失之东隅收之桑榆——原来这些伟大的发现，都源于美丽的意外！

北京科技报 | 北京科技报

2017-08-22

失之东隅收之桑榆的故事，在科学探索中也经常发生。我们熟悉的微波炉、青霉素、X射线、特氟龙、伟哥等，均来自于“美丽的意外”。

文/记者刘辛味编辑/刘昭

新媒体编辑/陈炫之

科学“答”人随堂测

X射线是由谁发现的？

A.卢瑟福

B. J.J汤姆孙

C.贝克勒尔

D. 伦琴

（答案见文末）

科学研究中常常会生这样的事，科学家正在寻找一件未知事物的答案，却被一些意想不到的新问题困住，结果反而出现了新的突破。正所谓——有心栽花花不发，无心插柳柳成荫。

下面我们要介绍的，就是几个失之东隅、收之桑榆的幸运故事。当然，科学上的意外发现还远不止文中的8种，多注意身边的细节，一定还会有新的发现。正如微生物学之父巴斯德（Louis Pasteur）所说：“机遇偏爱有准备的头脑。”对待未知，无论是科学家还是我们，都应持有一种开放的态度。

▼

射电天文学

上世纪30年代，美国贝尔实验室的工程师央斯基（Karl Jansky）正研究跨大西洋无线电传输的干扰来源。他搭建了天线监测干扰电波，天线安装在旋转的平台上，以便确定电波方向，这套设备被他的同事们笑称为“央斯基的旋转木马”。

经过了几个月的监测，他发现干扰信号源有三类：近处的雷暴、远处的雷暴和一种未知的微弱稳定信号源。奇怪的是，第三种稳定的静电干扰竟然来自天空中固定的方向，他确定是来自宇宙的无线电波！又经过一年的调查，信号来自银河系中心的射手座。这是一个典型的意外收获，因为从此射电天文学诞生了。

▲央斯基的旋转天线系统

央斯基为了能测到更清晰的信号，向贝尔实验室申请搭建更灵敏的天线，但贝尔实验室认为这些信号不足以干扰无线通讯，拒绝了他的要求，并给他指派了其他工作。央斯基的工作恰好处于经济大萧条时代，未引起天文学界的足够重视，但他的论文足以被认为是射电天文学的首个研究成果。射电天文学是天文学的重要分支，通过宇宙中的无线电波研究天体的性质，诸多星系和星体都是通过这种手段发现的。为了纪念央斯基的贡献，天文学家把他的名字作为射电天文学中的辐射强度（或通量密度）的单位“央”，符号Jy。

▼

脉冲星

脉冲星正是射电天文学的重要发现之一。50年前，剑桥大学卡文迪许实验室的研究生，年仅23岁的Jocelyn Bell，从射电望远镜接收类星体信号，无意间发现了一些有规律的脉冲信号。她把这个信号称为“小绿人1号（LGM-1，小绿人的首字母）”，开玩笑似地标记为外星人传来的信号。

然而，她不知道的是，自己已经发现了第一个脉冲星信号。后来研究表明，信号源于一种高速旋转的巨大中子星，就像海上的灯塔，信号横扫过宇宙，只有扫过地球时才会被接收到。短而稳定的周期就像脉搏，被天文学家称为脉冲星。

▲脉冲星假想图

脉冲星的发现获得了1974年诺贝尔物理学奖。遗憾的是，奖章没有颁发给Jocelyn Bell，而给了她的导师天文学家休伊什（Antony Hewish）和另一位在射电望远镜上做出杰出贡献的马丁·赖尔（Martin Ryle）。此事遭到了很多天文学家的批评，Jocelyn Bell在接受New Scientist采访时说：“未获奖不是因为我是个女生，而是因为我当时只是个学生，那个时候的学生还不被认可。”

▼

微波炉

我们的故事继续发生在无线电波中，只不过这次调到了微波档位。1945年，就职于美国雷神公司的工程师斯宾塞（Percy Spencer）正为雷达研制一种新的磁控管。有一天，他在一个启动的雷电设备上工作时，突然听到了丝丝的声音，仔细检查原来是装在口袋里的巧克力融化了。

