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第14章 机遇故事(6)

一次,威震欧洲的拿破仑将军率兵亲征,虽然打了胜仗,但是官兵伤亡甚大。数百名官兵血流疆场,英勇牺牲,数以千计的伤员,在军营里顶着夏日奄奄一息,连接不断地死于毒血症。目睹那纷纷离去的战士,医生们落下了泪水。然而,医生却惊奇地发现,许多重伤员眼看着苍蝇在伤口产卵、生蛆而无力驱赶,苦不堪言,可是最后却保住了性命,成了免遭死亡的幸运儿。被绿头苍蝇侵扰过的伤员,为什么不出现毒血症,而且他们的伤口愈合速度较快呢?当时,法国医生没有弄清这个秘密。

后来,在美国国内战争时期,美国军医得知法国军医的发现,有意识地把绿头苍蝇的蝇蛆引入伤口,结果也起到了清除伤口的坏死组织、加快伤口愈合的效果。

蝇蛆究竟含有什么物质呢?科学家们对此进行了研究。结果发现,蝇蛆唾液腺中有一种棒状细菌,它能分泌出一种化学物质,把伤口的病原体杀死。美国明尼苏达大学的科学家从这种化学物质里分离出两种化合物——苯醋酸和苯乙醛。这两种物质都有很强的杀菌能力,它们能够通过穿越脂质细胞抑制细菌利用氨基酸发挥作用,还能够阻断病菌菌体内部的化学反应。这不仅揭开了伤口生蛆有利愈合的秘密,而且还为医生们提供了一种新的杀菌药物。

苯醋酸和苯乙醛在pH值为25的酸性环境中,能穿透细菌的细胞膜,在几秒钟内把绝大多数致病菌歼灭。然而,在枪伤或外伤性创口中,常常呈中性或弱碱性,根本不利于苯醋酸或苯乙醛发挥杀菌作用,蝇蛆究竟是怎样调节伤口的pH值的呢?原来,在绿头苍蝇的体内中,pH值为29,这种情况非常适合苯醋酸和苯乙醛的杀菌活动。实际上,蝇蛆就像伤口中的消毒过滤器,把致病菌吞进口中,然后由唾液腺中分泌出来的苯醋酸和苯乙醛,把它消灭。真是难以想像,令人讨厌的蝇蛆,还有这等非凡的功能呢!

牢骚引出的发明

1822年,法国的盖·吕萨克和阿拉戈利用电流的磁效应,把通电导线绕在软铁上,使一块普通的软铁变成了磁铁。几年后,美国的亨利在此基础上发明了磁性强大的电磁铁,利用电磁铁的原理,人们制成了继电器。继电器是在机电式计算机上第一个派上用场的电器部件。

遥控玩具或者家用电器的遥控装置,大多数都离不开继电器。继电器是一种开关,不过它的开启与闭合不是靠人手去拨弄,而是靠微弱的电流。这种弱电流通过一个电磁铁的线圈,使电磁铁磁化并将一个衔铁吸下。衔铁连着一个开关,就可使得另一个大电流接通或断开。有了继电器,一个微弱的电流就可以控制一个大电流的开断。而微弱电流本身的开断不一定需要我们用手去拨动,它可以通过其他各种手段达到,比如无线电信号、导电的水、能导电的人体等。因此,继电器在各种控制电路中有着广泛的应用。

计算机的研制者们欣喜地发现,继电器的应用还有潜力可挖,它可以用来计数。它有开和关两种状态,就可以用来表示二进制中“0”和“1”两个数,用多个继电器就可以记录多位的二进制数。正是因为继电器具备这样的特性,所以,后来在机电式计算机中发挥了关键作用。

