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两千年里的一点微光:人造光的故事

两千年里的一点微光:人造光的故事

作者: 海龟先生Andy | 来源:发表于2017-10-13 16:32 被阅读205次

    大约一个世纪之前,原本黑暗的地球表面突然开始熠熠生辉,从美国和欧洲逐渐扩展到全世界,而且越来越明亮。人造光的发明,标志着人类进入技术进步和创新的临界点,改变了我们几千年来“日出而作,日落而息”的生活方式。电灯泡逐渐成为创新思维的代表,“灯泡时刻”成为找到灵感的最常用象征。

    人造光1:鲸蜡蜡烛和《白鲸》

    在将近两千年的时间里,人们一直用蜡烛来照明。绝大多数人用的是牛油蜡烛,燃烧时散发出微弱的光线,同时伴随着恶臭和黑烟。蜂蜡蜡烛不仅少烟,而且更加明亮,但价格昂贵,只有少数贵族负担得起,绝大多数家庭需要花费大量时间制作牛油蜡烛。在电灯泡普及之前,科学家发现人们的睡眠模式与现在相比有显著不同。2001年,历史学家罗杰通过研究指出,由于缺乏夜间照明,人们曾将漫长的黑夜分为两段睡眠时间:第一段,天黑后,人们一般会睡4个小时,然后起床做点娱乐活动。然后进入第二段睡眠时间,再睡4小时才开始新的一天。直到19世纪末,电灯泡出现后,这种古老的睡眠节奏才被打乱,每天8小时的连续睡眠逐渐被广泛接受,但也让全世界几百万人陷入了失眠的困扰。

    人工照明的第一次突破来自于一种重达15吨的巨型海洋哺乳动物:鲸鱼。在1712年,渔夫们第一次捕获了抹香鲸,在肢解这个庞然大物时,他们发现抹香鲸的头颅里充满了某种白色的油状物质,后来被人们称为“鲸脑油”。发现鲸脑油后不久,富有创新精神的美国人很快发现了它的新用途:制造蜡烛。与牛油蜡烛相比,鲸蜡蜡烛的烛光更加明亮、纯净,而且几乎没有黑烟和恶臭。鲸蜡蜡烛很快成为一种昂贵的日用品,美国国父华盛顿估计,他一年在鲸蜡蜡烛上花的钱,折合成现在的美元,约有5000美元。鲸蜡蜡烛引发了捕鲸业的大爆发,马克思在《资本论》中说:“一旦有50%的利润,资本就会铤而走险。”为了追捕这些庞然大物,几千人命丧大海,其中包括臭名昭著的“埃塞克斯”沉船事故遇难的人们,文学名著《白鲸》就是根据此次沉船事故创作的,亚哈船长为了追逐并杀死白色抹香鲸莫比·迪克,最终与白鲸同归于尽的故事。故事营造了一种让人置身海上航行、随时遭遇各种危险甚至是死亡的氛围,深刻地反应了当时捕鲸业的状况和资本主义追逐利益的狂热,美国前总统奥巴马也是《白鲸》的忠实读者。

    抹香鲸:富含鲸脑油

    仅仅在100多年前,就有30多万抹香鲸被捕杀,用来制作鲸蜡蜡烛。如果我们没有找到鲸蜡蜡烛的替代品:石油,并发明以石油为燃料的煤油灯和煤气灯的话,鲸鱼很可能会灭绝。煤油灯和煤气灯是人造光源的第二次突破,这些新光源比蜡烛明亮20倍,而且比蜡烛更便宜。新光源促进了石油工业和炼油产业的飞速发展,十九世纪第一个亿万富翁洛克菲勒就是通过炼油厂积聚巨额财富。同时,新光源更明亮的光让越来越多的人在夜晚开始阅读,催生了19世纪下半叶报刊出版业的大爆发。

