這些偉大的科學成果竟然都是意外?快來圍觀大型科學錦鯉現場

沒有那次曬照片,生命密碼仍是迷霧

倫琴老婆的手,和他們的結婚戒指|圖片來源:WikimediaCommons

著名物理學家普朗克誕生於1858年,雖然他那時還小,但同年還有一位姓普的(誤)物理學家尤里烏斯·普呂克,他突然發現在稀薄氣體中放電時,放電端陰極會產生一種絢麗的輝光,後來它被稱為“陰極射線”。因為陰極射線管在放電時會產生亮光,於是許多科學家們都試圖把它拍下來,可是拍出來永遠是一片模糊。當時科學家們都覺得,那就是亮光不上相唄,但倫琴不這麼想。1895年,當他用克魯克斯陰極射線管做實驗時,將黑紙把管嚴密地包起來,只留下一條窄縫。他發現電流通過時,兩米開外一個塗了亞鉑氰化鋇的小屏發出明亮的熒光。如果用厚書、2-3釐米厚的木板或幾釐米厚的硬橡膠插在放電管和熒光屏之間,熒光仍能出現在屏上。這一光線的穿透性令倫琴驚訝不已。隨後他用這個神秘之光透過老婆的手(老婆:???),拍下了世界上第一張人類活體骨骼圖片,而這道神秘之光,就是大名鼎鼎的“X光”。

50年後,倫敦大學國王學院威爾金斯實驗室在研究DNA的晶體結構時發現,當X射線照射到生物大分子的晶體時,晶格中的原子或分子會使射線發生偏轉,根據得到的衍射圖像,可以推測分子大致的結構和形狀。聽上去似乎研究馬上要出成果了,但事實是當時他們對DNA結構研究毫無進展。與此同時,在法國深造X射線衍射技術的“海歸”弗蘭克林(R.E.Franklin)也在這個實驗室工作。雖然是高材生,可是威爾金斯只把她看做搞技術的副手。但正如“錦鯉是1%的幸運加99%的汗水”說的那樣,弗蘭克林成功拍攝了DNA晶體的X射線衍射“51號照片”!

DNA的51號照片|圖片來源:King’sCollegeLondon

不過錦鯉本人當時沒有一躍成為暴鯉龍,或許她自己都沒有意識到自己埋下了多麼精彩的伏筆。直到威爾金斯無意間將51號照片曬給了沃森和克里克這兩位同樣不是基因遺傳背景的科學家討論(沃森申請的是鳥類學,後轉攻遺傳學,而克里克則是在沃森“安利”後開始涉足DNA研究)。[3]就是這樣一個陰差陽錯,讓在DNA領域已經有了一些研究的二人馬上領悟到了DNA的結構,匯聚各方idea研究出了

DNA雙螺旋結構

,還獲得了諾貝爾獎加持。

讓無數同行無發可脫的基因工程|圖片來源:MassiveScience

沒有那次觸碰閃電,微信聊天?不存在的

有道是“你是電,你是光,你是唯一的神話”,科學神話的譜寫,除了光,當然也少不了電。(另一位)富蘭克林(BenjaminFranklin)雷雨天放風箏的傳wei奇xian故xing事wei想必大家都非常熟悉,雖然這個故事的真實性有待考究,但我們get了其中想傳達的信息:閃電從神秘的自然力量開始轉變為人類社會飛速發展的源動力——電開始逐漸被人類解構並利用。在村裡通電了的基礎上,1820年的一天,奧斯特結束講座在收拾東西時,意外發現小磁針靠近通電的鉑絲會轉動,由此研究提出了電流的磁效應。隨後法拉第經過多次試驗的失敗,在1831年終於提出電磁感應定律,使人類掌握了電磁運動相互轉變以及機械能和電能相互轉變的方法,終於可以像上帝一樣說“要有光”,就能擁有滿屋的明亮。

但是我們對生活的追求不僅需要通電,還得通網。不過當你躺在床上連著WIFI,刷著手機,可曾想過支撐肥宅快樂的電是怎麼來的?我們現在用的供電系統,其實都來自於發明家特斯拉100多年前的創新發明——交流電,雖然愛迪生當年各種“黑”交流電,但由於高效、損耗小,直到現在它都是最主要的輸電方式。

