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伟大创意的诞生：创新自然史 三极管，接二连三失败的产物
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1900年夏天，一位27岁、雄心勃勃的发明家搬到了芝加哥，这个人就是李·德福雷斯特（Lee de Forest），他在华盛顿大道（Washington Boulevard）租了一个单间公寓，工作是为《西部电学家》杂志（Western Electrician）翻译有关无线技术的文章。这项翻译工作很有意义：在巴黎举行的无线技术大型博览会结束后，大西洋沿岸各州发表了许多有趣的研究论文。然而，德福雷斯特真正的热情都集中在他公寓里收集的新奇东西上：电池、火花隙式发射机、电极。这些东西为10年后电子时代的到来奠定了基础。
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对一名于世纪之交在无线电报界展露锋芒的发明家而言，火花隙式发射机是一个最重要的装置。赫兹（Hertz）和马可尼（Marconi）对电磁频谱的探索也是基于火花隙装置展开的。这种装置由两个放电电极组成，中间被一个火花隙隔开。附着在电极上的电池会提供电流，刺激火花隙从一个电极跳至另一个电极，从而引发电磁活动，可以在几公里远的地方用天线接收这种电磁活动，再放大进行检测。火花隙发出的平稳的无线电信号还可以用来发送莫尔斯电码（morse code）。
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1900年9月10日的晚上，德福雷斯特在卧室的角落里进行火花隙试验。穿过房间，只看到韦尔斯巴赫煤气喷嘴（Welsbach burner）发出的红色火焰在4.5米远的地方闪烁着。火花隙装置“噼啪”作响并产生了一股电流，他看到煤气喷嘴处的火焰瞬间从红色变成了白色。德福雷斯特后来大概估计了一下，火焰增加了几烛光（candlelight，光的强度单位）的强度。火花隙的电磁脉冲可以增强火焰的强度，使它冲到4.5米远，然而德福雷斯特却无法解释其中的原理。看着火焰从红色变成白色，德福雷斯特脑海里萌生了这样一个想法：把气体作为无线探测器，可能要比马可尼或特斯拉（Tesla）目前所创造的任何装置都更为灵敏。
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德福雷斯特的这种偶然发现是一种典型的缓慢的灵感。在他的自传中是这样描述气体火焰探测器的：“我脑海中从未预想过的东西。”最终，这种灵感演变成了一项改变20世纪面貌的发明，为广播、电视、第一台数字计算机的发明奠下基石。1903年，为把两个电极放在充满气体的玻璃灯泡中，德福雷斯特开展了大量的试验，但最终都失败了。他不断对这一模型进行改进，直到几年后，他突然想到在灯泡中放入第三个电极，并把这个电极连接到天线或外部调谐器上。经过多次反复尝试，他把一根弯曲过几次的金属丝作为中间电极：德福雷斯特称它为“栅极”（grid）。早期的测试表明，这个被德福雷斯特称为“音频管”（audion）的装置，不会降低调谐器分离出不同频率信号的能力，而且就放大音频信号而言，功能要远远优于其他技术。
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德福雷斯特的这种发明就是我们现在熟知的三极管（triode）。这种三电极结构为真空管的发明奠定了基础。20世纪上半叶，通信革命的产物都依赖德福雷斯特设计的这种能改善信号的装置，如无线电接收器、电话交换机、电视。真空管最初被用作放大器，其实它还有另外一个作用，即电子开关。正是这一功能启动了20世纪40年代第一批数字计算机的高速逻辑门。当德福雷斯特把电线扭成网格形状，并把它放在两个电极之间时，他无意中就打开了60年前查尔斯·巴贝奇未能制造成功的分析机之门。这一新发现几乎在瞬间就彰显了其力量所在：与氢弹研发有关的算数问题就是由第一台内置真空电子管的计算机—ENIAC（Electronic Numeric Integrator And Computer，电子数字积分计算机）运算出来的。
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三极管的发明听起来就像是一个鼓吹创造力和毅力的故事：一名特立独行的发明家在卧室大小的实验室里，发现了一种惊人的结构，经过几年的潜心研究，最终发明了一个改变世界的装置。然而，这种叙述形式忽略了这一发明中最重要的一个步骤：德福雷斯特在最初就产生了一种错误的观念。更确切地说，三极管是接二连三的失败的产物。结果证明，火花隙式发射机和韦尔斯巴赫煤气喷嘴喷出的火焰与电磁频谱之间没有任何关系（火焰是在回应火花隙式发射机发出的普通声波）。然而，因为德福雷斯特一开始就错误地认为气体火焰是在检测无线信号，所以在进行三极管试验时，他使用的装置中总是注入一些低压气体，这就大大限制了试验的可靠性。又过了10年，通用电气公司（General Electric）和其他公司的研究人员才认识到，三极管只有在真空环境中才能发挥最大的功能（因此就有了“真空管”这一术语）。德福雷斯特也承认他并不了解自己发明的这个设备：“我也不明白它到底是怎样工作的，但它确实就那样发挥作用了。”
