这三位被忽视的黑人发明家塑造了我们的生活

创新者改变了家务劳动、工业生产和高科技的本质

Dr. West holding a "smart" stethoscope

詹姆斯·韦斯特发明了微型麦克风,如今它被安装在从手机到助听器的一切设备中。

有许多黑人发明家已经成为我们民族意识的一部分。博学家农业科学家乔治·华盛顿·卡弗和化妆品创始人兼企业家 C. J. 沃克夫人就是其中两位。还有许多人在很大程度上直接影响了美国社会和文化,但他们的成就很大程度上被排除在顶级创新者的经典之外。这里有三位改变了化学工业、服装业、家务劳动和电信业的人。

诺伯特·里琉 (Norbert Rillieux) (1806–1894)

糖,在今天太普遍了,人们不假思索地就消费了,它曾经是富人的奢侈品。高昂的价格是供应有限的结果,而这些限制的存在是因为制糖过程艰苦而危险。在种植园里,甘蔗汁被煮沸以蒸发水分,最终产生糖晶体。奴隶工人用勺子将浓稠的液体从一个敞口大锅舀到另一个大锅中,以提高其浓度。他们的工作条件闷热,受伤很常见,燃料成本很高。然而,在一位名叫诺伯特·里琉的聪明的路易斯安那人彻底颠覆它之前,这是标准的生产方法。


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One of several patent drawings that Norbert Rillieux sent to the Patent Office

诺伯特·里琉发送给专利局的几张专利图纸之一。专利案例文件编号 3,237,制糖厂的改进,发明人:诺伯特·里琉。

来源:美国国家档案馆

里琉是一位自由的黑人,他在巴黎接受教育,因为新奥尔良的学校不会录取他。他擅长工程学,尤其是在使用蒸汽的项目上。在当时,蒸汽驱动着社会。他撰写了关于蒸汽机以及最大化蒸汽加热容器中蒸汽的方法的论文。在欧洲期间,他还从理论上探讨了改进蔗糖汁蒸发的方法,这是他小时候熟悉的过程。他回到新奥尔良应用这些想法。

里琉设计了一种有效的机械化多步制汁方法。他没有使用人工将含糖量增加的液体从一个大锅转移到另一个大锅,而是用管道将几个密封的真空锅连接在一起,并将其中一个锅连接到蒸汽机上。蒸汽机产生的蒸汽不是加热每个单独的锅底下的火焰,而是煮沸第一个锅中的液体。蒸发过程中产生的蒸汽没有被浪费,而是通过管道输送到下一个锅中并用于加热。每个后续的锅都由前一个锅的蒸汽加热。糖液也从一个锅流到另一个锅,每一步浓度都会增加,这个过程节省了燃料。最后,里琉采用了热力学原理,即压力和温度彼此跟随——一个变化,另一个也会变化。通过降低每个后续锅的压力,他降低了煮沸果汁所需的温度,这防止了糖焦化。

这位发明家通过驯服蒸汽和热力学彻底改变了制糖工艺。里琉的装置——现在称为多效蒸发器——已在世界各地的现代工业中使用,例如食品加工、化学品和制药。他的名字曾经广为人知,19 世纪的许多制糖公司都以使用“里琉系统”而自豪,但在上个世纪,对他的提及逐渐消失了。然而,很明显,这位化学工程的先驱让我们的生活更加甜蜜。

莎拉·(马歇尔)·布恩 (Sarah (Marshall) Boone) (1832–1904)

紧身胸衣是 19 世纪的一种时尚潮流。这种贴身的内衣开创了一个连衣裙腰部非常窄的时代。在 19 世纪后期,沙漏形被誉为一种美的事物。但是细腰给服装制造商带来了困难,他们需要在展示商品之前熨平褶皱。当时熨烫的常见布置是将一块长方形木板放在两把椅子上。然而,木板的形状使得几乎不可能将其插入连衣裙中,并将熨斗压在细腰或小袖子的褶皱上。有褶皱的服装不会吸引顾客,因此熨烫成为利润的严重障碍。一位名叫莎拉·布恩的发明家通过制造新的熨衣板克服了这个问题。

Patent drawing for Sarah Boone's ironing board.

