این اختراعات خود به خود کشف شدند

«اگر می‌دانستیم که داریم چه کار می‌کنیم، دیگر اسمش پژوهش نمی‌شد، مگه نه؟». این اظهار نظر آلبرت انیشتین در حالی که کمی کنایه‌آمیز به نظر می‌رسد، اما به زیبایی غیرقابل پیش‌بینی بودن کار علمی و تحقیقات را به تصویر می‌کشد. گاهی اوقات اشتباهات کوچک می‌تواند منجر به اختراعات خلاقانه شود. بسیاری از این اشتباهات کوچک، دنیایی را که می‌شناسیم تغییر داده است. آیا می‌دانستید که یک شکلات بادام زمینی منجر به اختراع مایکروویو شد یا اینکه اختراع چسب ولکرو با اشتباهی محض انجام شد؟

همان‌طور که آلبرت ام. گرینفیلد، متخصص املاک اشاره کرده است: «شانس اتفاقی است که برای افراد شایسته رخ می‌دهد». شانس می‌تواند به سراغ مخترعین سختکوش و خلاق هم برود.

در ادامه به سراغ تعدادی از بهترین و خلاقانه ترین اختراعاتی که به صورت تصادفی انجام شده‌اند می‌رویم.

پیس میکر قلب

باور کنید یا نه، ضربان ساز یا «پیس میکر» آن چیزی نبود که مخترع ویلسون گریتباخ تصمیم داشت، بسازد. به گفته دانشگاه کنکوردیا، مفهوم ضربان ساز از سال ۱۹۳۲ مطرح شده است؛ با این حال، پیس میکرها در آن زمان، اصلا قابل حمل نبودند و از یک موتور با میل لنگ دستی نیرو می‌گرفتند و اصلا به اندازه دستگاه‌های خودکاری که امروز وجود دارند، راحت نبودند.

در سال ۱۹۵۶ زمانی که گریتباخ (مهندس پزشکی) مشغول کار بر روی دستگاهی برای ضبط ریتم ضربان قلب انسان بود، یک حادثه بسیار خوش یمن اتفاق افتاد. او در مدار از مقاومتی با اندازه اشتباه برای دستگاه خود استفاده کرد و به طور تصادفی متوجه شد که دستگاه او می تواند الکترودها را مستقیماً به بافت عضلانی قلب برساند. این کشف تصادفی در نهایت منجر به ساخت ضربان سازهای کوچک‌تر در طول زمان شد. در نهایت این پیس میکرها آنقدر کوچک شدند که می‌توانستند در بدن افراد کاشته شوند. اولین پیوند موفقیت‌آمیز پیس میکر قلبی در سال ۱۹۶۰ انجام شد و ۱۸ ماه به عمر بیمار اضافه کرد.

اشعه ایکس

ویلهلم رونتگن اشعه ایکس را کشف کرد و جهان را برای همیشه تغییر داد. با این حال احتمالا نمی‌دانید که این اکتشاف پیشگامانه کاملا تصادفی بوده است. او با هدف بررسی اینکه آیا پرتوهای کاتدی می‌توانند از طریق یک لوله خلا عبور کنند، متوجه شد زمانی که ولتاژ بالا به الکترودهای مثبت و منفی درون لوله کاتدی اعمال می‌شود لوله، درخشش نسبتا عجیبی را از خود ساطع می‌کند.

در حالی که کنجکاوی رونتگن برانگیخته شده بود، لوله را با کاغذ سیاه پوشاند تا ببیند نور از آن عبور می‌کند یا نه. اینجا بود که متوجه شد با قرار دادن صفحه‌ای پوشیده شده با باریم و پلاتینیم هم شروع به درخشش می‌کند. پس نتیجه گرفت که در این فرآیند، نوعی تابش رادیواکتیو در کار است. او این تابش را اشعه ایکس نامید که «X» نشان‌دهنده ماهیت ناشناخته آن است. آزمایش‌های بیشتر او را به ثبت اولین تصویر اشعه ایکس از استخوان‌های دست انسان هدایت کرد و تاریخ ساخته شد.

