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创新带来的意外 ——“蜂鸟效应”

什么是“蜂鸟效应”?

你很可能听过一个广为流传的故事——一只南美洲亚马孙河流域的蝴蝶轻轻扇下翅膀,而后在遥远的美国的得克萨斯引发了一场龙卷风。这就是混沌理论中赫赫有名的“蝴蝶效应”,它描述了自然界中一种奇特的现象:由于事物都不是孤立存在的,经过一连串的因果链条,看似毫无关联的事物就能为彼此带来巨大的影响。

其实,在人类的创新活动中,也存在一种类似“蝴蝶效应”的现象。当人类需要解决某个具体问题的时候,就会出现新的发明创造,而新发明一旦传播开来,它们却最终会引发其他领域极难预料的变革,其影响范围之广甚至超出了我们的合理想象。这种由创新活动带来意外效果的现象被科学家称为“蜂鸟效应”。

“蜂鸟效应”的名字来源于生物学中蜂鸟进化的例子。在白垩纪的某个时候,植物的花朵进化出好看的颜色和芬芳的气味,能够向昆虫发出信号,告诉它们周围有花粉;同时,昆虫进化出可以提取花粉的复杂系统,并且无意之间为植物花朵进行了授粉。时光变迁,植物又给花粉补充了富含更多能量的花蜜,引诱昆虫把授粉当成一种惯常行为。正如植物进化出吸引昆虫的特性,相应地,昆虫也进化出能够“看”到花朵的感官,使其更容易找到植物。植物和昆虫在进化中相互适应、互惠互利的共生现象,产生了大量花蜜,却为体型更大的另一类生物——蜂鸟提供了机会,使后者能够从植物中吸食花蜜。

为了做到这一点,蜂鸟改变了自己的骨骼结构,进化出一种新颖的极快扇动翅膀的方式,让身体能够像昆虫一样悬浮在花朵旁边,这是其他脊椎动物无法做到的。最终,植物的繁殖策略促使蜂鸟完成了鸟类进化史上最不可思议的身体变化。

乍看起来,“蜂鸟效应”好像是“蝴蝶效应”的一个变种,但实际上,二者有本质的区别。蝴蝶效应的不确定性在于,它包括一连串几乎不可知的因果关系。蝴蝶扇翅膀与遥远的龙卷风之间有什么联系,我们无法剖析其中的逻辑脉络。我们只能说,由于自然界的万物都是彼此联系的,所以蝴蝶和龙卷风之间有联系。但在植物和蜂鸟的事例中,情况却完全不同:它们是不一样的生物体,有着完全不同的需求,但植物以清楚易懂的方式明确地影响了蜂鸟的外形。

蜂鸟效应带来变革

人类社会发展史中有不少变革和创新就是按照“蜂鸟效应”的模式发生的,其表现形式多种多样。

有一些“蜂鸟效应”是非常直观的。比如,印刷术的进步就可以引起生物学和天文学的巨大发展。

在西方的文艺复兴时期,德国工匠约翰内斯•古腾堡发明了印刷机,印刷机带来了书本的普及,书本的普及让很多人视力下降,导致人们对眼镜的需求激增。于是,生产镜片的厂商越来越多,镜片研发实验越做越频繁,这就促使眼镜工人发明了显微镜和望远镜。此后不久,显微镜使我们能够发现,生物原来是由微小的细胞构成的,而望远镜则帮助伽利略写出了天文学著作《星空信使》。

又比如,从技术上讲,互联网原本只是信息服务方式的创新,但它促使了人类社会所有领域出现巨大的变革。我们有了虚拟社交、在线购物、远程会议……可以说,互联网效应是对我们日常生活影响最深刻的一种“蜂鸟效应”。

还有一些“蜂鸟效应”比较微妙,它们虽然也对人类社会的发展产生了重要影响,但留下的“历史痕迹”却不那么明显。假如科学家告诉我们:摆钟的发明促使了工业革命的发生,冰块的使用改变了美国的经济结构和发展模式,空调技术影响了美国政治并引发了全球范围的人口迁徙……这些匪夷所思的说法一定会引起困惑。但按照“蜂鸟效应”的思路推导,我们很快就能豁然开朗。

精确计时与工业革命

大多数人在提到引发工业革命的技术时,自然而然地会联想到轰鸣的蒸汽机。但是,在工厂喧嚣的声音背后,一个更柔和但同样重要的声音无处不在,那就是正有条不紊为工人计时的摆钟的滴答声。如果没有摆钟,萌发于18世纪中叶英国的工业革命,至少需要更长的时间才能破茧而出。原因有三点。

首先,可以精确计时的摆钟,在确定海上经度方面起到了无与伦比的关键作用,因此极大地降低了全球航运的风险,这样就为最初的资本家提供了源源不断的材料供应,同时为他们打开了海外市场。

其次,17世纪末到18世纪初,全世界最精确的钟表都是英国生产的,英国工匠由此完成了制造精密器械所需的技术储备,当工业革命的创新需求出现时,这一技术储备可以极为便利地在其他制造业派上用场,就像生产眼镜的镜片技术为望远镜和显微镜的出现创造了条件一样。

第三,钟表匠其实是最终引领工业管理学的先驱。在旧式的农耕经济或封建经济中,工匠们不是按小时计酬,而是按件计酬。一个织工可以早晨织半匹布,然后做些杂七杂八的活,到了晚上接着织完剩下的半匹布。但这样混乱无序的日常安排是无法管理的,资本家为了让几百个工人的行动统一起来,以跟得上工厂机械的节奏,只能深度重塑工人的时间观念。

