科学史上有哪些重大发现是由于意外或者失误？

莺歌燕舞

科学史上有哪些重大发现是由于意外或者失误？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/54656254

检验医师

黄鸣龙反应，整本有机化学人名反应中提到的唯一一个中国人名字的反应，黄鸣龙大佬是做甾体化合物的，有一次大佬要去哈佛研究甾体，碰巧做了这个wolff反应，他按照wolff的方法搭好了反应装置，然后让隔壁的中东小哥帮忙看着，自己去纽约忙别的去了。结果他回来一看，反应中途有个烧瓶的软木塞脱落了，烧瓶里的水和肼催化剂早就跑没了，什么都不懂的中东小哥一脸蒙逼，表示自己不是很懂大佬做的实验，不愿意背这个锅，然而大佬却发现产率竟然比正常做实验高的多，他仔细的想了想，认为反应后半部分软木塞脱落后，催化剂慢慢流失，压力下降，反而促进了反应的正向进行。于是他改进了方法，在后半程减压蒸出催化剂和多余水分，把反应效率提高到了90%，时间从20小时缩短到4小时，大幅降低了反应的条件。 为了纪念他，这个反应中加入了他的名字。他也成为了整本有机化学书中唯一的中国名字。而这一切都要感谢那个中东小哥！

长长的路

科学史中意外造成的重大发现，多得简直三天三夜也说不完。如果看生命科学和现代医学的各种发展，只有一小撮是真正的求仁得仁，99.99%的研究发现都源于意外和失误。相比其他自然科学可能还要多得多。特别的，有的百年一遇的大发现甚至必须要到最后关头，把产物丢到废液缸了之后，才能做得到哦~ 233333 @白赟昊

灵魂画手、系统生物学的先驱Uri Alon就这样描述生命科学研究：



你以为从A出发会发现B，而现实是，你会绕来绕去永远也实现不了B，而是最终得到C

只不过有的发现故事异彩纷呈广为流传，结果也非常重大，而有的发现故事则不为人知了。
1. 废液缸里出奇迹——水母素和绿色荧光蛋白（GFP）的发现 （2008年诺贝尔化学奖）

扫了一眼居然没有人说GFP这么经典的故事。其实很多科普文章都说过这个历史过程，我这里就简单讲一讲下村修的故事。


1956年的日本，年轻的下村修（上图）终于解析了小甲虫们荧光的来源——荧光素的结构。然而他不知道的是，他的导师忘了告诉这个课题很多人尝试过都失败而归。荧光素的成功，激发了下村修的斗志，去研究另一种发光的神奇生物——水晶水母（如下图）。


下村修是个生物化学家。任何生物到了生物化学家手里一般没什么好下场，都是死无全尸被碾成渣渣，然后生化学家会从中提取出各种各样的分子，测试他们的性质。
下村修也是这么做的，因此正如绝大多数生化学家的日常生活一样，报应不爽，没有一个实验是成功的。
直到有一天，当实验又都失败了，下村修把所有的试剂倒进水池的时候，水池亮了！
下村修想了想，今天中午切水母水槽里可能还积了不少海水。顺着这个思路，他终于发现是海水中的钙离子，激发了水母发光，并成功的分离出了关键的蛋白质水母素！

不过这个起源故事里还有第二个意外：水母素发蓝光，而水母是发绿光的。
下村修敏锐的意识到，蓝和绿，那还是很不同的嘛。这说明一定还有什么物质能够把蓝光变成绿光。于是他就在拿着个手提灯照所有的样本，找啊找，终于分离出了绿色荧光蛋白GFP。
可以说，正是GFP的发现，照亮了近20多年遗传、细胞生物学等多个学科的快速发展。有了荧光标记，我们就可以肆意的在细胞还活着的时候观察各种各样的基因表达、蛋白定位、相互作用等等等等。

这个故事告诉我们。“如果实验不顺利，就把样本扔到地上或桌上或是海水里，然后再做实验一定成功，不论什么实验。”——马丁 查尔菲 2008年诺贝尔化学奖获得者

2. 实验手套没带好的代价——LSD迷幻效应的发现

如果我说D-麦角酸二乙胺，你肯定不知道是什么。但是LSD这个名字那是相当的大名鼎鼎啊，最强的精神药品之一，别的毒品试剂有效剂量都是毫克，而LSD只需要微克，小1000倍，“一粒沙子十分之一”的剂量就能送人上天了，比云南同胞吃菌汤看小人的效率不知道高到哪里去。而且依赖性低，成瘾性无，价格昂贵。这么厉害的迷幻剂，当然在很多国家都是非法药物，而且被视作潜在的化学武器。