نکته جالب ماجرا اینجاست که آن تصویر معروف در واقع دست همسر رونتگن است که با دیدن آن فریاد زد: « مرگم را به چشم دیدم!» قطعا او بعدها مفتخر بود که این کشف – به لطف تصویر دستش – اولین جایزه نوبل فیزیک را در سال ۱۹۰۱ برای همسرش به ارمغان آورد و زندگی افراد بی‌شماری را نجات داد. نه رونتگن و نه همسرش نمی‌توانستند پیش‌بینی کنند که این کشف به یکی از مهم‌ترین اکتشافات جهان و سنگ بنای پزشکی مدرن تبدیل خواهد شد؛ کشفی که هرروز در سراسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مایکروویو

نام پرسی اسپنسر ممکن است برایتان آشنا نباشد، اما امروزه اختراع او در ۹۰ درصد از آشپزخانه‌های آمریکایی و اکثریت آشپزخانه‌ها در سراسر جهان به چشم می‌خورد. اسپنسر که به عنوان مهندسی خبره شناخته می‌شد، در تلاش برای ایجاد راه‌های کارآمدتر و موثرتر برای تولید انبوه مگنترون‌های راداری بود (نوعی لامپ پرقدرت).

هنگام کار و تقویت قدرت لوله‌های مگنترون برای استفاده در مجموعه‌های راداری، اتفاق عجیبی رخ داد. در روزی سرنوشت‌ساز در سال ۱۹۴۶، زمانی که اسپنسر مشغول آزمایش روی یک مگنترون بود، تصمیم به استراحت گرفت. پس دستش را در جیبش فرو کرد تا شکلات بادام زمینی محبوبش را از جیب بیرون بیاورد و طبق معمول ذره ذره به خورد چند سنجاب بدهد. او بلافاصله متوجه شد که شکلات به طور کامل ذوب شده  و فقط یک گند به تمام معنا در جیبش به جا مانده است. ذوب شکلات بادام زمینی با مایکروویو کار آسانی نیست، زیرا دمای ذوب بالاتری نسبت به شکلات عادی دارد.

اسپنسر که کنجکاو بود چه اتفاقی افتاده است، فورا آزمایش دیگری انجام داد. این بار از یک تخم مرغ در زیر لوله استفاده کرد. چند لحظه بعد، تخم مرغ منفجر شد و صورتش را با بقایای تخم مرغ پوشاند. خوشبختانه اسپنسر صدمه‌ای ندید و به سرعت با کنجکاوی کودکانه به سراغ دانه‌های ذرت رفت و در نهایت پاپ کورن تولید شده را با همکارانش به شریک شد. به این ترتیب مایکروویو (فر) متولد شد. تنها یک سال بعد، این اختراع رسما وارد بازار شد و یکبار دیگر تاریخ‌سازی انجام شد.

چسب ولکرو

اغلب طبیعت، ایده‌های بزرگی برای اختراعات خلاقانه را به دانشمندان داده است و خب چسب ولکرو هم از این قاعده مستثنا نیست.

هرکسی که زمان قابل توجهی را در خارج از منزل سپری کرده باشد، بالاخره در مقطعی از زمان با گیاه «بیدمشک» یا بهتر است بگوییم فرزهای آن مواجه شده است؛ فرزهایی که به هر چیزی می‌چسبد و برداشتن آن از شلوار، کفش، ژاکت و حتی موی سر می‌تواند به کابوسی تمام عیار تبدیل شود.

دقیقاً همین گیاهان کوچک مزاحم، الهام بخش جورج دی مسترال بودند تا چسب Velcro را اختراع کند.

همه چیز زمانی شروع شد که جورج سگش را برای پیاده‌روی به جنگل برده بود. هنگام بازگشت، متوجه شد که غرق در فرز‌های کوچک شده است. فرزها به لباس، پوست و حتی سگش چسبیده بودند. او نمونه‌ای از این فرزها گرفت و آن‌ها را زیر میکروسکوپ بررسی کرد و متوجه وجود هزاران قلاب کوچک شد که به راحتی می‌توانند به هر سطح غیر لغزنده‌ای بچسبند. چشمه‌های خلاقیت جورج شروع به جوشیدن کرد و این مشاهده به او الهام داد تا یک بست دو طرفه بسازد: یک طرف با قلاب‌های سفت (مانند فرزها) و طرف دیگر با حلقه‌های نرم مشابه پارچه لباس‌های معمولی.

دی مسترال چندین ماده مختلف را برای ساختن قلاب‌ها و حلقه‌ها امتحان کرد تا بتواند قوی‌ترین پیوند را ایجاد کند. پس از چند آزمون و خطا، او متوجه شد که نایلون گزینه‌ای بی‌نقص است و به این ترتیب چسب ولکرو اختراع شد.

شیشه نشکن

شیشه‌های لمینت یا نشکن، مانند آنچه در شیشه جلوی خودروها یا شیشه محافظ بانک می‌بینیم، یکی از همان اختراعات خلاقانه ای است که کاملا تصادفی انجام شده است.

