另一个和意外发现（虽然有点奇怪）有关的例子是德国有机化学家奥古斯特·凯库勒发现苯结构的故事。苯这种分子是一种芳香烃，为化学工业带来了巨额利润。苯能够被用于制造口香糖、染料、洗涤剂、杀虫剂、药品等，甚至连香烟的烟雾中也含有苯。苯的化学特征源于其原子排列成环状，而正是凯库勒发现了所有芳香族化合物都具有上述苯环结构。在苯环结构被发现25年后，德国化学学会专程向他致敬，凯库勒讲述了他发现苯环结构的经过：在探究了一年之后，他梦到了一个苯环，就像古希腊人、古埃及人和炼金术士口中象征着永恒轮回的衔尾蛇一般在他面前跳舞。凯库勒的逸事听起来不太科学，我们也难搞清楚它是否属于“意外发现”的范畴，但纵观科学史，它确实在苯的探索过程中触发了凯库勒的灵感。
属于“意外发现”范畴的还有：亚历山大·格雷厄姆·贝尔发明的电话、尼尔斯·波尔创造出的原子模型、罗伊·J.布朗克发现的聚四氟乙烯和瑞士化学家阿尔伯特·霍夫曼合成的致幻剂LSD—这种麦角酸二乙酰胺致幻剂引起了嬉皮士们的狂欢，并为迷幻剂领域打开了新的大门。
1938年，霍夫曼在巴塞尔的山德士实验室工作，他试图用麦角菌生产某些药物，结果却意外合成了致幻剂LSD，但它的作用直到1943年才被发现。当时，霍夫曼正在做实验，却因意外的皮肤接触而吸收了微量的LSD，随后他出现了头晕和奇怪的感觉，因此不得不离开实验室回家躺下。在他的脑海里，出现了两个小时的梦幻世界—里面有色彩斑斓的万花筒、各种各样的形状和声音……此后，霍夫曼开始有意地服食了几次LSD，再次经历了那种“糟糕的旅行”，并在此基础上着手研究LSD在精神病学领域的用途。
还有一些发明，可以说是偶然中的偶然，甚至可以说是失败的实验结果。举个例子，1970年，化学家斯宾塞·希尔弗本想发明一种强大的胶水，但是结果并不如预期。他发明的胶水既能将小纸条牢牢地粘在桌子上，又能够轻易地撕下，而不留下任何痕迹。这就是便利贴如何诞生的故事背景。
微波炉的发明也是如此。1946年，美国雷神公司的工程师珀西·斯宾塞恼怒地发现他正在测试的磁控管（能够将电能转化为电磁能，自1930年以来一直用于制造雷达）融化了他口袋里的巧克力。当理智回归后，他决定用其他食物再次进行实验。他将食物放进一个一个小金属盒里，盒子里充满了小磁控管所产生的微波。从此，三分钟制作爆米花的日子慢慢来临了。
科学逸事：“伟哥”这种蓝色的小药丸原先是为高血压或心绞痛患者设计的专用药物，然而有趣的是，它意外地造福了世界各地的性功能障碍者。
“意外发现”有时候也适用于科学之外的领域。例如：正如意大利学者翁贝托·艾柯所指出，1492年克里斯托弗·哥伦布发现美洲也与机遇有关。哥伦布的三艘大帆船原本是为了寻找东印度群岛，结果却意外发现了在当时无人知晓的新大陆。
最后是我的几点建议。首先，要记住：成天躺在床上聊天、刷博客是不太可能带给你好运气的，就像毕加索说的，只有工作才能激发人的灵感；其次，你要非常关注“意外发现”的出现时机。只有最精明的人，才知道如何把命运的游戏看作是获得新发现的机会。尽管我们一直在谈论机会或运气，但只有这些是远远不够的。这就是为什么我从不在考试前祝我的学生好运，我更喜欢说：“愿原力与你同在。”[ 电影《星球大战》中绝地武士间的祝福，后来成为现实世界里所有相关粉丝互通祝福的话语。]
.31.时空共振
很久很久以前，在一个非常遥远的星系里—这并不是《星球大战》的开头—两个黑洞发生了碰撞，结果是产生了一个更大、旋转的黑洞。这次冲突是如此激烈且充满能量（事实上，这可能是宇宙中发生过的最剧烈、最富能量的事件之一），以至于整个时空都在振动。就像石头掉在平静的池塘里所产生的扰动，这种振动开始以光速向周围传播。一千四百亿年后，这些振动到达了一颗正在围绕着恒星旋转的小行星，而这颗恒星位于银河系的一角。当振动最初发生时，小行星上刚刚开始出现有性繁殖的生命形式，然而等到振动到达时，这个星球已经存在了一种特别的智慧生命—人类（当然了，当看到我们对自己的星球做了些什么后，我觉得“智慧”这两个字很值得商榷）。在地球这个小小的星球上，人类发展起足够先进的技术来探测这些微弱的振动信号。终于，在美国东部时间2015年9月14日5时51分，人类首次探测到了引力波。
