。
1843年，威廉·西门子带着试探的心理去了英国，以期推广西门子的发 明。英国工业的规模和水平吸引了他，英国社会的特点也让他感到非常适应， 因此，不久后他便在英国定居了。西门子的事业开始在德、英两国发展。威 廉在英国的工作非常出色，他不仅将西门子的电镀专利卖给了英国人，而且 在英国取得了差速调节器的专利。
电镀试验的成功一直激励着西门子，他决定扩大在这方面的试验范围。 在用硫酸镍和硫酸铵做试验时，他从这两种盐的溶液中获得了很好的镍沉 淀，于是他成功地进行了电镀镍的试验。西门子是一位具有工程技术的天才 和敏感性的科学家，电镀镍的试验使他马上想到这一成果或许会对印刷业有 很大价值。因为印刷用的雕刻铜版镀上一层镍后，笔画的精细之处不会受到 损害，而印刷的次数则可大大增加。为了利用这一成果，他和一家印刷工厂 签订了合同。接着，他又对印刷机械进行了研究。他把当时普遍采用的锌版 印刷机，改造成旋转式快速印刷机，用圆筒式的可弯曲的锌板取代过去的工 作过程。在一位灵巧的钟表匠莱昂哈特的协助下，他制造了一台样机，并取 得了令人满意的印刷效果，印刷速度大大提高。
这时，威廉寄来一封信，将他在英国的一些见闻和发现告诉西门子。这 本是他们兄弟间常有的事，但信中讲到的一台名叫斯特林热气机的机器，引 起了西门子的极大兴趣。这台机器不是用蒸汽而是用加热的空气作为动力， 并且它能把工作时没有耗尽的热量储存起来下次工作时再使用。当时，科学 家们还未得出所有的自然力都具有一种因果联系的结论，也就是说还没有发 现和公布能量守恒与转化定律，因此，西门子认为斯特林热气机的工作原理 属于未知的广阔领域，并感觉到它有可能成为改革整个机械工程技术的基 础。为此，西门子进行了深入的理论研究，写了一篇题为 《关于热空气作为 动力的应用》的论文，发表在1845年的一份科学杂志上。这是西门子发表的 第一篇科学论著，他在文中阐述了这种空气发动机的原理，并且提供了一张 他认为可行的设计草图。需要特别指出的是，西门子的理论已经完全建立在 能量守恒定律的基础上，对机器中的热循环和热当量原理也作了清楚的相应 的说明，而这些定律和原理是科学家们后来才揭示出来的。
在柏林，西门子和他过去的老师保持着密切的联系，并经常参加物理学 家们的社交活动，由此结交了一批科学家朋友，他也因一系列有价值的发明 和理论研究而得到了应有的尊重。1845年，西门子和一批青年物理学家一 起，发起成立了物理家协会。这个协会汇集了当时德国的许多优秀的青年自 然科学家，这些人后来几乎都成为卓有成就的科学巨匠，如杜布瓦·雷蒙、 赫尔姆霍茨、克劳修斯、布吕克等，他们都在自己的研究领域内取得了辉煌 的成就。协会经常举行学术演讲，交流学术成果，逐步成为一个影响巨大的 学术团体。著名的能量守恒和转化定律就是赫尔姆霍茨首先在物理家协会的 演讲中发表的。
前面已经说过，在当时的普鲁士，自然科学与工程技术科学之间存在着 一条不可逾越的鸿沟，但西门子却成功地活动于工程技术和科学研究两个领 域中；在他的科学实践中，这条鸿沟似乎已不存在了。
五、军人与发明家 （三）
在柏林，西门子对电气试验的兴趣逐渐增加，并最终取得了辉煌的成就。 这种兴趣最初缘于他对精确测量弹头速度的研究。
当时，普鲁士炮兵测试委员会委托钟表机械师莱昂哈特制造了一只特殊 的钟，用以测量弹头的速度。这只钟的指针和内部机构如果用电磁联结起来， 指针就会以极大的速度旋转，炮兵测试委员会希望能通过指针的结合与分离 来测得弹头的速度。但是在实际测试时却遇到了种种困难，即使作了多方努 力和改进，仍然无法确定弹头的速度。西门子对这一问题进行了长时间的研 究，想到了用电火花来测量的新方法。他把自己的想法写成了一篇题为《关 于应用电火花测量速度》的论文，发表在《波根多夫年鉴》上。文章指出， 在一个匀速旋转的抛光钢质圆筒边，放置一个与之距离适当的通电的尖针， 弹头通过时会引发尖针放出电火花，从而在圆筒上留下清楚的标志；根据相 互间的距离和电火花产生的标志以及已知的钢筒旋转速度便可以计算出弹头 的飞行速度。西门子的方法确实解决了这个问题，并且在以后的很长一段时 间内，电火花测速法都被用来测量快速运动物体的速度。
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