在高速公路上走错出口，做饭时加太多盐，上班路上拿错包……错误是生活的一部分。但是，正如美国著名的画家兼电视节目主持人 Bob Ross 所说，错误并不总是坏事，有时它们只是 “快乐的小意外”。事实上，化学、工程和医学领域的许多重要发明和发现都是意外的结果。这篇博客，让我们一起来了解其中的 5 项“意外之喜”。
1. 青霉素
生命在抗生素问世之前面临着许多危险。像扁桃体炎、支气管炎和肺炎等都是致命的疾病。导致感染的创伤往往会危及生命。器官移植等需要免疫抑制的治疗措施更是不可能实现。然而，1928 年，苏格兰细菌学家 Alexander Fleming 偶然发现了青霉菌，改变了人们的生活。
发现青霉素的地点是伦敦圣玛丽医院。Fleming 去度暑假之前把他正在研究的金黄色葡萄球菌的培养物留在了实验室的一个黑暗角落里。休假归来后，他和他的研究生 Daniel Pryce 和 Stuart Craddock 发现其中一个培养皿的盖子微微打开着。培养皿内长出了一种蓝绿色的霉菌，值得注意的是，细菌无法在霉菌周围生长。
污染 Fleming 的细菌培养物的霉菌——红青霉标本。获 CC BY-SA 4.0 许可，通过 Wikimedia Commons 共享。
虽然不确定这种霉菌的确切来源，Fleming 团队还是采集了一个样本，并在继续他们的研究之前保存了这种当时尚不为人知的霉菌。在随后的几年里，Fleming 继续研究这种后来被鉴定为红青霉菌的霉菌。不过，他未能针对红青霉菌的应用取得更多进展。幸运的是，1939 年 Howard Flore 带领的研究团队继承了 Fleming 的研究，并最终成功分离和提取出化学物质青霉素。时至今日，青霉素仍作为抗生素被使用。
1946 年使用的玻璃药瓶中的青霉素。获 CC BY-SA 4.0 许可，通过 Wikimedia Commons 共享。
2. 烟雾警报器
安装在办公室或卧室天花板上的圆盘状小装置——烟雾报警器很容易被人们遗忘，但它却是普通人所能拥有的最重要的科技产品之一。事实上，一个正常工作的烟雾探测器可以将住宅火灾的死亡率降低 60% 左右。如果不是瑞士物理学家 Walter Jaeger 在 20 世纪 30 年代的一次意外发现，我们可能永远也不会拥有烟雾探测器。
烟雾探测器。采用 CC BY-SA 3.0, CC BY-SA 2.5, CC BY-SA 2.0, 和 CC BY-SA 1.0 许可，通过 Wikimedia Commons 共享。
Jaeger 最初并不打算制造烟雾探测器。相反，他当时正在研制一种能够检测有毒气体的电离传感器。Jaeger 预测，有毒气体会进入传感器，与电离的空气分子结合，最终引起装置内部电路的电流发生变化。然而，该装置未能成功检测到少量有毒气体。据说，Jaeger 当时坐在办公桌前，点燃了一支香烟，突然装置中的电流开始下降。
随后几年，其他科学家继续在这一领域开展研究。另一位瑞士物理学家 Ernst Meli 开发了一种能够探测矿井中气体的装置，以及一种能够扩展这些电离室产生的信号的冷阴极管。20 世纪 60 年代， Duane Pearsall 和 Stanley Bennett Peterson 研制出第一台家用烟雾探测器，迅速将消防安全从矿井和工业建筑带入家用领域。
3. Kevlar 纤维
很难相信，这种用于防护装备、运动器材和乐器的坚固耐热纤维最初是为应对汽油短缺而发明的。但 Kevlar 正是如此。这种强韧合成纤维是由 Stephanie Kwolek 发明的，如果当时她像扔普通废品一样将它扔掉，今天就不会有这种纤维存在了。
用于防弹衣的对芳纶纱线线轴。采用 CC BY-SA 3.0 许可，通过 Wikimedia Commons 共享。
Kwolek 当时在杜邦公司担任化学家，由于预计会出现天然气短缺，她的任务是发明一种轻质纤维，用于制造更结实、更轻的汽车轮胎。在这个项目过程中，她在一种看起来浑浊而稀薄的溶液中测试出了几种不同的聚合物。通常情况下，这样的溶液会被扔掉，但 Stephanie 冒险说服她的同事对其进行了测试。出乎他们意料的是，这种纤维没有断裂并且应用前景广阔。最终，这种纤维被开发成我们今天所熟知的 Kevlar 纤维。
