發明簡史：驚奇不斷的科普大百科

本書講述卓越的發現與發明，它們使得科學技術有所突破，並且推動知識演進。從最早、最基本的發現到當今最尖端的成就，人類的努力與才智塑造出現代世界，同時讓人類能夠持續開展豐富的可能性。這種彙集免不了有些主觀。比如說，罕見癌症的治療新發現可否與器官移植手術相提並論？另外，我們知道有些發明和發現是特定時間、地點與人物所為，但對於生火的出現要怎麼界定，該算進來嗎？再者，人們也許認為鈕扣的發明使得我們發展出當今服裝，但實際上是十三世紀的不明人士發明了扣眼才讓此事成真。

科學中的無名英雄
即使是「已知」的發明者或發現者，有時他們也是「站在巨人的肩膀上」，追隨一長串原創思想者的腳步而來。在其他例子中，發明美譽被歸功在錯誤的人身上，因為他們擅長創新或行銷，或者只是知名度高。於是，當你讀到莫林．皮萊斯在1928年發現青黴菌，並由他人發展出青黴素這種拯救百萬人的抗生素時，會訝然發現這些都不是亞歷山大．弗萊明本人所為。天才的尼古拉．特斯拉延續大衛．休斯的成果，才是真正發明無線電的人，而非一般認為的馬可尼。同樣地，開發出電燈泡的是約瑟夫．斯萬，而不是湯瑪斯．愛迪生。有超過二十個改變當今世界的偉大觀念，本書會揭露出它們真正出自何人之手。因此本書不像以往介紹創新發明的書籍那般老生常談，而是想要找出誰才是名符其實改進或改變了我們的生活，並且造成什麼影響。我嘗試彙集在知識、醫療與一般科學上有主要貢獻者。不過，藝術家並末入列。雖然我們相當確信莎士比亞、T．S．艾略特或林布蘭在文化上提升了我們，但說不出他們用什麼具體方式改變了世界。此外，本書不僅包括讓世界變得更美好的人，也包括發明毀滅性武器的人。有時改良者比發明者或發現者優先入列，因為他們的貢獻具有重要意義。有些項目的篇幅比其他來得長，例如默默無聞卻多產的大衛．休斯和理查．特里維西克。這通常有「澄清事實」的用意。

從史前時代到科學與工業革命
本書從史前時代說起，包括刀、魚鉤、衣服與縫針、磨石與弓箭。然後我們來到古代蘇美人、迦勒底人、埃及人、希臘人和羅馬人時期，包括他們的數學、天文、原子理論、槓桿和星盤。令人驚訝的是古人對原子的存在與不滅已經知之甚多。人們知道地球是圓的，而且不是宇宙中心，但後來西方文明的黑暗時代遺失了大量知識。然而在此期間，中國和伊斯蘭世界在計時器、火藥、醫藥、齒輪、代數、曲軸和羅盤等方面大步邁進。到了西方世界的文藝復興時期，我們開始重新發現遺失的知識。1336至1340年的古騰堡印刷機將阿拉伯世界的科學知識傳播到西方，文藝復興的同一期間發生了科學革命，在許多生活觀點上逐漸推翻教會教條。這是達文西、哥白尼、伽利略、哈維、波義耳、虎克和牛頓的年代，他們改變了世界。接著，這時期在科學上的求知、實驗與發現導致工業革命，促成了現代世界。我們看到接連出現的是蒸汽機、紡織機、工廠生產系統的開發、電力、漿紙和機械化鋼鐵工業。

加速發明與創新
到二十世紀，兩次的世界大戰刺激了發明與發現，雖然通常不是針對人類福祉，但也證實人們不可思議的發明創新能力。從第二次世界大戰之後，我們看到農業生產的大幅進步，並置身於資訊革命與電子時代之中。目前最令人興奮、也可能最具爭議的發展是在健康、疾病醫療、基因改造與醫藥上。科學家邁向的目標是能夠預防遺傳疾病，治療或舒緩某些癌症，藉此延長人類壽命。本書讀者可以了解自身生活在許多方面已經有所改變，都是源於當代或早期的許多發明與發現。這是生存的動機─改進而非接受，質疑而非順從，所以人類才能進步。對於本書提到的發明者，我們都欠他們一份感謝。科學精神幫助我們走出原始的藏身處，獲得當今的安身地，並為將來子孫世代帶來更好的生活。