随着电与人类关系的逐步密切,许多人开始考虑将电学成果应用于计算技术。而在这方面首先取得实质性进展的是霍利瑞斯制表机。

它的设计人霍利瑞斯既不是工程师,也不是科学家,而是一名普普通通的统计人员。

霍利瑞斯是美籍德国移民的后裔,毕业于哥伦比亚大学附属专科学校,他曾在美国人口调查局工作过,对统计工作的特点和艰巨性非常了解。

当时的美国每隔几年就要做一次人口调查,调查的项目十分详细,光是按年龄的划分就有10类:5岁以下、6~10岁、11~20岁、21~30岁、……直到80岁以上年龄段。大家知道,美国人口主要是由移民组成的。18世纪末、19世纪初,美国的人口还不多,广大的西部还都是人烟稀少的森林、草原和沼泽地,这个时期做人口统计当然没有太大的困难。随着人口的迅速繁衍和大规模移民潮的涌入,美国人口剧增,这就使得人口调查和统计工作的难度一次次增加。

大量的人口资料堆积如山,使统计工作者望而生畏,以致1880年的人口调查统计任务一直拖到1887年也没有结果。霍利瑞斯制表机就是在这种背景下应运而生的。

一天,霍利瑞斯和一位在人口调查局工作的官员比灵斯聊天,几句话就扯到了令人厌烦而又无法回避的人口调查问题上,两个人开始发牢骚,比灵斯更是抱怨不停。念了一阵苦经之后,比灵斯忽然提到一个他已考虑了多日的设想,那就是使用穿孔卡片帮助统计。让每个接受调查的人都使用相同规格的硬纸卡片,按照不同的个人情况在不同的位置上穿孔,然后使用一种特殊的机器把这些信息读出并加以统计,至于机器如何设计他就不得而知了。

比灵斯的设想给霍利瑞斯以极大的启发,激起了霍利瑞斯的创造灵感,使他仿佛看到了解决问题的曙光。他过去听说过提花编织机上穿孔卡的故事,那件事发生在1728年。一位法国工程师发明了一种自动提花织布机,其中设计了一连串长长的穿了孔的卡片,让卡片转动,使得那些与卡片上的洞眼正好对着的织针顺利通过;而不相对的织针通不过。这样,纱线就织出了规定好的花纹。现在已是19世纪末,时代不同了,要求也不一样。霍利瑞斯懂得,仅用机械的方法显然会黔驴技穷,只有配上最新的电工技术才会使问题得到解决。

那时候,电工技术在美国是一样很时髦的手艺,霍利瑞斯虽然没有专门学过电学,但对电工技术还是很内行的,因为他常在业余时间摆弄各种电器。在同事、家人、邻居的心目中,他可是个热心而又能干的人。最后,他将弱电流技术和过去的穿孔卡片技术融为一体,设计制造了可用于人口调查的制表机。

霍利瑞斯制表机主要由五个部分构成:接受压力机、继电器、计数器、分类盒、电池。制表机上阅读穿孔卡片的设计别具匠心,现在我们就以一个孔的位置为例介绍一下。先将卡片平放在相应位置上,孔的位置上方是一根带弹簧的金属棒,下方是一个水银杯。工作时,金属棒被轻轻地压下来,如果该位置上没有孔,金属棒被卡片纸挡住下不来,不能出现后续动作。

反之,由于该位置事先已穿好了孔,金属棒就“长驱直入”地插入下方水银杯中。

水银和金属棒都是导体,它们接触以后,就好比接通了开关,形成了回路,产生电流。由于所加的电压低,形成的电流很弱,不会产生损坏制表机的电火花,也不会对人体造成伤害。

另一方面,电流虽弱,但可以使继电器吸合,产生大电流。大电流使相应的计数器加1,这样就完成了此项目的一个人的统计。这种设计实在太巧妙了!金属棒有很多根,它的数目由统计项目和分类的多少来决定。

其实在今天,我们仍然有不少表格需要填写,像中学生升学填表,大学生毕业填表,甚至有时在考试中也有用填表作为答案的。不过,今天不用再穿孔,而只要你在相应位置上用笔涂黑就行。读表的装置也比那时高明得多了,用的是光电阅读器,它可算是穿孔卡片方法的“直系后裔”了。

