经常听到屡屡有人常常会频频反复提到重复造轮子这个随处可见的说法,总是伴着非常厌烦这样的行为的吐槽。但是仔细想想这个表达是不是有点奇怪?中国今天有 2.7 亿汽车保有量,应该造多少轮子呢,少了哪一只不是一起交通意外?
猜猜中国每天要造多少轮子
实际上正确的表达是:不应该重复“发明”轮子。
人类从未能再次发明
重复发明轮子的提法是个古今中外都通行的谚语,背后要从公元前二十世纪的人类世界开始讲。对整个人类的演化进程来说,发明轮子是不是很难的事情呢?举一个具体得不能再具体的例子:美洲的人类文明,直到近代灭亡也从没有真的制造出来有意义的轮子。
轮子在人类历史上只被发明过一次,据研究认定发源在远方的乌克兰大草原上,并从那里出发,逐步传播到了世界各地。那群古人发明了轮子并建造了辐轮车,在全球各地留下了史前的车轮印,开启了人类文明的首次真正意义上的传播。
轮子的传播
上古车辙(安纳托利亚, 6000 年前)
能制造和维护这种实用化车轮普遍是需要熟练掌握冶铁技术的。也就是说除非有丰富的铁制工具,很难驾驭这样的科技体系。
轮子只发明过一次的另一个佐证是,在滚滚车轮普及全人类以前,世界上有多少人类种族或者民族呢?可以这么说:至少按语言划分,欧亚非交界的近东地区就有几十种孤立语,每一种代表着一个独立发展出说话的能力、演化进入文明时代的原始人类族群。
等到轮子滚过,那里就只剩了两种。其中一种是宏伟的巴比伦文明和古埃及所属的闪族语系,他们的后代是阿语等种种语言。另一种就是要说的印欧语系。如今不止近东,从整个欧洲(除去比利牛斯山最深的角落的个别村庄),到波斯(如今伊朗)、印度,如果算上现代甚至可包括美洲澳洲,都是他们那同一个起源的祖先语言发展而来,并且伴随着基因证据显示出古代人类的迁徙规律。
印欧人的迁徙和分布
这个语系的传播已经可以经过考古研究推断为就是随着车轮子和马匹跑遍全世界的。这两个语系再加上山的那端的我们汉藏语系,基本就是全世界所有现存语言了(当然我们的轮子技术也是从中北亚传来;汉藏语系的祖先在崇尚战车的周朝时期,逐渐征服了不同语系的民族,比如古蜀和百越,不也恰恰是相同的时机吗)。
史前最高科技
那么一个轮子需要有多高的科技含量呢,首先未受过专业培训的我们直观单纯的想,我削一片原木就是轮子啊。实际上很遗憾,木材作为伴随了人类文明始终的重要材料,是完全无法这样去载重的。凡是劈过柴的同学一定知道:如果顺着木头生长方向把它劈开(相比砍断)简直轻松无比。木头所有的强度都在它伸长的方向。原木片轮子和一捆劈柴没什么区别,跑几米就会变成一大堆碎木片。
又或者你想要拉着一对石碾子上街?
大哥你看我圆滑不!