和希格斯玻色子一样，引力波也是近年来最伟大的科学发现之一。事实上，在2017年，诺贝尔物理学奖和西班牙阿斯图里亚斯女亲王奖都授予了对引力波探测起到决定性贡献作用的三位科学家—基普·索恩、雷纳·韦斯和巴里·C.巴里斯。除了科研成就，基普·索恩这位具有超凡魅力的科学家还曾因为一些逸事而闻名：他曾经和他的朋友斯蒂芬·霍金就黑洞问题打赌，并赢得了对方为他订阅的杂志《阁楼》；他还担任过电影《星际穿越》的科学顾问，这部电影的设定同引力波密切相关。然而，引力波这个概念的出现时间要更加久远，早在1915年，才华横溢的阿尔伯特·爱因斯坦在发表的《广义相对论》中，就已经预言了引力波的存在，而这部著作也成为目前我们理解宇宙的方式。
广义相对论认为：我们所处的时空就像一种网状物，而巨大的质量，如恒星和行星，会使网状物发生弯曲，这就是为什么我们会向地面“坠落”。造成这种弯曲的就是物体的质量。事实上，我们自己的身体、一个台球甚至一只蝴蝶都会使得时空弯曲，但这些质量同那些巨大的天体相比微乎其微。牛顿认为重力是一种距离上的力，一种无形、近乎神奇的吸引力。爱因斯坦解释说：“这更像是一个几何问题，就好比如果你在浴室的水槽上面放一块大理石，它就会沉进水里，质量就是这样使得空间变形。”事实上，有一句话很简单地概括了这个理论—质量导致空间弯曲，而弯曲的空间又决定了物质的运动。
引力波是时空网格的振动，就像我们说过的，类似于池塘、帆布或蹦床中的波纹，然而在这里，振动的不是水面或画布，而是时空本身。这很难想象，但它确实是这样的—自然界存在着一种现实的结构振动。
过去，广义相对论曾被不同的研究所证实过。例如：它成功预测了水星轨道的某些异常；1919年，英国天体物理学家亚瑟·艾丁顿在日食期间验证了太阳光线的曲率。是的，尽管它一点都不直观，但我们在宇宙中所发现的微小现象也表明：光并不总是沿着直线延伸，它也会弯曲。然而，引力波是否存在的问题曾一度引起争论。现在，引力波的发现再次证明了爱因斯坦的理论是正确的。但这些波究竟是如何被探测到的呢？为什么它们如此难以捉摸呢？
用来观察引力波的仪器不是普通的望远镜，而是一个被称为“激光干涉引力波天文台”（LIGO）的大型设备，由路易斯安那州的利文斯顿观测台和华盛顿的汉福德观测台共同构成，它们二者间相隔3000多公里。这两个观测台各自安装着一个干涉仪，干涉仪的两个垂直干涉臂长为2千米。让我来简单地解释下吧，当时空膨胀或收缩时，激光束会穿过干涉臂，导致干涉图样发生变化。而这就是干涉仪能够检测到引力波的工作原理。之所以同时存在两个观测台，是因为这样可以避免地震等因素可能对测量带来的干扰。激光干涉引力波天文台于1985年起由索恩和韦斯开发，耗资3.65亿美元。
自从第一次检测到引力波以来，又有一些引力波被相继发现。例如：2017年8月，科学家拍摄到两颗中子星在距离地球1.3亿光年的地方相撞。因此，对引力波的观测不仅是证实广义相对论的一种方法，而且对于开辟天文学的分支—引力波天文学也具有实用价值。如果说到目前为止，天文学家已经通过可见光、X射线、红外线或紫外光等扫描了天空，现在他们又有了新的测试伙伴。通过引力波，你可以研究宇宙中一些最高能的现象，如星系碰撞、黑洞或超新星爆炸的现象。幸运的是，因为它们离我们有数百万光年远，所以黑洞暂时还不会吸走我们。
.32.你属于理科，还是文科？
我敢肯定，你曾经很多次被问过“你是属于理科还是文科”。甚至，你可能自己也这样回答过：“我是文科的，所以千万别让我算咱们晚饭的账单。”“我是理科的，我可不愿意回答什么艺术和文学的题目。”
上述回答很常见，因为人类是如此热衷贴标签的生活方式。甚至在科研机构中，也已然形成了两个截然不同的群体：一群人热衷于研究自然规律及其特性，并且试图推动科技工具的进步；另一群人则醉心于人类世界，关注人类的思想、历史以及语言，并从事人文与艺术创作。这是两个有着不同主题和方法论的知识领域，尽管科学方法的成功能促使人文学科变得更加科学化和数学化，但这并没有完全实现，毕竟经济学、历史或人类心理等人文学科比自然要难预测多了。
1959年，英国物理学家、小说家C.P.斯诺在剑桥大学评议会大楼发表了题为《两种文化》的著名演讲。在这次载入史册的演讲中，他提到了这种发生在理工科学生与人文科学生之间的分裂。斯诺认为这种缺乏沟通、缺乏多学科性的现象，在人类未来面对挑战时，可能会带来诸多问题。必须指出的是，斯诺的演讲内容并不完全公正，因为他把物理学家描绘成了进步的英雄斗士，而把作家和停滞不前的传统文化之间几乎画上了等号，认为他们同任何进步都背道而驰—事实上，由于他的介入，人们的争论产生了有价值的成果，但这不是问题的关键。
