问题

科学史上有哪些最「意外」的发现和发明?

回答
科学的探索之旅从来不是一条笔直的大道,充满了迂回、曲折,更少不了那让人拍案叫绝的“意外”。在漫长的科学史中,许多颠覆性的发现和发明,并非源于严谨的计划或预设的蓝图,而是因为一次次的无心插柳,一次次的意外之喜,最终改变了我们对世界的认知和生活的方式。这些“意外”,往往发生在那些最专注、最细致的观察者手中,他们拥有一双能捕捉不寻常的眼睛,一颗愿意探寻未知的脑袋。

1. 青霉素:从“糟糕的实验”到救命恩人

说起科学史上的意外发现,亚历山大·弗莱明和青霉素的故事堪称经典中的经典。这故事发生在1928年的伦敦圣玛丽医院。弗莱明是一位细菌学家,当时他正致力于研究葡萄球菌,一种常见的致病菌。然而,就像许多科学家一样,他的实验室也并非时刻井井有条。一次,弗莱明去度假,离开时他并没有彻底清理他正在培养葡萄球菌的培养皿。当他回到实验室时,他发现其中一个培养皿被一种霉菌污染了,而更令他惊讶的是,围绕着这块霉菌,葡萄球菌的生长却受到了抑制,甚至出现了一圈清晰的空白区域。

大多数人可能会觉得这是实验的失败,直接将培养皿丢弃。但弗莱明不同,他被这个“不寻常”的现象吸引了。他仔细观察,并尝试分离出这种霉菌。他发现这种霉菌分泌出一种能够杀死细菌的物质,他将其命名为“青霉素”(Penicillin),取自霉菌的学名Penicillium notatum。

然而,弗莱明的发现虽然重要,但当时的科技水平难以将青霉素大规模提纯和稳定化,他的研究也一度陷入停滞。直到十多年后,奥克斯福德大学的霍华德·弗洛里和恩斯特·钱恩等人,才在二战的背景下,克服了技术上的重重困难,成功地提纯出青霉素,并证明了其强大的抗菌作用。青霉素的出现,彻底改变了人类对抗细菌感染的战争,无数生命因此得以挽救。弗莱明最初的那一次“疏忽”,最终成为了医学史上最伟大的意外之一。

2. 微波炉:意外的“加热效应”

我们今天生活中离不开的微波炉,其发明过程也充满着一个美丽的意外。故事的主角是美国雷达技术专家珀西·斯宾塞(Percy Spencer)。在20世纪40年代,二战期间,斯宾塞所在的雷神公司正在研发一种名为磁控管的设备,它能产生强大的微波,用于雷达系统。

一天,斯宾塞在进行磁控管的测试时,他注意到自己口袋里的巧克力棒突然融化了。起初他以为是自己的身体发热,但经过几次重复实验,他发现是磁控管产生的微波辐射导致了巧克力的加热。这个“奇怪的现象”引起了他的极大兴趣。他联想到,如果微波能加热巧克力,那么它是否也能加热其他食物呢?

斯宾塞开始进行更多的实验,他用微波照射了爆米花、鸡蛋等各种食物,结果都证明了微波的加热能力。他甚至用一个改装过的金属箱体,创造出了世界上第一个微波加热设备。雷神公司迅速看到了这项技术的巨大潜力,并在1947年推出了第一台商用微波炉——“Radarange”。虽然早期微波炉体积庞大、价格昂贵,但它的出现无疑为后来的厨房革命奠定了基础。谁能想到,一项旨在用于军事雷达的技术,竟能如此便捷地改变我们的饮食习惯。

3. 尼龙:一次关于“死亡舞蹈”的意外启迪

尼龙,这种我们如今熟知的合成纤维,它的诞生过程也充满了意想不到的环节。1935年,美国杜邦公司的化学家沃莱斯·卡罗瑟斯(Wallace Carothers)及其团队正在研究高分子化学,希望能够创造出一种具有类似丝绸特性的全新材料。他们的研究方向是聚合反应,试图将小分子连接成大分子链。

