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公元前2480年,在尼罗河流域的古埃及,当时的法老王是胡夫(Khufu),他是埃及第四王朝第二位法老,曾经率领军队远征过西奈半岛。胡夫统治期间的古埃及是当时世界上最强大的帝国之一,人民生活富足,国力昌盛。这一年,法老王胡夫刚继位不久,和每一位法老一样,胡夫在上任时就开始着手建造自己百年之后的坟墓——胡夫金字塔(Pyramid
of Khufu)。

胡夫金字塔

  法老的转世之梦——金字塔
  在尼罗河下游开罗附近的基泽和萨卡拉等地,保存着大大小小的金字塔79座,他们和尼罗河风光交相辉映,古往今来,引来了无数游客纷至沓来。人们不禁会问:这些小山似的金字塔究竟造于何时?在生产技术能力落后的上古时期又是如何建造成的呢?
  金字塔是古埃及国王的陵墓。但是在古埃及早期,金字塔并不是法老们的灵魂安息之所。在古埃及第三王朝之前,法老的权力还不十分强大,因此修建的坟墓和贵族一样,都是“马斯塔巴”(阿拉伯语,意即“凳子”,呈长方形,用泥砖建成)。第三王朝的第二个法老乔塞尔在位时,国力强盛,他认为马斯塔巴不能体现法老的尊贵地位,于是让杰出的建筑师伊姆荷太普修筑一个高大而不朽的王陵。伊姆荷太普用山上采下的方形石块来代替泥砖,并不断修改修建陵墓的设计方案,最终建成一个六级的梯形金字塔,高达61米,外面包裹着精致的白色石灰岩,周围则建起了高大的祭祀殿堂。这就是我们现在所看到的金字塔的雏形。金字塔是一种高大的角锥体建筑物,底座呈四方形,每个侧面是三角形,样子就像汉字的“金”字,所以在中文中称之为“金字塔”。
  古埃及第四王朝时期(约公元前2650年—公元前2500年),随着建筑技术的日益精湛,出现了三座规模最大的金字塔,它们坐落于开罗附近的基泽,是由三代胡夫、哈夫拉、孟考拉祖孙三代法老建造的。
  胡夫金字塔是所有现存的金字塔中规模最大的,原高146.59米,虽然经过岁月的风霜雨雪,它的顶端已经被剥蚀了近10米,但在1888年巴黎建起埃菲尔铁塔以前,它一直是世界上最高的建筑物。胡夫金字塔的底面呈正方形,占地5.29万平方米,比7个国际标准足球场还大一些。塔身大约由230万块巨石砌成,平均每块石重2.5吨,最大的一块重约160吨,全部石块总重量为684.8吨。令人吃惊的是,这些石块之间没用任何粘着物,完全靠石块自身的重量堆砌在一起。塔身表面接缝处严密精确,至今人们也很难用一把锋利的刀刃插入石块之间的缝隙。正是这样的设计,使金字塔能历经千年而不倒。
  另外,在胡夫金字塔塔身的北侧离地面13米高处有一个用4块巨石砌成的三角形出入口。这个三角形用得很巧妙,因为如果用四边形,那么,一百多米高的金字塔本身的巨大压力将会把这个出入口压塌。而用三角形,就均匀地分散开了压力。
  胡夫死后不久,在他的大金字塔不远的地方,又建起了一座金字塔。这是胡夫的儿子哈夫拉的金字塔。塔的附近建有“上庙”和“下庙”两座神殿,还有一个雕着哈夫拉的头部而配着狮子身体的大雕像,即所谓的“狮身人面像”,西方人称它为“司芬克斯”。雕像高22米,长57米,面宽5米,一只耳朵就有两米高。除狮爪是用石块砌成之外,整个狮身人面像是在一块巨大的天然岩石上凿成的。它至今已有4500多年的历史。在古埃及神话里,狮子是各种神秘地方的守护者,也是地下世界大门的守护者。古埃及人认为法老死后要成为成太阳神,所以就造了这样一个狮身人面像为法老守护门户。
  孟考拉金字塔比前两座小得多,塔高仅66米,但也相当于二十几层的高楼。
  金字塔的建造现已无任何记录留存,唯一的记载,就是希腊的史学家希罗多德在金字塔建成后两千年所写的《历史》一书,他认为金字塔是由十万名劳力花二十年才完成的。但是一般学者均认为不足为信。根据考古学家及科学家们研究推测,建造金字塔这样浩大的工程,至少须花费30年及许多工人的劳力才得以完成。通常一次都是由10万名工人一同工作,每三个月轮替一次,交换着做这极为辛苦又危险的劳役。建金字塔所用的石块,有的就地取材,有的采自尼罗河西岸或亚斯文,然后再利用尼罗河用小船运至工地。由河岸到工地,劳工们需以劳力再加上铺在地面的树干,慢慢地拖至工地。建筑金字塔必须一层一层往上垒,所以工人们还得花10年搭建运建材的斜坡,然后再用20年的光阴将金字塔完成。
  金字塔除了是坟墓之外,还代表了什么意义?这一直是个引人深思的问题。许多学者由古时候流传下的文献中发现,金字塔在古埃及人的心中,并不只是坟墓那么简单,它象征了太阳的光线,同时也是帮助法老到达天堂的阶梯。古埃及人深信法老是人间的神,他引导战争胜利,主持正义而且也控制国库,当然,他也代表了上下埃及的统一。这个中央集权的政府意味着他可以利用埃及的所有资源来建造他的金字塔,所有出色的雕刻家、泥瓦匠、工程师以及数不尽的工人之所以花费许多年来建筑法老王的坟墓,是因为他们相信若能为法老王建一道通往天堂的阶梯,那么在来世,法老也会保护他们。

