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創(chuàng)新秘訣: 彎曲、分離和融合

2020-01-13 05:14竹藤
科學(xué)之謎 2020年11期
關(guān)鍵詞:蜘蛛絲擋風(fēng)玻璃畢加索

竹藤

畢加索的《阿維尼翁的少女》

1907年,在一個(gè)巴黎的小畫室里,一位叫做巴勃羅·畢加索的年輕畫家正著手一個(gè)頗具挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目:完成一幅以5位裸體女性為主角的畫。

巴勃羅·畢加索

他花了好幾個(gè)月畫完這幅畫后,他的朋友們看了都大吃一驚,不過并非由于欣賞,相反,他的朋友們非常討厭這幅畫,甚至還表現(xiàn)出了敵意。他們?yōu)槭裁磿?huì)有這種表現(xiàn)?因?yàn)樵谀莻€(gè)時(shí)代,關(guān)于人的畫更多以寫實(shí)為主,也就是“畫中人很像人”。但是畢加索畫中的女性一點(diǎn)也不像人:她們四肢扭曲,面容猶如面具一般呆滯。驚愕并與朋友們吵完之后,畢加索一氣之下把這幅畫卷了起來,放入壁櫥。過了9年,畢加索才把這幅名為《阿維尼翁的少女》的畫公之于眾。如今,它已被人們譽(yù)為最具原創(chuàng)性和開創(chuàng)性的作品,成為紐約現(xiàn)代藝術(shù)博物館(目前世界上最大、最具影響力的現(xiàn)代藝術(shù)博物館之一)的永久收藏品。

為什么畢加索能創(chuàng)造出前所未有的畫來?有科學(xué)家在進(jìn)行大量研究后發(fā)現(xiàn),無論是藝術(shù)家、工程師還是建筑師等,他們在創(chuàng)造出新奇的東西時(shí),都表現(xiàn)出相似的思維特點(diǎn)。隨后科學(xué)家們將這些思維特點(diǎn)總結(jié)為3點(diǎn):彎曲、分離和融合。

擋風(fēng)玻璃和汽油箱的改進(jìn)

我們在這里可以把“彎曲”理解成改變大小或彎曲形狀,讓我們來看看彎曲的例子吧。在汽車剛被發(fā)明出來的那個(gè)時(shí)代,晚上開車是極度危險(xiǎn)的。這并非因?yàn)闆]有車燈,而是當(dāng)時(shí)的車燈是眩光(能引起眼睛不舒服或視力受損的燈光)。如果把燈光調(diào)暗,那么車燈在夜晚又難以照亮前方道路??吹竭@種情況,美國發(fā)明家埃德溫·蘭德決心制造出防眩光的擋風(fēng)玻璃。他該怎么做?

早在9世紀(jì)末,一位法國工程師就注意到,如果他通過方解石晶體(一種水晶體石頭)觀察宮殿窗戶反射的陽光,那么這道陽光就不是很明亮。包括蘭德,還有其他發(fā)明家也注意到了這個(gè)事實(shí),所以他們都在想如何把這種石晶體付諸實(shí)際應(yīng)用。

如果把這種石晶體石頭直接做成擋風(fēng)玻璃,那么這塊擋風(fēng)玻璃就有15厘米厚,雖然這樣能防眩光,但同時(shí)也讓開車司機(jī)看不見前方的道路。如果它變薄的話,它的強(qiáng)度又不足以擋風(fēng)。很長一段時(shí)間,發(fā)明家們束手無策。

蘭德剛開始也跟其他發(fā)明家一樣,遇到了瓶頸。直到某一天,他靈光一現(xiàn)。他把晶體“縮”到得用顯微鏡才能看得見的大小,然后再把成千上萬的小晶體加入原來的擋風(fēng)玻璃中,這樣子,既能防眩光,也不會(huì)阻礙司機(jī)的視線。

顯微鏡下的擋風(fēng)玻璃晶體

除了物體的大小可以被“彎曲”之外,物體的形狀也可以被彎曲。未來的汽車將會(huì)是清潔的氫能源汽車,但是,現(xiàn)在發(fā)展氫能源汽車一個(gè)現(xiàn)實(shí)的障礙就是,氫油箱比傳統(tǒng)汽油箱需要占用汽車更多的空間,這就使工程師們無法將汽油箱升級成氫油箱。然而,一家創(chuàng)新公司設(shè)計(jì)出了一種新的油箱,這種新型油箱是層層折疊的,而且它的管道能彎彎曲曲地進(jìn)入到車身以前從未被使用的空間當(dāng)中,從而解決了原來空間不夠用的問題。

