革新：改变世界的发明第一季

第一集机器人。人类现阶段对于机器人的探索就像上世纪50年代人类对于计算机的了解，现在的进展虽然缓慢，但是可以遇见会有一个大爆发的时期。人类对于自动机器的设想在公元前800年荷马史诗里就有出现，火神造了两位女性助理。公元九世纪，巴格达的三兄弟Benu Musa设计制作了能够记录和演奏乐曲的机器，科学家重现了这个装置，现场演示，这位科学家的演奏一般。1887年瑞士的Writer用到了6000多个部件，还会自己蘸墨水。英国作为海上强国，船员确定位置和航向使用的航海图表非常重要，但是由于是人工计算，经常出错。Babbage在检查这些数据的时候，受到朋友的启发，计划将复杂的计算任务拆分开，每一部分都可以用计算机计算。利用从政府拿到的17000英镑进行研究，不过研究进行的不顺利，只完成了一部分经费就用完了。最重要的是因为这个机器，Babbage和Ada Lovelace结缘，后者是Byron的女儿，被单亲母亲抚养长大，接受了非常良好的科学教育。别人都在赞叹这个机器的精巧的时候，Ada却能明白机器的工作原理，这两位常年通信讨论。Ada婚后也没有中断自己的科学研究，在一本书的翻译中，她提出了只要给机器输入逻辑性的表达，机器可以解决所有的问题，可惜的是这位36岁早逝。机器人Robot这个名称直到1920年才确定下来，名字的来源是斯拉夫语言Robota。1935年Alan Turing思考如何有一种机器都能理解的机器语言。二战爆发，Turing的才能大部分被用到揭秘上。1951年Turing在电台演讲中提出了图灵测试的想法，想想看计算机才刚刚出现，Turing已经想到了机器智能的出现，不得不说思考确实很超前。1954年Turing自杀。探测器火星着陆的那段非常好啊，由于距离，地球信号到达火星单程需要10到20分钟，地球根本不可能只会探测器在火星的着陆，只能依靠机器根据当时的情况自己判断什么时候打开降落伞，什么时候释放Retro火箭，两次着陆都是成功的，以后还会有更多的探测器。说到这里想起Asimov的小说里面，就有一篇讲探测器里面有个大脑，一对专业各异的兄弟合作完成，这是个在地球上感觉自己格格不入的大脑，到了新的星球上才觉得这才是自己应该来的地方，非常开心有好奇心又蹦又跳的开始到处探索去了，同时源源不断的把数据传输回地球。家里的扫地机器人，战场上的扫雷机器人，同一个工厂的两种产品。Toro，如今看着走路取东西都晃晃悠悠的，但是潜力无限。未来是人类和机器共同存在的时代，会有和谐的时候，也会有冲突的时候。感兴趣的人，强力推荐Asimov的机器人系列，Daneel和Giskard都非常可靠，以及里面也讨论了机器人发展的过程中，人类不同团体对他们的态度，以及最后的走向。 第二集 火箭。这是2019年的节目，刚才去豆瓣看了一眼条目，看过的人也上百了，短评最近是出问题不显示了吗？七世纪时中国的和尚李天收到了驱魔的任务，进入地下洞穴，利用蝙蝠的粪便，做成了火药，发明了烟花。后来的希腊复活节的时候，两个城市用自制火箭对打。1605年，一位家庭教师因为自己的雇主被牵连进Guy案，被释放后潜心研究，最早画出了他观测到的月球。1851年本来应该学习法律的学生，在巴黎阅读了大量书籍，变成了科幻作家，这位就是凡尔纳。1865年的作品From The Earth To The Moon, 设想了用大炮把人送上月球，这本书引起了一位俄罗斯读者的兴趣，Constaitine Tsiolkovsky，名字真长，还是叫康斯坦丁吧。这位数学很好，小时候因为疾病丧失了听力，大量的时间都在读书研究，他通过计算发现如果真的用大炮，那么这个大炮得有埃菲尔铁塔那么高，所以不可能。1899年美国的Robert Gaddard研究火箭，很多时候根本飞不起来，因为燃料的利用率只有2%，喷嘴改进后，效率可以提高到63%，节目组展示了原理，而且还显示了现在的引擎，燃料利用率已经可以达到90%。消防用的加压涡轮原来这么强大，感觉现场几个人玩水很开心啊，都看到彩虹了。美国和苏联的火箭基础，竟然是来自德国，一战后的德国飞机坦克的研发都受到限制，但是没有限制火箭。