古埃及人对神具有虔诚的信仰,“来世观念”是他们信仰中最核心的部分。古埃及人笃信灵魂不灭,认为“人生只是一个短暂的居留,而死后才是永久的享受”。受这种“来世观念”的影响,古埃及人在活着的时候,就花费大量时间为死后的生活做准备:几乎每一个古埃及人都要忙着为自己准备死后的居所——坟墓,并在死后要求工匠将自己的身体制成木乃伊,以便灵魂可以永久地居住在里面。法老或贵族更不用说,他们会花费几年,甚至几十年的时间去建造坟墓,还以坟墓壁画,陶器和奴隶陪葬,以便往生以后,他们能够继续享受奢华的贵族生活。可以这么说,古埃及的丧葬文化之丰富灿烂,至今还没有一个文明能比拟,但同时也浪费了大量的时间,人力和物力,因为古埃及人们生活的重心都放在准备死后的生活上了,而且把拥有的部分财物都用来陪葬了,导致社会生产力十分低下。不知古埃及有没有摸金校尉,毕竟地底的财富比地上的还要多!

公元前2480年,在尼罗河流域的古埃及,当时的法老王是胡夫(Khufu),他是埃及第四王朝第二位法老,曾经率领军队远征过西奈半岛。胡夫统治期间的古埃及是当时世界上最强大的帝国之一,人民生活富足,国力昌盛。这一年,法老王胡夫刚继位不久,和每一位法老一样,胡夫在上任时就开始着手建造自己百年之后的坟墓——胡夫金字塔(Pyramid
of Khufu)。

据记载,在古埃及第三王朝之前,无论法老、贵族或平民在去世后都被葬入一种用泥砖建成的长方形的坟墓中,不分贵贱,古代埃及人称这种坟墓为“马斯塔巴”(mastaba)。后来,在公元前2668,有个年轻人名叫伊姆荷太普(Imhotep),在给第三王朝的法老左塞王(Zoser)设计坟墓时,发明了一种新的建筑方法。为了让法老左塞王在大小和布局上体现出法老王的威严,伊姆霍特普绞尽脑汁,他试图为左塞王建造一所不朽的陵墓。于是,在公在元前2750年,他不断的修改陵墓的建筑设计方案,终于建造成一个逐级向上缩小的6层金字塔——也就是佐塞尔金字塔。

古埃及人对神具有虔诚的信仰,“来世观念”是他们信仰中最核心的部分。古埃及人笃信灵魂不灭,认为“人生只是一个短暂的居留,而死后才是永久的享受”。受这种“来世观念”的影响,古埃及人在活着的时候,就花费大量时间为死后的生活做准备:几乎每一个古埃及人都要忙着为自己准备死后的居所——坟墓,并在死后要求工匠将自己的身体制成木乃伊,以便灵魂可以永久地居住在里面。法老或贵族更不用说,他们会花费几年,甚至几十年的时间去建造坟墓,还以壁画,陶器和奴隶陪葬,以便往生以后,他们能够继续享受奢华的贵族生活。可以这么说,古埃及的丧葬文化之丰富灿烂,至今还没有一个文明能比拟,但同时也浪费了大量的时间,人力和物力,因为古埃及人生活的重心都放在准备死后的生活上了,而且把拥有的大部分财物都用来陪葬,导致社会生产力十分低下。不知古埃及有没有摸金校尉,毕竟地底的财富比地上的还要多!