确实，人文学派和科学学派的人并不理解对方，甚至根本不愿意试图去理解。形容一个人“有文化”，通常同人文学科而不是科学学科的知识联系在一起，比如说，当一个人不知道法国大革命或堂吉诃德的某些基本事实时，人们会认为他没有文化。然而，如果一个人不知道牛顿定律或热力学第二定律—构成我们这个世界的自然基本定律—的含义时，人们并不会认为他很无知。但是，必须承认的是，“科学也是文化的一种”。
许多年来，科学在媒体报道中并不占据多少篇幅，然而也有好消息：近年来，主流媒体似乎更加关注科学及其结果，公众对这些信息的要求也越来越高。我突然想到，这种兴趣的产生或许可以归因于我们正被卷入技术革命之中，它让人们产生了探索现代奇迹的欲望—这些奇迹是如何被发明出来的，以及这些奇迹背后的科学原理究竟是什么。
也许这种繁荣是为了弥补西班牙和世界上许多其他国家所遭受的传统科学文化的匮乏。西班牙科学技术基金会（FECYT）经常调查社会对科学的认识，以了解人们对科学及科学家的认识与看法。在2017年的第8版的报告中，它带来了好消息：对科学感兴趣的西班牙人的比例从2004年的6.9%上升到2016年的16%，累计增长132%；另一方面，44.2%的受访者认为自己所受的科学教育程度较低或非常低（与之前的47.1%相比有所改善）。
另一个有趣的事实是：尽管我们生活在一个高度科技化而且越来越科技化的世界，但实际上科技领域的从业者并不多。2015年时，欧盟委员会预测：到2020年，欧盟境内将有90万个技术职位空缺。社会对科技类和工程类岗位有着极大的需求，然而却没有足够的年轻人选择从事这些行业，公司也很难找到自己所需要的专业人才，而经济和发展恰恰依赖于这些岗位。人文学科在数字时代也不是一无是处。据专家们所说，人文学科的主要任务之一是引导人类在突破性的技术进步中前进，而不让人们迷失方向。比如说，我们需要技术做什么？如何使其与人类文化的维系相容？如何应对诸如后人类时代、机器人、生态破坏等挑战？
有些人主张建立一种超越这两种文化的第三种文化，如美国出版商约翰·布罗克曼。对布罗克曼来说，现在以及未来的知识分子会从经验和科学的角度来处理人类遇到的所有日常问题（而不是通过分析尼采、弗洛伊德、马克思或法国结构主义的论点）。因此，未来的问题解决者们会来自理工科。这也是进化心理学家史迪芬·平克、生物学家理查德·道金斯和哲学家丹尼尔·丹尼特等人的一致看法。比如说，语言学家、语言科学家与计算机科学家和工程师合作，就可以开发出语音识别应用程序、自动翻译程序、拼写检查程序、搜索中的语义改进程序，以及我们每天使用的数百种应用程序。如果你不相信我的话，那就去找苹果手机的语音助手Siri来问问吧。
简而言之，重要的是停止对科学和人文的分裂，保持对世界上所有东西的兴趣，不管它们是否在你熟悉的领域内—物理学家会对历史感兴趣，语言学家会对生物学感兴趣。正如斯诺所说，这样，人类将会有更多的技能去面对将来可能出现的问题。我的建议是，你要对你周围的一切都感兴趣，无论是自然现象还是人文现象。当别人问你来自理科领域还是文科领域时，你完全可以回答：“两者皆是！” 就像你不会在挑选你自己喜欢的颜色时犹豫一样，你也会对文理学科兼收并蓄。
.33.需要几只蜘蛛才能刹住一架波音747？
虽然大多数人都很害怕蜘蛛，但我却很喜欢它们。你可以觉得我是个怪胎，当然也可以叫我蜘蛛人，就像电影《蜘蛛侠》的主角彼得·派克那样。在一次科学展览中，这个小伙子被一只受过放射性感染的蜘蛛咬伤，结果获得了符合蜘蛛特性的超能力，如超级力量、超敏捷性、蜘蛛感应，以及像蜘蛛一样能在墙上行走。最终，彼得·派克成为漫威的超级英雄，打响了自己的名头—蜘蛛侠。漫威的老板斯坦·李是一个喜爱在自家电影中客串的人，他作为编剧，和漫画家史蒂夫·迪特科一起打造了蜘蛛侠系列。或许是蜘蛛侠的设定引起了害羞的青少年，甚至是怪胎们的共鸣，自从1962年这一形象首次出现在《惊奇幻想》第15期开始，蜘蛛侠便受到了人们难以置信的欢迎。我甚至在自己的科学视频中也用过蜘蛛侠的例子来解释单摆现象。不过，我必须把这几部电影重新再看一遍，因为我压根儿不记得那句对我的教学视频至关重要的话出现在第几部里。我发现墨菲定律确实是不可阻挡的，因为我并没有按顺序去看那几部电影，所以直到看到最后一部时，我才找到我需要的场景—两个可能来自物理系的学生，一边漫步校园，一边讨论着蜘蛛侠的重量，其中一个说：“得了吧，你明明知道摆球的质量根本不会影响摆动的速度。”
