讀者,你好!
我在昨天講到,人的命是由大環(huán)境和自身做事情的方法決定的。今天我們來(lái)看一個(gè)實(shí)例,這是我在寫(xiě)新書(shū)《極簡(jiǎn)科技史》時(shí)研究的一個(gè)例子,它就是飛機(jī)的發(fā)明。今天我把未來(lái)新書(shū)中的內(nèi)容摘要整理給你,希望對(duì)你有所啟發(fā)。
像鳥(niǎo)類(lèi)一樣飛行是人類(lèi)很早就有的夢(mèng)想。從中國(guó)古代的風(fēng)箏,到古希臘人制造的機(jī)械鴿,再到文藝復(fù)興時(shí)期達(dá)·芬奇所設(shè)計(jì)的飛行器,都反映出人類(lèi)對(duì)飛行的渴望。
但是,沒(méi)有科學(xué)基礎(chǔ)的嘗試是難以成功的。因此我今天想表達(dá)的第一個(gè)想法是,凡事要想做好,靠拍腦袋想是不行的,要有科學(xué)依據(jù)。
到了文藝復(fù)興時(shí)期,人們才開(kāi)始理性研究飛行。達(dá)·芬奇在科學(xué)地研究了鳥(niǎo)類(lèi)的飛行之后寫(xiě)了《論鳥(niǎo)的飛行》一書(shū),它在后來(lái)被看成是航空科學(xué)的開(kāi)山之作。
到了 17 世紀(jì),意大利的科學(xué)家博雷利(Giovanni Alfonso Borelli)從生物力學(xué)的角度研究了動(dòng)物肌肉、骨骼和飛行的關(guān)系,他指出人類(lèi)沒(méi)有鳥(niǎo)類(lèi)那樣輕質(zhì)的骨架、發(fā)達(dá)的胸肌和光滑的流線(xiàn)型身體,因此人類(lèi)的肌肉力量不足以像鳥(niǎo)類(lèi)那樣振動(dòng)翅膀飛行。(根據(jù)博雷利的計(jì)算,一個(gè)體重 60kg 的人,至少得具備 1.8m 寬的胸腔才能支持扇動(dòng)翅膀所需要的肌肉。 博雷利將他的這個(gè)研究成果寫(xiě)成了《鳥(niǎo)類(lèi)的飛行》一書(shū)。)
博雷利的結(jié)論宣告了人類(lèi)各種模仿鳥(niǎo)類(lèi)的飛行努力都不可能成功。因此,接下來(lái)的兩百年,在研制飛機(jī)上沒(méi)有什么進(jìn)步,因此這兩百年對(duì)飛行器的研發(fā)都集中在各種氣球上。
制作可以飛行的飛機(jī),可比制作飛行氣球要難得多。密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣的飛行器要想升空并能持續(xù)飛行,就必須解決升力、動(dòng)力和可操縱性三個(gè)難題。
19 世紀(jì)初空氣動(dòng)力學(xué)之父,英國(guó)的喬治·凱利(Sir George Cayley,1773 – 1857)從中國(guó)的竹蜻蜓上受到啟發(fā),從理論上設(shè)計(jì)了一種直升機(jī),當(dāng)然它只是存在于圖紙之上,不可能實(shí)現(xiàn)。
凱利隨后又試圖模仿鳥(niǎo)類(lèi)設(shè)計(jì)振翼的飛機(jī),但是不成功,后來(lái)他認(rèn)識(shí)到鳥(niǎo)類(lèi)的翅膀不只是提供動(dòng)力,還提供升力,他還因此發(fā)現(xiàn)空氣在不同形狀的翼面流過(guò)時(shí)產(chǎn)生的壓力不同,提出了通過(guò)固定機(jī)翼(而非振翼)提供飛行升力的想法。
喬治·凱利在他的晚年將全部精力集中在實(shí)現(xiàn)他的理論上。1849 年,凱利制造了一架三翼滑翔機(jī),讓一名 10 歲的小孩坐著它從山頂滑下(動(dòng)力來(lái)自于人用繩子牽引),實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)歷史上第一次載人滑翔飛行。
