懷特兄弟為何成功,而其他人卻失敗了?

他們沒有受過工程師的訓練,但他們從小就被培養出永不滿足的求知慾

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


來自俄亥俄州代頓市的兩位腳踏車銷售員竟然是第一批實現飛行的人,這在今天看來仍然令人震驚,就像一個多世紀前,當懷特兄弟在美國和法國的公共展覽中翱翔在目瞪口呆的人群之上時一樣。在短暫的時間裡,世界都沉浸在驚奇之中。懷特兄弟的成就值得重新審視,因為它挑戰了 21 世紀的觀點,即有抱負的年輕工程師應該在大學裡專注於 STEM 學科,而藝術和人文學科的課程不如數學和科學課程重要。如果懷特兄弟今天還活著,他們可能會警告我們,像這樣的教育教條會阻止我們培養出像他們那樣傑出的工程師。

威爾伯·懷特和奧維爾·懷特都沒有主修 STEM 學科。事實上,兄弟倆都沒有上過大學,也沒有接受過任何正規的技術培訓。“懷特飛行者”號的建造成本不到 1000 美元(按今天的美元計算約為 28,000 美元),這筆錢是他們透過腳踏車業務的利潤賺來的。“懷特飛行者”號的第一個原型機飛行了 852 英尺,經過改進後,最終飛行距離超過 40 英里。對於兩位來自代頓、沒有工程教育、沒有網際網路接入、沒有大學實驗室或圖書館的工人階級夢想家來說,這已經很不錯了。

在懷特兄弟設計和測試他們成功的飛行器的同時,史密森尼學會的大學教授兼秘書塞繆爾·蘭利也在設計他的飛行器。蘭利在他的“航空器”上花費了 70,000 美元(按今天的美元計算約為 200 萬美元),這筆錢主要來自美國戰爭部的撥款。在它的首次飛行中,蘭利的航空器在嘗試起飛時墜入了波托馬克河。


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懷特兄弟成功解決了一個困擾人類想象力數千年的工程問題,這並非偶然。飛行是一項極其複雜的 undertaking,絕非偶然。為了瞭解懷特兄弟成功的秘訣以及我們今天可以從他們身上學到什麼,我們必須考慮是什麼讓他們與眾不同。懷特兄弟擁有哪些性格、好奇心和氣質的品質,使他們能夠在專家無法做到的時候征服天空?飛行問題究竟是什麼樣的問題,以至於需要像他們這樣獨特的頭腦才能解決它?

在他們著名的首次飛行三十一年後,奧維爾·懷特反思了是什麼讓懷特兄弟與眾不同。一位記者在一次採訪中告訴他,他和他的兄弟體現了美國夢。他們是兩個出身卑微的男孩, “沒有錢,沒有影響力,也沒有其他特殊優勢”,卻攀升到了名望和財富的頂峰。“但這不真實,”奧維爾回答說,“說我們沒有特殊優勢。我們童年時確實有非同尋常的優勢,沒有這些優勢,我懷疑我們能否取得多大成就……。對我們最有利的是在一個總是鼓勵求知慾的家庭中長大。如果我的父親不是那種鼓勵孩子們追求智力興趣而不考慮利潤的人,我們早期對飛行的好奇心就會被扼殺在萌芽狀態,無法結出果實。”

懷特兄弟的父親米爾頓是一位新教主教,對書籍和各種探究都充滿熱情。他的妻子蘇珊是一位機械奇才,她在大學裡學習數學、科學和文學,並且經常為懷特家的孩子們製作玩具。他們家裡的書架上擺滿了小說、詩歌、古代史、科學論文和百科全書。他們鼓勵孩子們廣泛閱讀,並對自己的教育負責。當懷特兄弟被問及他們早期對飛行的興趣時,他們總是說他們對飛行感興趣是“為了好玩”,並且他們想用他們的利潤來資助未來的科學探索。

在 20 多歲後期,威爾伯·懷特開始閱讀關於鳥類解剖學和動物運動的書籍。這些研究最終將引導懷特兄弟開發出他們創新的三軸控制系統,該系統模仿了鳥類翅膀的扭轉運動。威爾伯很快寫信給史密森尼學會,索取塞繆爾·蘭利和奧克塔夫·查努特出版的關於空氣動力學的宣傳冊。“我是一個愛好者,但不是一個怪人,”他說,“我的意思是,我對飛行器的正確構造有一些個人理論。”

在兄弟倆開始在北卡羅來納州進行實驗後不久,他們發現史密森尼學會的科學家提供的氣壓資料表“不可靠”且錯誤百出。他們立即著手建造自己的風洞以獲得準確的測量結果。“我們做這項工作只是為了從學習新真理中獲得樂趣,”奧維爾回顧說。當沒有發動機製造商回應他們關於製造足夠小以適合飛行器的發動機的詢問時,他們還在他們的腳踏車店首席助理的幫助下製造了自己的發動機。他們經常爭論他們的飛行器的技術規格到深夜。在一次關於螺旋槳正確構造的特別激烈的爭論之後,他們發現自己處於荒謬的境地,即每個人都被說服接受了對方最初在爭論中的立場,但與討論開始時相比,並沒有達成更多的共識。他們爭論是因為他們尋求真理,而不是因為一個兄弟渴望戰勝另一個兄弟。

懷特兄弟永不滿足的好奇心和對真理的熱愛使他們能夠以其他人無法做到的方式,將他們作為人類的全部能力運用到多方面的飛行問題上。他們開始意識到,正如威爾伯所說,“飛行問題的複雜性使其如此困難。”這是一個“無法透過偶然發現一個秘密來解決的問題,而是透過耐心地積累關於一百個不同方面的資訊來解決的問題,其中一些方面調查人員自然會認為沒有必要深入研究。”

奧維爾和威爾伯經歷了一個關鍵的突破,當他們開始理解人類飛行問題的解決方案是科學和藝術的結合。機械技能和數學才能當然是製造機器所必需的,但大部分挑戰在於飛行的實際藝術。飛行員的藝術將需要閱讀風況、保持速度和平衡,以及使用飛機的控制裝置進行細微調整,以便飛機在飛行和著陸過程中劃出優美的線條。

懷特兄弟對藝術家感到親近,因為他們將自己理解為藝術家。飛行的藝術是人、機器和空氣之間複雜的舞蹈,需要數千小時的練習才能達到完美。難怪當威爾伯前往法國展出“懷特飛行者”號時,他參觀了盧浮宮 16 次,並在給妹妹的信中記錄了他對 30 多位畫家作品的印象。 

航空先驅奧克塔夫·查努特在 1890 年的一次演講中預測,“沒有人”可能具備解決飛行問題所需的想象力、機械敏銳度、數學能力和籌款技能。“一項完整發明的實現可能需要如此多種多樣的才能,”查努特說,“這就是進步如此緩慢的原因。”查努特在某種意義上是對的,在另一種意義上是錯的。解決人類飛行問題需要不止一個人。需要兩個人。懷特兄弟永不滿足的好奇心幫助他們培養了廣泛的知識面和勇氣,使他們像精通藝術、生物學和文學一樣精通機械學和數學。 

威爾伯·懷特和奧維爾·懷特是受過通識教育的人。如果今天的工程學院想要給他們的學生提供他們真正起飛所需的額外推動力,他們最好拓寬他們出了名的嚴格的課程要求,並鼓勵學生培養像懷特兄弟一樣的對學習的熱愛。

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