در سال ۱۹۰۳ هنگامی که ادوارد بندیکتوس، شیمیدان فرانسوی (نویسنده، آهنگساز و صحاف) مشغول آزمایش نیترات سلولز بود، به طور تصادفی فلاسکی حاوی این ماده را از روی میزش به زمین انداخت.

وقتی ادوارد به پایین نگاه کرد، متوجه شد که ظرف شیشه‌ای به جای شکستن و تبدیل به میلیونها تکه کوچک، فقط اندکی ترک خورده و شکل خود را حفظ کرده است. پس از بررسی بیشتر، او متوجه شد که آنچه شیشه را از آسیب جدی حفظ کرده، نیترات سلولز است که در داخل فلاسک خشک شده و این پوشش، نوعی لایه محافظتی ایجاد کرده است. بدین ترتیب اولین شیشه ایمنی ایجاد شد.

گزارش‌های ضد و نقیضی زیادی وجود دارد. در بعضی آمده که بندیکتوس فورا به پتانسیل کشف خود پی برد و بعضی دیگر ادعا می‌کنند او بعد از مطالعه درباره چندین تصادف که در آن افراد به دلیل شکستن شیشه جلو ماشین به شدت مجروح شده بودند، به فکر این اختراع افتاد. هر چه که باشد، سرانجام بندیکتوس از این تجربه با فلاسک الهام گرفت تا نوعی شیشه نشکن بسازد که در نهایت در سال ۱۹۲۷ در شیشه جلو اتومبیل‌ها بکار گرفته شد.

تفلن

در سال 1938روی جی. پلانکت به تازگی در آزمایشگاه جکسون دوپونت شغلی پیدا کرده بود که اولین کارش تحقیق در مورد سردکن‌های نوین بود. یکی از موادی که او با آن آزمایش می‌کرد، گاز تترافلوئورواتیلن (TFE) بود که در سیلندرهای کوچک در دمای انجماد ذخیره می‌شد.

پس از بازگشت از استراحت و بررسی یکی از سیلندر‌ها که مقداری گاز در آن ذخیره شده بود، پلانکت متوجه شد که هیچ گازی از آن خارج نمی‌شود؛ در حالی که وزن سیلندر یکسان باقی مانده و تغییری نکرده است. با نگاهی به داخل سیلندر، او و دستیارش متوجه شدند که یک پودر سفید عجیب در داخل آن تشکیل شده است. کنجکاوی او را وادار کرد تا آزمایشاتی روی این ماده مرموز انجام دهد و متوجه شد که در برابر حرارت مقاوم است، اصطکاک سطحی کمی دارد و نسبت به اسیدهای خورنده بی‌اثر است.

به لطف این خواص، واضح بود که این ماده، گزینه‌ای ایده آل برای تولید ظروف آشپزی بود و بعدها تفلون نام گرفت.

اگرچه تولید آن در ابتدا بسیار گران بود و عمدتا در فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما در نهایت از سال ۱۹۵۱ در قابلمه‌های آشپزخانه، تابه‌ها و انواع ظروف شیرینی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

چاپگر جوهرافشان

چاپ اسناد مهم این روزها بسیار ساده به نظر می‌رسد. با این حال، این اختراع هم یکی از شگفتی‌های کوچک مهندسی است که اگر اشتباه ساده و حیرت انگیز یک مهندس نبود، هرگز به وجود نمی‌آمد.

نمی‌توان انکار کرد که شانس، نقش مهمی در کشف فناوری «چاپ حرارتی» داشته است.

در 2 آگوست 1977، ایچیرو اندو، رئیس تیمی تحقیقاتی در شرکت Canon، قصد داشت تکنولوژی «پیزوالکتریک» را بهبود ببخشد و به طور تصادفی با یک آهن لحیم کاری به سرنگی پر از جوهر برخورد کرد. نتیجه (از افزایش ناگهانی گرما و فشار) تخلیه ناگهانی جوهر از سوزن بود. در ابتدا این موضوع آقای اندو را متحیر کرد، اما او به سرعت متوجه شد که این اتفاق، می‌تواند راه‌حلی برای ارسال فواره‌های کنترل شده جوهر روی کاغذ باشد. این نابغه ژاپنی در عرض چند روز، یک مدل کارآمد تولید کرد که بعدا به چاپگر جوهرافشان کانن تبدیل شد.