吃完LSD世界大概是这样的？

第一个合成LSD的Albert Hofmann显然当初也不是奔着合成迷幻剂去的，人家只是老老实实地做一个看起来很正常的项目——合成并研究麦角碱以及衍生物的性质。
麦角，本身就有着传奇的历史，粗糙的讲是被真菌感染之后的变黑的小麦（真菌的子实体），人误食了之后会中毒，有惊厥、坏疽等症状，相当凶残，被西方称为“圣安东尼之火”。但后来逐渐的，人们开始学会利用麦角里面的各种物质进行医疗，西方记载（1582）最早的实践是用来催产，但是同时还是有流产和中毒的风险。
随着技术的进步，人们当然不用冒着生命危险去吃麦角啦，而是使用纯度极高的麦角碱以及各类衍生物治病。比如如今催产，就可以来一发麦角新碱，又便宜有好用，起效快更持久非常安全。
Albert Hofmann的老板Arthur Stoll教授最早开始研究麦角碱，并纯化了麦角胺（现在用来治偏头痛）。然而同时Stoll也告诫年轻的Albert，这个工作很难做，因为这类物质非常不稳定极易降解。
既有困难，又有这么大的科学和医疗意义，刚刚来到山德士（如今已经是诺华啦）的Hofmann当然迎难而上了，也是这个期间，他第一次合成了LSD-25，也就是后来被广为人知的LSD。
但是，当时什么也没有发生。
Hofmann博士搁置了LSD转去研究同批其他有意思的化学物质，这其中就包括ergocryptine，溴隐亭的前体，可以治疗帕金森综合征、二型糖尿病等等重大疾病，还包括另一种药，卖的很好的ergoloid，曾经用来治老年痴呆和中风。
（此处有字幕）——五年后——

一股神秘的力量驱动着Hofmann博士，对LSD-25又提起了兴趣。
“要不再试试动物实验？也许能发现点别的功能呢。”
万万没想到，这次的实验动物变成了Hofmann自己。
那是1943年的春天，Hofmann又重新合成了一点LSD-25，这次他不知怎么地，也许是通过手指间吸进去了一点LSD。于是他hold不住了，不得不终止实验提前回家，很快睡着了，并在眼前看到了奇异的景象和绚丽的颜色。
Hofmann意识到——好有趣啊！于是决定开始在自己身上做实验，一回生二回熟，他把LSD的摄入量提到了250mg（严重超标了），很快就起了反应，说都不会话了，眼前涌现各种幻觉，天使恶魔齐飞，宛如一脚天堂一脚地狱。突然灵魂离开了身体，如旁观者一样看着这个世界——哎不对，这是要死了吗？因为带给这个世界LSD，我却要被LSD带走了，真是讽刺！
在混乱又诡异奇绝的世界里度过了一段时光之后，Hoffman终于又回到了现实世界，双脚站到了平地上。医生给他做了检查，并没有什么副作用！
于是Hoffmann的同事们，秉持科学严谨的精神，做了重复试验——品尝了80mg左右的LSD。
实验效果很成功！重复性极高。于是没多久LSD就作为一种精神药物传开了，先是心理学家用来研究心理治疗，后来变成了很多人party时用的致幻剂。但是由于危险性——效率太高了很容易被拿来做坏事甚至变成化学武器，LSD逐渐的被许多国家禁止使用了，连带着LSD的相似物前体也受到了管制，比如说前面提到的催产剂麦角新碱。

有兴趣的同学可以参考阅读 Albert Hoffmann自己写的关于LSD书，非常详实有趣：
LSD - My Problem Child
LSD——我的问题儿童

这个故事告诉我们，有时候做实验不带手套有惊喜。
另：老爷子活到102岁也是待机超长啊

有空再更点别的，这种故事真的太多了，近一点的还有比如约翰·基夫把实验用的电极放错了，结果得了2014年诺贝尔医学和生理学奖。

科学研究光有意外和失误是不够的，还得有发现意外的眼睛。正如巴斯德和很多人所说过的，机会是留给有准备的人。
In the realm of scientific observation, luck

is granted only to those who are prepared.

