造就完美的“唯美发明”

实用性是评定发明创造的一项最基本的标准。因此，许多人在从事发明创造活动时，首先就会想到发明的用处。这种“实用”可以成为发明创造的“指南针”，为实现更加快捷的发明创造指引方向。笔者把这种以实用性作为发明目的的发明定义为“唯实用发明”。与此同时，还有一种“唯美发明”，发明人不管发明对世人有没有用，只为满足自己理论上的需求，追求一种“无用的美丽”，而有时这种“无用的美丽”可能由无用变为有用，转化为有广泛用途的发明。

哈代是英国一位研究纯数学的数学家，他认为真正的数学是优美和严肃的，应用数学是平凡和乏味的。他只追求纯数学，为他研究的数学“无用”而感到骄傲。数论成为了最符合他口味的纯数学，与此同时他也偏爱数论。但像哈代这样的数学家们抱着严肃的态度研究出的许多数论成果，后来都得到了“无心之用”，比如数论中的素数理论就被用于密码编制，在今天的信息安全领域中大显身手。

另一个与唯美主义发明直接相关的例子是记忆电阻器。2008年，美国惠普公司实验室研究人员发明记忆电阻器，但早在1971年，它就被美国加州大学伯克利分校的华裔电子科学家蔡少棠教授预言过。蔡少棠教授设想出记忆电阻器，不是要把这个东西派上用场，他只是觉得，电路基本理论加入了记忆电阻器，才显得完整、优美。

基本电路知识告诉我们：电路有三大标准元件，即电阻器、电容器和电感器，元件功能由电压、电流、电量、磁通量四个基本量决定。每两个不同的基本量可以决定一个元件，4取2的组合数是6，即应该得出6种元件。我们已经由电压和电流得出了电阻器，由电量和电压得出了电容器，由磁通量和电流得出了电感器，还应该有电流和电量、电压和磁通量、电量和磁通量三个组合。电量是在无限小瞬时的电流，电流是随时间连续变化而累加的电量，电流和电量本质上一样，因此不能看作是不同的基本量，电流和电量的组合“无效”，它们得不出一种新的元件；磁通量是在无限小瞬时的电压，电压是随时间连续变化而累加的磁通量，磁通量和电压本质上一样，因此不能看作是不同的基木量，磁通量和电压的组合同样“无效”，它们也得不出一种新的元件。最后剩下电量和磁通量的组合，这无疑是两个不同的基本量，完全能够进行有效组合，得出一种新的元件，但在现实中这样的元件并不存在，蔡少棠教授就在理论上先将它设计出来，称为记忆电阻器，简称忆阻器，并定义记忆电阻值等于磁通量和电量的比值。

电路基本理论和标准元件缺失了记忆电阻器，就不能达到对称和完美。这个缺失了37年的元件终于在2008年被发明，成为当年《时代》杂志评选出的50大最佳发明之一，还入选众多媒体评出的10大热门科技新闻。

记忆电阻器可以成为不间断电源UPS的替代品，成为快速重复写入能力更强的闪存替代品，成为存储密度更高的硬盘替代品，而这些用途，似乎都不是最初设计目的，只是美的衍生品。我们还能不能由此得到启发，再设计一个像记忆电阻器一样的唯美主义发明呢?事实上深入挖掘记忆电阻器的神奇性能，就能再次设计出一个用途更大的唯美主义发明——“自感发电机”。

遵循设计记忆电阻器的相同思路，就会看到基本电磁理论和基本电路理论一样存在缺憾，自古以来人们就发现了“磁生磁”。它要受到欧姆定律的限制：导体中的电流和导体两端电压成正比，和导体的电阻成反比。需要强调的是导体电阻是导体的材料、长度、横截面积和温度决定的一个固定值，不依赖于电流、电压而改变。这样一来，假设电路中电流增大，自感电动势增大，根据楞次定律，这个自感电动势产生的自感电流会阻碍原有电流继续增大，但因为电阻是固定值，为保持欧姆定律成立，电压也要随之增大，电压增大又使原有电流增大，以对抗自感电动势的阻碍，使电流最终达到了正常值。这样自感电动势和电压不相上下，电路中不再有多出来的电。

现在我们有了记忆电阻，记忆电阻是可变电阻而没有一个固定值，因此我们就突破了欧姆定律的限制。假设电路中电流(这里的电流应视作电量随时间连续变化而累加形成的电流)增大，自感电动势增大。根据楞次定律，这个自感电动势产生的自感电流会阻碍原有电流继续增大，但因为记忆电阻不是固定值，电压(这里的电压也应视作磁通量随时间连续变化而累加形成的电压)不一定也要随之增大，它可以不变甚至减小，而让记忆电阻相应地减小。这样没有电压增大使得电流增大，以对抗自感电动势的阻碍。虽然最终电流仍可达到正常值，但自感电动势产生的自感电流比电压产生的电流正常值更高，电路中又产生了多余的电。

如果我们可以不停地改变电流(比如无数次快速反复断开和闭合电路中的电键或电闸)，又让记忆电阻不停地减小，这等于就是让记忆电阻不停地记住自感电动势高于电压的状态，从而产生自感电流大于原有电流(记忆电阻的名称由此而来)。自感就会像互感一样持续不断地产生电能，我们就等于在充分而有效地利用自感来发电了。

目前还没有发明这样的自感电动机，但我们相信，就像记忆电阻器一样，自感发电机总有一天也会被设计和制造出来。这个为了满足美感而构想的发明一旦成为现实，将可能引起电力工业和消费电子业的一场革命!

总之，当我们计划从事一项发明创造时，评价一项技术，有时候要超越于它的实用性之上，也不必太在意它有没有市场，而是多考虑一下它在原理上美不美。如果原理上有缺陷，让人感到还不完美，那么，事实上就留给了发明人一个巨大的机会，弥补这个缺陷使其完整，既让自己的“爱美之心”得到满足，也可能得到又一个像记忆电阻器和自感发电机一样的唯美主义发明。

法国物理学家德布罗意指出：“在科学史的每一个时代，美感一直是指引科学家们从事研究的向导”，科学发现如此，技术发明也不例外。而英国物理学家狄拉克也有句名言：“方程的美比它符合实验更重要”，与此相类似，发明的美也可能比它有用更重要。

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