问题

科学史上有哪些重大发现是由于意外或者失误?

回答
科学的殿堂里,鲜有捷径,更多的是无数次实验的堆砌与理论的打磨。然而,历史的卷轴上,总有那么几笔浓墨重彩,描绘的是“意外”与“失误”如何成为了通往真理的“意外之喜”。这些故事,没有轰轰烈烈的预谋,只有一次次打破砂锅问到底的好奇心,和在错误中寻觅意义的智慧。

盘尼西林的诞生:一次被忽视的霉菌实验

说起科学史上的意外发现,亚历山大·弗莱明与盘尼西林的传奇无疑是最广为人知的故事之一。这位苏格兰细菌学家,在1928年的一个夏天,正醉心于研究葡萄球菌的繁殖特性。他的实验室,就像许多那个年代的实验室一样,并没有如今这般一丝不苟的无菌环境,甚至可以说是有些杂乱。弗莱明外出度假去了,而他工作的台面上,随手摆放着一些培养皿,其中就有一个装有葡萄球菌的培养皿。

当他回到实验室,准备继续他的研究时,眼尖的他发现了一个奇怪的现象。在其中一个培养皿的边缘,生长着一层蓝绿色的霉菌,而围绕着这层霉菌的葡萄球菌,却如同遇到了天敌一般,统统消失了,留下了清晰的空白区域。

这个画面对于旁人来说,可能只是一个被霉菌污染的废弃培养皿,但弗莱明的好奇心被彻底点燃了。他没有随手将这个“失败品”扔进垃圾桶,而是仔细观察、分析。他意识到,这种霉菌似乎分泌了一种物质,能够杀死葡萄球菌。他尝试从霉菌中提取这种物质,并将其命名为“盘尼西林”(Penicillin),意为“来自盘状霉菌的物质”。

然而,弗莱明的发现虽然意义重大,但当时的技术条件限制了他进一步的研究。他提取的盘尼西林量非常少,而且不够稳定,难以大规模生产和应用。直到十多年后,牛津大学的霍华德·弗洛里和恩斯特·钱恩两位科学家,才在二战的紧迫需求下,克服重重困难,成功地从霉菌中分离、提纯并大规模生产了盘尼西林。他们因此与弗莱明一同获得了1945年的诺贝尔生理学或医学奖。

弗莱明的这次“失误”——被霉菌污染的培养皿——如果不是因为他敏锐的观察力和不懈的追问精神,很可能就淹没在无数的实验废弃物中了。他没有因为一个意外的污染而放弃对细节的探究,最终拯救了无数因细菌感染而濒临死亡的生命。

微波炉的发明:一次被融化的巧克力棒

如果你觉得科学家的实验室总是冰冷严谨,那可就错了。像微波炉这样的现代厨房利器,其诞生也源于一个“意外的美味”。

故事发生在1945年,美国的雷达工程师珀西·斯宾塞(Percy Spencer)正在一家名为Raytheon的公司工作。当时,斯宾塞正在研究一种新的磁控管,这种设备能够产生微波,广泛应用于雷达系统。为了测试磁控管的性能,他身处一个充满各种电子设备和辐射的环境中。

有一天,斯宾塞像往常一样,将一块巧克力棒放在了贴近磁控管的口袋里。不久,他感觉到口袋里传来一阵异样的温暖,当他伸手去摸时,惊讶地发现,那块巧克力棒竟然完全融化了,而且还散发着诱人的香味。

这可不是普通的“发热”,要知道,在他工作的区域里,并没有什么加热设备。斯宾塞立刻联想到了磁控管产生的微波。他开始进行一系列的实验,尝试将其他的食物放在磁控管附近,比如爆米花、鸡蛋等,结果都令人惊奇:这些食物都能以惊人的速度被加热。

