愛因斯坦還設計過女士襯衫、助聽器和冰箱？！細數愛因斯坦那些無人問津的發明

▲圖片來源：

很少有人知道，阿爾伯特·愛因斯坦曾在七個國家擁有超過50項專利。

撰文 | Tibi Puiu

來源 | ZME Science

翻譯 | 冬鳶

阿爾伯特·愛因斯坦這個名字，幾乎已經成了理論物理天才的代名詞。我們通常會想象他伏案寫下關于空間與時間的方程，而不是在工作間里擺弄各種機械裝置。然而，在相對論與量子物理的突破之外，愛因斯坦還有一個鮮為人知的身份：發明家。也許并沒有多少人知道，事實上，他名下擁有超過50項專利。

年輕時的愛因斯坦成長在發電機、電燈和電表的陪伴之中，這些都來自他父親和叔叔經營的工廠。后來，在瑞士專利局工作期間，他進一步訓練了自己觀察機器如何運轉、以及如何改進機器的眼光。

到生命盡頭時，愛因斯坦的名字已經出現在多個國家的數十項專利之上。雖然這些專利最終都沒有真正走向市場，但它們展現出他對實用技術和應用發明始終不息的好奇心。從廚房電器到照相機，愛因斯坦試圖解決日常生活中的問題——其中一些問題在當時甚至真的會奪走人命。

現在，讓我們推開工作間的大門，認識一下作為發明家的愛因斯坦。

一臺試圖拯救生命的冰箱

▲愛因斯坦—西拉德冰箱，專利號GB282428

1926年，一家柏林報紙報道了一則駭人的新聞：一家四口在睡夢中因冰箱泄漏有毒氣體而窒息身亡。早期冰箱常常使用氨、二氧化硫或氯甲烷來制冷。一旦密封部件破裂，這些氣體就可能變成致命威脅。

這篇報道令愛因斯坦深受震撼。他聯系了自己的朋友利奧·西拉德（Leo Szilard）——一位匈牙利物理學家，也很擅長擺弄各種機械裝置。兩人一起設計了一種更安全的替代方案：一臺沒有運動部件、沒有密封件、泄漏風險也低得多的冰箱。他們沒有使用嘈雜的機械壓縮機，而是設計了一種后來被稱為“吸收式冰箱”（absorption refrigerator）的裝置。

他們的原型機基于一個簡單原理：當空氣壓力降低時，液體會在更低的溫度下沸騰。這個系統使用丁烷作為制冷劑，氨作為載氣。經過精心設計的腔室和管道回路，可以讓丁烷不斷蒸發和冷凝，從而安全地為食物降溫。

這臺機器最關鍵的部件是它的電磁泵。愛因斯坦曾解釋說：“交流電產生交變磁場，使一種液態鉀鈉合金持續流動。這種液態合金在封閉腔體內做往復運動，并充當泵的活塞。”

▲愛因斯坦—西拉德電磁泵

以當時的標準來看，這是一項出色的設計。由于沒有運動部件，幾乎不存在磨損，也大幅減少了泄漏風險。不過，這種冰箱還有一個明顯缺點——噪聲極大。一位工程師曾形容，這臺電磁泵“嚎叫起來像一只豺狼”。然而，就在相關專利陸續獲批之際，化學家托馬斯·米奇利（Thomas Midgley）推出了氟利昂，這是一種無毒制冷劑，也被視為更加安全的解決方案。愛因斯坦—西拉德冰箱由此逐漸淡出人們視野，盡管幾十年后，工程師們注意到，其電磁泵設計在核反應堆中也有應用價值。

為聽障人士設計的聲音系統

▲電磁聲音再現裝置，專利號 DE590783

愛因斯坦的發明興趣并沒有止步于此。1928年，他的朋友、歌唱家奧爾加·艾斯納（Olga Eisner）開始失去聽力。愛因斯坦于是找到了工程師呂多爾夫·戈爾德施密特（Rudolf Goldschmidt），兩人一起構思了一種新型助聽器。

他們利用的是“磁致伸縮”（magnetostriction）現象：磁場會使金屬棒的長度發生極其微小的變化。只要讓金屬棒保持張力，這些細微的長度變化就能追蹤由聲音轉化而來的電信號。他們在1934年的專利中將其稱為一種“電磁聲音再現裝置”（electromagnetic sound reproduction apparatus）。

在合作過程中，愛因斯坦甚至還為戈爾德施密特寫過一首俏皮的小詩：

“A bit technique now and then
Can also amuse thinkers.
Therefore, audaciously I’m thinking far ahead:
One day we’ll produce something good together.”