在一次关于聚合反应的实验中,他们发现了一个有趣的现象:当某种物质在加热时,会产生一种丝状物质,并且这种物质在冷却后具有惊人的弹性。然而,在当时,对于这种现象的解释并不完全清晰,他们将这种聚合过程比喻为一场“死亡的舞蹈”,因为反应过程中似乎有某种“死亡”的物质被转化为新的物质。

最初,卡罗瑟斯团队的研究重点是合成一种合成橡胶,但他们也注意到这种新发现的丝状物质的潜力。他们进行了更多的实验,并发现这种物质在拉伸时能够形成细长的纤维,而且强度很高,具有光泽。经过不断的研究和改进,他们最终开发出了尼龙。

尼龙的问世,在当时引起了轰动。它的强度、耐用性和弹性远超天然纤维,很快就被应用于袜子上,推出了所谓的“钻石袜”,成为了当时女性追捧的时尚单品。随后,尼龙也被广泛应用于降落伞、轮胎帘线等军事和工业领域,在二战期间发挥了巨大的作用。卡罗瑟斯团队对聚合反应的深入探索,以及对实验中出现的“意外”现象的敏锐洞察,最终孕育出了改变世界的材料。

4. X射线:穿透物质的“幽灵之手”

我们今天诊断疾病离不开的X射线,其发现过程更像是一场意外的“撞见”。1895年11月8日,德国物理学家威廉·康拉德·伦琴(Wilhelm Röntgen)在维尔茨堡大学的实验室里,正在研究阴极射线(一种电子束)。他将阴极射线管用黑纸包裹起来,以防止可见光泄露。

当他打开电源时,他注意到,即使在黑纸的遮盖下,放在旁边的荧光屏仍然发出微弱的荧光。这让他感到非常困惑,因为他知道阴极射线本身是无法穿透黑纸的。他推测,一定有一种未知的射线从阴极射线管中发出,这种射线能够穿透黑纸,并激发荧光屏发出光芒。

伦琴对此表现出了极大的好奇心。他开始系统地研究这种“未知射线”。他发现,这种射线可以穿透纸张、木头,甚至薄金属片。当他将自己的手放在射线源和荧光屏之间时,他惊讶地看到了自己手骨的阴影投射在荧光屏上。这一刻,他意识到自己发现了某种前所未有的东西。

伦琴将这种神秘的射线称为“X射线”,因为“X”在数学中代表未知数。他立即着手进行了一系列实验,详细描述了X射线的性质和穿透力。他的发现迅速震惊了科学界。仅仅一个月后,他就发表了关于X射线的论文,并很快被医学界注意到。X射线的出现,为医生们提供了一种无需手术即可观察人体内部情况的强大工具,彻底改变了疾病的诊断方式。

5. 卢浮宫的玻璃金字塔:从“丑闻”到标志性建筑

虽然这个例子并非严格意义上的科学发现或发明,但其“意外”的转变过程,以及最终带来的巨大价值,同样令人惊叹。1981年,法国总统密特朗决定对巴黎的卢浮宫进行大规模扩建和现代化改造,其中一项最具争议的计划,就是在历史悠久的卢浮宫庭院中央建造一座玻璃金字塔,作为新的主入口。

这一提议在当时引起了轩然大波,许多人认为这座现代化的建筑与卢浮宫宏伟古典的风格格格不入,简直是“丑闻”。人们担心它会破坏卢浮宫的整体美感,是对历史的亵渎。然而,设计师贝聿铭坚持了自己的理念,他认为金字塔的造型能够象征着历史的传承与现代的融合,同时又能为地下空间提供充足的自然光。

