在我钻研炭化模型几个月后,古奈教授开始问我要怎么设计我的炭化反应炉。
我从与肯尼亚制炭公司合作的经验中,心中已对这个反应炉样貌有了粗略的设想,但还没有一个确切的设计,所以不知从何下手。我面临的问题是,虽然我知道很多设计的可行性,但我不确定这些设计能否在肯尼亚或印度乡下加以制造及运作。
因此,2014年1月第二次去印度时,我也想再仔细地看看当地研发的炭化机器,以激发我的设计灵感。我先到卡威(Karve)博士的单位,花了一两天的时间观摩当地人如何制炭。有一天早上,我盯着压缩炭块的机器看了好几个小时,这部机器是用马达来发动的,发出嗡嗡嗡的声音。工人从上方喂食炭粉及黏合剂,下方出来的就是炭块。
忽然间嗡嗡声停止了,原来是机器坏掉了。工人面对宕机只是耸耸肩,接着不慌不忙地把机器拆开来修理,不到二十分钟,机器再度启动嗡嗡嗡地运转了。
这时,我似乎有点开窍了,原来我最终想设计出来的机器大小和效能就必须像这样,万一发生故障,现场就能解决。
问题是,我到底要怎样设计我的机器呢?我的心中仍然没有明确的答案。不过,我现在已经开始想象人们在印度乡间使用它的情景了。
从印度回到波士顿的飞机上,我开始在笔记本上涂鸦,试想着各种不同的设计,有的和我在印度所见的雷同,有些纯粹是天马行空。其中一款设计较合我意,但当我计算这个反应炉的导热值时,发现它不够大,这表示它无法使炉中的所有生物质都被充分加热。
这是一个非常令人困扰的难题。回到MIT后,我求教于实验室的同事,看看他们有没有解决办法。
我们站在白板前一个半小时互相脑力激荡,但似乎都无法解决这个问题。
“或许你可以在反应炉中投入很多加热过的石头,帮这个反应炉加热。”一位同事在大家沉默几分钟后如此说。大家都笑了,因为这根本是不可行的荒谬想法。看来,大家都已经想到脑袋发昏、没有别的主意了,我不得不请教史洛康教授,毕竟他是设计专家。
“我觉得,只要能解决这个导热值的难题,就能有个十分精美的设计了。”我告诉他。
“物理才不在乎你心中的感觉,也不在乎你的设计精美与否。”史洛康教授泼了我冷水。“你的设计违反了物理定律,你再怎么求我,我也无法帮你解决。你必须想出其他不违反物理定律的设计。”
我又垂头丧气地回到白板前面。最后,我对我的设计做了一些大幅度的修改。导热值的问题解决了,但我的设计却复杂许多。到了2014年初,我才终于有了第一个设计,一个我认为可以在印度乡间被制造及维修的反应炉。
以前,我一直以为,MIT的各项发明都是极端聪明者的瞬间灵感之作。我后来渐渐发现,这种发明可说少之又少,因为绝大部分的瞬间灵感一开始都是错误的,必须经过改良。大部分的发明都是尝试后再尝试、改进后再改进,逐步完善而成的。
有了第一个设计之后,我必须开始了解这样的设计在不同情况下的运作,因此我写了一个模拟程序(用我之前的烘干及炭化椰子壳的程序)。花了将近三个月的时间,我有了一个庞大的程序,大约需要在八台计算机上运行十二个小时才能完成一个模拟的情况,有些笨重,而且时常宕机。无论如何,我终于有了初步结果,恨不得赶快和我的论文委员会教授们分享。
我的第二个论文委员会会议安排在2014年5月。我为此准备了约六十张幻灯片。结果讲到一半,一位教授睡着了。当我讲了约四十五分钟时,古奈教授打断我:“我的脑袋被你搞得非常糊涂。我完全不懂你这些乱糟糟的公式。而且我也不同意你对于温度的说法——炭化温度太高反而导致能量不必要的损失。”
我不同意古奈教授的说法,如果炭化温度太低,反而会导致燃料质量不佳。
“你证明给我看。”古奈教授说。我试图解释我的模型,但他还是觉得杂乱无章,无法理解我的逻辑。这时,我说得也有些恼怒了。
“论文委员会的一个小时已经到了。”古奈教授最后说,“我还有另一个会议得赶过去。你把你的模型结构全部写出来给我看。我们下星期再继续讨论。”
我照做了,深盼这份四十页的详细文件会比我的解释更加清晰。一星期后,我和古奈教授有了后续的谈话。
“我读过你的文件了。”古奈教授说,“写得非常糟糕,我都打算要把你给当掉了。”
我有点惊讶,紧张得连吞咽口水都觉得口干舌燥。
“这份文件表明了你脑袋现在一片混乱,毫无逻辑可言。”古奈教授继续说,“你的模拟方式完全错误。”他解释,一个好的模型必须简明易懂,可以轻易地提取不同变量之间的关系。这时我才领悟到,我连这个最基本的因果关系都没有彻底搞清楚,又如何能百分之百确定我那复杂的模型是对的?
