爱因斯坦曾说过,他像一个在海边玩耍的孩子,他的所有科学发现,就像这个孩子看到一些色彩斑斓的贝壳,于是便把它们捡了起来。
我第一次听到这个比喻,心领神会地以为这不过是这位天才科学家的自谦之词。后来细一想,发现他的意思并不止于此,还有更深刻的含义。
科学发现往往并不是追着一个确定的目标努力攻关,而是在玩耍中,用一双发现神奇的眼睛,在无意中注意到,脑子里灵光一闪,豁然开朗。孩子就是对这个世界永远抱有好奇心,永远觉得神奇和精彩,然后看到漂亮的贝壳,就要研究一番。也许就在这“无用之用”中,发现天机。
一、爱因斯坦的“差生”逆袭
其实爱因斯坦在26岁时发现狭义相对论和广义相对论,也是经历了这一过程。大家都知道,爱因斯坦在物理系学习并不出众。他所在的那个班总共五个人,他和他后来的妻子名列第四和第五。前三位毕业后都拿到了正式的教职,而他和女朋友两个,不得不自谋生路、自己找饭吃。
所以,那些四处求职的年轻人不必太焦虑——真有大才的人,笼子是关不住的。
这里有一个误解:大家可能觉得爱因斯坦学业不优秀是因为他不够聪明。那大错特错。他非常聪明,聪明到对教授讲的老掉牙的物理理论根本不感冒。
当时麦克斯韦的电磁理论已经问世40年了,可大学并不教这些,而是教那些过时的老掉牙的东西。爱因斯坦当时不爱学那些旧内容,特别是自己需要麦克斯韦电磁理论——那也是一个挑战人类智力上限的神级存在。他就是从麦克斯韦的电磁理论和一切相关的理论中,悟到了一切都是相对的。
所以他成绩不好。好在他发现了相对论,好在他终于向全世界证明了:质量和能量其实是一回事。
二、液晶:一个偶然的“第四态”
我们今天再举一个例子,来说明科学创新的“无用之用”的神奇之处。
只有有足够多的贝壳散落在海滩上,任人拾取。也许这会儿走过来一个人,发现了其中的一颗和他的藏宝箱里的颜色和式样很配,他捡起了它,这个贝壳便瞬间让他的宝盒大放异彩。
有人知道液晶的诞生过程吗?那也是一个偶然发现的过程。
1888年,奥地利植物学家、化学家弗里德里希·莱尼茨尔,在研究从胡萝卜中提取的“苯甲酸胆固醇酯”时,发现了一个奇怪的现象。当温度加热到145℃时,原来的白色固体融化了,但这种融化的物体却是非常浑浊粘稠、类似珍珠光泽的液体,而非他通常见到的透明液体。
这让他很疑惑。于是他继续加温,温度升到178℃时,这团粘稠液体变得清澈透明。更神奇的地方在于:这一过程完全可逆,即温度下降时,这个物体又会变浑浊,再重新变回固体。
莱尼茨尔百思不得其解。因为当时的物理学常识告诉他,物体一般只有三种形态:固、液、气。这个玩意儿出现的这一物理特性,难道是第四态?为什么会有两个熔点?中间的浑浊状态应该是什么呢?
于是他把样品寄给了德国物理学家雷曼。雷曼是光学专家,他也被这一奇异现象吸引。他仔细研究了这一物体,并用显微镜观测,发现这个中间态的混合液体,其分子和晶体一样排列整齐规则。
他将这种介于固体和液体之间的新物态命名为“液晶”,称其为物质的第四态。
三、80年的沉寂,等来一个“贝壳”
事情到此,他们又停在了应用上。因为他们发现的这种物态在应用上并没有什么实际的用处。世界向前,科技发展,可两位科学家的成果却躺在实验室里,渐渐生尘,沉寂,被人们遗忘。
一直到了80年后的1968年。
美国无线电公司研究员乔治·海尔迈耶突发奇想:我们能不能造一台像电影屏幕一样挂在墙上的电视机?这就需要一种低功耗、轻薄的材料。
他又开始在大海边漫步,挑选被人类发明出的各种色彩斑斓的贝壳。幸运的是,他在上千种发明中注意到了液晶。
这是许多科学家创新的“电光火石”一刻——从现象到明确目标的应用。
随着动态散射、射频、液晶电光效应等发现,为制造显示器扫清了物理难点。一旦实现了从0到1的突破,技术上就以惊人的速度爆发增长。
1971年,瑞士公司制造出了第一台液晶显示器。1973年,液晶屏被用于夏普计算器。1979年,薄膜晶体管成熟,液晶实现了彩色、快速、高清显示。1990年起,笔记本电脑、手机、电视以指数级速度发展,那种“大屁股”的显示器被完全替代。
今天,这已成长为一个万亿级的庞大市场。
科学就是这样,有时它不是线性发展。有时它是“无用”的,但无用之用,乃为大用。
结尾:互动引导
一个“没用”的液晶,等了80年,撑起万亿市场。
你觉得,今天海滩上那些被忽略的“贝壳”里,藏着怎样的未来?
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