当金字塔于1989年建成开放后,最初的争议并没有完全平息。但是,随着时间的推移,人们渐渐发现了这座玻璃金字塔的独特魅力。它不仅提供了流畅的参观动线和充足的采光,更以其简洁、现代的几何造型,与古老的卢浮宫形成了鲜明而和谐的对比。它成为了卢浮宫新的标志性建筑,吸引着世界各地的游客。从一个备受争议的“意外”方案,到如今享誉全球的地标,卢浮宫的玻璃金字塔也证明了,有时候,那些看起来最“格格不入”的创新,反而能带来最意想不到的精彩。

这些故事告诉我们,科学的进步并非总是一蹴而就,也并非总是按部就班。它更像是一场充满惊喜的冒险,需要我们保持开放的心态,对异常现象保持敏感,并且敢于去探索那些未知领域。那些“意外”的发现,往往隐藏在那些最不经意的地方,等待着有心人去发掘,并最终绽放出耀眼的光芒,改变人类的历史进程。

网友意见

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这么多赞真是受宠若惊。

再来更新一个关于糖精(Saccharin)的发现的。

糖精是1879年JHU的Constantin Fahlberg首次发现的。据说当时Fahlberg组里一个印度博后合成了邻苯甲磺酰亚胺,但是不太确定纯度和各种性质,就去找Fahlberg。Fahlberg告诉他"Go ahead and test it",这个博后屁颠屁颠就去了,2分钟以后回来说"I tasted it! It is sweet!",然后糖精就被发现了。

这个故事告诉我们,不要随便品尝药品。

还有一个关于阿斯巴甜(Aspartame,天门冬酰苯丙酸甲酯)发现的故事。

1965年,James M Schlatter正在合成一种抑制溃疡的药物,一天工作结束回家,吃饭的时候,他觉得什么都是甜的,最后发现味道来自自己的手。于是他就回到实验室,尝了一些药品发现了阿斯巴甜。

这个故事告诉我们,做完实验一定要洗手。



------------------------------##以下原回答##------------------------

写几个有机化学历史上的"意外"。

黄鸣龙还原。黄老师的导师让他做一个Wolff-Kishiner还原,他把反应回流上以后,突然要出一趟远门,就拜托隔壁一个黎巴嫩的同事帮忙照看反应。由于只是照看,该同学就没有把送脱的木塞重新塞紧。黄鸣龙回来一看觉得反应肯定毁了,但还是把它处理了,发现产率提高到了90+%。于是怒发2篇JACS。

之前听林国强院士讲他们做的一个对称的小分子,做了结构单元以后准备偶联,却怎么也做不上去。一次这个研究生做了些单体,适逢春节,他就把单体放在通风橱里,回家过年了。10天假期结束后他回来,打了核磁发现,联!上!了!最后优化条件产率到70%,也是一篇JACS。

去年Macmillan来讲Seminar,有人问他是怎么想到用光催化的,他说,故事是这样的。他的一个中国博后,做一个反应怎么也做不出来,底物总分解,他就告诉他: Try some mild condition。结果这哥们听成了Try some light condition。结果就是一连串的NATURE和SCIENCE。

还有挺多类似的故事的,挺好玩。

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科学史和发明史上这种梗太多了,科学发现或人类的各种创新其实往往都有一定的偶然性。但是因为大家有“佳话”情节,弄得现在很多重大科学发现不加上个“意外”的故事都感觉不完整。其实偶然之中都有必然,没有投入和研究自然不会发生这些“意外”。

硫酸藻灰升紫烟,

脏手吃饭有点甜,

平板污染细菌死,

气瓶太重锅不黏,

烈性炸药治心病,

戒瘾糖浆火出圈,

炼丹炉里炖豆腐,

长生仙丹炸上天,

心脏病药救男性,

花瓣遇酸颜色变,

欲合奎宁染紫衣,

雷达照化巧克力,

切胰狗尿招苍蝇,

海带煮汤特别鲜,

公路开车PCR,

下水槽里绿光显,

无线干扰自天外,

纸板透光新射线,

………………,

……。

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