科普丨《九十九种垃圾加一计妙想》：世界由无数伟大的发明组成，发明者理应得到书写

世界由无数伟大的发明组成，发明者理应得到书写

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精华笔记 

今天的世界由无数伟大的发明组成，明日的世界也将如此，发明者理应得到书写。正因如此，英国利物浦大学教授特雷弗•诺顿撰写了本书。

纵观历史，虽然发明的种类五花八门，数量数不胜数，但是如果从宏观的视角来审视，可以在发明与发明家的故事中理清两条主线，即“发明的生命周期”以及“发明家的成长转变”。

发明的生命周期

发明如同生命一般，同样要经历出生、成长、成熟和衰老的过程。“电话”这一发明的兴衰就很好地体现了这个过程。

电话的发明者是亚历山大·贝尔。他天生就对声音十分敏感，对电气方面的研究也很感兴趣。贝尔曾用橡胶膜来模拟人的喉咙，研究发声规律。随后，他想到如果用电让金属膜振动，岂不是能用电流来传送声音了？

经过反复实验，贝尔和助手发现电流在铜线圈中流动时，线圈可以产生声音。在经过不断改进，贝尔造出了电话的原型机，顺利度过了发明的初创阶段。在1876年，贝尔向专利局申请了电话的专利。

但新发明在诞生之初，性能往往不如原先的产品。当贝尔向西联电报公司出售这个专利是，得到的评价是：“（电话）有太多的缺点，没有使用价值。”

经过初创期之后，一个好的发明就将进入到成长期。在此阶段，发明本身将得到不断完善，与之相配套的体系也日渐成熟。

贝尔所设计的电话有很多缺点，比如信号微弱。于是，大卫·休斯设计了一种类似麦克风的装置，来加强声音的采集。此外，贝尔设计的话筒和听筒是一体的，这给使用者造成了很大的麻烦。爱迪生则对此做了改进，让电话用起来更方便。与此同时，自动交换机取代了原本需要人工操作的电话交换机，从而改善了打电话的效率与隐私性。

有了这些改进，人们终于接受了电话，这项发明也就来到了成熟期。随着美国的主要城市都架起了电话线，以及电话的安装数量超过了700万部，贝尔的电话公司更是成为了全美规模最大、盈利最多的公司。

后来，随着通讯技术的高速发展，手机、电子邮件、短信、微信等各种新式的通讯技术不断涌现，电话也渐渐式微，开始衰落。

发明家的成长转变

从古至今，发明家群体有三个成长转变的趋势，分别是团队化、专业化和理论先行。

19世纪之前，大部分的发明都靠着个人的聪明才智。但随着工业革命的到来，这种情况迅速起了变化，从个人的单打独斗转变到团队的分工合作。最具代表性的例子，就是托马斯·爱迪生。

爱迪生说过一句名言：“天才是百分之一的灵感，加百分之九十九的汗水”。但他没有提到的是，自己还有两百个助手。

靠着早期积累财富，爱迪生建成了世界第一座设备齐全的大型实验室，还雇佣了大量研究人员，从事技术的研发，这极大提高了发明产出的效率。

以白炽灯为例。这项发明并不是爱迪生首创的。但原始的灯泡灯丝寿命太短，没有实用价值。爱迪生买下了这项发明，并让一个20人的研究团队来进行改良。为了找到理想的灯丝，他们试验了成百上千种材料，才让灯泡的寿命达到1500小时。而这其中大部分工作是研究团队在做，爱迪生扮演的是领导者和监工的角色。

发明家们的第二个转变趋势就是越来越专业化。

我们总能听说很多业余人士搞出了不少发明。但是，随着科学研究越来越复杂，业余人士越来越力不从心了，真正重要的突破还是要依靠专业人士。比较典型的例子是关于“青霉素”。

19世纪中后期，在伦敦圣玛丽医院，细菌学家亚历山大·弗莱明从病人身上提取了一些葡萄球菌的样品。但这份样品受到了污染，长出了一大块霉斑。弗莱明发现，在霉斑的附近没有出现其他菌落。后来，他确认了这种能抗细菌的霉斑是青霉菌，他还将青霉菌分泌的抗菌物质命名为“青霉素”。原本，弗莱明想把青霉素提取出来，但因为缺少专业技能，他失败了，并且放弃了这个项目。

但是，弗莱明的发现引来了病理学家霍华德·弗洛里和生物化学家恩斯特·柴恩的兴趣。他们两人长期进行着相关研究，有着成熟的理论体系与技术，从而迅速摸索出了提取纯化青霉素的办法。在这之后，他们在英国化学家诺曼·希特利的帮助下，还发明了增加青霉素产量的方法。

从发现青霉菌，到提纯青霉素，再到扩大产量，青霉素发展的每一个环节都得到了专业人士的推动，并在短短几十年里影响了人类历史的进程。

除了团队化和专业化，发明家们的第三个转变趋势是理论先行。

在两千年前，人们就能凭着经验，锻造出质量优良的铁器。但直到近代冶金学兴起，人们才搞清楚了如何控制“合金配比”与“微观结构”，来提升材料的整体性能。但现如今，一个新的发明，往往更多依靠着基础理论的研究与突破。最具说服力的例子，就是原子弹的出现。

20世纪初期，爱因斯坦提出“质能方程”，指出了即使在很小质量的物体中，也蕴藏着巨大的能量。随后物理学家莉泽·迈特纳与奥托·哈恩弄清了核裂变的物理过程。有了这些理论上的突破，才为原子弹的设计与制造铺平了道路。

当然，有了理论还远远不够。为了造出原子弹，美国在1942年启动了“曼哈顿计划”，雇佣了13万人，花费20多亿美元。所以，原子弹的发明，不能归功于某一个发明家或学者，它也不只代表了“理论指导发明”这个趋势，同时也体现着团队化与专业化的重要性。

在任何时期，伟大的发明和伟大的发明家们，都是推动人类社会前进的力量。互联网、电池、智能手机、移动支付，我们有幸不断见证着新发明的涌现与普及。也许在不久的将来，可控核聚变、合成生物学、仿生人，这一个个新的名词，将再次改变世界。

作           者：特雷弗•诺顿

主    讲   人：圆的方块

主讲人简介：理工科博士，科普作家，科学松鼠会会员

主           播：刘波林

策 划  编 辑：陈艳

总    编    辑：徐苑