让我们回到蜘蛛本身以及和它有关的科学中来吧。蜘蛛属于蜘蛛目下的蛛形纲，和蝎子或螨虫一样同属节肢动物。当然，如果螨虫能更大一点的话，可能也会有属于它的末日电影了。至今，已有多达46500种蜘蛛被确认，而且其中许多蜘蛛都具有令人惊讶的特征。
科学逸事：英国广播公司（BBC）曾在2014年发表了一篇文章，推测当人类具备蜘蛛的技能（就像蜘蛛侠一样）时可能完成的伟大壮举。例如：一个蜘蛛人在天花板上走的同时，还能举起170倍于他体重的东西，也就是说，他能举起一辆正穿过伦敦市中心的双层巴士；蜘蛛人还可以跳跃50倍于他自身的长度，这相当于跳跃一个足球场；至于速度，蜘蛛人每秒能跑70倍于自己身长的距离，也就是说，他的速度是牙买加运动员尤塞恩·博尔特的10倍。然而，博尔特已经是世界上跑得最快的人，保持了多项世界纪录，拥有8枚奥运金牌和11个世界冠军头衔。“闪电”博尔特100米跑的纪录为9.58秒，200米跑为19.19秒，这已经十分惊人了，但如果哪个人有蜘蛛的能力的话，只需要一秒钟就可以跑完100米了。
最令人惊奇的，还并不是蜘蛛的体育才能，而是它们能够制造出一种坚韧的蛋白纤维，也就是我们常说的“蜘蛛网”。很多年前，科学家和工程师们就已经开始研究这种极为独特的材料，试图发现其新的用途。当然了，并不是所有的蜘蛛都会织网，只有那些视力很差的织布工蜘蛛才需要编织出一张网，方便自己捕猎进食。蜘蛛网有多么牢固呢？铅笔厚度（70毫米）的蜘蛛丝可以让一架飞行中的波音747停下来，它的强度是钢铁的五倍还多，几乎是凯夫拉防弹衣的五倍了。精准到数字的话，按一个蜘蛛丝的厚度是1微米，也就是千分之一毫米来算，只需要70000只蜘蛛就足以让我们的波音飞机停下来。谁还会说蜘蛛丝看起来很脆弱呢？
除了让飞机停下，蜘蛛丝的生物相容性也使其在生物技术、再生医学、可吸收手术缝合线或细胞培养方面都具有潜在的用途。人们还在研究其他可能的用途，以提高电池的效率和耐用性，从而应用于智能手机或平板电脑中。不过，确切地说，蜘蛛侠的蜘蛛网本身并不是一种超能力，他是依靠自己的科学知识才设计制造出著名的蛛网发射器。谁还敢说物理课和生物课没用呢？
蜘蛛的纤维除了能够用于织网外，还有很多别的用途，如筑巢、繁殖、攀爬、空飘、潜水钟（适用于生活在水下的水蛛）、运动传感器，甚至食物—当没有其他东西可吃的时候。蜘蛛的空飘行为也被称为“气球飞行”，在某种程度上类似于人类所做的滑翔伞训练。蜘蛛有着既能随风飘荡又能粘牢猎物的蜘蛛网，所以它们能够远赴几十公里外的海岛进行“殖民”，以求得生存，并让蜘蛛这一物种散播各地。1883年，喀拉喀托火山喷发，几乎完全摧毁了这座位于爪哇和苏门答腊岛之间的小岛。七个月后，登岛的探险者们发现的第一种生物便是蜘蛛—它们很有可能就是通过空飘的方式到达这座小岛的。
让我们从蜘蛛谈回蜘蛛侠。蜘蛛侠的存在有什么科学原理吗？首先，我们来看下蜘蛛侠的爬墙能力。在电影中，我们看到这位超级英雄的手指上长出了小刺—尽管严格来说，我们并不确定这些小钩子是否足以让他爬上墙。那蜘蛛又是怎么做到这一点的呢？答案是通过所谓的“范德华力”。蜘蛛，又或者是蝾螈、蜥蜴等，脚上长满了成千上万的细小刚毛，在与墙壁表面分子近距离接触时便会产生“范德华力”，使它们能够在墙壁上爬行。粗略地讲，“范德华力”的产生是由于分子的正电荷和负电荷并不总是均匀分布，并且在不同的分子中会产生短暂的正电荷和负电荷区，从而相互吸引。这些力虽然很微弱，但是当有大量的分子同时运动时，效果就会成倍增加。
现在，借鉴我们在第20章中已经介绍过的二次立方定律，能够产生“范德华力”的表面所占身体的比例，应当取决于攀登者的体重—这是很合乎逻辑的。对于蜘蛛来说，它们的重量很轻，仅仅依赖爪子的微小表面就足够了，而人类如果想要依靠“范德华力”在墙壁上行走，40%的皮肤上都必须要长满刚毛—或者，根据剑桥大学的研究，有一双145码（即132.588米）的脚也行。
至于蜘蛛的感官—多亏了这一点，彼得才摆脱了自己的眼镜—它的四对眼睛可以向不同的方向聚焦，从而留心观察周围的一切。尽管蜘蛛通常都是近视眼，但跳蛛的视网膜上有四层感光细胞，因此拥有动物王国最好的视力。大多数蜘蛛，尽管没办法看清东西，但它们浑身的毛发，尤其是脚部的毛发，都对振动以及空气流动十分敏感，这些毛发能让它们感受到那些即将到来的危险并做出反应。这就是蜘蛛侠所拥有的、著名的蜘蛛感应。
我想起了一句话，“所有的力量都意味着要肩负起巨大的责任”。仔细思考一下，然后回答，你会选择保留哪种超能力呢？