莎拉·布恩的熨衣板的专利图纸,于 1892 年 4 月 26 日授予。

来源:美国国家档案馆

布恩出生在北卡罗来纳州的一个种植园。1847 年,她嫁给了詹姆斯·布恩,一位自由人,他很可能购买了她的自由。到 1856 年,他们搬到了康涅狄格州纽黑文,那里是从马车到钟表的工业中心。纽黑文也是紧身胸衣行业的中心,产量占世界供应量的近 70%。布恩是一位服装设计师,她决定想出一种更好的熨烫这些紧身连衣裙的方法。她于 1892 年 4 月 26 日获得了美国专利 473,653,用于熨衣板。正如她在专利申请中所述,她的目标是“生产一种廉价、简单、方便且高效的设备,特别适用于熨烫女士服装的袖子和衣身”。

她的设计的许多要素在今天的熨衣板中都很常见。她的板子一端变窄,并且是带衬垫且可折叠的。目前尚不清楚布恩是否从她的创新中赚到钱。但一些学者认为,获得专利本身就是一项成就,特别是考虑到她是第一批获得专利的非裔美国女性之一。她生活在一个社会限制她自主权的时代,但她进行了反击。布恩不仅提出了独特的设计,她还学会了读写,以便她可以研究类似的发明并填写她的专利申请。当布恩长大时,在南方教授奴隶读书是违法的。她成年后才学会,可能是在她的教堂里。

她的专利不仅突出了她的独创性;它还体现了获得自由的黑人所持有的自我实现的精神。以前被奴役的人们想要进入社会,改善自己,并为他们的孩子创造更美好的生活。布恩作为房主、企业家和社区支柱做到了这一点。她也是一位工程先锋。虽然没有纪念她的纪念碑,但她的智慧结晶却放在大多数家庭的壁橱里。

詹姆斯·韦斯特 (James West) (1931– )

自电话问世以来,社会就一直为之着迷。但第一部电话存在许多缺点。亚历山大·格雷厄姆·贝尔的发明很难拾取某些辅音,这就是为什么托马斯·爱迪生改进的麦克风成为将声音振动转换为电信号的标准方式。但即使是爱迪生的发明也有局限性。它需要一个大型电池才能运行。当詹姆斯(吉姆)·韦斯特发明了一种彻底改变我们交流方式的麦克风时,这种情况发生了改变。

格哈德·M·塞斯勒和詹姆斯·E·韦斯特的专利图纸 - 贝尔实验室:静电声换能器和箔式驻极体电容麦克风。

来源:FLHC 60 Alamy Stock Photo

韦斯特出生于弗吉尼亚州,梦想成为一名科学家。他的父母试图劝阻他,因为他的父亲认识三位黑人化学家,他们找不到实验室的工作。他父母的反对非常强烈,以至于他们拒绝支付他的大学学费。尽管如此,韦斯特还是独自闯荡,最终进入了费城的天普大学。在那里读书时,他看到了一则贝尔实验室暑期实习的广告。贝尔实验室是晶体管和激光前身等传奇创新的诞生地。在实验室获得实习机会是在科学精英中居住的机会,韦斯特抓住了这个机会并获得了它。

作为一名实习生,韦斯特的任务是制作一副耳机。他的设计包括一张拉伸的塑料片(聚酯薄膜)悬停在金属板上方。塑料片连接到电源的一端,金属板连接到另一端,使它们带相反的电荷。当引入振荡电信号时,塑料聚酯薄膜通过振动做出响应,从而产生声音。

有一天,韦斯特不小心断开了电源,然后听到了一些奇怪的声音。声音来自他那副据称没有电的耳机。经过调查,他发现聚酯薄膜塑料正在存储电荷,这使得他的耳机可以在没有额外电源的情况下工作。在贝尔实验室的图书馆里,他发现有一类叫做驻极体的材料可以存储电荷,而聚酯薄膜就是其中之一。这一发现激发了他的麦克风想法。在耳机中,电信号转换为声音。在麦克风中,情况相反,声音转换为电信号。韦斯特决定使用这种行为怪异的材料制造麦克风。它奏效了,这是一项重大突破。通过消除电池,韦斯特的麦克风可以小型化。如今,他的发明被安装在世界各地的标准电话、手机、平板电脑和助听器中。每年生产近 20 亿个。然而,很少有人听说过让人们能够交流的科学家。

里琉、布恩和韦斯特只是成千上万影响我们生活的黑人发明家中的一小部分,他们每个人都克服了挑战,带来了他们的创新。将他们与我们所有人联系起来的是他们不屈不挠的创造欲望。每个人都有能力创造东西,从苹果派到算法。当我们突出各种各样的人时,我们最能培养我们这一代人以及下一代人的这种能力。这些发明家的成就以及我们对他们的赞扬,确立了创造是我们共同遗产的一部分。这些黑人发明家克服重大障碍——包括社会和技术障碍——的能力也可以激励我们所有人坚持不懈地应对我们共同面临的挑战。

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