德国的一位专家Von Braun脱颖而出，获得了政府的资助，这就是V2火箭。1944年火箭升空成功，在二战期间发射了1500多枚V2火箭轰炸英国，造成了7000多人的伤亡。美国和苏联都得到了V2火箭的部分材料，美国更加幸运，他们得到了Von Braun这个人。苏联不甘落后终于想起来自己国家监狱里还有个火箭专家Korolev，这位确实身手不凡，开发了R7火箭。跟当局想运炸弹的想法相比，这位专家更希望把探测器送到地球的轨道，这是他一直以来的梦想。一位非常Cunning的专家，稍微利用了下媒体，在1957年将第一个探测器Sputnik送入了太空。节目组展示了为什么液态氢是最有效的燃料，但是这种化石燃料已经是极限，因为高温会融化火箭本身。下一步就是换燃料，方向是等离子，可以达到几百万的高温，用磁场可以控制住。如果有了这个做燃料，地球和火星之间的距离可以从3年缩短到39天，想想就很激动啊，人类进入了探索太空的时代。 第三集 智能手机。这个纪录片的方法真心不错，按照时间顺序，加上一点八卦，各个时代的沿革，一个进步推动另外一个进步，才有我们现在的生活。罗马军队用水桶木板位置的方法传递信息，缺点是只能传递固定的内容。Polybius Square大大提高了信息的多样性，把信息用数字编码，简单多了，缺点是得在视力范围才有用。书信时代能传递的信息更加复杂，问题就是实效性。Samuel Morse竟然还是一位画家，当时接了个工作在外地作画，他的老婆因为难产死亡，三天之后他才收到消息。从此他一直想找到一种可以实现信息实时传递的方法。在一次旅途中受到Jackson的启发，用电流的开合来控制信息，将信息编码，这就是摩斯密码。这种是直接的，非私密的交流方式，下一步就是如何让两个人之间直接交流。Bell研究如何将声波转换为电流，再把电流转换为声波，这就是电话。说到Bell的各种专利官司，打了十年，因为Bell的实际产品和他的专利申请并不相同，而是和当时同时提交申请的West Union的设计非常相似。从1876年产品开始出现，官司一直打到1888年。意大利的一位贵族青年读到了Hertz的一篇关于电磁波的文章，想到信息传递是否可以不用线？感谢他的脑子和各种实验，他的产品在1899年就安装到了很多船上。1912年的时候家喻户晓，当时的泰坦尼克号事故，正是因为用无线电发出了求救信号，才挽救了700多名幸存者的生命。Homer Dudley的Voder在1939年的纽约世博会上展出，引起轰动不过因为操作太复杂，暂时无用。二战爆发以后，安全通话极为重要，这个设想就派上了用场，直到1943年盟军才用上了根据这个设计开发的Sigsally，真实的设备有50吨，需要一帮人操作，但是好处是绝对安全，从来没有被破解。说到手机中的一项关键技术，就离不开Hedy Lamar，出身奥地利富裕家庭，早年结婚，但是丈夫是纳粹支持者还占有欲特别强，Hedy逃走成为著名演员。她不只是有惊人的美貌，还有聪明的大脑，一直没有放弃自己的发明创造。最重要的一项就是跳频技术。她和另外一位自动钢琴的发明者一起研究出了如何让鱼雷利用扩频技术修正飞行方向，并且还不被干扰。不过可惜的是，研究结果并未被40年代的政府认可，直到古巴危机的时候才被使用，而且还没有提这个技术的真正发明人。直到80年代资料揭密，Lamar的贡献才被世界承认。大哥大大家都见过照片，那是如何能变成现在这么小的，要感谢一位当年没去度假的新员工Jack Kilby。1958年的时候就是他在别人都出去玩的时候，提出了集成电路的设想。Asimov对这个设想高度评价。如今三分之二的人都在使用智能手机，实时通话和传递信息。最后下一代的产品可能就是人机互联，我们的大脑和周围的环境融为一体。话说这不就是Asimov小说中关于Thea的设想吗，Bliss所在的那个星球，万物一体。 第四集 望远镜。开头的那段介绍，简直深谙如何吸引眼球，不过看完发现说的也没错，纽约的房地产发展确实跟望远镜的进步有关系，但是吧，这个有点像远亲的关系。葡萄牙的巨石阵，专家推测当时的游牧民族要根据某颗星的出现来决定迁徙的时间，这颗星离着太阳太近，人的眼睛不容易发现。办法就是建造了这种巨石阵，观测人在地下，用石头限制了要观测的区域，能看的更加清楚。