—Louis Pasteur

最后也用Uri Alon的下一张图做结尾。


绝大多数的意外C都没什么价值，不停地探索才能找到真正有意义的结果

卡卡

以刘安为PI的科研小组意外发现胶体聚沉现象，全球首次制出豆腐。
刘安是刘邦之孙、西汉皇族宗亲、知名的哲学家与博物学者，爱好非常广泛，曾资助大量的科研及哲学领域的工作，也曾亲自进行科学研究。164BC，刘安被封淮南王后，在八公山建立了一个生物化学实验室，主要研究方向是药物对人体寿命的影响，在当时属于前沿热门学科。该实验室科研经费充足、待遇优厚、方向热门，很快吸引了大量的化学家就职。
一天，该实验室某实验员用黄豆配制植物蛋白溶液，准备用来培育丹苗（药物半成品），不料在实验过程中不小心将硫酸钙溶液打翻进植物蛋白溶液，本次实验即告失败。然而神奇的是，硫酸钙使植物蛋白溶液发生了很大变化，形成了某种白白嫩嫩滑滑的东西。那个时代，还没有质谱仪、光谱仪等现代分析设备，为了了解所生成物体的成分和特性，有人大着胆子尝了一些，发现意外的好吃，于是上报给刘安。刘安组织力量反复试验，经小试、中试一系列过程，最终确定了该产品的标准生产工艺，将之命名为——菽乳（后来改称豆腐）。
这一反应被后世命名为“胶体聚沉”，于是，刘安成为了我们已知的以科学手段研究胶体聚沉现象的第一人。
刘安的实验成果公布后，引起了广泛的兴趣，被众多学者大量引用：

1、“豆腐之法，始于汉淮南王刘安。凡黑豆、黄豆及白豆、泥豆、碗豆、绿豆之类，皆可为之。造法：水漫皑碎，滤去滓，煎成，以盐卤汁或山矾叶或酸浆、醋淀就釜收之。又有人缸内，以石膏末收者。大抵得咸、苦、酸、辛之物，皆可收敛尔。其面上凝结者，揭取晾干，名豆腐皮，人馔甚佳也。味甘、咸、寒，有小毒。”——李时珍（1518—1593）：《本草纲目二十五卷》
2、“种豆豆苗稀，力竭心已腐；早知淮南术，安坐获泉布。”——朱熹：《素食诗》
3、“豆腐始于汉淮南王刘安，方士之术也。”——叶子奇：《草木子·杂制篇》
4、“豆以为腐，传自淮南王”——方以智：《物性志》
5、“豆腐，淮南王刘安造。”——高士奇：《天禄识余》
……

什么？豆腐不是重大科学发现？
“皮蛋豆腐、鲫鱼豆腐汤、鱼头豆腐汤、麻辣豆腐、肉末豆腐、小葱拌豆腐、豆腐汤、鱼香豆腐 、脆皮豆腐、铁板豆腐、白菜豆腐锅、豆腐丸子、煎豆腐、文思豆腐……”你知道由于有了豆腐，食品工业随后产生了多少重大科研成果吗？

对了，刘安还是热气球的发明者（使用鸡蛋壳做实验并成功），百科全书《淮南子》的主编。真是一位全才式的人物呵！


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感恩由您

伟大的青霉素发现。
青霉素，被列入改变人类历史发现top3的经典发现，就是一次意外。
青霉素是人类首次明确对抗疾病，尤其是微生物（病毒/细菌等）引发的疾病的一次巨大努力。从此以后，我们找到了杀伤细菌的强效药物，结束了传染病几乎无法治疗的时代；从此出现了寻找抗菌素新药的高潮，人类进入了合成新药的新时代。


青霉素的出现，极大的降低了人类的死亡率，过去，一点外伤就有可能引发感染，最后导致严重疾病甚至是死亡。
青霉素的出现，极大改变了这一局面。
而青霉素的发现，就是一个十分意外的事情。

