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馬克吐溫(Mark Twain)曾經(jīng)說，“世界上最偉大的發(fā)明家：意外”。 本周工程師故事將探討歷史上曾經(jīng)發(fā)生的十項重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明以及振奮人心的時刻──這些成就往往都來自于一個“美麗的錯誤”──意外。 說它是命中注定嗎？還是機會來了？或者說是運氣不錯吧？無論如何，這些重大發(fā)明或創(chuàng)新明顯地改變了科技與工程的發(fā)展路徑。有些人因此獲得了諾貝爾獎或激發(fā)了更多的創(chuàng)意，有些成就拯救了許多生命，但也“犧牲”了一些生命，甚至還發(fā)現(xiàn)了“新生命”。 火星上有生命嗎？ 美國太空總署(NASA)精神號太空探測車在2004年成功登陸火星，展開一項為期90個火星太陽日的任務(wù)。不過，由于兩次意外的大風(fēng)吹散了太陽能板上的塵埃，為精神號帶來更高電力，使其得以繼續(xù)進行在火星上的任務(wù)，甚至在火星上持續(xù)了較NASA原先的規(guī)劃更長20倍的時間。 2006年3月，在精神號六個車輪中的右前輪失靈。一開始決定先讓精神號探測車拖著故障的前輪繼續(xù)進行任務(wù)，那樣子就好像拖著前輪卡住的購物車前進一樣。 
原本被認(rèn)為的故障后來竟然幸運地突破種種障礙。拖行中的前輪力度剛好刮去了火星表層的土壤，發(fā)現(xiàn)了一塊火星曾經(jīng)是適合微生物生活環(huán)境的證據(jù)。據(jù)說這一小塊硅土類似于地球上從溫泉流出的水或水蒸氣與火山巖反應(yīng)的產(chǎn)物──在地球上，這樣的地區(qū)通常是大量微生物聚集的地方。 NASA后來也將這些信息用于2012年的好奇號火星探測車上。 在實驗室別用雞毛撣子… 美國加州大學(xué)圣地牙哥分校化學(xué)系研究生Jamie Link有一次在實驗室研究芯片時，不慎弄斷芯片而成了一堆小碎片。然而，在她的教授Michael Sailor的協(xié)助下，她發(fā)現(xiàn)這些微小的碎芯片仍具有像傳感器般的功能。 雖然“智慧微塵”(Smart Dust)的概念并不新奇，但Link與Sailor兩人發(fā)現(xiàn)的微塵卻是首次可自組且能加以編程的芯片顆粒。經(jīng)過化學(xué)處理，每一顆粒的反射表面都可找到特定目標(biāo)并與其結(jié)合，同時還可微調(diào)其色彩，讓觀察者知道差異所在。
智慧微塵粒子圍繞疏水性液滴 智慧微塵目前仍處于研究的起步階段，未來的應(yīng)用前景仍相當(dāng)廣泛。 Greatbatch發(fā)明心律調(diào)整器 盤尼西林并不是唯一在偶然中發(fā)現(xiàn)的一項醫(yī)學(xué)突破。據(jù)說工程師Wilson Greatbatch也在一次失誤中意外推動植入式心律調(diào)整器的進展。 Greatbatch主要致力于為現(xiàn)有心律調(diào)整器的電池進行電源設(shè)計。他本來要在一款電路設(shè)計中加進一顆10kΩ電阻，卻不小心誤用了1MΩ的電阻器。 結(jié)果該電路產(chǎn)生了一個持續(xù)1.8毫秒的脈沖，暫停一秒鐘后再重復(fù)，就像一次心跳一樣。
還好有人發(fā)明了不粘鍋… 感謝發(fā)明不粘鍋的人，讓不會做菜的人也能輕松煎蛋... 現(xiàn)在被我們稱為鐵弗龍(Teflon)的聚四氟乙烯(PTFE)，是由Roy Plunkett在1938年發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時他任職于紐澤西的Kinetic Chemicals公司。