专程来我就是为陷入泥潭的——妈妈能给我换成拉橇不
所以要怎么做呢,大家肯定也很容易想出解决方案,用条幅去支撑就可以了。是这样的,用每一根木棍的径向去支撑整个车重,这样的车轮就有实用价值了。
“木直中绳輮以为轮”
但是细想一下也没有那么简单。经历过自行车作为主要运载工具的时代就应该听过“拿聋”这个说法。车轮如果聋了(朝侧面弯曲),哪怕只有一点点,也极难苟延残喘,不马上修复将很快嘎嘣。
相当于: “戳”断一根筷子 vs “掰断”它,难度有天壤之别
也就是说径向受力的情境下,木头直不直是非常核心的技术指标。如果歪一点整个轮子会被轻易掰弯,折断。
断掉, 句号
所以综上所述,人建造工具、开启文明的 180 万年中,前 179.5万年,发明不发明会滚动的轮子也许也并不重要,反正能可靠运送重量的轮子,是最近的 1 万年前从东欧大草原开始跑向全世界的。1 万年之后的今天已经有从航天飞机到火星车、再到一些人的滑板鞋等等各种轮式载具了。所以轮子真的“只发明过一次”指的是轮子作为一个有效的运输工具,以转动为特征这种概念。圆木片不算发明因为没有解决真正问题;而之后的种种改进若也不算再次发明,因为指的不是转动的概念。
不足或不幸的发明
当近代人类再次踏上美洲和澳洲大陆的时候,随着轮子一起带过去了疾病和战争。但是轮子和其他科技与文明的交流也永远改变了当地的地貌和民族。如今他们也爱骑着摩托车,翻山越岭去取得理想,向人民的苦难探过脸来。
好奇号火星车的轮子破了好几块
当然在漫漫历史长河里轮子给我们的偶然灾害也是不算偶然的。例如德国 ICE 高速铁路的事故源自设计有缺陷的车轮刮开了道岔。
轮圈破损、击开了分道器后,列车出轨
高速飞驰的铁轮,在严丝合缝的金属与塑胶打造的零部件之间精密的运转。非常微妙的破损却引来了对很多人来说万劫不复的灾难。在事情发生前的很长时间里,也许曾被发现过噪音或震动减少、舒适和体验增加,但是当它轻描淡写地拨开命运的分道岔,很多条生命都瞬间烟消云散了。
以及最著名的协和空难。爆胎的巨大威力击穿了油箱。
爆胎最严重的后果——坠机。充满高压的橡胶轮胎就像拉满的弹弓
因为对一架飞机来说,如此高速和沉重的机身想要靠气压撑起的轮子站稳,对方方面面的技术指标都有极严苛的要求。严苛到可以成就和毁灭很多家公司,甚至很多条生命。
那些一直在被发明的
正如高铁的车轮全部是非常核心的科技发明,决定了一个“铁”是不是“高铁”。每一个角度都经过非常精密的计算,才能确保拐弯平稳、直线顺畅、能量稳定。对轮子里每一个部件的各种机械性能也需要精确的设计和测量,也有很多独创性的设计被一家家企业注册,跨越了无数工程和科学上的难关。最终才有了飞速平稳驶过的高速铁路。发明某种轮子在历史上其实是非常常见的情景。因为其实每一种轮子都仅有一个正确的使用方式。
“高铁要想跑更快,全靠轮子往内歪”
随便贴一贴,高速铁路的每一个角度都是精密的计算和加工的产物,自然也包括轮子
他们从来不是一个实心铁圈,为了安全与舒适,事实上德国高铁的金属轮圈内装有减震的橡胶层,也就是这个设计的疏漏,后来导致了上面提到的非常惨痛的后果。
协和的航空事故也特别值得一提。法国 BEA 对事故总结得出,如此特别的飞行器:超音速、三角翼等等特性使它的起飞降落速度都极大,相对世界上所有已有技术,它各方面表现和要求都非常特殊。所以对轮胎设计制定了新的标准,不然不允许复飞。原轮胎生产商 Goodyear 得知具体要求后回应说不可能有人可以制造得出、世界上根本不可能存在达到如此标准的轮子。此时对命途多舛的协和客机项目参与者来说,大概不会在此情此景之下斥责非难“重复发明轮子”的罪恶的。
实际上回首看去,协和 30 年的服役历史上,爆胎导致严重后果的早已非常之多, 2000 年的空难之前就已经屡次炸坏过油箱或者发动机。以至于早在几十年前就被美国同行 NTSB 警告可能有潜在的事故风险。
意外的是,结果迅速且极大超出了固特异的预期:这个不可能的轮子马上就被 Michelin 发明并生产出来。它叫 NZG 轮胎(零增长轮胎)。这个科技被航空行业沿用至今,对应的产品系列现在已经是飞机轮胎行业的霸主。这个产品使协和客机得以很快的重回蓝天,又继续服役了很多年,直到最后因为燃油成本问题退役。而后这项轮胎技术又继续服务了各式各样的新老机型,随着人类一起飞翔在蓝天之上。