美国的人口统计机关当时曾征集过能加快统计速度的发明,除霍利瑞斯以外,还有两名应征者。他们采用了颜色卡片,但分类和计算仍依靠手工,与霍利瑞斯的发明相比真是相形见绌,霍利瑞斯成了竞争中的惟一胜利者。

有了制表机的武装,人口调查的难题自然迎刃而解。1890年,共做了6300万人的调查登记,资料汇总到首都华盛顿以后,一个月就完成了统计制表工作。而1880年,仅作了5000万人的调查登记,统计制表工作花了7年半的时间,还多花了几百万美元。

人们对制表机的成功大加赞赏许多大企业的会计业务、产品统计都竞相仿效,后来还风行于世界各地,奥地利、加拿大、挪威、俄国等都改用制表机进行人口调查。霍利瑞斯制表机,尤其是它的读写卡片装置的巧妙设计,对以后的机电式计算机和电子计算机的研制都有极大的影响。

种族歧视的恶果

家喻户晓的常用药阿司匹林是19世纪末、20世纪初发明的。这种为人类健康带来巨大好处的白色药片的发明,可认为是世纪发明的开端。在100年间,全世界的人们大约服用了10亿片,它用来治疗头痛、发烧,近年来又在治疗风湿病上大显身手。科学发展是有延续性的,发明成果的培育和成熟也在成长中渐显光辉,阿司匹林的百年历史可以说是20世纪发明成功史中一个辉煌的篇章。在阿司匹林发明中还有一段令人辛酸的动人故事,向世人诉说着真理必定战胜邪恶、历史尊重科学的道理。

已经有整整100年历史的阿司匹林最早是德国拜尔公司生产的。根据一般文献上的记载都说阿司匹林的发明人是德国的费利克斯·霍夫曼。

但是有一位治学严谨的英国医学史学家瓦尔特·斯尼德认为,根据文献记载,阿司匹林的发明者不仅仅是费利克斯·霍夫曼一个人。在这项发明中,起着非常重要作用的还有一位犹太化学家阿图尔·艾兴格林。

1934年费利克斯·霍夫曼宣称是他本人发明了阿司匹林。当时的德国正处在**统治的黑暗时期,对犹太人的迫害已经愈演愈烈。在这种情况下,狂妄的**统治者更不愿意承认阿司匹林的发明者是一个犹太人这样的事实。于是,他们将错就错把发明家的桂冠戴到了费利克斯·霍夫曼的头上,为他们的“大日耳曼民族优越论”贴金。

为了不让阿图尔·艾兴格林说明真相,他们不许他开口说话,并威胁他说,一旦他说明真相,拜尔公司就不再雇佣他。后来,德国**终于还是把阿图文·艾兴格林关进了集中营。二战结束后,大约在1949年左右,阿图尔·艾兴格林又重新提出了这个问题,但提出后没过几天他就去世了,从此以后这件事情便无人问津。

经过一番周折和努力,英国医药史学家瓦尔特·斯尼德得到德国拜尔公司的特许,查阅了拜尔公司实验室的全部档案,终于以确凿的事实恢复了这项发明历史的本来面目。他指出:在阿司匹林的发明中,阿图尔·艾兴格林功不可没。事实是在1897年的时候,费利克斯·霍夫曼的确第一次合成了构成阿司匹林的主要物质。但是他是在他的上司、知名的化学家阿图尔·艾兴格林的指导下,并且完全采用艾兴格林提出的技术路线才获得成功的。这位严肃的医药史学家指出:“我希望那个对于发明阿司匹林实际上有功的人,应该得到公认。”

事实胜于雄辩,历史崇尚公正。全世界的人们享受着发明成果的同时,也更加缅怀这位蒙受屈辱但已昭雪的伟大的犹太化学家——阿图尔·艾兴格林!