“偶爾來點技術活，
也能讓思想家樂在其中。
所以我大膽地展望未來：
總有一天，我們會一起做出好東西。”

這款助聽器最終并沒有進入市場——電子放大器（electronic amplifier）很快就取代了他們的方案。

能夠自動調節光線的相機

▲自動調節的相機，專利號US2058562

十年后，愛因斯坦又與德裔美國放射科醫生古斯塔夫·布基（Gustav Bucky）合作。他們設想出一種能夠根據光照條件自動調節的相機。

他們在1936年的專利中描述了一種“光強自調節相機”（light intensity self-adjusting camera）。它依賴的正是“光電效應”——這個現象也為愛因斯坦贏得了諾貝爾獎。其思路很簡單：一個光電池會測量進入相機的光線，并據此調節遮光裝置，從而避免照片過曝或欠曝。

目前尚不清楚他們是否真的制造過原型機。但這一概念預示了后來大量涌入市場的自動相機。柯達后來推出了Super Six-20，被譽為第一臺自動相機。但愛因斯坦和布基的設計出現得更早。這也是愛因斯坦試圖減少日常生活中操作阻力的又一個例子：把復雜的手動調節，變成順暢自然的使用體驗。

最出人意料的專利：一件女式襯衫

▲愛因斯坦設計的女士襯衫

在愛因斯坦的專利記錄中，也許最奇怪的一項是一件女式襯衫的設計，申請于1936年。沒有人完全確定他為什么會申請這樣一項專利。也許是幫朋友一個忙，也許只是他一時興起。不管原因是什么，它都提醒我們：即便是提出廣義相對論的人，也可能在興致來了的時候涉足一下時裝設計。

科學史家阿西斯·庫馬爾·喬杜里（Asis Kumar Chaudhuri）寫道：“這一設計的特點在于側面的開口同時也作為袖孔；如圖所示，一塊位于背部中央的衣片從肩軛一直延伸至腰部。”

發明事業遠不及物理學那樣成功

愛因斯坦的叔叔雅各布是慕尼黑的一位發明家。19世紀末，他曾為弧光燈、電表和發電機申請過專利。年輕的阿爾伯特正是在這個充滿小裝置和電線的世界里長大，身邊環繞著家族的電氣工作間。

這樣的成長背景，在愛因斯坦1902年至1909年于伯爾尼擔任專利審查員時派上了用場。他的工作是篩選專利申請，并評估其中的創新性。也正是在這一時期，1905年，他發表了后來被稱為“奇跡年”的一系列論文。這些論文解釋了光電效應，通過解釋布朗運動為原子的真實存在提供了證據，提出了狹義相對論，并以標志性的E=mc2方程確立了質量與能量的等價關系。

歷史學家馬修·特雷納在2006年的一篇論文中指出，這種雙重生活——一邊做專利職員，一邊從事理論物理研究——讓愛因斯坦“在這一職業領域積累了大量專業知識，而他一定也非常清楚專利制度可能帶來的好處。”

到20世紀20年代末，愛因斯坦在學術上的成就已經穩固，而德國的政治緊張局勢也日益加劇。此時，他又重新轉向發明。他與幾位合作者攜手合作，而這些人本身也都是多產的發明型人物。

然而，愛因斯坦的專利從未真正變成家喻戶曉的產品。大蕭條、納粹的崛起以及隨后爆發的世界大戰，再加上工業技術的迅速進步，都讓他的設計被擱置一旁。他的合作者——西拉德、戈爾德施密特和布基——后來都分別取得了其他突破，但他們與愛因斯坦共同完成的發明，卻始終停留在專利檔案之中。

不過，時至今日，這些專利依然有另一層意義。正如特雷納所說，愛因斯坦的專利工作表明，“專利是重建愛因斯坦同時代合作者歷史畫像的重要信息來源。”與此同時，它們也展現出愛因斯坦試圖解決現實世界問題的強烈動力。

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