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馬克吐溫(Mark Twain)曾經(jīng)說(shuō)，“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(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明以及振奮人心的時(shí)刻──這些成就往往都來(lái)自于一個(gè)“美麗的錯(cuò)誤”──意外。 說(shuō)它是命中注定嗎？還是機(jī)會(huì)來(lái)了？或者說(shuō)是運(yùn)氣不錯(cuò)吧？無(wú)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(jiǎng)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(guó)太空總署(NASA)精神號(hào)太空探測(cè)車(chē)在2004年成功登陸火星，展開(kāi)一項(xiàng)為期90個(gè)火星太陽(yáng)日的任務(wù)。不過(guò)，由于兩次意外的大風(fēng)吹散了太陽(yáng)能板上的塵埃，為精神號(hào)帶來(lái)更高電力，使其得以繼續(xù)進(jìn)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(zhǎng)20倍的時(shí)間。 2006年3月，在精神號(hào)六個(gè)車(chē)輪中的右前輪失靈。一開(kāi)始決定先讓精神號(hào)探測(cè)車(chē)拖著故障的前輪繼續(xù)進(jìn)行任務(wù)，那樣子就好像拖著前輪卡住的購(gòu)物車(chē)前進(jìn)一樣。 
原本被認(rèn)為的故障后來(lái)竟然幸運(yùn)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(shuō)這一小塊硅土類(lèi)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(lái)也將這些信息用于2012年的好奇號(hào)火星探測(cè)車(chē)上。 在實(shí)驗(yàn)室別用雞毛撣子… 美國(guó)加州大學(xué)圣地牙哥分�；瘜W(xué)系研究生Jamie Link有一次在實(shí)驗(yàn)室研究芯片時(shí)，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(guò)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(shí)還可微調(diào)其色彩，讓觀(guān)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(lái)的應(yīng)用前景仍相當(dāng)廣泛。 Greatbatch發(fā)明心律調(diào)整器 盤(pán)尼西林并不是唯一在偶然中發(fā)現(xiàn)的一項(xiàng)醫(yī)學(xué)突破。據(jù)說(shuō)工程師Wilson Greatbatch也在一次失誤中意外推動(dòng)植入式心律調(diào)整器的進(jìn)展。 Greatbatch主要致力于為現(xiàn)有心律調(diào)整器的電池進(jìn)行電源設(shè)計(jì)。他本來(lái)要在一款電路設(shè)計(jì)中加進(jìn)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(gè)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(huì)做菜的人也能輕松煎蛋... 現(xiàn)在被我們稱(chēng)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(shí)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(hào)以前即停止流動(dòng)，因此，Plunkett試圖制造出新的氟氯碳化物(CFC)冷媒。 Plunkett目的是想測(cè)量瓶重以確定氣體用量，因而對(duì)于重量的來(lái)源開(kāi)始感到好奇。在不小心打破瓶子后，他發(fā)現(xiàn)瓶?jī)?nèi)有一層白色蠟狀的物質(zhì)，看起來(lái)十分油滑。經(jīng)過(guò)分析后發(fā)現(xiàn)，這是一種聚全氟乙烯，熔點(diǎn)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(cè)了新的含氟塑料，并于1945年以鐵氟龍(Teflon)作為注冊(cè)商標(biāo)。 鐵氟龍知名的PTFE一開(kāi)始先應(yīng)用于“曼哈頓計(jì)劃”──在田納西州Oak Ridge的廣大K-25鈿礦廠(chǎng)中，作為具有高度易反應(yīng)的六氟化鈾閥門(mén)與密封管的涂層材料。 一直要到法國(guó)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(hù)喻曉的PTEE才開(kāi)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(guó)自學(xué)成才的工程師Percy Spencer當(dāng)時(shí)在Raytheon公司工作。有一次在進(jìn)行一項(xiàng)雷達(dá)裝置的微波測(cè)試時(shí)，他發(fā)現(xiàn)放在口袋中的Mr. Goodbar巧克力棒開(kāi)始融化了。雷達(dá)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(gè)由磁控管轉(zhuǎn)化電能為微波能的高頻電磁場(chǎng)，以測(cè)試這個(gè)理論。當(dāng)食物放在金屬箱時(shí)，溫度也開(kāi)始迅速升高。 Spencer首先用玉米來(lái)測(cè)試，結(jié)果玉米爆開(kāi)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(kāi)來(lái)了！ 