伊姆霍特普设计建造的佐塞尔金字塔是人类历史上的第一座完全用石头砌成的建筑物,比公元前221年秦朝为了防御匈奴建造的万里长城早了两千多年,是世界上的第一座金字塔。他放弃使用当时常用的木材等轻型材料,发明了用石头建造陵墓的方法。伊姆霍特普最初在萨卡拉(在开罗境内)设计建造了一个长方形的陵墓,一半在地上一半在地下,法老左塞王觉得这个方案体现不出国王陵墓的宏伟,于是伊姆霍特普便在该陵墓上面又加了5个一层小于一层的方形建筑体,并用石灰岩和泥浆包裹起来,这就形成了塔高61.2米,底边东西长123.3米,南北长107.4米的古埃及第一座层级式金字塔。伊姆霍特普认为,在金字塔中,法老左塞王的灵魂会向上升起,到达极乐的天界。金字塔底则是法老的墓室,墓室周围有许多通道将各部分连接起来,在墓室的墙壁上雕刻着法老王生活的景象,用古埃及象形文字书写着法老的历史和伟大,并有大量的陪葬品和水银防腐,就像我们在1999年上映的由布兰登·费舍主演的好莱坞电影《木乃伊》(The
Mummy
)中展现的那样。从此,金字塔成为法老神圣权力的象征,是法老死后生活的居所和统治的延续,在古埃及人看来,金字塔中居住的法老的灵魂能给埃及人民带来庇护。伊姆霍特普不仅是古埃及建筑金字塔的奠基人,而且还是是祭司、作家、医生和天文学学家,精通药物治疗和巫术,按照今天的话来说,他是名真正的斜杠青年(Slash)。由于伊姆霍特普的伟大贡献,他被古埃及的老百姓封神,被称作是智慧之神,拥有自己的神庙,在历史上的名声甚至比法老王左塞王还要大得多。

据记载,在古埃及第三王朝之前,无论法老、贵族或平民在去世后都被葬入一种用泥砖建成的长方形的坟墓中,不分贵贱,古代埃及人称这种坟墓为“马斯塔巴”(mastaba)。后来,在公元前2668,有个年轻人名叫伊姆荷太普(Imhotep),在给第三王朝的法老左塞王(Zoser)设计坟墓时,发明了一种新的建筑方法。为了让法老左塞王在大小和布局上体现出法老王的威严,伊姆霍特普绞尽脑汁,他试图为左塞王建造一所不朽的陵墓。于是,在公在元前2750年,他不断修改陵墓的建筑设计方案,终于建造成一个逐级向上缩小的6层金字塔——也就是佐塞尔金字塔。

如果你穿越回到公元前2480年,你会看到这样的景象:烈日当头,数量超过10万人的奴隶,农民和手工业者,在胡夫金字塔的建筑工地上挥洒汗水,建造胡夫金字塔需要250万个重达2.5吨左右的巨石,如何把这些巨大的石块运输到金字塔建筑地点是大问题。古埃及的劳动人民开始发挥聪明才智了,在当地有一种非常特别的黏土,在黏土铺就的运输石块的道路上上洒水润滑,借助人力和畜力,沉重的石块就可以在上面滑行。在不适宜洒水的地方,工人们就在路面上铺圆木,让巨石在圆木上滚动前进,到达建筑地点后,他们又将金字塔四周天的沙土堆成斜面,把巨石沿着斜面拉上金字塔,就这样逐渐加高金字塔,建造胡夫金字塔花了大约30年的时间。