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格雷特巴奇与心脏起搏器
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在20世纪众多伟大的发明家中，德福雷斯特可能是最为古怪的一个，但是他在最成功的发明中一再出错，这种情况却不足为奇。“对的令人惊叹”的历史背后常常潜伏着一个不为人知的故事：频繁的失败。我们不能将这种失败称为一种错误，而应是一种混乱。在人类科学史上，大量的变革思想都是从受到“污染”的实验室环境中转型出来的。亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）曾将葡萄球菌的培养皿放在实验室的窗口处，不慎让霉菌溜了进去，他就是这样发现了青霉素的医疗价值。19世纪30年代，路易·达盖尔（Louis Daguerre）花费了数年的时间试图用经碘处理过的银版来刻画图像。一天晚上，在又一次徒劳的尝试后，他将银版放在装满化学品的柜子里；奇怪的是，第二天早上，一个装满水银的罐子泄露产生的烟雾在银版上刻画出了清晰的图像——现代摄影术达盖尔银版照相法就是这样诞生的。
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1951年夏天，第二次世界大战海军退伍军人威尔森·格雷特巴奇（Wilson Greatbatch），在康奈尔大学心理学系的动物行为农场工作。他在美国《退伍军人权利法案》的资助下，在那里学习。十几岁时，他就利用德福雷斯特的三极管拼装出了自己的短波收音机。鉴于他对电子配件的兴趣，康奈尔农场请他到心理学系工作，因为他们需要有人把实验装置安装在动物身上，来测量动物的脑电波、心跳和血压。有一天，格雷特巴奇碰巧和两位来访的外科医生共进午餐，他们谈到了心律不齐的危害。两位医生对这种疾病的描述使格雷特巴奇产生了联想。他把心脏想象为一台不能正常发送或接收信号的收音机。他知道，现代电子学的重点就是如何调控精密设备之间传递的电信号。这方面的知识是否适用于人的心脏呢？
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之后的5年里，这种想法一直萦绕在格雷特巴奇脑海中，是一种缓慢的灵感。他后来搬到了布法罗，在那里教电气工程，而且还在慢性疾病研究所（Chronic Disease Institute）做兼职。研究所的一名医师雇用了格雷特巴奇，让他帮忙设计一种使用硅晶体管（最终取代了真空管）来记录心跳的振荡器。有一天，当操作这个设备时，格雷特巴奇不小心拿错了电阻器。当他把电阻器插上后，振荡器以熟悉的频率振动起来。正是由于这个错误，格雷特巴奇发现这个设备可以模拟人类心脏的跳动，而不是记录心跳。5年前在农场的那次谈话忽然又在他的脑海中闪现。他终于在此时获得启发：也许可以用一个装置将心律不齐的心跳恢复到正常的频率。在两年内，格雷特巴奇和一位名为威廉·査达克（William Chardack）的布法罗外科医生，首次将心脏起搏器植入到狗的心脏中。到了1960年，格雷特巴奇–査达克起搏器被成功植入10个人的体内。后来，人们又对格雷特巴奇设计的起搏器进行了改良，现在起搏器已被用于世界各地，并成功挽救了数百万人的生命。
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好创意也会源于零星创意之间的创新组合。格雷特巴奇设计的起搏器就是这样一个实例。有时，这些创新组合源于城市街道或大脑中发生的随机碰撞。但有时，也会源于一些简单的错误。格雷特巴奇从装有电阻器的袋子里，拿出了一个错误的电阻器。4年后，他却因此拯救了他人的生命。然而，仅凭错误是不足以产生好创意的。格雷特巴奇之所以能在听到振荡器稳定的脉冲声响时产生顿悟，是因为5年来他一直把心律不齐想象成一种信号传输问题。这也是一种源于错误的发明。放射线照相术、硫化橡胶和塑料的发明都是源于生成性的错误；而那些错误之所以有生成性，是因为它们与发明者脑中缓慢的灵感产生了连接。
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英国经济学家威廉·斯坦利·杰文斯（William Stanley Jevons）就有过这种亲身经历，他在1874年出版的《科学原理》（Principles of Science）中这样描述错误的重要性：