他要我把现有的模型全丢到垃圾桶里,从零开始。他认为我一开始应该把反应炉的模型简化成最简单的黑箱,这个黑箱模拟虽然不精确,有很多错误,但我应该尽可能从黑箱中观察不同的关系。等到都理解透彻后,再进一步把模型更复杂化。
我与古奈教授的会面再次铩羽而归,觉得我彻底浪费了他的时间。而我也浪费了过去几个月的时间,因为我先前写出来的所有模型都不能用。
晚上睡觉时,我做了一个梦。在梦中,我回到了那位面目和善的教授课堂上,正在写期末考的考卷。考题不多,但是很难。我解了很久,都没什么进展。
这时教授走到我身边,惊讶地问我:“你怎么还在这里,还没毕业?”(www.daowen.com)
其他学生马上朝着我看。我看着一张张陌生的脸孔;我认识的同届学生大多已经毕业了。我是最落后的学生。
我从睡梦中惊醒后,辗转难眠。我想起了麦特的故事。他也在MIT待了很久,但至少他在毕业前就已经在非洲成功地测试了博士论文中探索的科技。而我的博士研究至今已经要进入第六年了,不要说打造反应炉了,我连最基本的模拟都不会做。
“你是一个彻头彻尾的失败者。”我的脑海中有个声音在说,“人家麦特是真正的工程师,有多年的工作经验。而你之前一点工程经验都没有,是个冒牌货。你不会机械设计,也不会模拟。你正一点一点地露出马脚。你的研究终将一事无成。”
听着这个声音,我不禁潸然泪下。
但另一个声音接着响起:“这种把你自己和别人比较的心态十分危险,它可以彻底毁掉你。你不是麦特,也不知道他这一路上经历了什么样的艰辛和挫败,你所看到的只是他最终的成果而已。你不要想太多,只要专心做好当下的每一步就好,其他自然会水到渠成。”
“何况,”这个声音话锋一转,继续说,“如果你真的是冒牌货,那也不是你的错,那是MIT判断失误。该被归咎的是MIT,不是你。”
两种声音在我心中拉扯着,尽管难过沮丧,第二个理性声音终究还是略胜一筹。接下来几天,难免还是会郁郁寡欢,但是我也逐渐理解,这对经历挫败的人来说是正常的情感反应。只要我不被它牵着鼻子走,平和地面对它,沮丧和自我贬抑只是暂时的,就像罹患感冒一样,很快就会痊愈。
这就是我所谓的“感冒论”。在MIT,面对挫折、觉得前景不明或对自己毫无自信时,都需要一种应对策略;有人会大哭一场,有人会借助激烈运动,或是和亲友、校医详谈,我的应对策略则是调侃自己,说:“你又感冒了!”
