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商业与创新

从便利贴到微波炉–为什么巧合是创新的核心

19 May 2020 詹姆斯·麦肯齐
取自2020年5月号 物理世界,它的标题为“行动中的机缘巧合”。物理研究所的会员可以享受完整的期刊 通过 物理世界 应用程式.

偶然发现是许多技术创新的核心。 詹姆斯·麦肯齐 浏览他的最爱

微波炉是偶然发生的技术的一种形式,而不是设计。
偶然的成功 微波炉是偶然发生的技术的一种形式,而不是设计。 (礼貌:iStock / Stocknroll)

在此专栏中撰写 两年前,我引用了便利贴之父Geoffrey Nicholson的话。在 美国胶粘剂巨头3M据称他曾说过:“研究是将金钱转化为知识;创新就是将知识转化为金钱”。但不要以为创新是有计划的公式化过程。并不是要投入资金并等待新技术和创新产品的涌现。

便条纸的发明,例如 完全是偶然的。 3M的科学家Spencer Silver遇到一种似乎无用的胶粘剂时,一直在研究强力胶粘剂。他后来回忆说,“它轻轻地粘在表面上,但没有牢固地粘结在表面上”。 Silver最初不知道如何处理他的发现,但是几年后,另一位3M科学家Art Fry建议创建一个书签,该书签可以粘贴在纸上而不损坏它。

由于Nicholson的远见,该书签最终成为了便利贴,现在已成为寻找应用程序的发明或新技术的经典示例。另一个是青霉素,亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming)在1928年发现了一些霉菌杀死了细菌之后,发现了一些古老的细菌培养物,并于1928年发现。

有这么多偶然性发明的例子,我想知道发现事物的唯一方法是否是偶然的。

然后是硫化橡胶。美国化学家查尔斯·固特异(Charles Goodyear)多年来一直试图制造一种耐候性橡胶,但直到1839年他成功地将一种与硫磺混合的普通橡胶不小心掉入了热炉中,并发现它仍然保持了其结构,才获得了成功。

实际上,有许多偶然性发明的例子–从超级胶水,可口可乐,特氟隆,香槟和口香糖中挑选–我不知道发现事物的唯一方法是否是偶然的。

X因子

我能想到的第一个基于物理学的偶然发现是在1895年11月8日发生的,当时物理学家威廉·康拉德·伦琴(Wilhelm ConradRöntgen)在德国维尔茨堡的实验室里进行实验。他研究了一个用硬纸板覆盖的真空管,突然发现附近的化学涂层屏幕散发出神秘的光芒。

经过更多的玩耍之后,伦琴发现,当他将妻子的手放在发光物和屏幕之间时,他能够看到她的骨头。这种观察导致了世界上第一张X射线照片,Röntgen继续赢得了 首届诺贝尔物理学奖 1901年。他的发现彻底改变了诊断医学。

也许我最喜欢的例子是Percy Le Baron Spencer。 1945年,他在美国雷神(Raytheon)担任物理学家,当时他正在研究有源雷达装置发出的高功率微波,当时他发现口袋里的一块巧克力融化了。

为了验证他的偶然发现,斯宾塞通过将来自磁控管的微波功率馈入金属箱中而无法逃脱,从而创建了一个高密度的电磁场。

斯潘塞(Spencer)将爆米花放进盒子里,然后把磁控管点火后,发现温度迅速升高,玉米爆了。 1945年10月8日,雷神公司(Raytheon)申请了斯宾塞(Spencer)的微波烹饪工艺的美国专利申请,并使用磁控管中的微波能量加热食物的烤箱很快被放置在波士顿的一家餐馆中进行测试。

斯潘塞(Spencer)将爆米花放进盒子里,然后发射了磁控管,他发现玉米爆了。

到1947年,雷神公司已经建造了 “拉达朗日” –世界上第一台商用微波炉。这座巨大的建筑物高约1.8微米,重340公斤,价值约5000美元(约合今天的57,000美元)。它消耗了3 kW的电能,大约是当今微波炉的三倍,并且是水冷式的。不足为奇的是,这并不是一朝一夕的成功,只是在烹饪速度至关重要的利基商业应用中出售。第一个核动力商船NS Savannah的厨房中安装了一个早期示例。

直到1970年代后期,诸如 夏普公司 想出了如何使微波炉小巧又便宜的方法,使人们在家中使用。市场繁荣发展,我记得我的家人在1980年代购买了这些早期炊具之一。我父亲认为这太神奇了(实际上,我怀疑他是自己买的),但我母亲却没有留下深刻的印象。不过,很棒的是您可以在不到四分钟的时间内烤一个土豆。

在家尝试一下

我提到的所有发现都是偶然发生的,而不是设计引起的,但不要以为科学发现会自动导致技术创新和一夜之间获得成功。将真实的商业产品推向市场需要花费大量的时间,精力和专业知识。

不过,我希望我们不会陷入一个无风险的世界,在该世界中,由于对过程的担忧或对健康和安全的过度关注而抑制了临时实验。毕竟,谁知道我们可能会错过什么。

意识到当您阅读本文时,您中的许多人仍可能会自我隔离或卡在室内,因此,我为您提供了两个您可以用自己的微波炉进行的出色(安全)的物理实验,以完成本章。一种是将葡萄切成两半,然后将切入的一面朝上放在里面。打开烤箱10秒钟,然后动臂,您将创建一些奇妙的等离子球。另一种方法是使用微波炉用巧克力棒测量光速。我会留给您找出具体方法。

实际上,也许当前的强制隔离期将使整个物理学界思考好主意并做出惊人的发现。毕竟,请记住瘟疫迫使艾萨克·牛顿逃离剑桥前往林肯郡的家庭住宅时发生了什么-他只是去制定了万有引力定律。那么,谁知道在未来几年内当前的封锁中会出现什么神奇的新技术呢?

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