大体故事是这样子。
1928年夏天，做实验疲惫的弗莱明决定出去度个假。


而他在度假的时候，还粗心的忘记了自己在实验室还有培养皿养细菌这事情。
可见，大科学家依然也会粗心嘛。
然而，这次假期加粗心，却催化了神奇的结果。
他在外面浪了三周，嗨完后，回到实验室才发现自己当时粗心忘了收拾培养皿。


然而当他拿到一个与空气意外接触的金黄色葡萄球菌培养皿的时候，却发现了不一样的现象。这个培养皿中间长了一团青绿色霉菌。


熟悉发霉食物的人一定对此不陌生，我们的馒头或者米饭放久了都会有绿色霉菌长出来。

为什么金黄色葡萄球菌里会长出青绿色霉菌，而且还能存活？要知道金黄色葡萄球菌是个有名的致病菌,它可是人类感染病菌里的榜眼（第一是大肠杆菌），可引起局部化脓感染，也可引起肺炎、伪膜性肠炎、心包炎等，甚至败血症、脓毒症等全身感染。！


出于谨慎，弗莱明把培养皿丢到显微镜下看了下。
这一看，发现了不一样的事实：
绿色霉菌周围的葡萄球菌已经被溶解，换句话说，这个绿色霉菌在对抗葡萄球菌，而且起到了作用。


这可是个神奇的发现，在一群有害菌中存活下来，然后还可以扩大自己的地盘，这个绿色霉菌可以说是吊炸天啊。
进一步的鉴定，发现，这绿色霉菌，就是常见的青霉菌，而这种青霉菌可以分泌一种物质，来对抗葡萄球菌，于是他将其命名为青霉素。


这就是青霉素的发现过程。


1943年弗莱明成为英国皇家学会院士，1944年被赐于爵士。1945年获得诺贝尔奖。1955年3月11日与世长逝，安葬在圣保罗大教堂。
对于弗莱明，如何赞誉都不为过,这位伟大的先驱，照亮了人类对抗疾病的路，今天，抗生素基本上已经成为我们日常的标配，弗莱明，功不可没。

当然，这个故事，也告诉我们
1，别瞎忙了，给自己放个假吧。
2，粗心也没关系，说不定有精彩发现呢。
————假期的神奇功效————

无独有偶，另外一个诺奖成果，也是假期的意外产物。
那就是幽门螺杆菌。
当Marshall发现幽门螺杆菌可能是一个胃病的因素的时候，他决定在实验室培养幽门螺旋杆菌。
然而理想是美好的，现实是骨感的。


他培养了好几天，都没有培养出来，那么就无法用这个菌去进一步做实验啊。
好纠结。
1982年圣诞节，他把菌培养起来，然后无比失望的去回家过节了，反正也没戏。
然而奇迹在这一刻发生了。
休息到第五天，他的助手打来电话（我估计要是没有电话，他估计会休息一个礼拜），告诉他实验室培养出来细菌了！

真是峰回路转啊。
既然培养出了细菌，那么接下来就可以用更多的实验来证明效果了。
当然了，这个故事后来还有很多波折，甚至马歇尔不得不用自己来做人体实验来证实这个效果。


想看故事的可以移步，我整理了幽门螺杆菌的发现过程
李雷：有哪些学术界都搞错了，忽然间有人发现问题所在的事情？

可见：假期效果真是好啊

长长的路

导电聚合物的发现，源于实验错误，多加了一千倍的催化剂。


1967年东京工业大学白川英树实验室的一个韩国学生偶然合成出了银白色带金属光泽的聚乙炔薄膜。而这种聚合物之前都是白色粉末状。白川英树分析了实验过程后，发现是实验者将实验方案中的毫摩尔理解成了摩尔，导致使用了通常用量一千倍的齐格勒-纳塔催化剂，得到了聚乙炔样品高度结晶，且形成纤维状结构。而且掺杂少量溴之后，聚乙炔的导电性变成了之前的一亿倍，这已经接近了银的导电性。随后他们和物理学家Alan Jay Heeger合作，对掺杂机理进行了研究。
2000年，白川英树和他的两位合作者Alan Jay Heeger和Alan MacDiarmi因为“发现和发展了导电聚合物” （"for their discovery and development of conductive polymers"）获得了诺贝尔化学奖。
p.s. 我听过一次白川英树教授的讲座，他把这种意外发现好东西的本事称之为一种能力，用英文说叫serendipity。我的理解是祖师爷赏饭吃。