我把“需要几只蜘蛛才能刹住一架波音747？”这个问题发表在了各大社交网站上。
这里有一些充满智慧的评论：
@SirHadouken: 对一个有蜘蛛恐惧症的飞行员来说，只需要在他的机舱里放一只蜘蛛就够了！
@Ayos_Nexz: 蜘蛛侠算吗？
.34.风力发电机和霹雳车之间有什么共同点？
当下属于你们，而我所致力于研究的未来属于我自己。
—尼古拉·特斯拉
风力发电机与霹雳车有一个共同点，那就是都和一个叫迈克尔的人有着关联，但这个迈克尔并不是驾驶着霹雳车KITT的迈克尔·奈特[ 迈克尔·奈特：20世纪80年代美国电视剧《霹雳游侠》中的一个虚构人物角色。KITT是迈克尔·奈特所驾驶的黑色霹雳车的简称，该车由人工智能导引。]，而是19世纪的迈克尔—英国的迈克尔·法拉第，历史上最重要的物理学家和化学家之一（据说爱因斯坦在自己的办公室里挂了法拉第的画像，就在牛顿和麦克斯韦的画像旁边）。多亏了法拉第，这些奇迹才变得让人习以为常。例如：按下开关，灯就亮了。
法拉第是一位没有得到应有赞誉的天才。在他的诸多贡献中，他发现导电材料在磁场中移动便会产生电流，这种现象称为“电磁感应”。这种现象基于闭合电路中的电压（单位为伏特）与内部磁通量变化的速度成正比。这种电压，以及它所带来的电势差，就是产生电流的原因。电流在我们所有设备的电路中循环，因而，只要磁铁中的磁通量随时间而变化，即使不插电，也会产生电流来驱动这些设备，这就是电磁感应的功劳。这一现象的重要性在于，在它的多种变体中，它是一种非常有用的产生能量的方式，是风力发电机、直流发电机、水力发电机、交流发电机等设备的基础。
流行小知识：电视剧《迷失》的编剧一定知道迈克尔·法拉第，因为该剧主要人物之一就叫丹尼尔·法拉第，这并不是巧合。例如：这位主角是所有主角里最聪明的人，他是牛津大学的物理学博士，而他的母亲在他毕业时还曾送给他一本法拉第日记。作为一名优秀的物理学家，他发现了几个事实，这些事实与一个在岛上的旅行者相对于另一个在外面的旅行者所经历的时间膨胀以及导致光不能正常膨胀的长度收缩有关（当然，这正是爱因斯坦的理论贡献)。由此，丹尼尔开始怀疑岛上的能量扭曲了时空，创造了虫洞，从而实现了时间旅行。如果你还没有看过这部剧，我就不多说了，我不想剧透。我只给你们讲他的一句台词：“我们所做的一切都已经发生在未来。无论你尝试做什么都无关紧要。发生的事情已经发生了。”编剧们太棒了……嗯，除这部剧的大结局之外。当然，这样的结局也不能说不好，人无完人嘛。
发电机成为在磁场中运动的导体。它是一个电机，电机能够将动能转化为电能。法拉第的发现永远地改变了世界，带来了电力生产的时代。如今，人们能够烤面包，看电视，打开空调或使用电脑。
科学逸事：1855年春天，法拉第在一场讲座上介绍他对于电磁本质的理解，而时任英国财政部长、此后四次出任首相的威廉·格拉德斯问他这些发现是否具有实用价值。“别担心，”法拉第回答，“总有一天政府会对它征税的。”如今，电费、电的税费，以及家庭无法用电时产生的所谓的“能源贫困”，经常占据媒体和公众辩论的很大篇幅。
让我们回到风力发电机。正如法拉第指出的那样，产生能量的方法是在磁场中移动导体或在导体附近移动磁铁（这种方法更普遍）来产生可变磁场。然而，在风力发电机的例子中，这并不完全正确。首先，是什么使得风力发电机的叶片移动？是风。我们都知道，能量既不能被创造，也无法被摧毁，它只能被转化。因此，风力将磨机的叶片向圆周方向移动，产生动能，而动能又将导体所在的转子带动，使它围绕中心的一块固定磁铁（定子）旋转。在水力发电机的例子中，原理是一样的，水的力量使得涡轮机移动。而在火力发电机中，则需要燃烧煤或天然气等燃料来产生蒸汽，再由蒸汽推动这个改良自两千多年前人们就设计出的蒸汽转球式的涡轮机。核发电机的工作原理也是一样，只是加热水所需要的能量是从所使用材料的核能中获得的，这些核能存在于裂变的原子核中（通常是铀235或钚239）。简而言之，根据法拉第定律，我们可以收集河流、风能或其他燃料中的能量，并将其轻易地转化为电能。
凡人亦英雄：亚历山大港的希罗是公元1世纪的一名工程师和数学家，被认为是古代最伟大的发明家之一。他的诸多成就中最伟大的便是发明了历史上第一台热机—蒸汽转球，一种空心金属球体，可带动装有两根弯管的锅炉垂直旋转。一旦球体内部的水升温至沸腾，随之产生的蒸汽就会从管道中流出，使球飞快地旋转。起初，人们仅仅把蒸汽转球当作孩子们的玩物，但很久以后他们才意识到自己掌握着历史上最重要的发明之一。继希罗之后，在18世纪，萨维利、胡克和纽科门相继开发了不同的热驱动机器，最终启发了詹姆斯·瓦特改良蒸汽机。这标志着工业革命的开始，人类自此改变了自己的命运，瓦特[W]也被用作国际电力单位。
