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我已經揭示過很多科學家的科學發明案例,事實已經很清楚,世間所有的科學發明都是偶然促成,只是成功的科學家善于駕馭偶然,并將偶然事件與自己的創新目標進行關聯,從而獲得成功。今天再給大家一組創新案例,可以發現其中的偶然事件所起到的巨大作用。橫向思維的一大功能,就是可以人為、批量地創造偶然,我們所要做的就是從這些偶然中,找到與目標相關聯的創新點。
我在前面幾篇有關科學家發明創造的文章中,闡述了一個已經被科學證實了的觀點,那就是科學家的創造發明,專業知識只是促使科學家進入該領域的基礎,真正促使科學家產生創造性突破成就的往往是源于偶然事件觸發的靈感。
牛頓的萬有引力是因為蘋果落地和投石器的牛奶桶不灑溢產生了關聯性思考;愛迪生發明電燈則又是受他朋友身穿的一件棉線外套上的棉線啟發,而產生了用炭化棉線當燈絲的聯想。而貝爾發明電話同樣也是受到偶然的“機件故障”和“硫酸潑灑”事件引發而誕生了電話。
事實上,世界上很多科學家的重大發明和突破性成就,幾乎都是源于兩個核心因素,一個自然是自己的專業知識和研發興趣,而另一個則就是對偶然事件的敏感駕馭,而后一種力量更為重要。以下是幾個科學家的發明小故事,大家可以看看其中起決定因素的到底是什么東西?
洗澡時的水溢觸發了阿基米德定律
阿基米德(約前 287~約前 212),古希臘物理學家和數學家。曾發現杠桿定律和阿基米德定律,終身從事物理和數學的研究。
阿基米德出生在古希臘的一個天文學家的家庭里,從小就受到全家人的寵愛。父親為了使他早日成才,在起名字上絞盡了腦汁,經過反復選擇,在他出生的第 10 天,取名阿基米德。希望這名字給他帶來幸福,并能成為一個真正的希臘人。
阿基米德的童年,是在保姆和奴隸們的照料下度過的。全家人對他要求很嚴,行走坐立、穿衣吃飯都有規矩,不準他淘氣,也不許他交壞朋友。他8 歲時進了學堂,每天天不亮就起床,在奴隸的陪伴下走很長的路到學校上課。阿基米德的家里很富有,但他從不騎馬或坐車。
阿基米德學習非常刻苦,有時看書,一看就是一天。隨著阿基米德年齡的增長,他的許多與眾不同的地方開始顯露出來。他把大部分時間用在思考、探討、學習和寫作上,極少想自己的事。
為了研究一個問題,常常忘記吃飯,忘記洗澡。連穿衣服、脫衣服這類事情,都得由別人幫助來做,只要他一思考問題,就會忘掉自己的一切。
阿基米德對三角形、正方形、圓形的研究簡直著了魔,與它們形影不離,一天總畫呀畫呀,那么聚精會神,專心致志,好像周圍的一切都不存在了。
有一次,在他跨進浴盆洗澡時感覺到身子入水越深,水越往外溢,身子就越輕,突然,他興奮地大叫一聲,從浴盆里跳出來,一絲不掛地在大街上奔跑,一邊朝家跑嘴里一邊喊:“我想出來了,我想出來了!”
