无独有偶,爱迪生在另一次试验电话的时候,发现传话筒里的膜板随话声而震动。他找来一根针,竖立在膜板上,用手轻轻按着上端,然后对膜板讲话。实验证明,声音越高,震动越快;声音低,震动就慢。这个发现,更坚定了他发明留声机的决心。
几天后,爱迪生就画出了草图,并立即和助手干起来。留声机的主要部件是一个金属圆筒,圆筒边上刻有螺旋槽纹,把它按在一根长轴上,长轴一头装着曲柄,摇动曲柄,圆筒就会相应地转动。此外,还有两根金属小管,管的一头装有一块中心有钝头针尖的膜板。经过无数次的改造,世界上第一台留声机诞生了。爱迪生回忆说:“我大声说完一句话,机器就回放我的声音。我一生从未这样惊奇过。”
爱迪生在发明留声机之初,就一改再改。10年过后,他又从架子上的尘埃中把留声机取下来,要继续改进它,他仅在留声机上的发明专利权就超过了100项。他是耳聋之人,能发明这样一个发声的机器已是令人惊异了。当我们看到今天的留声机时,不要忘记这上头渗透着爱迪生无数辛勤劳动的心血。实质上,在一个多世纪以来,留声机所掀起的文明和发明的巨浪影响是非常深远的,电唱机、磁带录音机、磁带录像机、激光声像机等相继问世,追溯其源头,不都是来自爱迪生的伟大发明吗?
研究蚊子的罗斯
英国生物学家罗纳德·罗斯因首次在蚊子中分离出着色的疟原虫卵囊,又在患疟疾的鸟类血液中发现类似的着色胞囊,使生物界研究取得重大突破,1902年荣获诺贝尔生物学奖。
罗斯小的时候曾随父母在印度北部木栅山城居住。那时的小罗斯机灵、调皮、满脑子问号,什么事都要问个究竟。
一年夏天,镇上流行着可怕的疾病——疟疾,家家户户大门紧闭,更不敢让孩子上街去玩。小罗斯被关在家里好几天了。他透过窗户,远眺着起伏连绵的山脉、白雪皑皑的山巅,更加坐立不安,非要出去玩不可。
妈妈耐心地劝说着:“孩子,再忍耐几天吧,这个镇上流行着疟疾。三天发作一次,得病的人痛苦万分。直到如今,医生们也是束手无策呀!”
听了妈妈的话,罗斯陷入了沉思,疟疾为什么会传染?不与病人接触也会传染上吗?他暗下决心找出原因。
从此,一到夏天,罗斯便背上行装,到疟疾盛行的地方去观察、试验。一次走到一处村头,他倒头摔在了地上。当他醒来时,已躺在农家的竹床上,并被一位慈祥的老人告知他染上了疟疾。当老人为他端来一碗稀饭时,可恶的蚊子从四面八方涌过来,老人边轰赶蚊子边说:“我们这里的蚊子太多了。”
这句话提示了正在病中的罗斯,“疟疾是不是由蚊子传播的呢?”罗斯心头一亮。后来,经过多次研究,他终于解开了疟疾与蚊子的关系,造福了人类。
灵感突发的构思
激光是高科技的产物,是20世纪伟大的发明,然而有关激光的理论构想和实际发明,都得益于科学家突发而至的灵感。
著名物理学家查尔斯·汤斯是激光理论的最初构想者。他因从事激光理论的基础研究而获得了诺贝尔奖。他谈到有关激光的最初构想时说:“激光的想法是在1951年春天的某一个早晨,在美国首都华盛顿一个小公园的椅子上诞生的。当时我正坐在一个名叫‘富兰克林广场’的小公园的椅子上,观赏着正在盛开的杜鹃花。突然,在我脑海中出现了一种得到从分子发出的单一形式电磁波的实际方法。因为当时,我正在探求用当时的电子管技术还不可能实现的产生高频电磁波的方法。如果能得到波长这样短的电磁波,就有可能使用它进行非常精确的测量分析。我甚至感到,那必会导致物理、化学等各种领域产生许多新的见解……”
“当坐在‘富兰克林广场’小公园的椅子上时,我的考虑是基于以下这些知识:原子和分子可以吸收放射能,而且是以光、电波和热的形式来进行吸收的。而放射能是以量子的形式,即非常小的能的颗粒的形式被吸收。这时,原子将从低能的位置被推到高能的位置,我们把这叫做‘激发’。而被‘激发’的原子放射后,将会返回到低能的位置,同时放出一个量子单位的放射能。这种放射,就是以光的形式出现的电磁波。
“然而,我所注意的取得放射能的方法不同,即所谓‘电磁波的感应放出’方法。这个理论是爱因斯坦于1917年提出的。下面我简单地说明一下:‘一个原子,一旦受到光线等放射的刺激,就会产生和那种放射在振动数和方向上完全相等的新的放射;同时,失去能量降到低能的位置’”。
