爱迪生一生有1000多项发明，【导读】随着电影《流浪地球2》和电视剧《三体》的热度，很多人对科学知识产生了兴趣，对科普阅读的需求也日益升温。近日出版的《你想飞吗，像鸟一样？》由牛津大学教授、英国皇家科学院院士理查德·道金斯所著，描绘了生物为了飞行做出的巨大演化，以及人类为克服地球重力付出的艰辛努力。
人类设计的飞行器和对应的飞行动物，在离开地面一事上不断进步的过程是截然不同的。动物通过数百万年缓慢、逐步的改进成为 “飞行器”，并随着世代的更迭越飞越好。而人类造出越来越好的飞行器是通过在绘图板上推陈出新，这种进展以年或十年为单位，而非数百万年。这两种模式导致的最终结果常常相似（这也不足为奇，因为两者需要解決的问题都是同样的物理学问题）。这两种结果相似到我可能使读者产生了一个错误印象，即它们是以同样的方式产生的。接着我就来纠正一下这个错误。
每当面对一个问题，比方说如何避免飞行器失速时，一个方便的做法是思考“我如何着手解决这个问题？”对人类制造的飞机而言。负责设计的工程师们的的确是这样想的。他们发现一个问题，然后设想可行的解决方案，比如加上前缘缝翼。他们在绘图板上勾勒出想法，也许他们还会待在一起，用白板或装了绘图软件的电脑，开一场思维碰撞的会议。他们可能会做几台原型或者做几个标度模型放到风洞中验证。最后脱颖而出的方案再拿去生产。整个研发过程只需要几年，甚至更短的时间。
他一生的发明共有两千多项，拥有专利一千多项。爱迪生被美国的权威期刊《大西洋月刊》评为影响美国的100位人物第9名。局登记的发明就有1328种(其中最多的是1882年，取得了141种专利，平均每三天就有一样发明)。他给实验。
但是对于动物，这个过程却不相同，而且还慢了许多。动物的“研发”（暂且这么说吧）绵延许多代，持续数百万年。其间没有想法的介入，没有聪明的创意，没有刻意的巧思，也没有创造性的发明。动物没有绘图板，不是产生思维碰撞的工程师，也没有风洞来测试原型或标度模型。有的只是群体中的一些个体，借由遗传上的好运（突变或是有性生殖的基因重组），恰好在某些方面比平均水平稍好了一些。比如在飞行方面。或许突变的基因会让一只隼拥有速度上的一点优势，于是遗传了这个基因的隼就在捕猎时稍微容易了一些。或许是一只突变的椋鸟比鸟群中的同类竞争者灵活了一些，结果它躲过了猎食者，而同类竞争者被吃掉了。当一只椋鸟因为携带“慢飞基因”而被吃掉的时候，这个基因也跟着被吃掉了，不会遗传给下一代。又或许有某个基因型因为翅膀形状的一点微妙不同，失速的概率比同类稍低了一些，于是它们的生存概率也稍高了一些，并因此在繁殖中将那几个令它们的飞行水平略高于同类的基因传递下去。慢慢地、逐步地一代传一代，这几个善飞基因在种群中越来越多。而不善飞行的基因变得越来越少，因为携带这些基因的动物要么死亡概率高了一些，要么没能成功地繁殖。
这样的事情随时在种群内的不同基因上发生，每一次都对飞行产生了独特影响。那么当善飞基因在种群中积累了许多代、数百万年之后，我们看到了什么？我们看到的是一个非常善于飞行的种群。它在飞行的所有细枝末节上都做了优化，包括防失速装置、神经对肌肉的敏锐控制，从而使翅膀能调整形状应对风涡和上升气流的细微变化，这种调整也包括长出更加高效、更不容易疲劳的翅膀肌肉。翅膀和尾巴演化出了适当的形状和大小，每一个细节都恰到好处，就好像有一名人类工程师在绘图板上优化过设计，并且还在风洞里验证过一样。
但是再仔细一想，我倒是记起了许多鸟类物种的幼崽是会练习飞行的一一我们可以把这看作一种嬉戏。要等练熟了之后，它们才会认真地飞入空中，也许这就是鸟儿的风洞试验：不危及性命的试飞和纠错，这种练习不单是要强化翅膀的肌肉，多半也能改善幼鸟的协调性和飞行技能。我们发现许多鸟类幼崽都做着类似练习的事：一边拍打翅膀，一边不停地上蹿下跳，这无疑是在锻炼飞行肌，很可能同时也在磨炼飞行技能。要等练熟了之后，它们才会认真地飞入空中，也许这就是鸟儿的风洞试验：不危及性命的试飞和纠错，这种练习不单是要强化翅膀的肌肉，多半也能改善幼鸟的协调性和飞行技能。我们发现许多鸟类幼崽都做着类似练习的事：一边拍打翅膀，一边不停地上蹿下跳，这无疑是在锻炼飞行肌，很可能同时也在磨炼飞行技能。
他一生的发明共有两千多项，拥有专利一千多项。有留声机、电灯、活动电影摄影机、活动电影放映机、有声电影、投票计数器、普用印刷机、同步发报机、声波分析谐振器、蜡纸油印机、碳阻送话机、镍铁碱性蓄电池、爱迪生式选矿。
演化设计和工程设计还有一个区别（也可以说是同一个区别的另一方面，就看你怎么想了）。当工程师思考一个新的设计时，他们可以在一块绘图板上从零开始。弗兰克 ?惠特尔爵士不必采用己有的螺旋桨发动机，不必从螺丝和铆钉这样的细节开始修改它。试想如果惠特尔不得不对一台螺旋桨发动机零敲碎打地逐步改进，那么他做出的第一台喷气发动机将会非常混乱。惠特尔并不会这么做，他完全从头开始，全部准备只是全新的想法和绘图板上的一张白纸。演化却不是这样，演化只能一小步一小步地修改之前的设计，其中的每一步都至少要延续到生物繁殖的年纪。
