怀特兄弟为何成功,而其他人却失败了?

他们没有受过工程师的训练,但他们从小就被培养出永不满足的求知欲

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


来自俄亥俄州代顿市的两位自行车销售员竟然是第一批实现飞行的人,这在今天看来仍然令人震惊,就像一个多世纪前,当怀特兄弟在美国和法国的公共展览中翱翔在目瞪口呆的人群之上时一样。在短暂的时间里,世界都沉浸在惊奇之中。怀特兄弟的成就值得重新审视,因为它挑战了 21 世纪的观点,即有抱负的年轻工程师应该在大学里专注于 STEM 学科,而艺术和人文学科的课程不如数学和科学课程重要。如果怀特兄弟今天还活着,他们可能会警告我们,像这样的教育教条会阻止我们培养出像他们那样杰出的工程师。

威尔伯·怀特和奥维尔·怀特都没有主修 STEM 学科。事实上,兄弟俩都没有上过大学,也没有接受过任何正规的技术培训。“怀特飞行者”号的建造成本不到 1000 美元(按今天的美元计算约为 28,000 美元),这笔钱是他们通过自行车业务的利润赚来的。“怀特飞行者”号的第一个原型机飞行了 852 英尺,经过改进后,最终飞行距离超过 40 英里。对于两位来自代顿、没有工程教育、没有互联网接入、没有大学实验室或图书馆的工人阶级梦想家来说,这已经很不错了。

在怀特兄弟设计和测试他们成功的飞行器的同时,史密森尼学会的大学教授兼秘书塞缪尔·兰利也在设计他的飞行器。兰利在他的“航空器”上花费了 70,000 美元(按今天的美元计算约为 200 万美元),这笔钱主要来自美国战争部的拨款。在它的首次飞行中,兰利的航空器在尝试起飞时坠入了波托马克河。


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怀特兄弟成功解决了一个困扰人类想象力数千年的工程问题,这并非偶然。飞行是一项极其复杂的 undertaking,绝非偶然。为了了解怀特兄弟成功的秘诀以及我们今天可以从他们身上学到什么,我们必须考虑是什么让他们与众不同。怀特兄弟拥有哪些性格、好奇心和气质的品质,使他们能够在专家无法做到的时候征服天空?飞行问题究竟是什么样的问题,以至于需要像他们这样独特的头脑才能解决它?

在他们著名的首次飞行三十一年后,奥维尔·怀特反思了是什么让怀特兄弟与众不同。一位记者在一次采访中告诉他,他和他的兄弟体现了美国梦。他们是两个出身卑微的男孩, “没有钱,没有影响力,也没有其他特殊优势”,却攀升到了名望和财富的顶峰。“但这不真实,”奥维尔回答说,“说我们没有特殊优势。我们童年时确实有非同寻常的优势,没有这些优势,我怀疑我们能否取得多大成就……。对我们最有利的是在一个总是鼓励求知欲的家庭中长大。如果我的父亲不是那种鼓励孩子们追求智力兴趣而不考虑利润的人,我们早期对飞行的好奇心就会被扼杀在萌芽状态,无法结出果实。”

怀特兄弟的父亲米尔顿是一位新教主教,对书籍和各种探究都充满热情。他的妻子苏珊是一位机械奇才,她在大学里学习数学、科学和文学,并且经常为怀特家的孩子们制作玩具。他们家里的书架上摆满了小说、诗歌、古代史、科学论文和百科全书。他们鼓励孩子们广泛阅读,并对自己的教育负责。当怀特兄弟被问及他们早期对飞行的兴趣时,他们总是说他们对飞行感兴趣是“为了好玩”,并且他们想用他们的利润来资助未来的科学探索。

在 20 多岁后期,威尔伯·怀特开始阅读关于鸟类解剖学和动物运动的书籍。这些研究最终将引导怀特兄弟开发出他们创新的三轴控制系统,该系统模仿了鸟类翅膀的扭转运动。威尔伯很快写信给史密森尼学会,索取塞缪尔·兰利和奥克塔夫·查努特出版的关于空气动力学的宣传册。“我是一个爱好者,但不是一个怪人,”他说,“我的意思是,我对飞行器的正确构造有一些个人理论。”

在兄弟俩开始在北卡罗来纳州进行实验后不久,他们发现史密森尼学会的科学家提供的气压数据表“不可靠”且错误百出。他们立即着手建造自己的风洞以获得准确的测量结果。“我们做这项工作只是为了从学习新真理中获得乐趣,”奥维尔回顾说。当没有发动机制造商回应他们关于制造足够小以适合飞行器的发动机的询问时,他们还在他们的自行车店首席助理的帮助下制造了自己的发动机。他们经常争论他们的飞行器的技术规格到深夜。在一次关于螺旋桨正确构造的特别激烈的争论之后,他们发现自己处于荒谬的境地,即每个人都被说服接受了对方最初在争论中的立场,但与讨论开始时相比,并没有达成更多的共识。他们争论是因为他们寻求真理,而不是因为一个兄弟渴望战胜另一个兄弟。

怀特兄弟永不满足的好奇心和对真理的热爱使他们能够以其他人无法做到的方式,将他们作为人类的全部能力运用到多方面的飞行问题上。他们开始意识到,正如威尔伯所说,“飞行问题的复杂性使其如此困难。”这是一个“无法通过偶然发现一个秘密来解决的问题,而是通过耐心地积累关于一百个不同方面的信息来解决的问题,其中一些方面调查人员自然会认为没有必要深入研究。”

奥维尔和威尔伯经历了一个关键的突破,当他们开始理解人类飞行问题的解决方案是科学和艺术的结合。机械技能和数学才能当然是制造机器所必需的,但大部分挑战在于飞行的实际艺术。飞行员的艺术将需要阅读风况、保持速度和平衡,以及使用飞机的控制装置进行细微调整,以便飞机在飞行和着陆过程中划出优美的线条。

怀特兄弟对艺术家感到亲近,因为他们将自己理解为艺术家。飞行的艺术是人、机器和空气之间复杂的舞蹈,需要数千小时的练习才能达到完美。难怪当威尔伯前往法国展出“怀特飞行者”号时,他参观了卢浮宫 16 次,并在给妹妹的信中记录了他对 30 多位画家作品的印象。 

航空先驱奥克塔夫·查努特在 1890 年的一次演讲中预测,“没有人”可能具备解决飞行问题所需的想象力、机械敏锐度、数学能力和筹款技能。“一项完整发明的实现可能需要如此多种多样的才能,”查努特说,“这就是进步如此缓慢的原因。”查努特在某种意义上是对的,在另一种意义上是错的。解决人类飞行问题需要不止一个人。需要两个人。怀特兄弟永不满足的好奇心帮助他们培养了广泛的知识面和勇气,使他们像精通艺术、生物学和文学一样精通机械学和数学。 

威尔伯·怀特和奥维尔·怀特是受过通识教育的人。如果今天的工程学院想要给他们的学生提供他们真正起飞所需的额外推动力,他们最好拓宽他们出了名的严格的课程要求,并鼓励学生培养像怀特兄弟一样的对学习的热爱。

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