“这样的现象如果发生在自然界,例如增强从黑纸一方进入的光线,则会向其他方向传播开来,实际上,这就是激光的原理。
“但是,为了产生这样的现象必须有个特殊的条件,即被激发具有高能量原子的数目必须多于处于低能量原子的数目。”
“在公园里那天早晨,我注意到这样一点,即如果人能利用电子管产生比一般电磁波的波长更短的电磁波,就能制造出一种装置,利用它来产生激光束。同时我也认识到,如果使这种感应放出的放射能在一个尺寸严格确定的箱子中产生的话,则得到的光通过放大,就可以得到一种稳定而且非常强大的东西”。
而另一位最初提出激光应用专利的科学家高尔登·古德也是灵感突至。高尔登于1920年7月17日生于纽约市,他大学时学的是物理,就是在那时,他对光产生了浓厚的兴趣。1941年,他在耶鲁大学攻读博士,第二次世界大战的爆发使他中断学业,为曼哈顿工程(即原子弹工程)工作了两年。1951年,古德在哥伦比亚大学继续攻读博士,同时在纽约市政学院授课。
1957年11月9日是个星期六,都已半夜时分了,古德还没入睡。大约凌晨1点钟,他突然来了灵感:电灯发出的亮光如果不仅仅是乳白色的,而是……他为这个想法而彻夜未眠,将自己的灵感在日记本上做了详尽的描述,勾勒出各个组成部分,并计划出其将来的用途。星期三早晨,古德来到了住所附近的一家糖果店,请这家糖果店的店主作为公证人,在他的日记本上署名并记下日期。日记本上记述了怎样集光成束并用其切割、加热物质、测量距离的方法,于是激光就这样诞生了。
古德知道,这就是他一生为之奋斗的发明。然而他却没有预料到,为了他的这一发明得到专利几乎耗费了他的半生。有很多次,政府对古德要求的专利权的反对极为激烈,几乎令他和同事、朋友们开始害怕政府所属各产业部门要联合起来阻止他获得专利了。
直到1989年他才赢得了最后胜利,获得了最后一项有关激光的专利。这使得古德控制了在美国使用的90%的销售激光专利,包括焊接汽车部件、杀死皮肤癌细胞、制导武器、在结账台登记价格等在内的激光专利权。受古德专利权直接影响的激光工业的年销售额达5亿美元。具有讽刺意味的是,如果早在30年前授予这些专利,那么这些专利权还在激光工业仍微不足道时即已失效,古德的收入将仅为目前收入的几分之一。
随之而来的是,世界上100多家如福特、东芝、通用电器等大公司在内的激光制造商或使用商竞相与古德签署许可证合同,由此他成为了一个千万富翁。
科克雷尔和气垫船
1950年,科克雷尔在英国诺福克河口的造船行业里任工程师,他是一个善于思考、勤于钻研的人,经常为怎样提高船的航行性能而苦思冥想。他发现有两大因素使他造的船的性能大大降低了:一个是船壳阻力,一个是波浪阻力。他想:如果能把船壳做成空气船壳,使船体和水面之间有一层薄的空气,船壳的摩擦就可以忽略不计了。这样不仅可以节省动力能源,同时能大大提高船速。但是,怎样才能解决这一难题呢?为此,他进行了许多次空气动力学方面的实验。
一次,他的一个实验使他偶然发现了解决这一难题的新概念,因此他发明了气垫船。他用两个尺寸不同的铁筒朝厨房用的天平上鼓风,发现相同的风量通过两个不同大小的铁筒所产生的冲力不同。大口的铁筒吹在天平上的冲力反而小,而小口的铁筒吹在天平上的冲力反而比大铁筒大。他意识到可以采用以前不知道的这种现象制造一种新型的船。
1955年,他根据自己的新发现制造了一个气垫船模型,它不仅在水上甚至可以在地毯上飞驰。但要使气垫船具有实用价值,在当时看还有不可逾越的资金和科技难题。这就要使船体既要同水面避免硬接触,同时又要保持与水面的有效接触。所以,控制船底喷气装置成了这项发明的关键所在。
由于这项“气垫密封装置”专利当时在英国无法实施,于是便被上了保密单,一直无人知晓。后来,有一个叫肖的文职官员很有远见,他经过研究论证后,签字拨款正式研制气垫船。