    人造光2:爱迪生重新定义电灯泡

    尽管取得了这些突出的进步,人造光仍旧十分昂贵。仅在100多年前,晚上看书是一件十分奢侈的事情,在中国也是如此,1900年,热爱读书的少年毛泽东也时常被父亲呵斥,因为他晚上看书太耗费蜡烛。20世纪90年代,耶鲁大学历史学家诺德豪斯独辟蹊径,分析了几千年创新史上人造光的实际成本。诺德豪斯提出使用人造光成本来衡量工资的实际购买力,即测量单位是生产1000个小时人造光所耗费的成本,他的研究结果是十分激动人心的:如果你在1800年平均工资水平下工作一小时,所得报酬能够购买10分钟左右的人造光。1880年的时候,煤油灯诞生,工作一小时所得报酬能让你在晚上看3小时的书。而在白炽灯发明的今天,工作一小时,你能购买300天的人造光,已经是1800年的43200倍,这简直就是“人造光”的摩尔定律,科技的发展让各种生活成本呈指数性降低,在今天,一个印度贫民窟里的穷学生享受到的科技便利都要比以前的国王多得多。

    终于,在一个奇妙的时刻,电灯泡终于诞生了。电灯泡一直是灵感突发时刻的代表,但事实上,电灯泡并不是突然产生的,而是一个群体性创新的产物。而且与我们一直秉持的观念相反的是:爱迪生并没有独立发明电灯泡,而是重新定义了电灯泡,并做了出色的营销工作,让电灯泡为人所熟知,可以这么理解,爱迪生就是19世纪的乔布斯。简洁而离奇的励志故事往往激动人心并广为传播:小镇青年爱迪生灵光一闪,发明了电灯泡,然后几年之间他的创意照亮了全世界。但事实并非如此,关于电灯泡的研究在爱迪生之前80年就开始了。从1802年,英国化学家戴维开始研究铂丝通电发光开始,无数的科学家和发明家投入到了电灯泡的研发工作中。甚至早在1841年,英国人弗雷德里克就申请了第一个白炽灯专利。灯泡的故事里,并没有所谓的“灯泡时刻”,而是在几十年的时间里一点点积累成型的。爱迪生虽然不是灯泡的发明人,但他是使灯泡在市场上大获成功的人。

    爱迪生和他的电灯泡

    那么,为什么灯泡发明的所有功劳都归结于爱迪生呢?爱迪生有哪些值得我们学习的地方?其实,和乔布斯一样,爱迪生也是一位伟大的产品经理、市场营销和公共关系大师。一方面,爱迪生和媒体的关系非常密切,经常会将公司的股份送给记着,以换取对“爱迪生灯泡”更好的新闻报道。爱迪生也拥有“现实扭曲力场”,将不可能变为可能。在灯泡产品还未成型时,他就向全国各大报社记者宣称即将推出一个全国性的电光系统,并坚定地相信灯泡不会有熄灭的时候。不可否认的是,爱迪生对电灯泡细节上精益求精的改进,让“爱迪生灯泡”和其竞争对手相比获得了压倒性的优势,就像早起的ipod和iphone一样。他经过一年多的实验,尝试了上千种材料后,最终选定碳化竹子纤维丝作为电灯泡灯丝,让电灯泡能够长时间发光,最终让电灯泡照亮了整个世界。

    爱迪生成功的另一个因素是他组建的团队,团队由五花八门的人组成,有修理工、机械师、物理学家、化学家、绘图员等等,并拥有一套完整的发明系统和方法论。创新往往来源于各种不同的思想碰撞,爱迪生团队的多样性恰好满足了这一点,并成为了爱迪生最根本的竞争优势。爱迪生同样开创了对现代科技创新有着重要影响的传统,即以股份而非现金的方式向员工支付报酬。1879年,爱迪生将爱迪生电灯公司5%的股份送给团队成员厄普顿,但厄普顿必须放弃他一年600美元的薪水。当年年末,爱迪生股价飙升,厄普顿的股份已价值10000美元。爱迪生的伟大之处在于他知道如何激励团队的创造性,他能将各种各样的思想集合在一个重视实验和容许失败的环境里相互碰撞,从产品细节处着手,不断进行微创新。但电灯泡终究是协同创新的产物,不仅为漆黑的夜晚提供光明,而且帮我们清晰地看到,新的创意从萌芽到成熟的过程,并告诉我们该如何协作去培育这些创意。