不同形式的能源生产的区别还在于生态成本和废料。水和风是清洁的可再生能源，但燃烧天然气和煤炭会向大气中排放二氧化碳，从而加剧温室效应。至于核发电机，对地球可能造成的毁灭性影响是加倍的，因为它们尽管效率更高，产生的能量也更大，但留下的危险放射性废料必须被掩埋长达几个世纪之久。幸运的是，核电站的工作人员和科学家往往要比荷马·辛普森[ 在动画片《辛普森一家》中，荷马·辛普森是斯普林菲尔德核电站的安全检查员。]更为负责。因此，核泄漏通常很少发生。如果事故一旦发生，其对环境的灾害将是极其严重且不可挽回的。只要记住1986年苏联切尔诺贝利和2011年日本福岛核电站这两场人类历史上最惨重的环境灾难就够了。
人类面临的最大挑战之一是如何解决上述问题，即如何以一种安全、尊重地球的方式生产能源，从而满足社会日益增长的能源需求。
在这一切中，霹雳车是什么样的呢？和所有的汽车一样，它的交流发电机能够利用车轮的旋转来发电，给电池充电，让汽车里的所有电器都能正常运转。更炫酷的是，霹雳车KITT装载了人工智能操控的电脑，不仅比迈克尔聪明得多，还能说话或启动涡轮增压，多亏了这一点，霹雳车能够完成令人难以置信的跳跃，让所有人都惊掉了下巴。
AC/DC（不，我可没在说澳大利亚传奇摇滚乐队AC/DC乐队）是交流电/直流电的英文缩写，电的发现决定了19世纪末期的商业趋势。多亏法拉第，我们知道了如何发电，但接下来的问题来了：电的储存和分配。这引发了两个杰出人士之间的一场巨大的斗争：托马斯·阿尔瓦·爱迪生—一位商业大亨，以及尼古拉·特斯拉—我心目中的英雄之一。
爱迪生是美国通用电气的创始人，摩根大通的合伙人，也是当时最具影响力的百万富翁之一。他所建立起的电力运输系统是基于直流电的，这十分昂贵，并且热量损耗严重。相反，由西屋电气支持的特斯拉的输电系统是基于交流电的，不仅降低了成本，而且电压越高，传输所需的电流就越低。也就是说，相同的功率下，交流电系统会有更低的损耗。
在两人斗争最严重的时候甚至出现了这种情况，爱迪生发明了使用交流电的电椅，并且在马戏团的节目中使用，用它来电死各种各样的动物，甚至包括大象（可怜的动物啊，它们又做错了什么呢？我简直要受不了爱迪生了），企图让公众相信特斯拉的交流电系统是极其有害、致命的。勇敢的特斯拉别无选择，只能亲自用肉身触碰交流电插座，当然，这不会对他造成任何伤害。就这样，结束了当时媒体所称的“电流大战”。
特斯拉一直致力于通过自己的发明让人类生活得更好。他还是日光灯、遥控器、无线供电、雷达的理论原理和许多其他的惊人创造的发明者。他甚至是无线电的发明者，首次公开展示了无线电广播。1895年，意大利科学家马可尼为无线电发明申请了专利，夺走了属于特斯拉的荣誉。当被问起这件事时，特斯拉回应道：“我不在乎他们是不是偷走了我的想法，我只担心他们没有自己的想法。”我不明白为什么这样一位超越时代的天才却迟迟没能得到应有的认可。直到1960年，美国最高法院才认定特斯拉的无线电专利有效。虽然这正义迟到了很久，但总比什么都没有强吧。
1943年，特斯拉在临死前预言：“一个小成本的工具，比闹钟还要小，将会允许人们在任何地方听到音乐、歌曲或者遥远地方的政治领袖的演讲，不管是在海上或是在陆地上。同样的，任何的漫画或者印刷品都可以从一个地方转移到另一个地方。”他在说互联网，还是智能时钟？我只能说，他确实是个天才。
现在，火车和公共汽车都在使用交流电，为了能够重新利用空调、照明系统甚至插座中的能量—这样，你就可以给你的智能手机充电。我小时候用过一辆自行车，它并不像迈克尔·奈特的霹雳车那么神奇，但它有一个交流发电机—是根据法拉第定律工作的。那个小装置把轮子的旋转变成电流，点亮我的车灯，为我照亮夜间漫游的道路。我们把它误认为法拉第自己发明的发电机，但是事实上，它只是把交流电转化为直流电，和我们所有的小玩意一样。这就是为什么每个小电器都有自己的小变压器，无论是在内部或外部，因为电流到达我们的家的形式是交流电，而交流电不能被直接使用。
尽管如此，无论是迈克尔·法拉第，还是交流发电机，又或是我的自行车的前灯，都没能让我少摔几跤，或者少挨我母亲的一顿臭骂，至今想起来，我依旧觉得膝盖隐隐作痛。但是，谢谢你，迈克尔·法拉第。