许多人都知道 Kevlar 纤维用于军队或警察组织的防弹衣，其实它在许多其他领域也有应用。它可用于大型船舶的缆绳，以及独木舟和弓弦等运动器材。Kevlar 纤维还被用于军鼓和扬声器的外壳。Kwolek 的意外发现甚至催生了高分子化学这一新领域的兴起。
一艘 Kevlar 材质的赛艇。采用 CC BY-SA 3.0 许可，通过 Wikimedia Commons 共享。
4. 魔术贴搭扣
很多科学家从大自然中寻找灵感。有些人从 翠鸟身上获得灵感，设计出子弹头列车；有些人则从海狸身上获得灵感，设计出性能更好的潜水衣。然而，这种灵感并不总是有意为之。VELCRO® 品牌搭扣的发明者 George de Mestral 就是如此，他在牛蒡植物的毛刺中获得了惊人的发现。
左图：牛蒡植物。采用 CC BY-SA 4.0 许可，通过 Wikimedia Commons 共享。右图: VELCRO ® 品牌搭扣(第一款魔术贴)的钩面。采用 CC BY 3.0 许可，通过 Wikimedia Commons 共享。
当 De Mestral 从阿尔卑斯山徒步旅行归来时，开始了一项许多徒步旅行者都熟悉的工作：清除粘在衣服和狗身上的毛刺。受这种粘连植物的启发，他决定用显微镜来观察它。在显微镜下，他发现种子周围有数以百计的钩状小刺。这些钩刺后来成为我们现在所熟知的 VELCRO® 品牌搭扣诞生的驱动力。
De Mestral 的发明最初遭到拒绝，但在使用合成纤维代替天然纤维并找到机械化加工方法后，他的发明在 20 世纪 50 年代末得以广泛应用，取得巨大成功。现在，VELCRO® 品牌搭扣和其他魔术贴搭扣已应用于许多行业。在服装领域，它可以取代大衣上的纽扣、拉链或鞋带。最著名的应用可能是美国国家航空航天局（NASA）使用这种搭扣件固定设备和宇航服。
5. Super Soaker® 超级水枪
骄阳似火，阳光将草坪染成了尘土棕色。蝉在树上鸣叫，汗水顺着额头滴落。你的邻居从房子旁边走来，手里拿着你最信任的刚从水龙头里重新装上水的 Super Soaker® 超级水枪，来对抗炎炎夏日。这项由美国国家航空航天局工程师 Lonnie Johnson 发明的玩具入选 2015 年美国国家玩具名人堂。它是有史以来最畅销的水上玩具之一，其灵感来源于一次意外。
Super Soaker CPS2000，属于“恒压系统”系列超级水枪。采用 CC BY-SA 3.0 许可，通过 Wikimedia Commons 共享。
Johnson 是一名多产的发明家， 拥有 100 多项专利，当时他正在开发一种新型热泵，这种热泵可以使用加压水代替氟里昂（Freon® ）。突然，一股稳定的水流从房间里喷射而出。受此启发，他用有机玻璃、PVC 管和汽水瓶制作了一个原型。这个原型后来被送到 Larami 公司，并最终成为我们今天所熟知的 Super Soaker® 超级水枪。
Johnson 并没有就此止步。他继续从事航空航天项目和玩具行业的工作，最终通过调整设计，发明了 Nerf N-Strike 玩具枪。
扩展阅读
- 上述发明的确令人惊叹，但也不要忽视那些并非偶然诞生的发明。阅读下列博客，了解更多其他发明家及其重要发明的信息：
- Douglas Engelbart, 电脑鼠标开发者
- Olive Dennis, 她的创新研究开创了舒适的铁路客运旅行
- Elijah McCoy, 他创造的蒸汽机润滑系统改变了铁路行业
VELCRO 是 Velcro IP Holdings LLC 的注册商标。经许可使用。Kevlar 是杜邦安全与建筑公司的注册商标。Super Soaker 是 Hasbro, Inc.Freon 是 The Chemours Company FC, LLC 的注册商标。
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