科學家憑什麼發明創造？真相令人大跌眼鏡

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從小，我們就渴望成為科學家，因為科學家能為人類創造很多稀奇古怪的新發明，如電燈電報和汽車輪船等，從某一方面說，科學家推動了人類社會和文明的進步。同時，我們也很欽佩科學家們的大腦，為什麼他們能夠創造出那麼多新事物而我們卻不能呢？

對於這個問題，我已經在多篇橫向思維創新文章中有所闡述，我也說過，科學家的發明創造得益於兩個先決條件：第一是專業理論知識和對創造發明的狂熱激情，如愛迪生的發明就需要具備紮實的物理基礎知識和獨特的興趣；第二是對於偶然發生的事件，具有強烈的敏感性，並善於將隨機和偶然發生的事物進行交叉性聯想，從而獲得了創造的突破。

我還說過這樣的觀點：專業理論知識只是讓科學家進入這個領域，但不是創造發明突破性成就的關鍵，因為沒有專業的理論知識，你是進入不了這個領域，就像魯班，如果他不是木匠，就不會發明鋸子。所以，突破性的成就，往往得益於偶然事件的觸發，也就是說，這個「偶然」和「隨機」事件不發生，科學家的發明創造將被無限期的拖延，甚至發明失敗都有可能。

不信？我們可以看看下面幾個科學家的發明創造例子，請注意文章中加粗描紅的文字。

青黴素的發明

上世紀40年代以前，人類一直未能掌握一種能高效治療細菌性感染且副作用小的藥物。當時若某人患了肺結核，那麼就意味著此人不久就會離開人世。為了改變這種局面，科研人員進行了長期探索，然而在這方面所取得的突破性進展卻源自一個意外發現。

在1928年夏，亞歷山大.苯.弗萊明外出度假時，把實驗室里在培養皿中正生長著細菌這件事給忘了。三周後當他回實驗室時，意外發現一個與空氣意外接觸過的金黃色葡萄球菌培養皿中長出了一團青綠色黴菌。在用顯微鏡觀察這隻培養皿時弗萊明發現，黴菌周圍的葡萄球菌菌落已被溶解。這意味著黴菌的某種分泌物能抑制葡萄球菌。

此後的鑒定表明，上述黴菌為點青黴菌，因此弗萊明將其分泌的抑菌物質稱為青黴素。然而遺憾的是弗萊明一直未能找到提取高純度青黴素的方法，於是他將點青黴菌菌株一代代地培養，並於1939年將菌種提供給準備系統研究青黴素的英國病理學家弗洛里和生物化學家錢恩。通過一段時間的緊張實驗，弗洛里、錢恩終於用冷凍乾燥法提取了青黴素晶體。之後，弗洛里意外地在一種甜西瓜上發現了可供大量提取青黴素的黴菌，並用玉米粉調製出了相應的培養液。

弗洛里和錢恩在1940年用青黴素重新做了實驗。他們給8隻小鼠注射了致死劑量的鏈球菌，然後給其中的4隻用青黴素治療。幾個小時內，只有那4隻用青黴素治療過的小鼠還健康活著。「這真像一個奇蹟！」弗洛里說道。

此後一系列臨床實驗證實了青黴素對鏈球菌、白喉桿菌等多種細菌感染的療效。青黴素之所以能既殺死病菌，又不損害人體細胞，原因在於青黴素所含的青黴烷能使病菌細胞壁的合成發生障礙，導致病菌溶解死亡，而人和動物的細胞則沒有細胞壁。但是青黴素會使個別人發生過敏反應，所以在應用前必須做皮試。在這些研究成果的推動下，美國製藥企業於1942年開始對青黴素進行大批量生產。到了1943年，製藥公司已經發現了批量生產青黴素的方法。當時英國和美國正在和納粹德國交戰。這種新的藥物對控制傷口感染非常有效。到1944年，藥物的供應已經足夠治療第二次世界大戰期間所有參戰的盟軍士兵。

1945年，弗萊明、弗洛里和錢恩因「發現青黴素及其臨床效用」而共同榮獲了諾貝爾生理學或醫學獎。

阿基米德定律的發明：

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，經過反覆選擇，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，並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，不准他淘氣，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。阿基米德的家裡很富有，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，那麼聚精會神，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，一邊朝家跑嘴裡一邊喊：「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，他們哪裡會想到，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，浮力的大小等於被物體所排開的液體的重量。

牛頓的萬有引力

在牛頓之前，人們已經知道有兩種「力」：地面上的物體都受重力的作用，天上的月球和地球之間以及行星和太陽之間都存在引力。這兩種力究竟是性質不同的兩種力？還是同一種力的不同表現？牛頓在劍橋大學讀書時就考慮起這個問題了。

牛頓23歲時，鼠疫流行於倫敦。劍橋大學為預防學生受傳染，通告學生休學回家避疫，學校暫時關閉。牛頓回到故鄉林肯郡鄉下。他仍沒有間斷學習和對引力問題的思考。那時，鄉下的孩子們常常用投石器打幾個轉轉，之後，把石頭拋得很遠。他們還可以把一桶牛奶用力從頭上轉過，而牛奶不灑出來。