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如果你认为伟大的发明家都是一开始就知道真相，或是从未犯过错误，那你就错了。伟大的发明家犯的错误很可能要比普通人多得多。丰富的想象力和猜测是他们发现真理的先决条件；但是，在发现真理的过程中，他们作出的错误猜测肯定要比正确的猜测多好几倍。他们会想出很多最不靠谱的类比、最异想天开的概念、最明显的谬论，在一百多种想法中，可能没有任何想法会被记录下来。
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“伟大的发明家犯的错误要比普通人多得多”，这不仅仅是一个统计信息。并不是说具备开创精神的思想家要比普通人的效率高：他们会产生更多的想法，不管是好的想法还是坏的想法。实际上，有的专利记录表明，总体生产力与科学和技术的突破有关，即质量最终取决于数量。然而，杰文斯指出，错误在创新过程中扮演了更微妙的角色，因为错误并非是你通往天才之路的一个必经阶段。错误往往会使你偏离最初设想的道路。德福雷斯特将气体作为探测器的想法是错误的，但他一直在错误的边缘探索，直到他发现一些真正有用的东西。正确的想法会使你停在原地，而错误的想法会迫使你去探索。
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托马斯·库恩在《科学革命的结构》一书中，对错误的作用作出了一个类似的评论。在库恩的论述中，范式转换源于数据的异常。当数据出现异常时，他们的预测会不断出错。当约瑟夫·普利斯特里首次把薄荷植物放在钟罩里，使它与氧气隔绝时，他预计这棵植物会死去，就像被放在同等环境中的老鼠或蜘蛛一样。然而，他错了，那棵植物依然生长得很旺盛。事实上，即使将植物放进钟罩前先将里面的氧气燃烧完，植物依然能茁壮生长。普利斯特里的错误预期促使他探究这种奇怪的现象。最终，他发现了我们目前称为生态系统科学的基础知识之一：植物通过光合作用释放氧气，造成地球大气层中氧气含量的增加。正如威廉·詹姆斯所说的那样，“错误就是用来衬托真相的，就像我们需要黑色的背景来衬托画面的亮度一样”。当我们犯错时，就会对自己的假设产生质疑，从而采取新的策略。错误本身并不会打开相邻可能空间，但却会迫使我们去寻找它。
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问题是，我们往往倾向于否认错误的存在。当凯文·邓巴分析他从微生物体内收集到的数据时，最了不起的发现就是：研究人员收集到的一半以上的数据会偏离他们的预测。邓巴发现，科学家们往往会认为这些出人意料的结果是由于实验方法的缺陷造成的：或许是某种原始组织受到了污染，或许是机械功能失常，或许是数据处理阶段出现了误差。他们会认为这样的结果是噪声，而不是信号。
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实验室会议的一个关键作用就是将错误转化为独特的见解。在邓巴的研究中，正在从事其他工作的旁观者，不太可能将这些明显的错误视为无用的噪声。他们会从不同的角度考虑问题，脑子里并没有一些先入为主的“正确”观念，这就使得他们很容易设想在哪些情况下，这些错误可能其实是有意义的。正如科学作家乔纳·莱勒（Jonah Lehrer）所观察到的，这种模式出现在20世纪物理学界的重大科学突破里：宇宙微波背景辐射的发现。一年多以来，天文学家阿尔诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）和罗伯特·威尔逊（Robert Wilson）一直以为那只是一种毫无意义的静电。在与普林斯顿大学的核物理学家的一次谈话中，他们才意识到这种噪声并不是设备故障造成的，而是宇宙大爆炸的余辉。这两位充满智慧的杰出科学家就是这样在偶然间发现了宇宙起源的证据——最终还为此收获了诺贝尔奖。然而，他们最初的反应是：我们的望远镜一定是坏了！
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伟大创意的诞生：创新自然史 [:1701089151]
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噪声、异议和创造力的关系
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大约30年前，伯克利大学心理学教授查兰·内梅特（Charlan Nemeth）开始调查群体环境中的噪声、异议和创造力之间的关系。在内梅特的早期实验中，她选了一小组受试者，向他们展示了一系列的幻灯片，每张幻灯片上呈现出的都是不同的单色调。她要求受试者对这些颜色和每张幻灯片的亮度进行评论。在对这些幻灯片分析完毕后，内梅特要求他们对看到的颜色进行自由联想。
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