我把“风力发电机和霹雳车之间有什么共同点？”这个问题发表在了各大社交网站上。
这里有一些充满智慧的评论：
@Tomas F M. Ac: 它们都要花很多钱，然而在现实中并没什么用。
.35.科学不只是男孩的事
我是一个高于一切的女人。
—海迪·拉玛
如果你打开一本科学著作（当然，也包括我这本），你可能会发现：书中很少出现女性科学家的名字，那些最引人注目的发现和论证似乎都是由男性完成的。毫无疑问，这并不是因为男性更适合从事科学事业，而是因为几个世纪以来，社会并不允许女性出现在公众视野中，更别提进入大学学习，或者从事研究工作。如果有哪位女性获得了成功，那一定要归功于她不懈的努力、非凡的天赋以及一些必要的运气。
如今，在西班牙，进入大学学习的女性已经超过男性。据西班牙教育、文化和体育部统计，女性学生约占到总数的54%。然而，女性在关键职位上的占比依旧较低，且该比例随着职位重要性的上升而逐渐下降。比如说，女性只占到讲师群体的40%，教授群体的20%，且几乎没有女性校长。然而，仅从我个人的经验而言，在我20岁出头的学生中，女生往往是最聪慧的，而当我成为一名工程师时，我最优秀的同伴大多也是女性。此外，我是一名有着一个女儿的父亲，所以我对这个现象特别敏感，并且努力为女性谋求和男性相同的机会。这也是为什么我一定要写这一章来铭记科学史上的杰出女性，并且尽我的微薄之力，纠正人们荒谬的性别偏见。
希帕提娅是首位有据可考的杰出女性科学家。许多书籍中都记载了她的生平，甚至亚历桑德罗·阿曼巴还将她的故事搬上了银幕，拍摄了《城市广场》，并借鉴了卡尔·萨根所制作的系列纪录片《宇宙》中对古希腊人的刻画，力图还原希帕提娅的真实形象。希帕提娅是一位希腊数学家和天文学家，属于亚历山大新柏拉图学派。她的死十分戏剧性—因为她没有皈依基督教，狂热的宗教分子便认为她用异端的魔法迷惑了民众，因而将她毫无人性地屠戮致死，就像处死女巫一样残暴。她的科学贡献包括帮助父亲修订了托勒密的《天文学大全》和欧几里得的《几何学原本》，发现了二次曲线的几何性质，发明了天文仪器、水蒸馏装置、液体比重计和气体比重计等。
流行小知识：几个世纪以来，人们总以异样的目光打量着在科学领域脱颖而出的女性。由于她们的特立独行，比如往往倾向于独居而并非组建家庭，人们便谴责这些女性违反了当时的社会传统，甚至将她们指控为女巫，并且在多数情况下对她们处以火刑。五百多年来，欧洲有成千上万的妇女被迫害致死。在那个年代的西方童话故事中，女巫也成为邪恶力量的代表，不过，电影《沉睡魔咒》让我们知道了女巫也可以是好人。
如今，“猎杀女巫”一词的含义扩展至所有由于社会或政治偏见而进行的不加区别的迫害，就像在冷战时期，参议员麦卡锡对任何不认同美国资本主义理念的人都进行了不加区别的迫害，指控他们为苏联特工和共产主义者。我推荐你去看看乔治·克鲁尼编导的《晚安，好运》。当然，你可千万别指望在这部电影里能看到提着手提箱、准备去杀人的特工，拜倒在主人公脚下的邦女郎，或者你追我赶的飙车戏码。
历史上对女性的歧视与迫害导致直到19世纪，做出杰出贡献的女性科学家依旧寥寥无几。这其中，玛丽·居里，作为首位获得两项诺贝尔奖的人，在科学史上留下了浓墨重彩的一笔。1903年，由于对放射性物质的发现，她与丈夫皮埃尔·居里和亨利·贝克勒尔共同获得诺贝尔物理学奖；1911年，由于发现元素钋和镭而再次获得诺贝尔化学奖。除了遭受公众舆论对女性科学家的一贯质疑，居里夫人的情感生活也受到了诟病。当丈夫皮埃尔因事故去世后，她同一位已婚的著名物理学家保罗·朗之万传出了绯闻。她写道：“我不能接受对私生活的诽谤和污蔑会影响到我科学研究的价值。”
和居里夫人同时代的还有一位女数学家米列娃·马利奇。作为当时苏黎世联邦理工学院唯一的女学生，1896年，她在这里遇到了自己未来的丈夫—相对论之父。无疑，爱因斯坦是位伟大的科学家，但在丈夫和父亲的角色上并不算合格。《国家地理》杂志的《天才》系列文章中曾经披露，爱因斯坦终日沉迷于科研，根本无暇顾及家庭，这段婚姻也由此以失败告终。许多学者都指出了她为爱因斯坦在其“奇迹年”所提出的狭义相对论、光电效应和布朗运动的研究所做出的贡献，从而帮助他获得了诺贝尔奖。在和朋友海伦·考夫勒的通信中，马利奇写道：“我们最近完成了一项非常重要的工作，这会令我的丈夫举世闻名。”