▲斯宾塞的故事被写进了这本名叫《微波炉男人：Percy Spencer和他的尖叫发明》的传销书中

斯宾塞不是第一发现雷达设备周围有加热现象的人，但他是认真研究的第一人。斯宾塞意识到，可能是雷达的微波辐射烤化了巧克力，于是他就用玉米粒当作实验对象，很快，这些玉米粒成为了世界上首批用微波制造的爆米花。然后他又用鸡蛋做实验，结果鸡蛋在他和同事们的注视下爆炸了。斯宾塞预感到，微波将会对食物加热有重要帮助，就立即申请了专利。他设计了一个内部发射微波的密闭金属盒——微波炉的原型，继续实验各种食物，监测温度并观察反应。两年后，雷神公司生产了首台商用微波炉。

▼

X射线

在电磁波谱上，沿着微波能量继续提高，又有一项科学史上的重要意外发现。1895年，德国物理学家伦琴（Wilhelm Röntgen）在研究阴极射线（电子流）时，发现了X射线。由于阴极射线不能被外界光线影响，他在完全遮光的暗室进行实验。一天，他意外地发现放电管外一米的荧光屏上发出了微弱的荧光。他意识到光是由一种新的射线发出的，后续的研究中又发现这种射线有很强的穿透性，能穿过木板、橡胶板甚至铝板。伦琴还不确定它到底是什么，就起名为X射线。

从拍到DNA双螺旋结构到查看射入身体内子弹的位置，X射线是医学史上最大的进步之一。但是，在射线发现后的几年中，人们并没有了解到它的危害，甚至还被用来做女士脱毛美容，暴露在辐射下带来了灾难性的后果。

伦琴的发现是偶然的，但机遇留给有准备的人，此前的研究者也发现了荧光现象，但都错失了“机遇”。后来为了纪念发现者伦琴，X射线也称为伦琴射线，他也因此成为了史上第一个诺贝尔物理学奖获得者。

▲第一张X射线照片，伦琴为他的妻子拍摄了一张戴着戒指的左手照片

▼

青霉素

医学史上的另一项众所周知的成就——青霉素，也是在偶然中被发现的。1928年，英国细菌学家弗莱明（Alexander Fleming）当时正在研究葡萄球菌，他在培养皿中发现一块长霉的地方，而周围没有葡萄球菌生长。他认为这块霉菌分泌出的物质抑制了葡萄球菌的生长。后来这种物质被命名为“青霉素”，它能杀灭多种致病细菌。但是它的提纯很难，直到上世纪40年代才大规模生产，挽救了数千万人的生命。

▲弗莱明与青霉素

在青霉素之前，抗生素的发展历程中，或许有一对英雄兄妹被遗忘了。伦纳德·科尔布鲁克和多拉·科尔布鲁克（Leonard and Dora Colebrook）是使用百浪多息的先驱者，这是青霉素广泛使用之前的抗生素，最初从染料中提取出的抗菌化合物。他们发现百浪多息对分娩后细菌感染抗溶血性链球菌有效果，伦纳德是第一个使用抗生素临床试验的细菌学家，将产后败血症从20%发病率降低到了1%，挽救了二战中的无数生命。

▼

伟哥

如果说抗生素是医学史上的重要成就，那么“蓝色小药片”就是另一种意义上的进步。伟哥，它的第一个名字叫作UK92-480，是在1992年辉瑞制药公司进行心绞痛临床试验期间的药物代码。对于参加实验的男人来说，可能是一次幸福的意外，他们报告说性生活有令人惊讶的提升。这对于辉瑞公司来说也是一场快乐的“事故”，因为他们很快就发现，这是一款“绝对收不回的药”。