伊姆霍特普设计建造的佐塞尔金字塔是人类历史上的第一座完全用石头砌成的建筑物,比公元前221年秦朝为了防御匈奴建造的万里长城早了两千多年,是世界上的第一座金字塔。他放弃使用当时常用的木材等轻型材料,发明了用石头建造陵墓的方法。伊姆霍特普最初在萨卡拉(在开罗境内)设计建造了一个长方形的陵墓,一半在地上一半在地下,法老左塞王觉得这个方案体现不出国王陵墓的宏伟,于是伊姆霍特普便在该陵墓上面又加了5个一层小于一层的方形建筑体,并用石灰岩和泥浆包裹起来,这就形成了塔高61.2米,底边东西长123.3米,南北长107.4米的古埃及第一座层级式金字塔。伊姆霍特普认为,在金字塔中,法老左塞王的灵魂会向上升起,到达极乐的天界。金字塔底则是法老的墓室,墓室周围有许多通道将各部分连接起来,在墓室的墙壁上雕刻着法老王生活的景象,用古埃及象形文字书写着法老的历史和伟大,并有大量的陪葬品和水银防腐,就像我们在1999年上映的由布兰登·费舍主演的好莱坞电影《木乃伊》(The
Mummy
)中展现的那样。从此,金字塔成为法老神圣权力的象征,是法老死后生活的居所和统治的延续,在古埃及人看来,金字塔中居住的法老的灵魂能给埃及人民带来庇护。伊姆霍特普不仅是古埃及建筑金字塔的奠基人,而且还是是祭司、作家、医生和天文学学家,精通药物治疗和巫术,按照今天的话来说,他是名真正的斜杠青年(Slash)。由于伊姆霍特普的伟大贡献,他被古埃及的老百姓封神,被称作是智慧之神,拥有自己的神庙,在历史上的名声甚至比法老王左塞王还要大得多。

黏土,水和圆木都是古埃及人民在追求运输速度方向上极具创意的发明,但圆木的意义对后世影响更大,因为圆木代表了轮子的最初雏形。轮子的起源,还需追溯到更远古的时代,原始民族对自然事物的崇拜。在远古时期,生产力极为低下,这种环境下人们对日夜交替,四季轮回等自然现象和规律无法理解,因此认为自然万物皆有灵,也就是泛神论。在自然中,太阳和月亮最容易被感知,也与人类的生活息息相关。太阳能使万物复苏,作物丰收的力量让人类深深着迷。最初的日月崇拜与万物有灵观念融合在一起,变成了原始民族的主要宗教信仰,这种信仰十分朴素,缺乏完整的宗教组织、制度和教义,后来才逐渐衰落,取而代之的是佛教、基督教、伊斯兰教。由于日月崇拜,远古的时代的先民们会模仿太阳和月亮的形状来制作图腾和祭祀用品。世界各地都发现日月崇拜的遗迹,如挪威发现的青铜车上刻有日盘;西班牙出土的的青铜驹,蹄下、背上均有日轮。公元前500年,与玛雅文明同时兴起的狄奥提瓦康文明(Teltihuacan),兴建了当时美洲最大的神殿都市狄奥提瓦康,拥有人口12——13万,面积达20平方公里,其最大的建筑物就是太阳神殿。在我国,据《周礼·春官·大宗伯》记载,公元前21世纪的夏朝君主用圆形的玉璧祭祀天地,“以玉作六器,以礼天地四方:以苍壁礼天,以黄琮礼地,以青圭礼东方,以赤璋礼南方,以白琥礼西方,以玄璜礼北方。”

如果你穿越回到公元前2480年,你会看到这样的景象:烈日当头,数量超过10万的奴隶,农民和手工业者,在胡夫金字塔的建筑工地上挥洒汗水,建造胡夫金字塔需要250万个重达2.5吨左右的巨石,如何把这些巨大的石块运输到金字塔建筑地点是大问题。古埃及的劳动人民开始发挥聪明才智了,在当地有一种非常特别的黏土,在黏土铺就的运输石块的道路上上洒水润滑,借助人力和畜力,沉重的石块就可以在上面滑行。在不适宜洒水的地方,工人们就在路面上铺圆木,让巨石在圆木上滚动前进,到达建筑地点后,他们又将金字塔四周天的沙土堆成斜面,把巨石沿着斜面拉上金字塔,就这样逐渐加高金字塔,建造胡夫金字塔花了大约30年的时间。

太阳图腾崇拜

太阳图腾崇拜与轮子的诞生

当先民偶然发现制成的圆盘状物体可以在转动中保持形状不变时,他们就有兴趣进一步发掘它的用途。最开始的应用是纺织用的纺轮,世界上最早的纺轮在新石器时代的河北磁山文化遗址中被发现,距今已有8000多年的历史了。磁山出土的纺轮有19件,都是用陶片制成,显示了纺轮的原始形态。纺轮是纺锤上的小轮,呈圆形,中心有小孔。孔中插以两端尖削的直杆,即组成为纺锤。先民利用其自身重量和能连续旋转的原理来纺纱。这种纺纱的方法虽然是非常原始,但它的出现让人类的文明跨上了一个新的台阶,人们开始能够自己制作衣物了。