    人造光3:摄影镁光灯和霓虹灯的发明

    人造光不仅照亮了我们床头阅读的书本,而且照亮了新政治的价值观,人造光的下一个突破来自于一个勇于揭露社会黑暗的人。1861年,苏格兰皇家科学家史密斯开始在埃及吉萨大金字塔进行调查研究,他坚信金字塔建造者依赖于一个几乎完全等同于现代英寸的测量单位。无巧不成书,史密斯的考古研究并没有经受住时间的考验,但他在金字塔中的另一项发现却永远载入史册。史密斯将当时最先进的摄影工具带到了金字塔,用来记录他的调查结果。但墓室里光线十分阴暗,即便在火把的照耀下,也没法生成清晰的图片。虽然此时摄影术已经发明30年了,但成像仍然完全依赖自然光,但在金字塔内自然光是远远不够的,史密斯听说有摄影师在用镁这种金属做实验,但燃烧镁发出的光很不稳定,而且会产生大量浓烟,让照片看起来十分模糊。史密斯受过的科学训练帮助了他,他敏锐地意识到,他需要的是一种类似闪电的东西,在拍照的瞬间提供巨大的光亮。史密斯创造性地将镁和火药混合在一起,并制造了一次可控的小爆炸,刹那间强光照亮了金字塔的墙壁,足以让他记录金字塔的秘密。就像爱迪生的灯泡一样,闪光摄影术的诞生仍旧是由微小的、逐渐累积的突破聚合而成。在接下来的20年里,闪光摄影术一直默默无闻,直到德国科学家米特和盖迪改进了它,他们将纯净的镁粉和氯酸钾混合,形成一种稳定的化合物,燃烧时能提供闪光,让在低光条件下拍摄高质量的照片真正成为可能。

    闪光摄影术术很快流行起来,1887年10月,纽约的一份报纸刊登了闪光摄影术的简短报道,一个记者兼摄影爱好者里斯无意中读到了这篇报道,他最终被载入史册,是因为他对社会底层的报道,并由此激发了一系列进步的社会改革运动。里斯在1887年之前,一直从事对曼哈顿贫民窟令人震惊的生活状况的报道,但并未产生较大影响。在当时,曼哈顿平贫民窟生活着50多万人口,是地球上人口最稠密的地区,充斥着污水和排泄物,抢劫和贩毒,居民生活环境十分恶劣。里斯开始试图用摄影来戏剧性地体现贫民窟的环境带给人们的惨痛代价,但他想要拍摄的任何事物都处于极其阴暗的环境里,就摄影而言,曼哈顿贫民窟确实是隐形的,因为人们根本看不见它!

    闪光摄影术和镁光灯

    里斯在报上读到闪光摄影术后的两周后,他组建了一个团队,携带闪光摄影设备一头扎进了曼哈顿最黑暗的深处。拍摄过程困难重重,人们对新事物十分畏惧,常常逃跑而不愿面对镜头,拍摄设备也时常发生故障,有一次发生的小型爆炸几乎让里斯双目失明。但这些冒险是值得的,里斯本在自己的畅销书《另一半人怎么生活》中发表了这些摄影作品,并开始进行全国演讲,帮助社会舆论产生了巨大的转变。里斯的摄影作品发表10年后,受其影响,1901年纽约州《廉租住房法出台》,这是美国最初的重大社会改革之一。里斯的作品引发了新闻业揭露社会黑暗面的潮流,最终改善了贫民窟居民的生活环境,照亮了城市黑暗和污秽的角落。在这里,我们再次见到了社会历史中神奇的蜂鸟效应,新发明导致的结果,是发明者本人从未预料到的。创意通过群体协作网络逐渐成型,在不同的学科领域中引起巨大的变化。史密斯在金字塔里发明的闪光摄影术,成为了里斯反对城市贫困、呼吁社会改革的重大武器,改变了几百万底层人民的生活环境。

