汽车方向盘为什么是斜的?你绝对想不到……

我已经揭示过很多科学家的科学发明案例,事实已经很清楚,世间所有的科学发明都是偶然促成,只是成功的科学家善于驾驭偶然,并将偶然事件与自己的创新目标进行关联,从而获得成功。今天再给大家一组创新案例,可以发现其中的偶然事件所起到的巨大作用。横向思维的一大功能,就是可以人为、批量地创造偶然,我们所要做的就是从这些偶然中,找到与目标相关联的创新点。

我在前面几篇有关科学家发明创造的文章中,阐述了一个已经被科学证实了的观点,那就是科学家的创造发明,专业知识只是促使科学家进入该领域的基础,真正促使科学家产生创造性突破成就的往往是源于偶然事件触发的灵感。

牛顿的万有引力是因为苹果落地和投石器的牛奶桶不洒溢产生了关联性思考;爱迪生发明电灯则又是受他朋友身穿的一件棉线外套上的棉线启发,而产生了用炭化棉线当灯丝的联想。而贝尔发明电话同样也是受到偶然的“机件故障”和“硫酸泼洒”事件引发而诞生了电话。

事实上,世界上很多科学家的重大发明和突破性成就,几乎都是源于两个核心因素,一个自然是自己的专业知识和研发兴趣,而另一个则就是对偶然事件的敏感驾驭,而后一种力量更为重要。以下是几个科学家的发明小故事,大家可以看看其中起决定因素的到底是什么东西?

洗澡时的水溢触发了阿基米德定律

阿基米德(约前 287~约前 212),古希腊物理学家和数学家。曾发现杠杆定律和阿基米德定律,终身从事物理和数学的研究。

阿基米德出生在古希腊的一个天文学家的家庭里,从小就受到全家人的宠爱。父亲为了使他早日成才,在起名字上绞尽了脑汁,经过反复选择,在他出生的第 10 天,取名阿基米德。希望这名字给他带来幸福,并能成为一个真正的希腊人。

阿基米德的童年,是在保姆和奴隶们的照料下度过的。全家人对他要求很严,行走坐立、穿衣吃饭都有规矩,不准他淘气,也不许他交坏朋友。他8 岁时进了学堂,每天天不亮就起床,在奴隶的陪伴下走很长的路到学校上课。阿基米德的家里很富有,但他从不骑马或坐车。

阿基米德学习非常刻苦,有时看书,一看就是一天。随着阿基米德年龄的增长,他的许多与众不同的地方开始显露出来。他把大部分时间用在思考、探讨、学习和写作上,极少想自己的事。

为了研究一个问题,常常忘记吃饭,忘记洗澡。连穿衣服、脱衣服这类事情,都得由别人帮助来做,只要他一思考问题,就会忘掉自己的一切。

阿基米德对三角形、正方形、圆形的研究简直着了魔,与它们形影不离,一天总画呀画呀,那么聚精会神,专心致志,好像周围的一切都不存在了。

有一次,在他跨进浴盆洗澡时感觉到身子入水越深,水越往外溢,身子就越轻,突然,他兴奋地大叫一声,从浴盆里跳出来,一丝不挂地在大街上奔跑,一边朝家跑嘴里一边喊:“我想出来了,我想出来了!”

人们望着这个赤身裸体奔跑着的怪人,非常惊异,他们哪里会想到,阿基米德就在洗澡时,发现了一条重要的流体静力学规律——“阿基米德定律”,即浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于被物体所排开的液体的重量。

阿基米德本身就一直沉浸在自己的探索中,但是他依然对身边发生的各种偶然事件产生高度敏感,并主动进行关联性思考。本来洗澡就是一件日常生活事件,水溢出浴缸是很正常的事,跟他的探索也没有任何必然的关系,但却被阿基米德发现,产生了创意联想。

叶子划伤腿肚,触发鲁班发明锯子

有一年鲁班接受了一项很大的任务——建筑一座大宫殿。这需要很多木料,但是工程限期很紧。鲁班的徒弟们每天都上山砍伐木材,但是当时还没有锯子,只有用斧子砍,效率实在是太低了,而且徒弟们每天累得精疲力竭,可是木料还是远远不够,耽误了工程的进度。