黏土,水和圆木都是古埃及人民在追求运输速度上极具创意的发明,但圆木的意义对后世影响更大,因为圆木代表了轮子的最初雏形。轮子的起源,还需追溯到更远古的时代,原始民族对自然事物的崇拜。在远古时期,生产力极为低下,这种环境下人们对日夜交替,四季轮回等自然现象和规律无法理解,因此认为自然万物皆有灵,也就是泛神论。在自然中,太阳和月亮最容易被感知,也与人类的生活息息相关。太阳能使万物复苏,作物丰收的力量让人类深深着迷。最初的日月崇拜与万物有灵观念融合在一起,变成了原始民族的主要宗教信仰,这种信仰十分朴素,缺乏完整的宗教组织、制度和教义,后来才逐渐衰落,取而代之的是佛教、基督教、伊斯兰教。由于日月崇拜,远古的时代的先民们会模仿太阳和月亮的形状来制作图腾和祭祀用品。世界各地都发现日月崇拜的遗迹,如挪威发现的青铜车上刻有日盘;西班牙出土的的青铜驹,蹄下、背上均有日轮。公元前500年,与玛雅文明同时兴起的狄奥提瓦康文明(Teltihuacan),兴建了当时美洲最大的神殿都市狄奥提瓦康,拥有12-13万人口,面积达20平方公里,其最大的建筑物就是太阳神殿。在我国,据《周礼·春官·大宗伯》记载,公元前21世纪的夏朝君主用圆形的玉璧祭祀天地,“以玉作六器,以礼天地四方:以苍壁礼天,以黄琮礼地,以青圭礼东方,以赤璋礼南方,以白琥礼西方,以玄璜礼北方。”

我国古代祭祀用的圆形玉璧

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先民们还发现了圆盘状物体的其他用途,早在公元前3500年左右的美索不达米亚地区,也就是的是幼发拉底河和底格里斯河之间的区域,即现在的海湾地区,苏美尔人就发明了轮子。苏美尔发明的车轮,最早用于战争或竞赛,苏美尔战车有四个轮,上面有两名士兵,由四头野驴拉,车轮是实心的。没错,就是周杰伦在《爱在西元前》提到的两河文明,“我给你的爱写在西元前,深埋在美索不达米亚平原,几十个世纪后出土发现,泥板上的字迹依然清晰可见。”两河文明是一个极其神秘而灿烂的文明,除了发明轮子,苏美尔人和巴比伦人在公元前3200年就发明了楔形文字和泥板书,并兴建学校和图书馆,谱写出了伟大的《吉尔伽美什史诗》和《汉谟拉比法典》。在数学和天文学方面,苏美尔人拥有十二进制计数系统,能够进行三角代数运算,甚至可以准确预测日食和月食等天文现象。在建筑学方面,巴比伦人建造的用琉璃砖装饰的新巴比伦城,传说中的通往天堂之塔——巴别塔和神秘的巴比伦空中花园都是两河文明灿烂文化的代表。

太阳图腾崇拜

一千多年后,在公元前2250年,中国人也独立发明了轮子和马车,《淮南子》中说古人“见飞蓬转而知为车”。“飞蓬”是一种草叶片大,根系比较浅。刮风的时候,很容易被连根拔起,随风旋转。古人受到飞蓬旋转的启发,发明了车轮。据《左传》记载,在公元前2250年夏朝初大禹时代,奚仲制造出了第一辆车,设有车轮、车架、车轴和车箱,为保持平衡,采用左右两个轮子。《墨子》在“非儒”篇中也提到:“左者羿作弓,仔作甲、奚仲作车,巧垂作舟”。轮子是一种典型的多重发明,多重发明的概念是指:科学发现和发明总是成群出现的,地理位置不同的研究者们,都会在同一时期做出同样的发现。20世纪20年代初,哥伦比亚大学的历史学家考察了发明史,他们发现历史上有148个同时发明的例子,而且大多数都是在同一个十年内出现的,比如:牛顿和莱布尼兹几乎同时发明微积分,格雷和贝尔几乎同时发明电话。

当先民偶然发现制成的圆盘状物体可以在转动中保持形状不变时,他们就有兴趣进一步发掘它的用途。最开始的应用是纺织用的纺轮,世界上最早的纺轮在新石器时代的河北磁山文化遗址中被发现,距今已有8000多年的历史了。磁山出土的纺轮有19件,都是用陶片制成,显示了纺轮的原始形态。纺轮是纺锤上的小轮,呈圆形,中心有小孔。孔中插以两端尖削的直杆,即组成为纺锤。先民利用其自身重量和能连续旋转的原理来纺纱。这种纺纱的方法虽然是非常原始,但它的出现让人类的文明跨上了一个新的台阶,人们开始能够自己制作衣物了。