患脚气病的鸡

今天,维生素被人们视为无足轻重的药品。但是,若干年以前,不知道多少人就因为少了它而怪病横生,被夺去了宝贵的生命。维生素从发现到发明经历了100多年的历程,多少科学家为它献出了毕生的精力。

远在2000年前,罗马恺撒大帝曾率领大军远征非洲。士兵在沙漠中长途跋涉,由于吃不到水果和青菜,多数人关节疼痛,行走困难,身上还出现乌青块,像得了瘟疫似的纷纷病倒了。

当时人们称这种病为坏血症。15世纪以来,欧洲的航海事业日益发达,飘洋过海的海员们,也由于吃不到蔬菜、水果,往往也成批地死于坏血病。据统计,当时长期从事航运工作的海员,得坏血病者竟达80%以上。

除了坏血病外,其他怪病如夜盲症、癞皮病、脚气病等恶魔般地威胁着人们的健康。据19世纪末的统计,患癞皮病者的意大利有10万人,法国17万人,美国17万人,全世界总计患此病者达100万人之上。100多年前,脚气病在印度尼西亚、日本等国广为流行,仅印度尼西亚每年就约有10万人死于这种病。长期以来,这些形形色色的怪病,几乎到处蔓延,严重摧残人的健康。它们的根源在哪里呢?有没有办法来征服它们呢?当地的人把它看成妖怪作祟,只好求神画符以求消灾,但是愚昧的行为未能使脚气病收敛。

当时,印度尼西亚是荷兰的殖民地。1896年夏天,荷兰政府派遣克里斯琴·伊克曼医生率领一支医疗队来到酷热的印度尼西亚调查原因。他们驻扎在荷兰驻印度尼西亚的陆军医院。

不久,伊克曼医生发现一个奇怪的现象:不仅这里的人会得脚气病,连家养的鸡也会得脚气病。

这是为什么呢?

起初,伊克曼认为这是一种不知名的细菌入侵而引起的,所以,他千方百计找寻致脚气病的细菌。他把鸡脚和鸡内脏做成各种切片放在显微镜下观察,可是没有找到任何致脚气病的细菌。他又把喂鸡的饲料作严格消毒,但照样会使鸡得脚气病。

一年过去了,探究脚气病奥秘的工作一个接一个失败了。许多同事劝他偃旗息鼓回荷兰,另起炉灶,但是他毫不气馁地继续干着,不达目的誓不罢休。

一天,养鸡场的饲养员请了病假,医院只得另请一个饲养员。

说来真怪,在新饲养员的饲养下,患脚气病的鸡都恢复了健康,原先又粗又肿的鸡腿变得细长,公鸡又神气十足地喔喔啼叫,母鸡也咕答、咕答地下蛋了。

难道新饲养员有什么法术吗?伊克曼在思索着……几个月后,请病假的饲养员又回来了。不久,鸡的脚气病又蔓延起来了。

于是,伊克曼仔细了解两个饲养员养鸡的过程,并亲自做了实验,终于揭开了其中的奥秘。

原来,老饲养员用配给的精白大米作饲料来喂鸡,所以鸡也像人一样得了脚气病;而后来的饲养员为了捞油水,把喂鸡的精白大米克扣下来,代之以米糠,鸡的脚气病却给治好了。伊克曼从中得到启示:在米糠中一定存在一种物质,它不仅可以治愈脚气病而且可预防脚气病。

于是,伊克曼就用米糠浸泡出的水给患脚气病的人喝,真的像仙丹一样,结果药到病除,从此挽救了千万人的生命。因此伊克曼荣获1929年度的诺贝尔生理学奖。

伊克曼断定米糠有治愈脚气病的物质后,便着手提取它。但是,伊克曼毕竟是个医生,对化学是门外汉,经过几番努力,仍以失败告终。

接着,其他的化学家继续伊克曼的工作,但也都失败了。直到1913年,波兰一名叫丰克的化学家才巧妙地提到米糠中的神秘物质。

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