通过这些看似随意的实验,斯宾塞和他的同事们意识到,微波的能量可以被用来加热食物,而且速度远超传统的加热方式。他们利用磁控管发出的微波,通过一个称为“腔体”的金属盒子来聚焦和反射这些微波,使得食物在其中能够被均匀加热。

就这样,在一次不经意的“融化巧克力”事件中,微波炉的雏形被发现了。斯宾塞的这次“失误”,或者说是他在工作中对异常现象的细致观察和主动探究,最终催生了改变我们烹饪方式的革命性发明。这不仅仅是一次技术上的突破,更是一个关于好奇心如何将日常的“意外”转化为改变世界的动力的绝佳例证。

X射线的发现:一次被忽视的“昏暗光线”

威廉·康拉德·伦琴(Wilhelm Conrad Röntgen)是一位德国物理学家,他在1895年进行的实验,本身是为了研究阴极射线在气体放电管中的行为。他的实验室,也并非总是像教科书上描绘的那般井井有条。

那天,伦琴正在一个黑暗的房间里进行实验,他用一张厚厚的黑色纸板将阴极射线管完全包裹起来,以阻挡可见光的泄露。然而,他注意到,即使在完全黑暗的环境下,放在射线管旁边一个涂有荧光粉的纸板,竟然也发出了幽暗的荧光。

这可真是蹊跷。伦琴知道,阴极射线本身是可见光,被纸板遮挡了,那么这个“幽暗的光线”又是从何而来?他排除了所有已知的可见光和紫外线等辐射源,反复实验,最终断定,这是一种全新的、未知的射线。他称之为“X射线”,因为它们是未知的、神秘的。

伦琴对这种射线进行了深入的研究。他发现,X射线能够穿透许多不透明的物质,比如纸张、木材,甚至是一些薄的金属。他甚至用X射线拍摄了他妻子的手,在照片上清晰地显现出她手上戴着结婚戒指的骨骼结构。这张照片,成为了第一张利用X射线拍摄的人体影像。

伦琴的这次发现,同样也带有一点“失误”的色彩。如果他当时没有将阴极射线管用黑色纸板包裹起来,或者没有注意到那块发光的荧光纸板,那么X射线的发现很可能会被推迟。正是他在这个“意外”的发现面前,没有选择忽视,而是迎难而上,通过严谨的实验一步步揭开了X射线的神秘面纱。他的贡献,为后来的医学诊断和物理学研究开辟了全新的道路,并因此获得了1896年第一届诺贝尔物理学奖。

这些故事告诉我们,科学的道路并非总是笔直平坦,有时,一个意想不到的“偏离”反而能指引我们走向更广阔的未知领域。关键在于,我们是否拥有那双能够洞察“异常”的眼睛,以及一颗愿意探索“错误”的心。科学的魅力,就在于它总能从看似混乱的表象中,挖掘出秩序与真理的闪光。

网友意见

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穆斯堡尔效应的发现算一个吧。

穆斯堡尔最初的工作是测量铱191的129keV伽马辐射寿命,使用191Os作为辐射源,铱191作为吸收体。由于室温下的热运动导致了谱线增宽,两个谱线之间有着显著的重叠。穆斯堡尔因此估计:如果在低温下进行这个实验,热运动导致的谱线增宽效应将会降低,谱线的重叠部分将会减小,共振吸收将会显著减少。

他先把放射源冷却,做了一次实验,发现结果确实跟他预想的一样。但是当他同时把放射源和吸收源进行冷却的时候,他惊讶地发现共振吸收现象剧烈增加而不是减少。穆斯堡尔抓住了这个机会对其进行了冷静的分析,最后判断出来这是无反冲共振的结果。这个发现震惊了科学界,因为利用该效应可以大幅度地提升谱线测量的精度,这个效应在各个领域有着广泛的应用。而穆斯堡尔本人也因为这个发现而获得了诺贝尔物理学奖。