由于四氟乙烯氣體在其壓力瓶重量降至發(fā)出空瓶信號以前即停止流動，因此，Plunkett試圖制造出新的氟氯碳化物(CFC)冷媒。 Plunkett目的是想測量瓶重以確定氣體用量，因而對于重量的來源開始感到好奇。在不小心打破瓶子后，他發(fā)現(xiàn)瓶內(nèi)有一層白色蠟狀的物質(zhì)，看起來十分油滑。經(jīng)過分析后發(fā)現(xiàn)，這是一種聚全氟乙烯，熔點極高，也具有絕佳的不沾黏特性。 Kinetic Chemicals是杜邦旗下一家子公司。該公司先在1941年注冊了新的含氟塑料，并于1945年以鐵氟龍(Teflon)作為注冊商標(biāo)。 鐵氟龍知名的PTFE一開始先應(yīng)用于“曼哈頓計劃”──在田納西州Oak Ridge的廣大K-25鈿礦廠中，作為具有高度易反應(yīng)的六氟化鈾閥門與密封管的涂層材料。 一直要到法國工程師Marc Gregoire將鐵氟龍 不沾黏的特性用于制造出平底鍋，建立了Tefal的品牌后，目前這種家戶喻曉的PTEE才開始走入家中廚房。 當(dāng)巧克力棒遇到微波... 二次世界大戰(zhàn)期間，美國自學(xué)成才的工程師Percy Spencer當(dāng)時在Raytheon公司工作。有一次在進行一項雷達裝置的微波測試時，他發(fā)現(xiàn)放在口袋中的Mr. Goodbar巧克力棒開始融化了。雷達裝置放射的微波融掉了他的巧克力棒。
Spencer于是在安全的金屬箱創(chuàng)造出一個由磁控管轉(zhuǎn)化電能為微波能的高頻電磁場，以測試這個理論。當(dāng)食物放在金屬箱時，溫度也開始迅速升高。 Spencer首先用玉米來測試，結(jié)果玉米爆開成為爆米花。接著他又嘗試用微波煮雞蛋，當(dāng)然這顆蛋就在他的面前爆開來了！ 在接下來的幾十年，微波爐迅速地普及于一般家庭中。 一連串的意外──塑膠材料 生活中常見的塑膠材料就是聚乙烯(polyethylene；PE)，它是1898年時德國化學(xué)家Hans von Pechmann在一次試驗事故中合成的。 1933年，英國ICI Chemicals公司的Eric Fawcett和Reginald Gibson在另一次試驗意外中合成了首度用于工業(yè)的聚乙烯。在針對乙烯進行的高壓試驗中，由于測試艙滲漏而流出了蠟狀白色物質(zhì)，由氧氣引發(fā)的這種聚合反應(yīng)形成了可作為工業(yè)應(yīng)用的聚乙烯。 經(jīng)過多位化學(xué)家的試驗，英國ICI化學(xué)公司開始采用這種物質(zhì)，并申請專利以及進行大量生產(chǎn)。在二次大戰(zhàn)期間還有更多有關(guān)的創(chuàng)新發(fā)明，特別是塑膠在當(dāng)時扮演了重要角色。但直到1970年后，塑膠中還摻雜了氯化鎂以增添靈活度，也開啟了更多應(yīng)用，不過，這時起已經(jīng)不再是個意外了。
防水橡膠的由來──不只用于飛船廣告… 1839年冬，當(dāng)時的固特異(Charles Goodyear)陷入困境中且負(fù)債累累，他決定離家自謀生路，一方面進行試驗與研究橡膠。 有一次，固特異來到一家商店中烗耀他最新開發(fā)的硫化橡膠，在當(dāng)?shù)厝藗兊馁|(zhì)疑下，他生氣地在空中揮舞他握滿橡膠的拳頭，結(jié)果一些橡膠從他的手中滑落到滾燙的爐子上。 固特異用手去刮除這些橡膠時發(fā)現(xiàn)，這種橡膠并未如他預(yù)期的融化，而是形成像皮革般的材質(zhì)－－至此，他終于發(fā)現(xiàn)了這種防水橡膠。在那之前，橡膠遇熱會融化，而到了寒冬卻又硬化甚至破裂。 雖然固特異本人否認(rèn)了這種說法，但就像牛頓看到蘋果樹上掉下來而啟發(fā)了靈感一樣，這其實只是一個故事，而且，也只有持續(xù)艱苦奮斗的人在意外或機會來臨時才能掌握重大發(fā)現(xiàn)。
