概念的物化

概念物化的进程很可能早已开启了。一些设备或方法的概念通常在经验中已经被建构起来，某些基本概念也可能早已经在实践中被试验过了。所以发明过程的第二步和第一步通常是有重叠的。将概念完全实现，意味着详尽的细节建构；关键组件必须被制造出来、作出平衡并进行建构；要选择恰当的测量工具；要进行理论计算。这些建构需要背后的鼓励和资金支持。竞争在这个阶段是有帮助的。事实上，如果各竞争团队觊觎的是同一个原理，那么接下来的竞争一定非常激烈。

将理念变为现实的过程会带来许多挑战，这些挑战或许曾经在头脑中被很多次地预想过，而如今必须在真实世界中面对它们了：在提出解决方案的过程中，有时会经历失败，如零部件可能不适用，也许需要重新进行设计，也许必须要进行实验等。发明的第二步主要是寻找次级问题（subproblems）的解决方案，其中会包含许多标准工程的特征。

这一步所面对的挑战可能是巨大的。20世纪60年代晚期，施乐（Xerox）公司的盖瑞·斯塔克伟泽（Gary Starkweather）曾经探索一种不会受制于缓慢的逐行打印机（本质上的一种大型打字机）的限制，而能够直接打印数字化字节（例如，由计算机制造的图像或文本）的方法。最初，他曾经想到过用激光将图像“打印”到硒鼓上这一核心理念。但是在将概念付诸实际操作时，他遇到了几个困难，其中有两个关键性的难题亟须得到根本的解决：为了使打印过程可以商业化，必须将扫描文稿的时间控制在几秒钟之内，也就是说，为了得到高分辨率的扫描结果，需要激光束能够以每秒50万次的速率通过开关的通断得到调制，从而使黑点或白点留在硒鼓鼓面上。但在当时，以这样的速率调整激光是不可能的。同时，对于这个任务来说，激光和镜头上的所有模块（module）都太重了，这将带来过大的惯性，从而导致在以每秒数千次速率的扫描过程中出现持续反复的物理振荡。要完成既定的技术目标，这两个问题都必须得到解决。

斯塔克伟泽通过应用由一个压电单元驱动的偏振滤波器，开发出一个非常快的快门装置，从而解决了开关高速通断的问题。⁹通过利用一个旋转多楞面镜，可以使激光束移动，而激光模块却可以保持不动，这样就解决了惯性问题。当多棱镜转动的时候，每一面都可以扫描硒鼓上的一窄行，这很像灯塔发出的光束横扫过地面时的情形。但是这个解决方法随即带来了它自己的次生问题。斯塔克伟泽经计算发现，棱镜相邻的镜面的紧密度公差（tight tolerance）必须是准确的6弧秒，否则相邻的扫描行就不能很好地相互弥补，从而出现扭曲。但是，加工到那种精细的程度在成本上是不可行的。一款精心设计的柱透镜（斯塔克伟泽是主修光学的）解决了这个问题，它可以确保相邻行不至非常紧密，这样即使镜面轻微错开也不要紧。

当你听完斯塔克伟泽的故事后，印象最深的应该是他所面临的选择。每个次生问题都可能有几种解决方案。斯塔克伟泽选择解决方案、检验它们的可行性，并努力从中组成和谐的整体。当需要找到次生或次次生问题的源头时，他就向下拓展这一梯式递归进路，如果这些问题得到解决或被放弃了，他就再向上回溯。这个过程几乎总是很漫长，只有当获得了必要的知识，并且次生技术带来的挑战已被成功地克服后，才能向前迈一大步。前进的方向总是沿着运行恰切的版本向前延伸的。

最早的导航装置是一个很具说明性的例子。尽管它最初看起来并不完善，然而它诞生的那一刻却弥足珍贵。所有关于其起源的叙述都会记下那粗糙的集成闪烁出生命火花的时刻。在这一刻，原理得到了自证。成功了，一个里程碑过去了，让我们为那些时刻而欢呼。“1954年4月初的一天，我和我的学生们正在进行一场研讨会，吉姆·戈登（Jim Gordon）突然闯进来”，汤恩斯（在谈论微波激射器的发明时）回忆道，“他翘课是为了完成一个实验。他高呼他成功了！我们立刻停止了讨论，和他一起奔向实验室去看振荡的证据，然后就开始庆祝他的成功了。”¹⁰

最初的呈现可能真的很微弱，但是随着进一步的努力、自组织性的修复以及随后呈现的更棒的建构，巩固的工作状态就浮现出来。这时，一个新的基本原理就进入到一种基本可靠的状态了，即它具备了物理形态。所有这些都需要时间——它考验着赞助者和主管们的耐心。在这段时间里，最为必要的人类品质就是意志力，一种要赋予原理以生命，使其成为有效实体的意志力。到目前为止，一个新装置或方法又成为进一步开发并进行商业应用的候选者了，如果足够幸运，它就有可能作为某种创新进入经济领域。

发明，作为一个过程，现在完成了。