于是,在英国的伯明翰,陶器生产商乔赛亚·韦奇伍德建立了世界上第一个实行“打卡”制度的工厂。从此,时间变成了金钱,工人告别了悠闲适宜,而人类测量时间的能力的变革,也就带来了人类工业生产能力的提升。

冰块推广肉类屠宰业

制冷技术的革新同样会带来意想不到的后果。19世纪之前,用天然冰块来吸热是唯一可以制冷的方法,但想要将一块冰完好无损地保存几个月,几乎是不可能的事情。

到了1815年,世界上首位冰块商人弗雷德里克·图德经过10年的摸索,终于摸索出一整套可以保存冰块的方法——掘冰时将冰切割成大块;运输时用隔热的木屑包装;储藏时将冰块堆入冰库,冰库的外壳设计为两道石墙,石墙之间是空的,以减少与外界的热传导。

利用图德的方法,随后的几十年里,冰库在美国遍地开花,冰块也成为日常必需品(1864年,纽约三分之二的家庭每天都要订购冰块),并远销印度、巴西等热带地区。

冰块的普及让食品长期冷藏成为可能,也因此改变了美国的面貌,其中尤以芝加哥和中部地区的变化最为显著。芝加哥凭借纵横交错的铁路线与运河网,一直是美国重要的交通枢纽,中部地区生产的农牧产品从这里源源不断地转运到东北部沿海城市。但是在运输过程中,肉类难免会腐烂,如果运输活的牲畜,成本又太高,所以长期以来,许多东北部城市在自家的郊区饲养牲畜。

19世纪中叶,外来移民导致了纽约、费城等地人口激增,当地肉类供应已经满足不了人们的需求,同时,美国中部大平原的开垦使得牧场主拥有庞大的牧群,却没有相应数量的消费人群。人口密集的东北部和富产牲畜的中西部之间出现了严重的供需失衡。冰块最终为解决这个难题提供了出路。人们利用储存的冰块制作了“冷藏车厢”,可以让猪肉保鲜长达1年的时间,不久,“冷藏车厢”又自然而然地发展成“冷藏船”。芝加哥不仅通过铁路将肉类转运到纽约,也通过水路向全世界销售肉类,经济快速崛起,成为美国食品加工工业的中心。

同时,冰块帮助美国中部的肉类屠宰业从本地贸易发展为区域经济,进而发展成全球贸易。这项全球贸易的成功,改变了美国大平原的风貌,广袤无垠的草原再也看不到了,取而代之的是一处处工业化的饲养场。

空调带来人口流动

20世纪后,人工制冷的故事不再完全与冰块有关。最新奇、最伟大的人工制冷设备——空调就要登场,它用不到冰块,但带给人们更多的凉爽,并最终引发了人类社会的变革。

1925年,一位名叫威利斯·开利的工程师为美国派拉蒙影业公司的电影院安装了第一台中央空调,解决了电影院长期以来闷热难耐的问题,结果大受欢迎。随后短短数年里,空调横扫美国,几乎所有的电影院、百货公司、酒店或写字楼等大型商业场所都会配备空调以吸引顾客。但开利预感到,空调总有一天会进入普通家庭,所以,他又用了将近30年的时间将空调小型化——一个体积曾经超过货车的庞然大物,缩小到一个窗户就能容得下。

空调体积上的大幅缩小很快引发了一系列非同凡响的事件。时至1964年,南北战争之后形成的人口由南往北迁的历史潮流,如今翻转过来。美国昔日以贫困落后、种族歧视、人口外流著称的“阳光地带”(一般指美国北纬37°以南的地区)变得人口激增。1925年,开利在电影院实验空调效果的时候,佛罗里达州只有不到100万人,但半个世纪后,这个州正稳步成为全美人口最多的州之一,超过1000万人口住在安装了空调的房子里,将闷热的夏季挡在了门外。


开利的空调不仅使美国人口流动,也改变了美国的政治版图。南部曾经是民主党的大本营,如今却涌入了大量的共和党人,国会中的议员不再被分为“保守的南方人”和“进步的北方人”。同时,总统的分布也向南方偏移。1952年至今,除了奥巴马和拜登,所有的总统或副总统都出自“阳光地带”,但在20世纪的前50年,这里只贡献了两位美国总统。

全球范围内,空调也带来了相似的效应。在世界各地,发展最快的超级大都市压倒性地集中在热带地区,比如金奈、曼谷、马尼拉、雅加达、卡拉奇、拉各斯、迪拜和里约热内卢。人口统计学家预测,到2025年,这些炎热城市的总人口将超过10亿。不用说也知道,空调是这些城市能够吸引经济、飞速发展的基础。在1950年之前,世界上最大的城市,比如伦敦、巴黎、纽约和东京,无一例外都处在温带地区,这决不是偶然现象。现在我们看到的,可以说是由空调的创新引起的人类历史上的一次大规模的人口迁徙。

除了上述的例子,我们还可以在更多领域拓展思维。其实,“蜂鸟效应”并不复杂,它告诉我们非常重要的一点就是:创新一旦开启,潜能无可限量,发挥想象力,一切皆有可能。

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大科技杂志社 7个月前 (04-24) 回复