▲蓝色小药片，对婴儿先天性心脏病导致的肺动脉高压也有效果

1998年美国食品药品管理局（FDA）批准了伟哥上市，甚至很多媒体认为当年的诺贝尔生理学或医学奖也沾了伟哥的光。早期的研究发现硝酸甘油在人体内反应释放的一氧化氮使血管平滑肌膨胀放松，获得诺奖的三位美国科学家正是解释了反应的分子机制，发现血管平滑肌中一种名为cGMP的物质起到了重要作用。

辉瑞制药公司当时研究cGMP发现对心绞痛有疗效，但只能作为急救药物。他们想提纯试试能否作为对抗高血压的药物，因为血管舒展会导致血压过低引发休克，就想试试对高血压有无效果。结果意外地发现很多中年男性实验者主动索取药物，虽然对降血压并未有效果，但他们认为自己吃过药物后感到“重振雄风”。

尽管后来大量副作用的报道使伟哥充满争议，但它仍然是性功能障碍者的福音，也大大促进了在性方面的科学研究。

▼

三氯蔗糖

这是一个真正“甜蜜”的意外收获。1975年夏天，年轻的印度化学研究生Shashikant Phadnis被导师要求“测试（test）”他们研究的含氯蔗糖化合物粉末。本来这项研究起源于含氯化合物能否作为杀虫剂。可是，Phadnis听错了，以为是要让他“品尝（taste）”一下！当时他未多想，就把一点点粉末放到了舌头上，结果意外地被甜得一塌糊涂！

后来Phadnis回忆说，“当我尝过之后告诉助手Leslie，他问我是不是疯了……我怎么可能在不知道是否有毒的情况下，就品尝实验室的化合物呢？”很快，Phadnis就用这种新物质泡咖啡了。Leslie提醒他可能有毒时，Phadnis说：“哦，忘了它吧，我们会活下来的！”

经过了Phadnis“以身试毒”，这个化合物自然跟杀虫剂没有关系了。接下来，Phadnis和英国泰莱糖业公司合作，制造了一百多种氯化糖类物质，最终找到了一种最好的——三氯蔗糖，是普通蔗糖甜度的600倍。

如今，含三氯蔗糖的食品已经随处可见。不过食品甜味剂的审批经历了一个慢长的过程，使用它是否会超过每日糖摄取量，在食品加工过程中会不会分解有毒物质，食用后是排出体外还是长期遗留在身体内等等问题都需要验证，但最终它还是完全地俘获了人们的芳心。有意思的是，更早的甜味剂糖精也是意外被发现的，它最早来自对煤油产物的研究。

▲泰来公司将三氯蔗糖甜味剂注册商标为Splenda，主打0热量

▼

不沾材料特氟龙

1938年，杜邦公司的普朗克特（Roy Plunkett）正在使用四氟乙烯研发新的制冷剂。一天，他让助手制备实验品，发现装有四氟乙烯气体的容器罐显示气体为空。怎么气体平白无故的就消失了呢？本来普朗克特就在研究气体重量，他对此现象非常好奇，就拧下阀门，把气罐倒过来，掉出来一些白色蜡状粉末。他发现里面还有，就用锯把容器罐从中锯开，结果发现罐内壁上和底部充满了这种白色粉末。

普朗克特对这种物质进行了多项实验，发现它不仅摩擦系数极低，有润滑功能，而且熔点高，耐高温，抗酸碱，还不会在有机溶剂中分解，不易被腐蚀。这种神奇的材料其实就是四氟乙烯的聚合物——聚四氟乙烯（PTFE）。杜邦公司于1941年为它申请了专利，商品名为Teflon，也就是我们今天常说的特氟龙。

特氟龙最早应用于曼哈顿计划中的设备密封材料，后来逐渐用在了大众商品。1954年，工程师格雷戈尔（Marc Grégoire）的妻子突发奇想，让他把钓鱼线上防止打结的特氟龙用在煎锅上，效果会很不错。格雷戈尔受到启发，马上着手研究特氟龙怎么和铝锅结合起来，结果世界上第一个不粘锅诞生了。