1959年6月,为了纪念1909年“布莱里奥号”横渡英吉利海峡50周年,足尺型气垫船SRN—1号从反方向横渡英吉利海峡,引起了举世瞩目,气垫船研究制造走向世界。
后来从这个发明的发展势态来看,科克雷尔的发明不仅产生了一只气垫飞船,还产生了一系列新型运输工具,如近海和岛屿之间的快速摆渡和巡航用的摩托快艇;利用气垫船的原理研制出的每小时能运行几百里的火车,还有悬浮式单轨列车等。
脑功能的发现
癫痫是一种脑部疾病,病人发作时突然昏倒,全身痉挛,意识丧失,有的口吐泡沫,俗称羊痫风或羊角风。严重的癫痫发作会使病人陷入麻痹状态,甚至有停止呼吸的危险。在这种严重状态面前,医生不忍坐视,于是想到切断脑胼胝体,使左、右脑的一方所产生的扰乱电位不致波及另一方。这样的目的当时是希望缓解症状,并非企图根治。令人吃惊的是,手术后不仅一方平静,而是左、右脑都平静了下来。这等于是意外地发现了一个新的疗法。
从那以后,在遇到重症癫痫患者时,医生们便开始把手术刀伸向胼胝体这个禁区。这种粗暴的医疗处置,以后竟为挨不上边的脑功能创造性思维的研究奠定了生理基础,真可谓医学科学的意外发现。而完成这一划时代发现的人正是美国芝加哥大学精神病治疗机构的临床医师斯帕利。
20世纪70年代初,斯帕利在追查癫痫发作做了脑胼胝体切断术的病人的调养情况时,对其脑功能进行了测试,在进行左、右脑功能测试的过程中,他出乎意料地发现两个半脑功能不同的现象。当他初步发觉到左、右脑的功能有所不同时,马上把自己的研究方向转向了大脑功能本身。
以后,他一步步地确认到左脑和右脑功能是在各自独立地进行活动。左脑是主管语言、概念、分析、计算的;右脑是主管想象、形象空间感、直观的。这项研究开辟了一个全新的领域,一个以思维为对象的研究开始了。
在20世纪70年代以前,右脑还是个不被人注意的领域。过去学校教育的成绩并不能直接表现在创造力上面,这一现象一直被认为是由于个人天资不同的缘故。其实不然,由于对右脑功能的研究进展,已经判明这并不是天资问题,而是在脑系统中什么部位起主导作用的问题。过去一直未受到重视的右脑(劣势脑)的功能在于掌管想象、“灵感”、直观。换句话说,它乃是主持创造性思维的机构。在那以前,右脑是一个有它不多余、没有它也不少的东西。现在发现,它乃是创造力的源泉,正是由于它的作用,人类才成了地球的主人。
如果是左脑受了损伤,这个人就要丧失说话的能力,变成一个残疾人;而右脑受到损伤的人则表面上变化不是很大,只是细看本人会有点笨,因此,长期以来并未引起人们的注意。这表明社会机制是以左脑的运动作为重点的。偶尔有右脑活动较强的所谓左撇子,在人群中也只占极少数。
千万年来,紧紧闭锁着的“创造”圣殿的大门,意想不到地被斯帕利打开了。这项研究是1971—1974年完成的,当时他60岁左右。由于这项功绩,他被授予了诺贝尔奖。
斯帕利是一位普普通通的医生,本没有多大的独创能力,更不具有阐明创造本质的雄心壮志。但是,他却意外地在一般观察中完成了振奋人心的创造。这件事本身也说明:发明、发现的机会可能是在任何人身边都均等地存在着。
恐龙灭绝的推论
路易斯·沃尔特·阿尔瓦雷斯出生在一个科学世家,其祖父和父亲均为物理学家。他在美国明尼苏达州的罗彻斯特长大,毕业于芝加哥大学。
路易斯是一位集科学家、发明家和航空飞行技术专家于一身的奇才。他因发展并利用氢气泡室技术而发现了一系列粒子,荣获1968年度诺贝尔物理学奖。在航空飞行方面,他发明了首次在英国战场上使用的雷达基盲着陆系统,并由此获得了1946年的考利尔飞行奖。1978年,他因设计灵巧的物理仪器、出色的航空雷达系统、精巧的光学仪器,在两个著名公司实现商品化而成为发明家中的佼佼者。尽管如此,他关于恐龙灭绝的科学推论也许是他一生中最重要的发现。据说,这个重要发现的机会是极其偶然的。创立这一发现和论断不仅要以现代高科技检测技术为基础,同时还需具备古生物学、地质学、核化学等方面的综合知识,才能对检测结果进行深入正确的分析,这些路易斯恰巧都具备。