    拥挤的曼哈顿贫民窟

    1968年秋天,耶鲁大学艺术与建筑学院16名成员组成了一个研究小组,开始考察城市街道的设计。他们选择一个崭新沙漠边陲城市--拉斯维加斯,并不是去赌博,而是为了看一种光--氖光灯散发出的红光。20世纪初,法国科学家克劳德在制造氮和氧的过程中产生了一种又去的废物--氖气。克劳德十分好奇,想知道氖气有什么用途,他给分离出的氖气通上电流,氖气发出了鲜艳的红光。克劳德根据研究,很快申请了霓虹灯的专利,霓虹灯主要原料就是氖气,亮度是传统白炽灯的5倍。霓虹灯开始席卷欧洲和美国的城市景观。20世纪20年代,犹他州的英国移民杨开始用霓虹灯拼出文字,作为广告标识。霓虹广告开始成为全世界大城市中心的象征,比如东京涉谷交叉口和美国纽约时代广场,一到晚上就是霓虹海洋,别有一番风景。60年前克劳德发现的废弃物氖气,成为了这个时代无价之宝--商业化和后现代主义最著名的标志物。

    霓虹灯

    人造光4:激光,条形码和人造太阳

    1898年,威尔斯出版了著名的科幻小说《星际战争》,第一次将“热射线”引入了科幻小说题材,他描述的热射线蕴含巨大的能量,能够摧毁整个城镇。《星球大战》和《星际迷航》也沿用了这种武器。然而,真正的激光射线直到20世纪50年代才出现,像灯泡一样,激光也不是一种独立的发明,它源于贝尔实验室和休斯飞机公司,以及物理学家古尔德的研究工作。和灯泡不同的是,激光最初并没有被当做一种消费品,研究人员发现激光可用于嵌入信息,应用到数字通信行业。激光的第一次关键性的应用到我们的生活中,是伴随着条形扫码器的出现。1974年6月,美国俄亥俄州一家超市的一块口香糖成为历史上第一个接受激光条形码扫描的产品。现在,你购买的任何商品几乎都有一个条形码。条形码和扫描器,可以便利地追踪库存的商品,降低了大量的库存成本,让零售业取得了爆发性发展。现在的零售业巨头沃尔玛、百思买都是在条形码应用后发展成为拥有全球供应链的超级商场。

    商品条形码

    虽然《星球大战》中的“死线”(一种能量巨大的激光射线,能够摧毁一颗行星)并未成为现实,但科幻迷们一定会对美国加州莫尔实验室的国家点火装置感到兴奋。科学家们在这里制造了全世界规模最大、最高能的激光系统,这个系统利用激光产生一种基于核聚变的新能源,就像是一个人造太阳,散发出巨大的光和热。在其短暂的持续几微秒的点火过程中,脉冲产生的能量是整个美国国家电网的1000倍。国家点火装置的目的不是要制造“死线”或者终极的条形码扫描器,它的目的是利用激光轰击氢原子制造核聚变,从而获得一种清洁的可持续能源。时至今日,国家点火装置仍然难以做到高效复制并大规模推广,但科学家们相信,我们终将获得一种具有巨大潜力的能源,能为所有灯泡,霓虹灯和条形码扫描器供能。

    人造太阳

    灯泡,霓虹灯和激光束醒目地提醒我们,在短时间内我们取得了巨大的成就和突破。就在200年前,地球上最先进的人造光还来源于抹香鲸头颅里的“鲸脑油”。今天,我们能够利用激光在地球上制造一个人造太阳,虽然持续时间非常短。没有人知道,人造太阳时候能否成功,是否能给我们带来源源不尽的清洁能源。但是,耗费3年时间在太平洋上追捕那些巨兽抹香鲸仅仅是为了更好的照明,不也同样疯狂吗?正是这种疯狂和求知欲促进了我们的科学进步,国家点火装置的科学家们也是这个世界上的另一群“捕鲸人”,最终也将给我们带来更好的人造光,进而照亮整个人类的未来。

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