和而不同,开放生态,同而不和,礼崩乐坏
正如之前提到,世界正是因为这些现代企业的良性竞争,和 BEA、NTSB 等等客观且统一的安全与技术标准,才有的协和重回蓝天。难道仅仅是一架客机如此吗?整个现代社会正是凭借这些竞争性的合作、契约下的争夺,才有了层出不穷的新鲜科技和杰出体验。就像如果轮胎行业没有形成 Bridgestone vs Michelin vs Goodyear vs Continental vs Pirelli 的开放和丰富的生态、没有这些靠竞争才得以实现的丰富积淀,我们怎么能生活在有 2.7 亿机动车的社会?何况飞机和高铁等等我们已经如此适应的科技。
说到这里就要提到这种竞争能完全良性展开的基础了。是否用错轮子显然永远事关载具的安全,极严苛的标准是开放与竞争的前提。举一个刚刚提到的行业里最相关的例子。轮胎的事实标准有世界通行的 DOT 码,美国交通部和欧洲(European Tyre and Rim Technical Organisation (ETRTO) Tire and Rim Association (TRA) )都认可同一套标记体系,当然也包括中国在内。除此之外还有统一的评测标准 Uniform Tire Quality Grading(UTQG),包含摩擦系数到耐磨程度一大堆非常详细的公式。
所以我们才能在4s店买到各种不同价位、不同规格、不同性能的轮子。不然连装不装的上你的车子都是问题,更不论安全与否了。再从车的例子引申看,光 ISO 一家方方面面的标准和协议已经浩若繁星,仅汽车的就现存有 900 多个 www.iso.org/publication…,轮毂标准只是其中一个。这些协议和标准促成了方便和快捷的竞争和安全地发展。
如果真的敢抛开标准、同而不和,就有远比没有飞机要大得多的问题了。正如前面提到的,在轮子最初发明的头 1000 年,古代道路的石灰石质地面,被普遍套了耐磨金属圈的车轮碾出来非常多的车辙印。这种石头地面上的车辙遗迹如今分布在安纳托利亚、马耳他、罗马、西班牙等地。出现的时间与密度基本与轮子传播的时机吻合。也和中国进入车同轨时代前后相差不多。
其实辙和轨是两个概念,硬质的石头地面上车轮形成的应力非常尖锐,会磕出车辙,变成当时道路的一个普遍特征。而到了湿软地面上,总要陷入泥土的地方需要垫上木头或者石块分散受力、排列成轨道。有了车辙和轨道,那就必须是要兼容车子轮距的。宽窄不合适时拉车的牛马就要给你跳芭蕾和桑巴。这还不算完,前面提到拿聋的时候说过轮子脆弱的方向,左右受力对车子的损伤会非常大。
而且见到过泥土路的同学一定能发现,泥辙印从来不是左右深浅相同的,因为陷的更深的一边会让车子重心更靠过去,这一侧就总是越来越深,“覆车继轨”正是这么来的,如果一条路的前面有车翻了,后面再来的谁也跑不掉。老老实实的来,老老实实跟着翻。所以轨道顺理成章成为那个时代社会最重要的战略资源。华夏大地第一次摆脱分封制建立起统一中央,首先就把这个事办了。
不一边宽您别进来,弄坏了地赔起吗?
不只是我国记载。罗马人也一样,上图就是庞贝城路口修的“阻车桩”(不是我国)。罗马帝国统一以来这种石轨快速在地中海传播,用来确保每个城镇开进来的车都一定按照规定的轨距办。形成帝国通行的相等轨距,对来往更安全,对维护更简便。看起来几千年前的统一国家都要遵循这套规律。
结束语
我们都会希望协和飞上蓝天,不希望高铁怼上桥梁。对该和不该这种看起来矛盾、相反的两方面,站在收益角度也许都是可行且必要的。标准化就是化解这对矛盾的点金石。我们生活的时代也许有朝一日真的会“发明”出三角形的轮子、和配合它的等速螺线的轨道呢。届时标准千万要跟上,不要让圆型轮子开上那种轨道、也不要放三角们跑上平地。人类的潜力之所以是如此的无限,发现问题根源、去根源上解决困难是一贯特点。届时人类一定不会为再也没能重复发明轮子而苦恼,或为发明出了三角轮子而惭愧。毕竟建造火星上行驶的轮子是我们这些当代人,而不是某个黑海附近的史前天才,不是吗。