بعد از اینکه دو شرکت کانن و اچ پی از جدیدترین فناوری خود به صورت جهانی رونمایی کردند، هم اندو و هم جان وات بخاطر اکتشافات خود، جوایز و شهرت زیادی بدست آوردند. چاپگرهای طراحی شده حدود ۱۰ سال بعد از معرفی در اواسط دهه ۱۹۸۰ در دسترس عموم قرار گرفتند. امروزه صنعت پرینت، ارزشی معادل ۳ میلیارد دلار دارد که امکان اتصال چاپگرهای رنگی و کم هزینه را به هر رایانه شخصی مقدور می‌سازد. اختراع مشترک اندو و وات، منجر به شکل‌گیری همکاری بین این دو شرکت شد که تا به امروز ادامه دارد.

خشکشویی

درست است که عمل خشکشویی به روم باستان برمی‌گردد، اما قرن نوزدهم و به لطف خلاقیت مردی به نام ژان باپتیست جولی بود که خشکشویی به سرویس فوق‌العاده مفیدی که امروزه می‌شناسیم، تبدیل شد.

طبق افسانه‌ها در دهه ۱۸۴۰ خدمتکاری فرانسوی به طور تصادفی چراغی را به زمین انداخت و روغن تربانتین روی یک سفره کثیف ریخته شد. رئیس او که تولیدکننده پارچه فرانسوی بود، متوجه شد که به محض خشک شدن روغن، لکه‌هایی که پارچه را کثیف کرده بودند، از بین رفته‌اند. او آزمایشی طراحی کرد که در آن، تمام سفره را در یک وان حمام پر از تربانتین شست‌وشو داد و متوجه شد که پس از خشک شدن، سفره کاملا تمیز شده است. آقای جولی هنگام افتتاح مغازه خشکشویی خود در پاریس هم از این روش استفاده کرد.

طبق گزارش مجله Smithsonian در سال 1821 حق اختراع برای فرآیندی به نام «شست‌وشو خشک» در اداره ثبت اختراع ایالات متحده ثبت شده بود؛ یعنی چهار سال قبل از کشف جولی.

توماس جنینگز، لباس‌فروش خیاطی اهل نیویورک بود که به اولین آمریکایی – آفریقایی تاریخ بدل شد که در ایالات متحده حق اختراع دریافت می‌کند. او در حالی که به فروش لباس مشغول بود، مانند بسیاری دیگر از همکارانش با شکایت همیشگی مشتریان که نمی‌توانستند لباس‌های ظریف خود را بعد از لکه‌گیری تمیز کنند، آشنا بود. زیرا پارچه گران این لباس‌ها با روش‌های سنتی شست‌وشو سازگاری ندارد. بنابراین جنینگز قبل از کشف فرآیندی که بعدا آن را «شست‌وشو خشک» نامید، شروع به انجام آزمایش با روش‌ها و محلول‌های مختلف کرد. روش او موفقیت آمیز بود و نه تنها او را به شدت ثروتمند کرد، بلکه به او اجازه داد تا همسر و فرزندانش را از بردگی آزاد کند.

نایلون حبابی

مهندسان آلفرد فیلدینگ و مارک چاوانز به طور عمدی پوشش حبابی را اختراع کردند، اما هدف اولیه استفاده از آن به عنوان کاغذ دیواری برجسته بود؛ نه به عنوان پیچش بسته‌بندی همه منظوره.

با این حال، زمانی که ایده کاغذ دیواری حباب‌دار آنها شکست خورد، این دو کارآفرین تصمیم گرفتند تا محصول خود را به عنوان عایق گلخانه و بعدا در سال 1960 به عنوان پیچش بسته‌بندی محافظ به بازار عرضه کنند. اولین مشتری آنها کسی نبود جز غول صنعت رایانه «IBM» که از پوشش حباب‌دار برای محافظت از رایانه‌های خود در هنگام حمل و نقل استفاده می‌کرد.

بیایید به عقب برگردیم و نحوه ساخت این پوشش‌های محافظتی را بررسی کنیم. این دو مخترع در تلاش بودند تا نوعی کاغذ دیواری برجسته تولید کنند که برای نسل جوان جذاب بنظر برسد. آنها به سادگی دو تکه روکش پلاستیکی را در یک دستگاه آب‌بندی حرارتی قرار دادند، اما در ابتدا از نتایج ناامید شدند. نتیجه ورقه‌ای از مواد چند لایه با حباب‌های هوای محبوس شده از آب در آمد. آنها با تبدیل ناامیدی به فرصت، بیش از ۴۰۰ کاربرد بالقوه برای این ماده ارائه کردند و در نهایت به ایده بسته‌بندی محافظتی رسیدند.