埃及人发现了天然玻璃，发现可以改变光线，当时可能作为宝石珠宝使用。9世纪的巴格达是世界文化交流中心，House Of Wisedom估计就是世界技术文化交流论坛，各地的学者在这里研究各种文化。Ibn Ai Haytham做了个针孔成像的实验，确定了光线是直线传播的。13世纪的威尼斯，这里玻璃制造发达，从遗留的壁画可以看出，当时抄写的僧侣已经开始使用眼镜。300年后荷兰和西班牙战争的时候，荷兰的一位眼镜商人通过观察店内顾客拿着凸透镜和凹透镜的玩闹，想到了这个发明可以给军队帮忙。第一件事情就是去申请专利，不得不说很有商业头脑，不过可惜没有通过。但是也正是因为没有通过，这个方法传遍了欧洲大陆，在威尼斯的伽利略也想出名，改造了设计，给美第奇家族制作了一个。现在看来非常简单，但是这是现代望远镜的雏形。也是伽利略第一次将望远镜对准了天空，画下了月球的模样。人眼的观测能力是有限的，下面必须用到相机的威力。1830年代照相是一件成本高时间长的工作，曝光就需要八个小时。Daguerre偶然发现了水银的作用，大大缩短了曝光所用的时间。关于他拍的那个照片，我记得在别的地方看到过，那个擦鞋的人也是他雇用的。因为曝光的时间即使是只有十分钟，路上的行人无法为他停止。接下来就是房地产的那段了，1840年代房地产的发展造就了一批千万富翁，其中一位是Palmer，他的一个女儿认为望远镜很有前景，给哈佛捐赠了一笔基金。哈佛雇用了一批女性来给拍摄到的照片分类归档，其中一位就是Henrietta Leavitt，就是这位发现了如何衡量星体距离地球的实际距离。1920年Nebula的成分究竟是什么，引发了大讨论。想要看清楚，就要操纵大型望远镜对着仙女座每天每天每天的拍照片，操作的这个人就是Edwin Hubble。通过照片，明确的证实了星云是由星体组成的。而且Hubble的观测还发现，各大星系正在远离我们星系，哈哈，想起了Carl Sagon的话，我们不知道做了啥，让我们在宇宙中如此的不受欢迎。观测发现宇宙正在膨胀，那么倒推回去，宇宙的起点就是一个点，这就是Big Bang。在地球上对宇宙进行观测，会受到各种限制。1990年人类第一个太空望远镜发射，这就是Hubble望远镜。节目最后提到了James Webb望远镜，当时还没有发射，这个在2022年经过各种延迟之后终于发射并且成功展开。理论上这个望远镜可以让我们看到宇宙的边缘。期待～ 第五集 汽车。18万年前人类第一次走出非洲的时候就只能靠两条腿。9000年前生活在北欧猎杀驯鹿的人，得靠狗拉雪橇，嘉宾还体验了一把，8只狗在雪地上飞奔，速度可以，看样子这个可能是个旅游项目。很多人会有个误解以为轮子被发明的很早其实并没有，早期人类为了移动几吨的巨石，用的工具是滚木。轮子只有和轮轴连接起来，才能变成车有运输能力，但是轮轴和轮子的连接处，如果只是靠人工打磨，精度难以掌握，做出来的车子很容易坏。直到青铜器出现，带轮子的车辆才真正普及。工业革命之前，煤矿的开采需要抽取地下水，如果是依靠人工，到达一定的深度再继续开采就没有经济效益了。一位教士Newcomen潜心研究，发明改进了一个20吨重的蒸汽动力抽水装置。比较喜欢这个节目的坦诚态度，从来不把一些科学家发明家的目的说的多么高尚脱俗，就很直接简单，这种发明有市场，能申请专利能赚钱。1774年英法海战的时候，英国海军的大炮经常Backfire，是因为大炮的内筒不够光滑，Wilkson解决了这个问题，帮助英国赢得了战争。Watt听说了这件事，雇佣这位改进了自己手中的蒸汽机，机器动力第一次取代了动物动力。不过这个发动机实在是太大，只能用在火车运输上。在城市中，主要还是靠马匹运输，随着人口的增加，马的数量也跟着增加，马大量的排泄物很快成为城市共同卫生和交通的重大难题。1886年Carl Benz缩小了发动机的尺寸，发明了汽车，这位工程师没有销售头脑，真的是多亏了他的老婆Berta，带着两个孩子，开着这辆汽车，一天形式了105千米，轻松超越了当时马匹一天的行程。虽然路途上问题不断，这位勇敢的女性最终到达了自己父母家，而且还上了报纸，这下大家都知道原来长途旅行可以用车了。