愛迪生和特斯拉的“電流之戰”被改成了燒腦的益智遊戲|圖片來源:DirkKnemeyer

那是在1893年的一個雨夜,強烈的閃電(再次)劃破天空。特斯拉做了一個有關無線電通信的演示,暢想未來世界在無線電的驅動下高效、自由而低能耗的運轉著。在當時這只是被人們認為只是一次作秀、一場騙局,但這個不怎麼起眼的發明,卻為人類交流的方式帶來了變革。我們現在所用的電視、電話、手機和GPS等各種遠程信息交互創新技術都離不開它。

不過電腦則要特殊很多,不僅是電子信息技術的集大成者,還涉及到複雜的邏輯計算。雖然世界上第一臺計算機還是由蒸汽驅動的“分析引擎”[4],但隨著電磁學、電工學、電子學不斷取得重大進展,在真空二極管和真空三極管接連被髮明;在系統技術方面,無線電報、電視和雷達等基礎科技逐漸成熟。經過朱賽的全自動繼電器計算機Z-3等“老祖宗”的更替換代以及戰爭的洗禮,1946年終於出現了

第一臺電子計算機

。屏幕前的你也許正在秒殺血拼、查閱世界文獻或靠著沙雕網友續命……如今互聯網浪潮已經席捲全球,並深深改變了我們的生活方式,而隨著文明的發展,創新也成了第一生產力。

沒那份“摸魚”工作,病毒“互送情報”?真發現不了!

瞭解自然之力,也得了解人自己,以小見大是個好想法。1632年,列文虎克出生在荷蘭代爾夫特市的一個釀酒工人家庭。當他做看門人日常“摸魚”時,偶然從一位朋友那裡得知了放大鏡這樣的“神仙玩具”存在,可惜列文虎克買不起,只好自己動手豐衣足食。果然興趣是最好的老師,無聊是創新的源泉,沒有受過正規教育的列文虎克利用“摸魚”的時光磨製了許多透鏡。為了在放大的路上越走越遠,經過反覆琢磨,他又在透鏡的下邊裝了一塊銅板,上面鑽了一個小孔,以使光線從這裡射進而反照出所觀察的東西來。他驚異地發現這些物質裡頭有許多奇形怪狀的“小人國”居民,他也成為了第一個觀察到微生物的科學家。[5]這樣的透鏡也就是我們所說的顯微鏡。

而現在,科學各大領域都涉足微觀領域,而顯微鏡則是觀察微觀世界的最好工具。比如在現代病理學中,科學家們在使用顯微鏡觀察研究病毒如何攻擊一種名為“枯草芽孢桿菌”的菌種時,雖然已經知道細菌之間會進行通信,但通過觀察偶然發現病毒也會“通風報信”。雖然病毒是最原始的生命形式,但它們每年感染和傷害數百萬人。竊聽病毒通信的突破性進展讓許多科學家為之歡呼,因為它提供了新的途徑來開發打敗病毒的藥物。

在攀登科學珠峰的路上,沿途“生蛋”將創造更多“不經意”

感受著風的流動,流體力學之父提出了伯努利定律,在作用力和反作用力這兩個“物理兄弟”的協助下,飛機讓人類圓了藍天夢;鐳會衰變的特殊性,不僅讓“時空穿梭”有路可循,也為核能發電、癌症治療奠定了基礎……

“沒有一個技術是一座孤島”。縱觀我們剛剛看到這些“不經意“的創造,都是在人類的基礎科學發展的道路上所埋下的種子,在時間的催化下生根發芽。一項產業技術的突破,往往需要幾代科學家的知識傳承與接力創新。

正如華為創始人任正非先生所說,基礎研究如同攀登珠穆朗瑪峰,科學家瞄準未來從事基礎理論研究,在追求理想主義的路上,按照自己的研究方向往前走,但要沿途“生蛋”,傳播思想與理論,把孵化的技術應用到各個領域中,為其他領域創造突破。