四年后,即 1853 年,凱利又制造了可以操控的滑翔機(jī),這次他成功地讓一位成年人(他的馬車(chē)夫)實(shí)現(xiàn)了飛行。這次飛行的具體時(shí)長(zhǎng)和距離沒(méi)有明確記載,但是可能過(guò)程有點(diǎn)兇險(xiǎn),以至于這位馬車(chē)夫隨后就辭職不干了。
關(guān)于這架滑翔機(jī)的設(shè)計(jì)和當(dāng)時(shí)的一些飛行記錄,凱利寫(xiě)成了論文《改良型 1853 年有舵滑翔機(jī)》,并且送到了當(dāng)時(shí)世界上唯一的航空學(xué)會(huì)——法國(guó)航空學(xué)會(huì)。
1971 年,英國(guó)飛行員史潑勞中校,按照凱利留下的筆記仿制了當(dāng)年的滑翔機(jī),并獲得成功,證明了 118 年前凱利的記載是真實(shí)的。
由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有輕質(zhì)量的發(fā)動(dòng)機(jī),因此凱利當(dāng)時(shí)進(jìn)行自帶動(dòng)力的飛行夢(mèng)想無(wú)法實(shí)現(xiàn)。1857 年,已經(jīng) 82 歲高齡的凱利知道自己所剩的時(shí)日無(wú)多,仍在努力設(shè)計(jì)輕質(zhì)量的發(fā)動(dòng)機(jī),但終無(wú)所成。所幸的是,凱利對(duì)自己的研究工作都有詳細(xì)的記述,特別是留下了《論空中航行》的論文,成為了航空學(xué)的經(jīng)典。
在這篇論文中,凱利明確指出升力的機(jī)理與推力機(jī)理應(yīng)該分開(kāi),人類(lèi)的飛行器不應(yīng)該單純模仿鳥(niǎo)類(lèi)的飛行動(dòng)作進(jìn)行飛行,而應(yīng)該用不同裝置分別實(shí)現(xiàn)升力和動(dòng)力,這為飛機(jī)的發(fā)明指出了正確的道路。
凱利去世大約半個(gè)世紀(jì)之后,美國(guó)發(fā)明家萊特兄弟,即奧維爾·萊特和威爾伯·萊特實(shí)現(xiàn)了他的遺愿——自帶動(dòng)力的載人飛行。奧維爾·萊特在 1912 年時(shí)講,他們的成功完全要感謝凱利這位英國(guó)紳士在 100 年前寫(xiě)下的飛行器的理論。
他說(shuō)到,“喬治·凱利爵士所知道的有關(guān)航空的原理可以說(shuō)前無(wú)古人、后無(wú)來(lái)者,直到 19 世紀(jì)末,他所出版的作品毫無(wú)錯(cuò)誤,實(shí)在是科學(xué)史上最偉大的文獻(xiàn)”。而他的兄弟威爾伯·萊特也說(shuō),“我們?cè)O(shè)計(jì)飛機(jī)的時(shí)候,完全是采用凱利爵士提出的非常精確的計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的”。
萊特兄弟可以講是研制飛機(jī)的先驅(qū)中最幸運(yùn)的兩個(gè)人。他們出生得足夠早,以至于飛機(jī)還沒(méi)有被發(fā)明,當(dāng)然,他們出生得也足夠晚,以至于凱利的理論和奧托的內(nèi)燃機(jī)都已經(jīng)為他們準(zhǔn)備好了。
更幸運(yùn)的是,原本比他們更有希望最早制造出自帶動(dòng)力、固定機(jī)翼飛機(jī)的德國(guó)發(fā)明家?jiàn)W托·李林塔爾在一次試驗(yàn)中不幸喪生了。李林塔爾是世界上最早實(shí)現(xiàn)自帶動(dòng)力滑翔飛行的人,他的工作對(duì)萊特兄弟非常有啟發(fā),而他的事跡也激勵(lì)著這兩位美國(guó)年輕人的工作。
今天,依然有很多德國(guó)人認(rèn)為是李林塔爾最先發(fā)明了飛機(jī),柏林的主要機(jī)場(chǎng)也是以他的名字命名的。因此,我們可以這樣講,萊特兄弟只是比李林塔爾命好。