【整形手術】
─約西元前500年─
蘇胥如塔，西元前六世紀，印度瓦拉納西

儘管他的確切年代有所爭議，蘇胥如塔（Sushruta）據信是活在西元前六世紀的一位印度人。他的梵文作品《蘇胥如塔文集》（Sushruta Samhita）描述了使用在42道不同程序中的121項手術器材，還有超過300種手術。他區分出1120種疾病，還將外科分為八類基本手術法，描述的手術有截肢、痔瘡切除、疝氣修補、眼部手術和剖腹生產。
蘇胥如塔也是整形手術與美容手術之父。在整形手術（plastic surgery）這名詞中，plastic來自希臘文代表雕塑或造型藝術的字眼。蘇胥如塔的整形手術基本原則是提倡手術前進行正確的物理療法，還描述不同缺陷及修補手法。其中包括：移除皮膚小瑕疵；用旋轉皮瓣修補局部損傷；移植皮瓣覆蓋完全損傷區域。蘇胥如塔的手術器材與手術被世界各地仿效。
蘇胥如塔為遭受割鼻懲罰的犯人重建鼻子，他的前額皮瓣移植技法被稱為鼻成形術（用前額皮瓣重建鼻形）。這技法至今幾乎沒有改變。1793年，一位英國外科醫師在印度觀察蘇胥如塔的鼻成形術過程，隔年在倫敦發表他的觀察結果，因此改變了歐洲整形手術的走向。
《蘇胥如塔文集》包含幾種首次披露的手術，例如腸道接合、前列腺腫瘤切除、白內障摘除和膿瘡引流。蘇胥如塔描述屍體解剖的方法與必要性，因此才能獲得解剖學知識。肢解的獻祭動物被用來研究不同部位的解剖。蘇胥如塔是第一個提倡用非生物練習手術技巧的醫師，例如使用西瓜、黏土罐和蘆葦。
這份文集的篇幅很長，譯成英文超過1700頁。蘇胥如塔詳述650種藥材的動物、植物與礦物來源。他在另外章節清楚解釋對於孩童與孕婦健康的高度重視。蘇胥如塔在毒物學的涉獵很廣泛，他對此詳列病徵、急救處置和長期照護，也將毒物與中毒途徑做分類。蘇胥如塔讚揚生活嚴謹、思維純淨、習慣良好和運動規律的好處，特別重視飲食和藥物的調製。他說疾病是單獨或綜合的基本體液失調，可能發自體內、體外或不明原因。
《蘇胥如塔文集》被譯成阿拉伯文，後來又譯成波斯文。這些譯本使他的作品遠播到印度以外之地。

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【沖水馬桶】
─西元1584年─
約翰．哈林頓，西元1561年─1612年，英格蘭巴斯

在沖水馬桶和隨之必要的污水處理系統出現之前，排泄物就只是往馬路上倒，對公共衛生造成極大風險。沖水馬桶處理排泄物的方式是經由排水管用水沖到另一個地點。現代馬桶包含一個S型、U型、J型或P型存水彎管，可以讓水留存在座盆裡隔絕污水管臭氣。因為沖水馬桶的一般設計不是就地處理排泄物，所以排水管必須連接污水管和污水處理系統。
直到二十世紀中葉，沖水馬桶都被稱為廁所（water closet, WC）。約翰．哈林頓（John Harington）是女王伊莉莎白一世的朝臣，被她稱為「頑劣教子」。然而，因為他的諷刺詩歌、翻譯作品和其他寫作，使得女王對他又愛又恨，就連繼任者詹姆士一世也是對他如此。他至今為人所知的《埃里阿斯的變形記》（1596年）是政治諷喻作品，指桑罵槐地說用酷刑毒害社會、藉宮廷撐腰詆毀他親戚的人都是糞便。因為書中暗指女王的親信萊斯特伯爵，哈林頓因而被逐出宮廷，後來還被監禁。
哈林頓發明了英國第一個沖水馬桶，又被稱為阿賈克斯（Ajax，jakes是馬桶的古字。今天還可以聽到jacksy（屁股）這個俚語。）它被安裝在巴斯（Bath）附近，哈林頓位於凱爾斯頓的莊園裡，建造於1584至1591年間。伊莉莎白女王暫時原諒他的嘲弄，在1592年造訪他在凱爾斯頓的宅邸。根據不同的傳聞，女王可能用了他的新發明，或者為她的里奇蒙宮訂做了一個。
哈林頓的廁所有一個底下開口的座盆，用一個皮製閥門封住底部。一個包含把手、槓桿和重錘的系統從水槽沖出水來，並且在沖洗座盆時打開閥門。不過一般大眾仍繼續使用便壺，經常從樓上窗口就往下面馬路倒出去。此外，城市的清糞人員會在晚上從廁所或茅坑收集裝排泄物的桶子，然後倒進河裡或當做肥料，因而導致疾病或引發傳染。
1738年，J．F．布朗德（J.F. Brondel）發明活塞式沖水馬桶。1775年，亞歷山大．康明（Alexander Cumming）取得第一個沖水馬桶專利。這設備類似哈林頓的沖水馬桶。他的S型彎管至今仍被採用，用來存水封閉座盆排水口，隔絕污水管傳來的臭氣。這設計在座盆彎管上方有個滑動閥門。1848年的公共衛生法規定每戶人家必須設有一個「馬桶、廁所或茅坑」。一個早期的沖水馬桶從英格蘭輸出到維多利亞女王位於德國愛倫堡的皇宮，不過為了維持禮儀，她是唯一獲准使用的人。