苏美尔人战车图

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到了公元前1000年,凯尔特人开始在其双轮马车上使用铁制圈车轮,由于其结实耐用的特质使轮胎的性能得到显著提升,马车真正开始成为主要的交通工具,将出行速度提升了一个数量级,深切地改变了人们的生活方式。古罗马人在公元前500年开始进行道路修建工程,随着罗马帝国版图的扩大而延伸,加上罗马帝国内的372条大道,总长度超过了40万公里。沿着道路,罗马人还修建了世界上最早的驿站系统,为普通旅客和马匹提供服务。中国古代也有驿站制度,但驿站仅仅为政府官员和军队提供服务,是不对普通老百姓开放的。在当时,罗马城内的交通仍旧以步行为主,马车主要适用于远距离交通。

我国古代祭祀用的圆形玉璧  

直到17世纪初,欧洲大城市伦敦和巴黎才出现城市内的交通工具——出租马车(hackney
carriage)。直至今日,当地人依然会称伦敦的出租车为hackney
carriage。刚开始,出租马车只能搭载2名乘客,由两匹马拉动,当然还包括车厢外控制方向的车夫。后来,出租马车借鉴了城际运输工具驿站马车(Stage
coach)的设计,扩大了车厢空间,同时降低了马车底盘,给车轮增加了铁丝轮辐,让马车的性能更稳定且易拖动,车厢可以装载4人,加上一名车夫,一匹马就可以提供足够的动力。技术上的改进,提高了马匹的利用率,而且让马车出行更加舒适,马车的出行效率获得了极大提高。到17世纪初,伦敦城已遍地都是出租马车。

先民们还发现了圆盘状物体的其他用途,早在公元前3500年左右的美索不达米亚地区,也就是的是幼发拉底河和底格里斯河之间的区域,即现在的海湾地区,苏美尔人就发明了轮子。苏美尔发明的车轮,最早用于战争或竞赛,苏美尔战车有四个轮,上面有两名士兵,由四头野驴拉车,车轮是实心的。没错,就是周杰伦在《爱在西元前》提到的两河文明,“我给你的爱写在西元前,深埋在美索不达米亚平原,几十个世纪后出土发现,泥板上的字迹依然清晰可见。”两河文明是一个极其神秘而灿烂的文明,除了发明轮子,苏美尔人和巴比伦人在公元前3200年就发明了楔形文字和泥板书,并兴建学校和图书馆,谱写出了伟大的《吉尔伽美什史诗》和《汉谟拉比法典》。在数学和天文学方面,苏美尔人拥有十二进制计数系统,能够进行三角代数运算,甚至可以准确预测日食和月食等天文现象。在建筑学方面,巴比伦人建造的用琉璃砖装饰的新巴比伦城,传说中的通往天堂之塔——巴别塔和神秘的巴比伦空中花园都是两河文明灿烂文化的代表。

不过,出租马车的价格十分昂贵,速度也只比走路略快。在18世纪,伦敦出租马车的起步价相当于一个中产阶级家庭一天收入的一半,只有少数贵族和富人能承担得起马车费用。因此,城市内主要的出行方式仍然是走路。由于出行方式受限,18世纪欧洲主要城市面积都不大,一些大城市的平均半径不到5公里,基本都在走路能到达的范围内。那既然城市范围不大,大部分地方能够走路到达,马车费用昂贵且速度慢,为什么还是会有人乘坐了?根本原因在于是当时城市的道路环境十分恶劣,下雨时会变得泥泞不堪,无法行走。而且,治安环境也不太好,街头的人群里也充斥着乞丐和流浪汉。这样的环境,被认为是尤其不适合女性行走的。因而,贵族和富人们出行往往会选择乘坐出租马车。

一千多年后,在公元前2250年,中国人也独立发明了轮子和马车,《淮南子》中说古人“见飞蓬转而知为车”。“飞蓬”是一种草叶片大,根系比较浅。刮风的时候,很容易被连根拔起,随风旋转。古人受到飞蓬旋转的启发,发明了车轮。据《左传》记载,早在公元前2250年夏朝初期的大禹时代,奚仲就制造出了第一辆车,设有车轮、车架、车轴和车箱,为保持平衡,采用左右两个轮子。《墨子》在“非儒”篇中也提到:“左者羿作弓,仔作甲、奚仲作车,巧垂作舟”。轮子是一种典型的多重发明,多重发明的概念是指:科学发现和发明总是成群出现的,地理位置不同的研究者们,都会在同一时期做出同样的发现。20世纪20年代初,哥伦比亚大学的历史学家考察了发明史,他们发现历史上有148个同时发明的例子,而且大多数都是在同一个十年内出现的,比如:牛顿和莱布尼兹几乎同时发明微积分,格雷和贝尔几乎同时发明电话。