现代人可能以为内燃机肯定是当时的主流，但是实际上当时三分之一的车都是用电池的，Edision也是认为电动车才是主流，问题在于电池的电量不够，以及充电时间太太长。Henry Ford是Edison公司的员工，动手能力非常强。下班以后就自己在家研究组装汽车，组装好以后发现门太窄了出不去，就把墙拆了，引来了房东的指责。实验了三年，获得了投资，1909年的售价是825美元。公司的一个员工Pa Klann去芝加哥屠宰场参观，有了流水线的想法，并且说服了福特安装。1913年的时候福特汽车的价格不到原先的三分之一，同一时期凯迪拉克的轿车一辆是4000美元，哈哈，不过凯迪拉克也没倒闭哈，看来还是有钱人喜欢。化石颜料的使用给环境造成了巨大影响，未来的趋势还是得是电动的，还是那两个100多年前的问题，电池的容量和充电时间，这两个问题可能石墨烯都能解决。还有一个更加激动人心的就是自动驾驶，极大的解放人类以及降低事故发生。 第六集 飞机。看到鸟类能在天上飞，人类一直也想飞，所以会想象神仙都是会飞的，天使都是带翅膀的吧。公元850年的西班牙，Ibn Firnas在身上粘上羽毛从山顶飞了下去。这段有个翼装飞行的片段，厉害。人类在很长时间里面一直以为是翅膀的煽动带动了飞行，其实最根本是空气，风筝就是个非常明显的对空气动力的应用。1502年达芬奇观察了鸟类的翅膀，设计了很多飞机的模型，从今天的眼光来看，这些其实是滑翔机。这里有个画面是达芬奇想象自己身后有两只大翅膀，哇，想起来《X战警》里面那个会飞的超能力者。George Cayley是个富有的贵族，发现把机翼倾斜6度，可以改变飞行的高度。研究了五十年飞行，1849年还做了一个载人飞行试验，飞行员是个十岁的小孩。当时的时代，气球飞行是大热门，Penaud想到了用Rubber Band给飞行增加动力，不过他的想法没有找到投资人，30岁自杀。Lillenthal向世人展示了他的滑翔机，为了这次展示，他还造了一座小山。这次大获成功，不过1896年他的运气用光，着陆时丧生，最后的遗言是，总得有人为此牺牲。咱们现在看到的前后轮一样大的自行车是从前轮超级大的版本改造来的，莱特兄弟就是开了一家自行车店，经常骑着自行车测验哪一种机翼能最有效率。当时的一大问题是滑翔机没有控制杆，他们创造性的相处了Wing Warping的方法，解决了这个问题。1902年试飞成功，节目组带着当年滑翔机的复制品在一个沙丘飞行，飞行员说，太佩服他俩了，自己设计，自己当试飞员。1908年第一架飞机卖给了国防部，一站期间飞机发展突飞猛进。当时的飞行有个问题，如果因为天气原因看不到地平线，会给飞行带来巨大的麻烦。这个问题的解决竟然是跟大海中的船舶有关。1838年Brunel设计了第一艘Iron Hull的船，结实是更加结实了，但是没想到产生了一个问题，这么多的铁，船上的罗盘失灵了。Elmer Sperry受到儿童玩具陀螺仪的启发，解决了这个问题。现在说起来好像很快很迅速，但是当时并不是哈，至少都需要三五年的时间才能解决。Sperry的儿子想到了可以把陀螺仪用到飞机上，用来确定地平线的位置。1929年飞行员Doolittle志愿测试，结果成功。商业航空开始发展起来，有个广告说从东海岸到西海岸只需要48小时，广告看起来轻松惬意，但是实际上很累，两天里面火车和飞机都有，飞机得经常途中加油。而且一个更大的问题是飞行高度只有1500米，非常容易受到天气的影响，不久就出现了人类历史上第一次航空事故。如何让飞机飞的更高，就要想办法抵抗高空的低温低气压，Wiley Post想到了用潜水服给高空飞行员加压，这个方法确实管用，现在战斗机的飞行员的飞行服还是这个原理。商业航空的方法是给整个机舱加压。下一个问题就是如何飞的更快，Frank Whittle自己就是飞行员，一边工作一边设计出了Jet Engine，就是咱们现在用的最多的发动机。过程也是各种艰难，没有投资人，1950年他自己还拍了一部电影记录其中的艰难。1941年试飞成功，震惊世界。如今各个航空公司在往新的方向努力，比如各种奇形怪状的飞机，电动飞机，还有一种就是个人用飞行器，这个好，上班不用堵车。 最后这个系列的科普清晰还有趣，不知道为啥看的人比较少。