講到這里,我們可以試想一下,如果凱利當(dāng)時(shí)已經(jīng)有了輕型、大功率的內(nèi)燃機(jī),他即使不能像萊特兄弟那樣發(fā)明飛機(jī),至少也能前進(jìn)一大步。凱利的遺憾只能說(shuō)他早出生了半個(gè)世紀(jì),相應(yīng)的技術(shù)還沒(méi)有準(zhǔn)備好。而萊特兄弟就幸運(yùn)得多了,他們生逢其時(shí)。
格拉德威爾在《異類(lèi)》一書(shū)中強(qiáng)調(diào),人出生的時(shí)間在很大程度上決定了他們的命運(yùn),全世界 1/5 最富有的人,都生在 1830-1840 年的美國(guó),因?yàn)樗麄冓s上了美國(guó)的工業(yè)革命。人出生的時(shí)間當(dāng)然無(wú)法選擇,不過(guò)可以到哪座山唱哪山的歌,時(shí)代需要我們?cè)趺醋觯覀兙驮趺醋觥?/p>
東漢的許劭評(píng)價(jià)(年輕時(shí)的)曹操說(shuō),“治世之能臣,亂世之梟雄”。曹操后來(lái)趕上亂世,于是走了梟雄的道路,可以想象,如果曹操生在漢光武帝的年代,他可能會(huì)選擇走能臣的道路,因?yàn)槟菚r(shí)候當(dāng)梟雄是作死。相反,到了東漢末年如果曹操想當(dāng)能臣,也是作死。
對(duì)大家來(lái)講,如果趕上抗日戰(zhàn)爭(zhēng)那種時(shí)期,就不要?jiǎng)?chuàng)業(yè)了,應(yīng)該投筆從戎才有前途。當(dāng)然,今天如果還想成為拿破侖,就不合時(shí)宜了。
今天應(yīng)該講大家都是生逢其時(shí),趕上了中國(guó)發(fā)展的最好時(shí)期,因此沒(méi)有理由抱怨大環(huán)境。但是,同樣的大環(huán)境,每個(gè)人的命運(yùn)不同。我們還是從萊特兄弟的故事,看看怎樣做事情才能命好。
雖然很多人(和他們后來(lái)的同胞)都在爭(zhēng)奪飛機(jī)的發(fā)明權(quán),不過(guò),發(fā)明飛機(jī)的榮譽(yù)還是應(yīng)該給予萊特兄弟,因?yàn)樗麄儾粌H讓人類(lèi)第一架自帶動(dòng)力、固定機(jī)翼的飛機(jī)飛上了天,而且解決了飛機(jī)的控制問(wèn)題,更有意義的是他們發(fā)明了一整套進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)飛機(jī)的方法。
飛機(jī)的發(fā)明最關(guān)鍵的技術(shù)分別是解決升力、動(dòng)力和控制這三個(gè)難題,其中升力問(wèn)題被凱利解決了,動(dòng)力問(wèn)題被發(fā)明內(nèi)燃機(jī)的奧托解決了,但是控制問(wèn)題一直得不到解決。在萊特兄弟之前,包括李林塔爾等人都試圖靠飛行員用身體的姿勢(shì)控制飛機(jī)的平衡和飛行的方向,這其實(shí)是很難做到的。
萊特兄弟是從控制風(fēng)箏的方法中得到啟發(fā),從而發(fā)明了飛機(jī)控制機(jī)翼的操縱桿。為了不斷地提高機(jī)翼的升力,并且改進(jìn)飛機(jī)的操作系統(tǒng),兄弟二人打造了一個(gè)風(fēng)洞(以人工的方式產(chǎn)生并且控制氣流,用來(lái)模擬飛行器或?qū)嶓w周?chē)鷼怏w的流動(dòng)情況),進(jìn)行了大量的試驗(yàn),其中為了改進(jìn)機(jī)翼就嘗試了 200 多種翼形,進(jìn)行了上千次的測(cè)試。
此外,他們對(duì)于如何控制飛機(jī)平衡、俯仰和轉(zhuǎn)彎等航空操縱進(jìn)行了大量的試驗(yàn),因此當(dāng)他們?cè)O(shè)計(jì)的第一架飛機(jī)升空時(shí),就已經(jīng)很好地找到了保持橫側(cè)穩(wěn)定的方法,并且基本上解決了飛機(jī)的操縱性和穩(wěn)定性的問(wèn)題。