那个年代,完成不了奴隶主的任务是要受重罚的,鲁班心里非常着急,就亲自上山察看。上山的时候,他的左腿被什么东西划伤了肌肤,一下子流了不少血。

鲁班蹲下身子查看,发现一株野草叶子上有血迹,他很奇怪,小小的一根草叶为什么这样锋利?他把草折下来细心观察,发现草叶的两边都长有许多小细齿,他的手就是被这些小齿划破的。

既然小草的齿可以划破我的肌肤,那带有很多小齿的铁条应该可以锯断大树吧?于是,在他的想法加上金属工匠的帮助下,鲁班做出了世界上的第一把锯——一把带有许多小齿的铁条。

他用这个简陋的锯去锯树,果然又快又省力,锯就这样发明了。不管这个故事是真是假,从这个故事都可以得到这样的一个启发:实践出真知,钻研出智慧。

每个人的成功都是有着内部和外部的影响的,内部影响就是指一个人研究领域的专业知识,也是成功的基础。但真正突破性的成就往往来自于意外发生的偶然性事件影响。

鲁班工艺的不断进步离不开自己的努力和家人的帮忙。鲁班出身于世代工匠的家庭,从小就跟随家人参加过许多土木建筑工程劳动,逐渐掌握了生产劳动的技能,积累了丰富的实践经验,但他对偶然触发的叶子划伤肌肤事件抱有敏感性,最终进行专业联想,诞生了发明锯子的念头。

垂直方向盘是怎么变成斜的?

方向盘是一种汽车行驶中的方向操纵杆,一般是通过花键与转向轴相连,其功能是将驾驶员作用到转向盘边缘上的力转变为转矩后传递给转向轴。

使用直径大些的转向盘转向时,驾驶员作用到转向盘上的手力可小些。转向传动轴在转向器与转向轴之间作为连接件有利于转向器通用化,补偿制造与安装时产生的误差,使转向器、转向盘在整车上的安装更合理。

120多年前,汽车发明人最初在蒸汽汽车上安置的方向盘是装在垂直的转向柱上,操纵者需要站立在汽车上进行操作,其缺陷是不利于驾车者的操纵和妨碍视线。

在1887年秋季,德国戴姆勒汽车公司修理工人为从司特立克兰德驾驶而来的一辆,菲顿濒汽车进行大修。当吊车工人把修好的车身吊回装配之时,吊钩突然滑出,车身跌落在转向柱上,结果使转向柱从垂直位置上弯曲了好几度。

一名修理工人试图把弯曲了的转向柱矫正过来,却意外地发现新的角度使方向盘不再操纵困难和妨碍视线了,就决定干脆将方向盘设计成斜的,便于司机坐着操纵,同时更能看清前方视线。

戴姆勒对修理工人的意外发现给予奖励,并抽调研究人员立即改进方向盘的装配工艺,到了1890年,戴姆勒汽车公司生产的,派立生汽车就第一次装上了倾斜式的转向柱和倾斜式的方向盘。各国汽车公司纷纷效仿,使方向盘趋于定型,日臻完善。

活塞筒上的活塞环凹槽是怎么诞生的?

我们都知道,汽车发动机中的活塞,是汽车依靠燃烧燃料产生动力的一种机械装置,活塞在气缸内自由活动,不能过于紧密,不然会将缸体摩擦受损或者密封度不够严密。

技术设计人员于是想在活塞筒的上部位置安置一个有弹性的活塞环来解决。但是,活塞筒是一种特质的铝制品,需要一个凹槽来放置活塞环,而且必须在模型里一次成型。

但困难来了,铝的燃烧熔点是660.4℃,铝燃烧到660.4°时就会成为铝液。也就是说,这个凹槽模型填充物的熔点必须要超过铝的熔点温度,同时又能方便清除。当时这个要求难倒了整个设计团队的技术人员,这个设计任务遭遇障碍,一筹莫展。

一次,技术人员在经过一堆废弃材料的时候,发现一块铝材上生出了一点点的霉烂物,他好奇地拿起那块废铝,经过检测发现是铝材上的附着物是一种叫氯化钠的东西,而氯化钠就是我们日常生活中的盐。

技术人员很快发现,盐的熔点是801℃,但是一遭遇水就能轻易融化。于是,用氯化钠当做活塞环凹槽模型的填充物,进行一次性成型铸模,然后冷却后再用水进行融化,神奇的活塞筒就这样诞生了。

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