這一現像激發了牛頓關於引力的想像：「什麼力使投石器裡面的石頭，水桶里的牛奶不掉下來呢？」這個問題使他想到開普勒和伽利略的思想。他從浩瀚的宇宙太空，周行不息的行星，廣寒的月球，直至龐大的地球，進而想到這些龐然大物之間力的相互作用。

還有一種說法是，有一次牛頓的思考卡殼了，就到附近的果園散步，累了就靠著蘋果樹坐了下來。突然，從樹上掉下一個蘋果，正好砸在牛頓的頭上，牛頓捂著疼痛不已的頭頂，看著地上的蘋果就又開始思考了：這蘋果為什麼不往上掉？而非要往下落呢？

這時牛頓抓緊這些神奇的思想不放，一頭扎進「引力」的計算和驗證中了。牛頓計劃用這個原理驗證太陽系各行星的行動規律。1671年，新測量的地球半徑值公布了。牛頓利用這一數據重新檢驗了自己的理論，同時，還利用他自己發明的微積分處理了月一地關係中不能把地球看作質點時，重力加速度的計算問題。

有了這兩項改進，牛頓得到了兩個完全一致的加速度值。這使他認為，重力和引力具有相同的本質。他又把基於地面物體運動的三條定律（即牛頓三大定律）用於行星運動，同樣得出滿意的正確結論。牛頓整整經過了7個春秋寒暑，到他30歲時終於把舉世聞名的「萬有引力定律」全面證明出來，奠定了理論天文學、天體力學的基礎。

鋸子的發明

魯班是一個遠近有名的木匠，有一年魯班接受了一項很大的任務——建築一座大宮殿。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，魯班心裡非常著急，就親自上山察看。穿過一片草叢的時候，他突然感覺腿部一陣疼痛，蹲下來一看，發現腿肚子被一種野草劃破了。魯班很奇怪，小小的一根草為什麼這樣鋒利？

他把草折下來細心觀察，意外地發現草的兩邊都長有許多三角形小細齒，他的腿就是被這些小齒劃破的。既然小草的齒可以劃破我的腿，那帶有很多小齒的鐵條應該可以鋸斷大樹吧。於是，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。

雨衣的發明

18世紀的時候，在蘇格蘭橡膠廠的麥金托什因生活窘迫，無力購買雨具，每逢雨天，只能冒雨上下班。一天，他不小心將橡膠汁沾滿了衣褲，怎麼也擦不掉，只好穿著這身臟衣服回家。

室外陰雨綿綿，麥金托什回到家卻驚喜地發現，穿在裡面的衣服一點沒有濕，他索性將橡膠汁塗滿全身衣服，就此成為世界上第一件膠布雨衣。

複印機的發明

起初，愛迪生髮明的石蠟紙，只是普遍運用於食品，如糖果的包裝材料上。後來他嘗試在蠟紙上刻出文字輪廓，形成一張石蠟刻字紙版，在紙版下墊上白紙，再用墨水的滾輪從刻字的石蠟紙上滾一滾，意外的事發生了——白紙上出現了清楚的字跡。

之後又經過多次的改良試驗，1976年，愛迪生開始量產他發明的複印機，一下子，機關，學校，事業單位，團體都採用這種蠟紙油印機。由於愛迪生複印機大受歡迎，風行全球，使得愛迪生深切體驗到，應該發明人們普遍而且深切需要的東西。

意外和偶然的力量

通過上述六個科學家的發明創造實例,我們不難看出,他們的成功,確實源自於一系列的意外事件,而恰恰是這些意料之外的突發事件,促使科學家們的思維進入了成功的軌道,也成就了他們自己.而這些偶然和意外是如此地幸運於他們,這其中內在的必然因素是什麼?還是得益於他們的專註和對意外事件的敏感性聯想。

我時常在想，專業理論知識，在我們的學校、科學院、工程院和各種技術研究所到處都有，因為這個只要經過一段時間的培養和學習就能具備。興趣和專註則是與自己的天性有關聯，這個我也無法掌控。但是，「偶然」和「隨機」發生的事件，卻不是每個人都能遭遇到，或者即便遭遇到了，也不是每個人都能抓住並引起重視。

所以，如果我們有一種駕馭「隨機」或者「偶然」的能力，讓這種像靈感一樣可遇不可即的「隨機」和「偶然」，變成可以人為操作，甚至批量操作，那麼，科學家的創造發明能力是不是就得到高速的增長呢？我實在不敢想像，暫時也沒有機會與科學家們交流或實踐。

但我可以告訴大家的是，橫向思維除了能讓我們看待事物更透明更切入本質之外，還有一大功能就是可以人為創造「偶然」，並善於把「偶然」與創新目標，或者破解難題的目標進行交叉，從而發現隱藏在「偶然」之中的「必然」創意，這也不是我沈坤的獨家發現，而是西方太多研究創新思維的大師所共同的觀點。

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