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愛因斯坦曾說過,他像一個在海邊玩耍的孩子,他的所有科學發現,就像這個孩子看到一些色彩斑斕的貝殼,于是便把它們撿了起來。
我第一次聽到這個比喻,心領神會地以為這不過是這位天才科學家的自謙之詞。后來細一想,發現他的意思并不止于此,還有更深刻的含義。
科學發現往往并不是追著一個確定的目標努力攻關,而是在玩耍中,用一雙發現神奇的眼睛,在無意中注意到,腦子里靈光一閃,豁然開朗。孩子就是對這個世界永遠抱有好奇心,永遠覺得神奇和精彩,然后看到漂亮的貝殼,就要研究一番。也許就在這“無用之用”中,發現天機。
一、愛因斯坦的“差生”逆襲
其實愛因斯坦在26歲時發現狹義相對論和廣義相對論,也是經歷了這一過程。大家都知道,愛因斯坦在物理系學習并不出眾。他所在的那個班總共五個人,他和他后來的妻子名列第四和第五。前三位畢業后都拿到了正式的教職,而他和女朋友兩個,不得不自謀生路、自己找飯吃。
所以,那些四處求職的年輕人不必太焦慮——真有大才的人,籠子是關不住的。
這里有一個誤解:大家可能覺得愛因斯坦學業不優秀是因為他不夠聰明。那大錯特錯。他非常聰明,聰明到對教授講的老掉牙的物理理論根本不感冒。
當時麥克斯韋的電磁理論已經問世40年了,可大學并不教這些,而是教那些過時的老掉牙的東西。愛因斯坦當時不愛學那些舊內容,特別是自己需要麥克斯韋電磁理論——那也是一個挑戰人類智力上限的神級存在。他就是從麥克斯韋的電磁理論和一切相關的理論中,悟到了一切都是相對的。
所以他成績不好。好在他發現了相對論,好在他終于向全世界證明了:質量和能量其實是一回事。
二、液晶:一個偶然的“第四態”
我們今天再舉一個例子,來說明科學創新的“無用之用”的神奇之處。
只有有足夠多的貝殼散落在海灘上,任人拾取。也許這會兒走過來一個人,發現了其中的一顆和他的藏寶箱里的顏色和式樣很配,他撿起了它,這個貝殼便瞬間讓他的寶盒大放異彩。
有人知道液晶的誕生過程嗎?那也是一個偶然發現的過程。
1888年,奧地利植物學家、化學家弗里德里希·萊尼茨爾,在研究從胡蘿卜中提取的“苯甲酸膽固醇酯”時,發現了一個奇怪的現象。當溫度加熱到145℃時,原來的白色固體融化了,但這種融化的物體卻是非常渾濁粘稠、類似珍珠光澤的液體,而非他通常見到的透明液體。
這讓他很疑惑。于是他繼續加溫,溫度升到178℃時,這團粘稠液體變得清澈透明。更神奇的地方在于:這一過程完全可逆,即溫度下降時,這個物體又會變渾濁,再重新變回固體。
萊尼茨爾百思不得其解。因為當時的物理學常識告訴他,物體一般只有三種形態:固、液、氣。這個玩意兒出現的這一物理特性,難道是第四態?為什么會有兩個熔點?中間的渾濁狀態應該是什么呢?
于是他把樣品寄給了德國物理學家雷曼。雷曼是光學專家,他也被這一奇異現象吸引。他仔細研究了這一物體,并用顯微鏡觀測,發現這個中間態的混合液體,其分子和晶體一樣排列整齊規則。
他將這種介于固體和液體之間的新物態命名為“液晶”,稱其為物質的第四態。
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三、80年的沉寂,等來一個“貝殼”
事情到此,他們又停在了應用上。因為他們發現的這種物態在應用上并沒有什么實際的用處。世界向前,科技發展,可兩位科學家的成果卻躺在實驗室里,漸漸生塵,沉寂,被人們遺忘。
一直到了80年后的1968年。
美國無線電公司研究員喬治·海爾邁耶突發奇想:我們能不能造一臺像電影屏幕一樣掛在墻上的電視機?這就需要一種低功耗、輕薄的材料。
他又開始在大海邊漫步,挑選被人類發明出的各種色彩斑斕的貝殼。幸運的是,他在上千種發明中注意到了液晶。
這是許多科學家創新的“電光火石”一刻——從現象到明確目標的應用。
隨著動態散射、射頻、液晶電光效應等發現,為制造顯示器掃清了物理難點。一旦實現了從0到1的突破,技術上就以驚人的速度爆發增長。
1971年,瑞士公司制造出了第一臺液晶顯示器。1973年,液晶屏被用于夏普計算器。1979年,薄膜晶體管成熟,液晶實現了彩色、快速、高清顯示。1990年起,筆記本電腦、手機、電視以指數級速度發展,那種“大屁股”的顯示器被完全替代。
今天,這已成長為一個萬億級的龐大市場。
科學就是這樣,有時它不是線性發展。有時它是“無用”的,但無用之用,乃為大用。
結尾:互動引導
一個“沒用”的液晶,等了80年,撐起萬億市場。
你覺得,今天海灘上那些被忽略的“貝殼”里,藏著怎樣的未來?
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