在接下來(lái)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(jiàn)的塑膠材料就是聚乙烯(polyethylene；PE)，它是1898年時(shí)德國(guó)化學(xué)家Hans von Pechmann在一次試驗(yàn)事故中合成的。 1933年，英國(guó)ICI Chemicals公司的Eric Fawcett和Reginald Gibson在另一次試驗(yàn)意外中合成了首度用于工業(yè)的聚乙烯。在針對(duì)乙烯進(jìn)行的高壓試驗(yàn)中，由于測(cè)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(guò)多位化學(xué)家的試驗(yàn)，英國(guó)ICI化學(xué)公司開(kāi)始采用這種物質(zhì)，并申請(qǐng)專(zhuān)利以及進(jìn)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(shí)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(kāi)啟了更多應(yīng)用，不過(guò)，這時(shí)起已經(jīng)不再是個(gè)意外了。
防水橡膠的由來(lái)──不只用于飛船廣告… 1839年冬，當(dāng)時(shí)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(jìn)行試驗(yàn)與研究橡膠。 有一次，固特異來(lái)到一家商店中烗耀他最新開(kāi)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(mǎn)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(shí)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(huì)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(shuō)法，但就像牛頓看到蘋(píng)果樹(shù)上掉下來(lái)而啟發(fā)了靈感一樣，這其實(shí)只是一個(gè)故事，而且，也只有持續(xù)艱苦奮斗的人在意外或機(jī)會(huì)來(lái)臨時(shí)才能掌握重大發(fā)現(xiàn)。
倫琴發(fā)明X射線(xiàn)獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 無(wú)論是用于醫(yī)療目的或機(jī)場(chǎng)安檢，X射線(xiàn)在1895年11月被意外發(fā)現(xiàn)后，已經(jīng)一次又一次地證實(shí)了它的價(jià)值。 雖然當(dāng)時(shí)有許多科學(xué)家和工程師致力于該領(lǐng)域的研究，但德國(guó)物理學(xué)家倫琴(Wilhelm Conrad Rontgen)可說(shuō)是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了今日我們稱(chēng)為X射線(xiàn)波長(zhǎng)范圍的電磁輻射。
他曾經(jīng)在進(jìn)行一項(xiàng)與陰極射線(xiàn)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在陰極射線(xiàn)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(guān)察到在黑暗屋內(nèi)另一頭以螢光紙板包覆的陰極射線(xiàn)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(xiàn)，能夠產(chǎn)生清晰的影像。 據(jù)說(shuō)當(dāng)倫琴在分別研究不同材料對(duì)這種新射線(xiàn)的阻擋能力時(shí)，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(xiàn)在1901年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 碰！大爆炸！ 瑞典化學(xué)家Alfred Nobel同時(shí)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(méi)有爆炸。因?yàn)槠恐醒b著的硅藻土(kieselguhr)可迅速吸收硝化甘油。
曾經(jīng)在一次因?yàn)橄趸视捅ㄒ馔庵惺サ艿艿腁lfred Nobel開(kāi)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(gè)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(qǐng)了專(zhuān)利，最后還將它命名為“dynamite”(希臘文“力量”的意思，也成了后來(lái)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(yùn)動(dòng)鞋到NASA太空裝等普遍都會(huì)用到的產(chǎn)品，其實(shí)靈感就來(lái)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(mǎn)了芒刺。他用顯微鏡觀(guān)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(wú)數(shù)的小鉤子，一旦碰到衣料或動(dòng)物的毛時(shí)，就可緊緊地沾貼上去。
由于這個(gè)取自芒刺的靈感，De Mestral發(fā)明了一排具有無(wú)數(shù)個(gè)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(shí)，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(méi)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(zhuān)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?yàn)樾疫\(yùn)的意外，而讓小錯(cuò)誤變成大發(fā)明的故事？請(qǐng)與我們分享您的意見(jiàn)。 |