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【報紙】
─西元1605年─
約翰．卡羅勒斯，西元1575年─1634年，神聖羅馬帝國聖特拉斯堡（位於現今法國的亞爾薩斯地區）

因為報紙的發明，民眾能夠迅速得知政治新聞，這媒體也能廣泛散播政治宣傳，例如對於戰爭的辯駁和士氣的激勵。
約翰．卡羅勒斯（Johann Carolus）在富裕自由的聖特拉斯堡（Strasbourg）為有錢訂戶製作手寫報紙來維生。1604年，他買下一位已故印刷業者遺留的工坊，將設備安裝到自己家裡。手工抄寫報紙花費太多時間，所以他在1605年決定改為印刷。因為當時對即時資訊的需求日益升高，卡羅勒斯認為較低價格可以獲得更高流通量，用印刷可以為他賺更多錢。1606年，他向聖特拉斯堡市議會提出請願，要求保護他的權利以防止別人轉載他的新聞內容。
卡羅勒斯在1605年出版《所有值得尊敬與值得紀念的新聞集》（Relation aller Fürnemmen und gedenckwürdigen Historien），被認為是世上第一份報紙。這報紙是用印刷機印製（press），因此這名詞普遍套用在新聞業者和傳播媒體上，新聞界（the press）因此得名。如果我們定義「報紙」功能的標準是公開性、連續性、週期性和即時性（也就是定期出版的單一時事叢刊，出版間隔要短到能與接踵而來的真實新聞同步而行），那麼這是第一份報紙。到了十七世紀中葉，據估政治性報紙擁有最高普及率，在神聖羅馬帝國內達到250,000名閱讀人口，大約佔識字人口的四分之一。
如今，每天閱讀報紙的數十億人口都要感謝約翰．卡羅勒斯印出了第一份報紙，以及許多跟隨他腳步的人士。

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【斑馬線】
─西元1949年─
喬治．查爾斯沃思，西元1917年─2011年，英格蘭

這種畫條紋的穿越道對行人安全有普遍的提升，因為道路交通量在汽車發明之後增長極為快速。
這位鮮為人知的物理學家兼工程師在第二次世界大戰期間任職於交通研究實驗室，參與了巴恩斯．沃利斯（Barnes Wallis）發明用來摧毀德國水壩的彈跳炸彈製造團隊。這項軍事行動讓德國魯爾區停電數週，嚴重打擊德國士氣。
戰爭結束後，喬治．查爾斯沃思（George Charlesworth）領導的團隊考慮使用黑白條紋的人行穿越道，他推動試驗計畫，最後促成全球廣泛使用。經過單點測試後，塗上條紋的穿越道首先於1949年在英國一千個地點開始採用，原本的形式是藍黃交錯的條紋。1951年時在全國普遍實施，但改成對比鮮明的黑白條紋以加強夜間能見度，這種配色因而被稱為斑馬線。查爾斯沃思因此得到斑馬博士的綽號。