人們望著這個赤身裸體奔跑著的怪人,非常驚異,他們哪里會想到,阿基米德就在洗澡時,發現了一條重要的流體靜力學規律——“阿基米德定律”,即浸在液體里的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于被物體所排開的液體的重量。
阿基米德本身就一直沉浸在自己的探索中,但是他依然對身邊發生的各種偶然事件產生高度敏感,并主動進行關聯性思考。本來洗澡就是一件日常生活事件,水溢出浴缸是很正常的事,跟他的探索也沒有任何必然的關系,但卻被阿基米德發現,產生了創意聯想。
葉子劃傷腿肚,觸發魯班發明鋸子
有一年魯班接受了一項很大的任務——建筑一座大宮殿。這需要很多木料,但是工程限期很緊。魯班的徒弟們每天都上山砍伐木材,但是當時還沒有鋸子,只有用斧子砍,效率實在是太低了,而且徒弟們每天累得精疲力竭,可是木料還是遠遠不夠,耽誤了工程的進度。
那個年代,完成不了奴隸主的任務是要受重罰的,魯班心里非常著急,就親自上山察看。上山的時候,他的左腿被什么東西劃傷了肌膚,一下子流了不少血。
魯班蹲下身子查看,發現一株野草葉子上有血跡,他很奇怪,小小的一根草葉為什么這樣鋒利?他把草折下來細心觀察,發現草葉的兩邊都長有許多小細齒,他的手就是被這些小齒劃破的。
既然小草的齒可以劃破我的肌膚,那帶有很多小齒的鐵條應該可以鋸斷大樹吧?于是,在他的想法加上金屬工匠的幫助下,魯班做出了世界上的第一把鋸——一把帶有許多小齒的鐵條。
他用這個簡陋的鋸去鋸樹,果然又快又省力,鋸就這樣發明了。不管這個故事是真是假,從這個故事都可以得到這樣的一個啟發:實踐出真知,鉆研出智慧。
每個人的成功都是有著內部和外部的影響的,內部影響就是指一個人研究領域的專業知識,也是成功的基礎。但真正突破性的成就往往來自于意外發生的偶然性事件影響。
魯班工藝的不斷進步離不開自己的努力和家人的幫忙。魯班出身于世代工匠的家庭,從小就跟隨家人參加過許多土木建筑工程勞動,逐漸掌握了生產勞動的技能,積累了豐富的實踐經驗,但他對偶然觸發的葉子劃傷肌膚事件抱有敏感性,最終進行專業聯想,誕生了發明鋸子的念頭。
垂直方向盤是怎么變成斜的?
方向盤是一種汽車行駛中的方向操縱桿,一般是通過花鍵與轉向軸相連,其功能是將駕駛員作用到轉向盤邊緣上的力轉變為轉矩后傳遞給轉向軸。
使用直徑大些的轉向盤轉向時,駕駛員作用到轉向盤上的手力可小些。轉向傳動軸在轉向器與轉向軸之間作為連接件有利于轉向器通用化,補償制造與安裝時產生的誤差,使轉向器、轉向盤在整車上的安裝更合理。
120多年前,汽車發明人最初在蒸汽汽車上安置的方向盤是裝在垂直的轉向柱上,操縱者需要站立在汽車上進行操作,其缺陷是不利于駕車者的操縱和妨礙視線。
在1887年秋季,德國戴姆勒汽車公司修理工人為從司特立克蘭德駕駛而來的一輛,菲頓瀕汽車進行大修。當吊車工人把修好的車身吊回裝配之時,吊鉤突然滑出,車身跌落在轉向柱上,結果使轉向柱從垂直位置上彎曲了好幾度。
一名修理工人試圖把彎曲了的轉向柱矯正過來,卻意外地發現新的角度使方向盤不再操縱困難和妨礙視線了,就決定干脆將方向盤設計成斜的,便于司機坐著操縱,同時更能看清前方視線。
戴姆勒對修理工人的意外發現給予獎勵,并抽調研究人員立即改進方向盤的裝配工藝,到了1890年,戴姆勒汽車公司生產的,派立生汽車就第一次裝上了傾斜式的轉向柱和傾斜式的方向盤。各國汽車公司紛紛效仿,使方向盤趨于定型,日臻完善。
活塞筒上的活塞環凹槽是怎么誕生的?
我們都知道,汽車發動機中的活塞,是汽車依靠燃燒燃料產生動力的一種機械裝置,活塞在氣缸內自由活動,不能過于緊密,不然會將缸體摩擦受損或者密封度不夠嚴密。
技術設計人員于是想在活塞筒的上部位置安置一個有彈性的活塞環來解決。但是,活塞筒是一種特質的鋁制品,需要一個凹槽來放置活塞環,而且必須在模型里一次成型。
但困難來了,鋁的燃燒熔點是660.4℃,鋁燃燒到660.4°時就會成為鋁液。也就是說,這個凹槽模型填充物的熔點必須要超過鋁的熔點溫度,同時又能方便清除。當時這個要求難倒了整個設計團隊的技術人員,這個設計任務遭遇障礙,一籌莫展。
一次,技術人員在經過一堆廢棄材料的時候,發現一塊鋁材上生出了一點點的霉爛物,他好奇地拿起那塊廢鋁,經過檢測發現是鋁材上的附著物是一種叫氯化鈉的東西,而氯化鈉就是我們日常生活中的鹽。
技術人員很快發現,鹽的熔點是801℃,但是一遭遇水就能輕易融化。于是,用氯化鈉當做活塞環凹槽模型的填充物,進行一次性成型鑄模,然后冷卻后再用水進行融化,神奇的活塞筒就這樣誕生了。