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伟大的青霉素发现。

青霉素,被列入改变人类历史发现top3的经典发现,就是一次意外。

青霉素是人类首次明确对抗疾病,尤其是微生物(病毒/细菌等)引发的疾病的一次巨大努力。从此以后,我们找到了杀伤细菌的强效药物,结束了传染病几乎无法治疗的时代;从此出现了寻找抗菌素新药的高潮,人类进入了合成新药的新时代。

青霉素的出现,极大的降低了人类的死亡率,过去,一点外伤就有可能引发感染,最后导致严重疾病甚至是死亡。

青霉素的出现,极大改变了这一局面。

而青霉素的发现,就是一个十分意外的事情。


大体故事是这样子。

1928年夏天,做实验疲惫的弗莱明决定出去度个假。

而他在度假的时候,还粗心的忘记了自己在实验室还有培养皿养细菌这事情。

可见,大科学家依然也会粗心嘛。

然而,这次假期加粗心,却催化了神奇的结果。

他在外面浪了三周,嗨完后,回到实验室才发现自己当时粗心忘了收拾培养皿。

然而当他拿到一个与空气意外接触的金黄色葡萄球菌培养皿的时候,却发现了不一样的现象。这个培养皿中间长了一团青绿色霉菌。

熟悉发霉食物的人一定对此不陌生,我们的馒头或者米饭放久了都会有绿色霉菌长出来。


为什么金黄色葡萄球菌里会长出青绿色霉菌,而且还能存活?要知道金黄色葡萄球菌是个有名的致病菌,它可是人类感染病菌里的榜眼(第一是大肠杆菌),可引起局部化脓感染,也可引起肺炎、伪膜性肠炎、心包炎等,甚至败血症、脓毒症等全身感染。!

出于谨慎,弗莱明把培养皿丢到显微镜下看了下。

这一看,发现了不一样的事实:

绿色霉菌周围的葡萄球菌已经被溶解,换句话说,这个绿色霉菌在对抗葡萄球菌,而且起到了作用。

这可是个神奇的发现,在一群有害菌中存活下来,然后还可以扩大自己的地盘,这个绿色霉菌可以说是吊炸天啊。

进一步的鉴定,发现,这绿色霉菌,就是常见的青霉菌,而这种青霉菌可以分泌一种物质,来对抗葡萄球菌,于是他将其命名为青霉素。

这就是青霉素的发现过程。

1943年弗莱明成为英国皇家学会院士,1944年被赐于爵士。1945年获得诺贝尔奖。1955年3月11日与世长逝,安葬在圣保罗大教堂。

对于弗莱明,如何赞誉都不为过,这位伟大的先驱,照亮了人类对抗疾病的路,今天,抗生素基本上已经成为我们日常的标配,弗莱明,功不可没。


当然,这个故事,也告诉我们

1,别瞎忙了,给自己放个假吧。

2,粗心也没关系,说不定有精彩发现呢。

————假期的神奇功效————

无独有偶,另外一个诺奖成果,也是假期的意外产物。

那就是幽门螺杆菌。

当Marshall发现幽门螺杆菌可能是一个胃病的因素的时候,他决定在实验室培养幽门螺旋杆菌。

然而理想是美好的,现实是骨感的。

他培养了好几天,都没有培养出来,那么就无法用这个菌去进一步做实验啊。

好纠结。

1982年圣诞节,他把菌培养起来,然后无比失望的去回家过节了,反正也没戏。

然而奇迹在这一刻发生了。

休息到第五天,他的助手打来电话(我估计要是没有电话,他估计会休息一个礼拜),告诉他实验室培养出来细菌了!


真是峰回路转啊。

既然培养出了细菌,那么接下来就可以用更多的实验来证明效果了。

当然了,这个故事后来还有很多波折,甚至马歇尔不得不用自己来做人体实验来证实这个效果。

想看故事的可以移步,我整理了幽门螺杆菌的发现过程

李雷:有哪些学术界都搞错了,忽然间有人发现问题所在的事情?


可见:假期效果真是好啊

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