18世纪巴黎街头的马车和行人

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1662年,法国数学家帕斯卡创造性地设计了在固定路线上运行的公共马车服务,这是城市公共交通系统最初的雏形,费用也十分低廉。帕斯卡借鉴了驿站马车的设计,搭载人数也获得显著提升,包含车夫,共计12人,中途还可以上下车。然而,公共马车服务运行了不到2年就关闭了,一方面,是因为帕斯卡本人的逝世,另一方面是因为这种新型服务对利润高昂的出租马车构成了竞争,受到了富人和贵族的集体抵制。真正的固定线路公共交通直到19世纪才出现。1825年,一个名为乔治·史利伯(George
Shillibeer)的马车制造商制造了一种新型马车——公共马车(omnibus),能够搭载16名乘客,由3匹马拉动。1829年,史利伯搬到了伦敦,并开始利用这种新型马车运营公共马车线路。这条公共线路允许乘客在任意位置上下车,因而迅速大受欢迎。1831年,这种公共马车被引入到纽约,仅仅4年之后,纽约就已经有超过100辆新型公共马车。1856年,世界上最早的公交公司——伦敦公共马车服务公司(London
General Omnibus
Company)成立了,成立初期,该公司就拥有580辆新型公共马车和6400匹马。

苏美尔人战车图

乔治·史利伯设计的新型公共马车

到了公元前1000年,凯尔特人开始在其双轮马车上使用铁制圈车轮,由于其结实耐用的特质使轮胎的性能得到显著提升,马车真正开始成为主要的交通工具,将出行速度提升了一个数量级,深切地改变了人们的生活方式。古罗马人在公元前500年开始进行道路修建工程,随着罗马帝国版图的扩大而延伸,加上罗马帝国内的372条大道,总长度超过了40万公里。沿着道路,罗马人还修建了世界上最早的驿站系统,为普通旅客和马匹提供服务。中国古代也有驿站制度,但驿站仅仅为政府官员和军队提供服务,是不对普通老百姓开放的。在当时,罗马城内的交通仍旧以步行为主,马车主要适用于远距离交通。

固定线路公共马车的规模化运营使出行费用大大降低了,这种马车对公共交通的意义,就像是今天的滴滴打车和UBER一样,改变了人们的出行方式。在19世纪中期的纽约,乘坐一次公共马车平均只需12.5美分,当时美国普通工人的平均工资是每天50美分,车费只占一天收入四分之一。因此,虽然公共马车的速度相比出租马车并没有提高,甚至因为乘客数量较多,并且要中途上下客,反而更慢,但因为价格低廉,乘客数量大幅上升。1850年,据统计,纽约每天有12万人次乘坐公共马车。此时公共马车的主要乘客依然是相对富裕的中产阶层,普通民众只是偶尔乘坐。

出租马车和公共马车

不管怎样,马车的数量还是显著增多了。商人和小贩要用马车运货,城市政府还利用马车组织了最早的消防队,由于当年的西方城市道路交通规则还未制定,于是马车和行人常常乱成一团,造成严重的拥堵问题。但是最严重的还是马粪问题:19世纪末的伦敦有30万匹马,每匹马每天会产生15-35磅马粪,一年下来就是10万吨马粪。马粪就是最早的城市污染,其严重程度远远超过今天北京的雾霾。马粪不仅散发臭味,还是苍蝇、寄生虫和传染病的温床。因为很多马匹过度劳累,死在街头也是很常见的。1880年,纽约市政从街道上清除了15000匹死马。这样的城市,显然是不适宜人居的。

直到17世纪初,欧洲大城市伦敦和巴黎才出现城市内的交通工具——出租马车(hackney
carriage)。直至今日,当地人依然会称伦敦的出租车为hackney
carriage。刚开始,出租马车只能搭载2名乘客,由2匹马拉动,当然还包括车厢外控制方向的车夫。后来,出租马车借鉴了城际运输工具驿站马车(Stage
coach)的设计,扩大了车厢空间,同时降低了马车底盘,给车轮增加了铁丝轮辐,让马车的性能更稳定且易拖动,车厢可以装载4人,加上一名车夫,一匹马就可以提供足够的动力。技术上的改进,提高了马匹的利用率,而且让马车出行更加舒适,出行效率获得了极大提高。17世纪末,伦敦城已遍地都是出租马车。