虽然“感冒论”听起来有些荒谬可笑,但是对我的精神健康至关重要。我当救护员时,常常要照顾一些罹患忧郁症或企图自杀的学生,这些年来,我身旁也有两位学生真的轻生了,很多学生在MIT的高压环境下,精神状态逐渐走下坡,很多时候便是从“我是一个彻头彻尾的失败者”或“我是一个冒牌货”这样的念头开始的。而我这种半接受却又半调侃的“感冒论”,是我在偶尔忧郁时企图拯救自己、拒绝让忧郁演变为长期精神失调的有效方法。
2014年6月,我把我的模型全部重写,这段时间我几乎是以图书馆为家,因为必须重读很多模拟方面的教科书和文献,再加上我写好新模型之前,实在没脸回办公室工作。
到了7月,我的“黑箱模型”已经大致完成,所以我把它呈交给指导教授,又和他讨论了一次。虽然还是有些小地方要修改,但我的模型大幅提升了我的自信心和说服力。8月后,我开始把黑箱模型复杂化。
可是模型总归是模型,无法完全取代实体的反应炉,因此从2014年秋天开始,史洛康教授开始催逼我根据模型打造实体设计,包括反应炉要多高、多宽?如何一步步建造这个反应炉?
“古奈教授要你做模拟,目的是要你为自己的研究问题做足分析。”史洛康教授说,“但是,光靠分析是不足以得到所有答案的。机器设计及实体操作才是唯一能够印证你的分析的方法。”
我对机器设计毫无概念,生平从来没做过,也不会用任何工程制图软件。因此我画出来的工程图一开始就像卡通图案似的,缺乏细节。史洛康教授看了直摇头。
“我录用了一位新进机械工程硕士生梅根(Megan)。”他说,“梅根对于机械设计很有经验,也对这个炭化反应炉很感兴趣。你去和她谈谈,看看她能否帮你设计。这部分的设计说不定也可以成为她的硕士论文。”
梅根是加拿大人,除了机器设计,也热爱户外运动。她以前发明过一种新型医疗器材,因此有些创业经验。
我跟她解释了我的模型,并说明这部反应炉所需的尺寸等细节。她马上说我的设计有很多不切实际的地方,例如在反应炉顶端装个像甜甜圈但挖空的管子。
“这个甜甜圈是做什么用?”梅根指着那部分问我。
“这是可以均衡地注入更多空气,使反应炉的燃烧更完全。”
“这个甜甜圈的形状很难用铁皮制作,做起来会很贵。而且建好后放在炉子上方这里,以后没办法清理维修。”梅根说,“我们得想想别的设计方法。”
我们把整个反应炉的设计分成七个组件,每个组件都考虑到如何设计才能便宜、容易建造和维修等,同时考虑不同的组件如何组装。这也是史洛康教授最擅长的地方,因此他常常加入我们的讨论,给我们一些指导意见或他的经验。
2015年年初,史洛康教授把我们介绍给他合作很久的一位机器制造商,开始为我们不同的组件进行估价。这个制造商也给了我们更详细的设计建议。
整个设计过程花了将近一年。一开始,我只会画卡通似的设计图,经过了一年后,在史洛康教授及梅根的帮忙之下,我学会在设计中考虑每一个螺母及螺旋的位置和组装细节。
这时,古奈教授实验室年长科学家桑托什(Santosh)也开始在我的反应炉设计上助我一臂之力。这个反应炉需要连接到可燃气体上,而且我们得把气体点燃,过程中需要注意操作安全,否则一不小心就会造成火灾,甚至爆炸。桑托什有很多设计燃烧系统的经验,因此很有耐心地教我如何设计及控制火焰,并在不同的地方放上安全阀门。
很多人看到我的设计,都以为我是机器设计专家,已经从事设计很多年。但是事实并非如此。我是在毫无经验的背景下投入我的研究,而MIT一开始也从未要求我必须要具备这类经验,也不在乎我可能是一个“冒牌货”。反而是在我最不足的时候介绍了适当人才(如梅根及桑托什)给我,给予我详细的指点。我也发现,只要自己肯下功夫,在耳濡目染下,一个冒牌货也可以在一年内摇身变成专业的机械工程设计师。
因此,我在2015年夏天召开了我的第三次论文委员会会议。我从模型开始讲起,然后呈现了梅根和我做出来的设计,并且和在场的史托纳教授商议,请塔塔中心核准及拨款来建造这部机器。史托纳教授轻易地就同意我可以开始“大兴土木”了。
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