除了前面提到的兩個(gè)例子,在人類歷史上,通過重塑已存的事物外形和大小等進(jìn)行創(chuàng)新,這樣的案例比比皆是。

“分離”出來的手機(jī)

和神經(jīng)回路

起初的電話系統(tǒng)在每個(gè)地區(qū)只有一座大的信號塔,這座信號塔負(fù)責(zé)接受和傳送所有的信號。在那個(gè)年代,如果多人同時(shí)撥號的話,那么信號塔就會(huì)超載,有的人就會(huì)打不通電話。美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的工程師認(rèn)識到了這個(gè)缺點(diǎn),于是他們進(jìn)行了創(chuàng)新:把每一個(gè)“電話”都裝上一座小的“信號塔”。這樣,就可以讓更多的人同時(shí)打電話。這也就是原始手機(jī)的誕生。

分離是把原有的物體“拆開”,用這些碎片重新組裝成新的東西,或保留個(gè)別碎片。

在前面那個(gè)例子當(dāng)中,科學(xué)家們把“電話”和“信號塔”拆開了,然后把它們重新“組裝”起來做出了手機(jī)。

下面是另一個(gè)利用分離的創(chuàng)新思維例子。

由于神經(jīng)回路深埋在大腦當(dāng)中,所以神經(jīng)科學(xué)家們剛開始難以對神經(jīng)回路進(jìn)行更為細(xì)致的研究。這種情況直到神經(jīng)科學(xué)家卡爾等研究人員找到新的解決方案后,才得到改善。大腦當(dāng)中有一種脂質(zhì)物質(zhì),也正是這種物質(zhì)阻止了神經(jīng)科學(xué)家們進(jìn)一步研究神經(jīng)回路??柕热讼氲搅嗽诒3执竽X結(jié)構(gòu)完整的同時(shí),將脂質(zhì)排出的方法。大腦被分離出脂質(zhì)后,變得透明起來,這樣,神經(jīng)科學(xué)家們就能盡情地研究神經(jīng)回路了。

無處不在的“融合”

融合或許是我們最常見的創(chuàng)新思維特點(diǎn)了。古代人把人的身和牛的頭融合在一起,創(chuàng)造出了牛頭人這一神話生物;埃及人把人的頭和獅子的身融合,創(chuàng)造出了獅身人面像;工程師把傳統(tǒng)手機(jī)和MP4(類似于如今的手機(jī),不過它只能聽音樂、看視頻、看圖片和看書)融合在一起,創(chuàng)造出了如今的移動(dòng)手機(jī)……這些都是人們?nèi)诤蟿?chuàng)新的產(chǎn)品。

科學(xué)家們利用融合的思想,還開創(chuàng)出了各種各樣的基因工程。

蜘蛛絲的強(qiáng)度是相同重量的鋼的很多倍??茖W(xué)家們一直想把蜘蛛絲應(yīng)用到實(shí)際生活當(dāng)中,但是蜘蛛自然生產(chǎn)出來的蛛絲的量太少:82名科學(xué)家與100萬只蜘蛛一起工作了數(shù)年時(shí)間,提取的蜘蛛絲才剛夠織4平方米的布。

這時(shí),一位科學(xué)家想到了辦法,他把蜘蛛當(dāng)中負(fù)責(zé)制造蛛絲的DNA拼接到山羊的DNA里,制作出了“蜘蛛山羊”。這種山羊并不會(huì)“吐絲”,但它羊奶中蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變得跟蜘蛛絲的很相似??茖W(xué)家們可以在實(shí)驗(yàn)室里,從羊奶中提取大量的“蜘蛛絲”,這樣大大地提高了科學(xué)家們提取蜘蛛絲的效率。

彎曲、分離和融合是我們大腦進(jìn)行創(chuàng)新的基本程序。利用這些程序,我們可以利用普通的事物做出令人大開眼界的產(chǎn)品。

分離脂質(zhì)后,神經(jīng)科學(xué)家得以觀察神經(jīng)回路。

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