主要有如下发明：1、电灯2、电车3、电影4、发电机5、电动机6、电话机7、留声机8、投票计数器9、印刷机1、声波分析谐振器11、同步发报机12、蜡纸油印机
但另一方面，这也不是说演化就只会在刚好有相同功能的已有器官上做零碎修改。继续沿用我们的类比，如果将演化看作弗兰克?惠特尔，那么他未必要一小步一小步地修改螺旋桨发动机。他可以从现成的飞机的其他部分着手修改，比如机翼上的一处凸起。但演化毕竟不能回到零点，它不会像人类工程师那样，在一块一干二净的绘图板上作画。它仍然必须从有生命、会呼吸的动物的某一部位着手，之后的每一个环节也都得是有生命、会呼吸的动物，并且这些动物至少要活到能够繁殖的年纪。比如我们很快会看到，昆虫的翅膀最初可能是晒日光浴用的，被当作经过改造的“大阳能电池板”，而没有被当作翅膀的雏形。
关于人类技术中的创新是如何发生的，有两派思想。这使我想起了现代演化理论中的两派思想。关于人类的创新的理论，有一派是“孤独天才论”，另一派是“逐步演化论”，我的朋友马特?里德利（Matt Ridley) 在他的著作《创新的起源》中就支持后者。“孤独天才论”认为，本来谁也没有想到什么喷气发动机，直到弗兰克：惠特尔横空出世。但是你注意到了吗？我在上面谨慎地写道，惠特尔是公认的喷气发动机发明者“之一”。惠特尔于1930年连册专利，1937年造出了第二台能够运转的发动机（还未装在飞机上）。除他之外，德国工程师汉斯?冯 。奥海因也于1936年申请专利，世界上首架成功起飞的喷气式飞机其实安装的是奥海因发动机的享克尔He178。亨克尔He178升空是在1939年，比安装了惠特尔发动机的格罗斯特E28/39飞机升空还早两年。
当两人在战后见面时，奥海因对惠特尔说：“要是你们国家政府早点支持你的话，就根本不会有不列颠空战了。〞我们不清楚奥海因是否见过惠特尔的专利。但这并不重要，因为早在1921年，就有一位法国工程师马克西姆?纪尧姆申请了专利(惠特尔不知道这件事）。但我想在这里强调的是，无论惠特尔、奥海因还是纪尧姆，都不是最先想到这个创意的人。“孤独天才论”是错的。在漫长的历史中，有许多发明都多多少少接近喷气发动机。火箭在10世纪的中国就被用作武器了，1633年时，奥斯曼帝国的一个男人甚至用火箭飞上了天——只飞了一小会儿。这位拉加里 ?哈桑，切莱比据说扒住了一枚“七翼”火箭，在火药推动下从托普卡匹皇宫升空，飞到了博斯普魯斯海峽上空。在到达半空的某一点时他松手掉进海里，游泳上岸，在那里苏丹用黄金奖励了他的壮举。
他一生的发明共有两千多项，拥有专利一千多项。爱迪生被美国的权威期刊《大西洋月刊》评为影响美国的100位人物第9名。局登记的发明就有1328种(其中最多的是1882年，取得了141种专利，平均每三天就有一样发明)。他给实验。
里德利考察了一个又一个例子，包括蒸汽机、涡轮喷气发动机、疫苗、抗生素、抽水马桶、电灯泡和计算机，在每一个例子中，他都拆穿了“孤独天才论”。如果我们问美国人是谁发明了灯泡，他们可能会说是托马斯?爱迪生，而英国人则可能说约瑟夫?斯旺。但实际上里德利指出，有来自不同国家的至少21个人可以宣称自己发明了灯泡。爱迪生确实有功，因为他不辞辛劳地发明了一种可以销售的产品。但是如果追根湖源，那么灯泡并非某个天才独自发明的，而是演化出来的——一当然不是基因的演化，而是从头脑到头脑的演化。它是经过一个个艰难的步骤逐渐优化而成的。当然，这演化还没有完成。灯泡自爱迪生的时代以来不断得到改进，如今我们有了LED灯泡，它在各方面都更加优越了。技术都是这样一步步演化的，最引人注目的或许就是数字计算机了，它们的演化如此迅速，今年的型号还没火起来，明年更好（也更便宜）的型号又上市了。
是谁发明了飞机？莱特兄弟。是的，也许是他们最早用动力推进将人类飞行员送人了天空。但是在这之前，滑翔机的历史更加久远。莱特兄弟对滑翔机很熟，在很长一段时间都用滑翔机来做试验。你可以说，他们找来一架滑翔机，花了很长时间对它敲敲打打，然后加装了螺旋桨和内燃机，再乘上它就起飞了。但是这样总结掩盖了大量专业而耐心的敲打。兄弟俩曾经建造风洞，风洞肯定对他们改善细节大有帮助。奥维尔?莱特于1903年12月17日首次试飞，他在空中只停留了12秒，飞行距离仅37米，时速约10.9千米。我不是要否定兄弟俩的荣誉一一这的确是一项杰出的成就（他们当时遭到了势利的怀疑者的轻视，那些人不相信他们真的飞上了天），但这并不能证明孤独天才论。飞机是经过逐步演化产生的，它从起初的滑翔机经过早期双翼飞机，终于发展成了如今光滑、迅速而优雅的客机。
爱迪生一生的发明共有两千多项，拥有专利一千多项。他发明的留声机、电影摄影机和改进的电灯对世界有极大影响，为人类的文明和进步作出了巨大的贡献。
译者：高天羽