萊特兄弟非常注重飛機(jī)設(shè)計(jì)在理論上的正確性。他們二人雖然是自學(xué)成才,但是系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了空氣動(dòng)力學(xué),有著扎實(shí)的理論基礎(chǔ),而且做事情非常嚴(yán)謹(jǐn)。這兄弟二人后來(lái)發(fā)現(xiàn)了李林塔爾在計(jì)算升力時(shí)有誤(多算了 60% 的升力),并且進(jìn)行了修正,之后又通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。這是他們能夠成功而李林塔爾失敗的重要原因。
萊特兄弟生性謹(jǐn)慎,他們不做足試驗(yàn)是不肯試飛的,而且即使試飛,也要先進(jìn)行無(wú)人駕駛的試飛。為了試驗(yàn)飛機(jī)的轉(zhuǎn)向控制,萊特兄弟在 1902 年進(jìn)行了 700-1000 次的滑翔試驗(yàn)。
他們制作的滑翔機(jī)在安裝了可控尾舵后,進(jìn)行了上百次表現(xiàn)良好的,結(jié)果可重復(fù)的試驗(yàn),最長(zhǎng)的一次持續(xù)滑翔了 26 秒,飛過(guò)了 189.7 米(622.5 英尺)的距離。
這一年的 10 月 8 日,萊特兄弟算是徹底實(shí)現(xiàn)了真正的飛行轉(zhuǎn)向控制,這是飛行史上一個(gè)重要的里程碑。此后,他們才將精力集中到制作自帶動(dòng)力的飛機(jī)上。
1903 年 12 月 17 日,萊特兄弟在美國(guó)西海岸小鷹鎮(zhèn)成功試飛了自行研制的飛行者一號(hào)。從此,人類(lèi)進(jìn)入了飛機(jī)的時(shí)代。
對(duì)比一下萊特兄弟所做的事情,就會(huì)發(fā)現(xiàn)他們與前輩們或者同時(shí)代的人有很大的不同。概括起來(lái)包括這樣幾方面:
1. 不打無(wú)準(zhǔn)備的仗,寧可下面多做試驗(yàn),也不要匆匆忙忙上天飛行(很多人當(dāng)時(shí)就這樣摔死了)。我們很多人做事情,不做好準(zhǔn)備就匆匆忙忙上馬,最后以失敗告終,這不是他們運(yùn)氣不好,而是“命”不好,命該如此。
2. 要重視理論指導(dǎo),這點(diǎn)就不多說(shuō)了,凡事山寨別人的人,都不注重這一點(diǎn),也就不會(huì)有突破性的貢獻(xiàn)。什么樣的指導(dǎo)思想,決定了什么命運(yùn)。
3. 要有系統(tǒng)的研究方法,比如萊特兄弟進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)。這是區(qū)別專(zhuān)業(yè)和業(yè)余的試金石,今天我們?cè)陔娨暤囊恍┛平填l道上還能看到介紹不少民間科學(xué)家試圖制造飛機(jī)的事情,我對(duì)此從來(lái)不覺(jué)得他們值得效仿。
當(dāng)然有人會(huì)講,應(yīng)該鼓勵(lì)他們,或許他們能成為萊特兄弟呢。我說(shuō),他們永遠(yuǎn)成不了,因?yàn)樗麄儾粚?zhuān)業(yè),有哪個(gè)造飛機(jī)的民間科學(xué)家進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn),又有哪個(gè)研究了理論,業(yè)余的水平再高也是業(yè)余。
很多人問(wèn)我怎樣才能做好投資,我講關(guān)鍵是要專(zhuān)業(yè)。業(yè)余的人會(huì)有幾次成功的投資,但是不能系統(tǒng)地保證穩(wěn)定的回報(bào)。但凡做事都應(yīng)該如此,如果我們做事總是很業(yè)余,那么命就好不了。
關(guān)于命運(yùn)的思考,就和你聊這樣三次。
祝好運(yùn)!
2017年8月22日于硅谷