倫琴發(fā)明X射線獲諾貝爾物理學(xué)獎 無論是用于醫(yī)療目的或機場安檢，X射線在1895年11月被意外發(fā)現(xiàn)后，已經(jīng)一次又一次地證實了它的價值。 雖然當(dāng)時有許多科學(xué)家和工程師致力于該領(lǐng)域的研究，但德國物理學(xué)家倫琴(Wilhelm Conrad Rontgen)可說是第一個發(fā)現(xiàn)了今日我們稱為X射線波長范圍的電磁輻射。
他曾經(jīng)在進行一項與陰極射線有關(guān)的實驗時，在陰極射線管與被輻射的螢光紙板之間放置了一道厚厚的屏障，卻仍觀察到在黑暗屋內(nèi)另一頭以螢光紙板包覆的陰極射線管發(fā)出了微光，顯示這種微光的粒子可穿透紙張、木材、鋁等固態(tài)物體。此外，他也發(fā)現(xiàn)到利用這種新的射線，能夠產(chǎn)生清晰的影像。 據(jù)說當(dāng)倫琴在分別研究不同材料對這種新射線的阻擋能力時，第一張呈現(xiàn)在他制作螢?zāi)簧系腦光影像上的骨頭，就是她妻子的手。倫琴因發(fā)現(xiàn)了X射線在1901年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。 碰！大爆炸！ 瑞典化學(xué)家Alfred Nobel同時也是一名工程師，有一次為了讓硝化甘油(nitroglycerin)更穩(wěn)定，而在其研究中加入了易爆液體。 有一次，他不小心掉落一罐裝有硝酸甘油的瓶子，但并沒有爆炸。因為瓶中裝著的硅藻土(kieselguhr)可迅速吸收硝化甘油。
曾經(jīng)在一次因為硝化甘油爆炸意外中失去弟弟的Alfred Nobel開始探索以硅藻土作為炸藥的穩(wěn)定劑的研究。他發(fā)展出一個可讓硅藻土混合炸藥、但又不致于阻礙其爆炸威力的穩(wěn)定公式，并于1867年申請了專利，最后還將它命名為“dynamite”(希臘文“力量”的意思，也成了后來的硅藻土炸藥)。 從芒刺沾衣發(fā)掘靈感 成就棉質(zhì)結(jié)構(gòu)到尼龍 魔鬼沾(Velco)，這種從運動鞋到NASA太空裝等普遍都會用到的產(chǎn)品，其實靈感就來自于平凡的芒刺種子。 1941年，瑞士一位電子工程師George de Mestral帶著他的小狗從外頭散步回家后，發(fā)現(xiàn)自己的衣服上和狗兒的毛上都沾滿了芒刺。他用顯微鏡觀察后發(fā)現(xiàn)這些芒刺就像一鉤子一樣如此緊密地互相連結(jié)在一起。 他發(fā)現(xiàn)大自然早已安排好為這些種子加裝了無數(shù)的小鉤子，一旦碰到衣料或動物的毛時，就可緊緊地沾貼上去。
由于這個取自芒刺的靈感，De Mestral發(fā)明了一排具有無數(shù)個小鉤鉤以及一排小型環(huán)孔的結(jié)構(gòu)，當(dāng)這兩排結(jié)合在一起時，便能夠緊緊地卡住。盡管一些更資深的工程師都嘲笑De Mestral的發(fā)明沒什么用處，但在1955年，他將棉質(zhì)結(jié)構(gòu)改成采用尼龍材質(zhì)后，取得了這種魔沾的新專利。 盡管科學(xué)家與工程師們絞盡腦汁，希望取得突破與重大發(fā)明，但許多創(chuàng)新發(fā)明卻是可遇而不可求的�？戳诉@些在誤打誤撞中取得的意外發(fā)展，您有什么想法呢？或者，您還知道哪些因為幸運的意外，而讓小錯誤變成大發(fā)明的故事？請與我們分享您的意見。 |