著名诗人拜伦的女儿埃达·洛夫莱斯是历史上首位女性计算机程序员，也是计算机科学的先驱之一。查尔斯·巴贝其曾设计了一台计算机分析机，这也被认为是最早期的计算机雏形，而埃达则为该分析机编写了算法，尽管最终这台分析机并没有被真正制造出来。洛夫莱斯是第一个编写通用编程语言的人（如“循环”或“子例程”等基本概念），并且提出用算法或使用穿孔卡对机器进行编程，这种方法后来在第一批计算机比如ENIAC中得到应用。
女性在天文学中也发挥了极其重要的作用。天文项目往往要依靠许多人的帮助来进行烦琐的计算和操作，这也促使女性作为首批计算员在科学界崭露头角。天文学家爱德华·皮克林在担任哈佛大学天文台台长期间，共招募了80名女性工作人员，她们也被戏称为“皮克林的后宫”。第一位加入的女性是这位天文学家的女仆，威廉敏娜·弗莱明，月球上的弗莱明环形山正是以她的名字命名。此后，这个小组又招募了许多来自不同国家的女性从事这类工作，比如进行复杂的计算，研究天文照相底片，并处理天文研究中产生的大量数据。
一些女性天文学家也选择加入皮克林的小组工作，尽管她们已经获得了大学学位，如多萝西娅·克伦普克、安妮·格朗普·坎农、安东尼娅·莫利和亨丽埃塔·莱维特。亨丽埃塔·莱维特研究了造父变星的星体亮度变化，并且在麦哲伦星云中发现了许多颗变星。她的工作使得后人得以计算这些星体同地球间的距离，这也是天文学的基本问题之一。多亏了她的成就，我们才得以证实宇宙有多么的浩瀚无边。
离我们所处的年代不那么遥远的是，1943年出生于贝尔法斯特的乔斯林·贝尔和她的论文导师，英国人安东尼·赫维希，一起发现了第一颗脉冲星。贝尔发现了一个以每秒一次的频率跳动的脉冲信号，她把它称作“小绿人1号”。这种持续不断的辐射似乎是外星文明的杰作，但后来被证实它是一个快速旋转的脉冲星。1974年，她被单独授予诺贝尔物理学奖，这引起了广泛的争议。
凡人亦英雄：美国女性薇拉·鲁宾（我会在最后一章好好介绍她）是研究星系旋转现象的先驱，并在某种程度上为暗物质的发现提供了有力的证据。暗物质的神秘影响被认为是造成星系脱离预期轨迹旋转的原因。暗物质并不发射任何形式的电磁辐射。预计占到宇宙的27%以上的暗物质也有它浪漫的一面，《星球大战》中，与原力黑暗势力作战的莱娅公主凯丽·费雪在2016年底，也就是在薇拉去世的两天后，也离开了我们。愿原力与她们同在。
其他著名女性包括数学家索菲·日耳曼、物理学家莉斯·迈特纳、数学家艾米·诺特、晶体学家罗莎琳·富兰克林，以及灵长类学者珍妮·古道尔我们没办法一一列举所有的成功女性。幸运的是，如今女性已经能够正常地融入大学或科研中心，不过遗憾的是，在管理岗位上可能没有那么多的女性职位。
流行小知识：我本身是一位电信工程师，也十分敬佩这一领域的先驱。我不清楚是否是出于这个缘故，才让我对海蒂·拉玛的故事感到无比震撼。她的前夫是阿道夫·希特勒手下的军火和战斗机供应商。在勇敢地逃离前夫的控制后，海蒂·拉玛从家乡奥地利一路奔赴美国，并且成为公认的、美丽的好莱坞女演员，甚至还曾拒绝在影片《卡萨布兰卡》中饰演伊尔莎·隆一角。但这些都不是我觉得她很传奇的原因，她的独特魅力在于，她是扩频技术的共同发明人，这项技术使远程无线通信成为可能，并且能够用于制造敌人无法检测到的无线电控制鱼雷。让我来解释一下，扩频是一切现代通信的基础，包括蓝牙和Wi-Fi—是的，Wi-Fi，我们没有流量时无比渴望的Wi-Fi。可以说，这个女人完全超越了她所处的时代。在她的一些精彩语录中，有一句话总结了她迷人的个性：“我并不惧怕死亡，因为我不会惧怕任何我不理解的东西。”11月9日的世界发明家日便是为了纪念海蒂·拉玛。
诺贝尔奖得主的数据却年复一年地持续显示出不平等的现象。在物理领域，205位获奖者中仅有2名女性；在化学领域，174位获奖者中仅有4位女性；而在医学领域，202名获奖的科学家中只有12位女性。对我们这些普通人来说，想要改变这种现象还有许多事情可以做，家长和老师，以及电影、文学、电视、权威机构都应该向前迈出一步，做出改变。我们需要更多的女性科学家，而不是更多的公主故事。
.36.南北磁极倒置的话会发生什么？
地球是一个巨大的磁场，有着阳极和阴极。事实上，它所产生的磁场在地球上的任何地方都能探测到，其强度在25到65微特斯拉[ 特斯拉：国际磁力测量单位，符号为T，为纪念尼古拉·特斯拉而命名。]之间。这是一个非常弱的磁场，但足以让罗盘自己打开，指向磁北极（稍后我们将看到磁北极与地理北极并不相同）。此外，一些动物物种利用这种微弱的磁场来辨别方向，甚至用它来确定自己每年的迁徙路线。不过，除了确定方向，地球磁场还有其他作用，没有它，我们可能无法生存。