19世纪末,由于马车的极大发展,西方的主要城市都饱受交通事故和马粪的困扰,随着城市越来越不宜居,人们亟需一种新的城市交通。同一时期,城际交通出现了重大突破,钢铁巨兽–火车诞生了。最早发明火车头的是英国工程师特里维西克(Trevithick,Richard1771~1833),在瓦特发明蒸汽机后,特里维西克就开始研发高压蒸汽机以获得足够的动力。与瓦特的蒸汽机相比,特里维西克蒸汽机的体积和重量都大大减小,但动力获得巨大提升,特里维西克开始思考是否能将蒸汽机用于运输乘客和货物。

不过,出租马车的价格十分昂贵,速度也只比走路略快。在18世纪,伦敦出租马车的起步价相当于一个中产阶级家庭一天收入的一半,只有少数贵族和富人能承担得起马车费用。因此,城市内主要的出行方式仍然是走路。由于出行方式受限,18世纪欧洲主要城市面积都不大,一些大城市的平均半径不到5公里,基本都在走路能到达的范围。那既然城市范围不大,大部分地方能够走路到达,马车费用昂贵且速度慢,为什么还是会有人乘坐?根本原因在于是当时城市的道路环境十分恶劣,下雨时会变得泥泞不堪,无法行走。而且,治安环境也不太好,街头的人群里也充斥着乞丐和流浪汉。这样的环境,被认为是尤其不适合女性行走的。因而,贵族和富人们出行往往会选择乘坐出租马车。

蒸汽火车头

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1801年,特里维西克成功研发出世界上第一台火车头,并在道路上进行行驶试验,由于火车头没有安装方向控制装置,不一会儿就偏离了道路,陷入了道路旁的淤泥中,最后火车头起火,完全毁坏。第二年,特里维西克对火车头进行了进一步优化,他一直在思考如何让火车头按照既定方向行驶。经过漫长的试验,特里维西克突发奇想,把火车头放在和轮子配套的两条铁制轨道上,这样不仅不需要方向控制装置,而且不用在凹凸不平的道路上行驶,火车头会行驶的更加平稳。1804年,特里维西克的火车头的第二次试验,这次火车头在和车轮匹配的两条铁轨上行驶,火车头行驶的出乎意料的平稳,动力能够拉动5辆矿车。但因轨道是生铁制造,行驶了10分钟后,火车头和矿车最终压碎了铁轨,试验还是失败了。特里维西克心灰意冷,最终放弃了火车头研究,但他作为先驱者让人们开始真正意识到蒸汽机可以应用到交通中,打开了崭新的轨道交通大门。

18世纪巴黎街头的马车和行人  

使火车成为真正的交通工具的是叫是英国发明家乔治·史蒂文森(George
Stephenson)。史蒂文森出生于1781年,他家境贫寒,未受过正规教育,12岁开始就跟随父亲在煤矿上修理蒸汽机。1814年,33岁的史蒂文森的蒸汽机制造技术已经炉火纯青,受到特里维西克火车头试验的启发,史蒂文森造出了他的第一个火车头,取名为“布卢彻号”(Blucher),火车头配有锅炉和气缸,拉着8节车厢,能以每小时4英里的速度行驶,载重量可达30吨。“布卢彻号”运行试验非常成功,但也暴露出了一些缺点,史蒂文森总结前人经验,采用新型的蒸汽阀门装置,以及连接蒸汽机和车轮的连杆等,这些结构在随后的几十年中成为蒸汽火车的基本配置。让史蒂文森成为名垂青史的伟大发明家不仅仅是他对火车头研制的贡献,更在于他研制出了和火车配套的铁轨。火车主要用来运输货物,因此常常压裂铁轨。为了解决这个问题,史蒂文森试验了上千种材料的铁轨,最终选择了钢制轨道并申请了铁轨的专利。值得一提的是,铁轨的宽度是四英尺又八点五英寸,正好是当时马车的宽度,这个标准一直沿用至今。

1662年,法国数学家18世纪巴黎街头的马车和行人帕斯卡创造性地设计了在固定路线上运行的公共马车服务,这是城市公共交通系统最初的雏形,费用也十分低廉。帕斯卡借鉴了驿站马车的设计,搭载人数也获得显著提升,包含车夫,共计12人,中途还可以上下车。然而,公共马车服务运行了不到2年就关闭了,一方面,是因为帕斯卡本人的逝世,另一方面是因为这种新型服务对利润高昂的出租马车构成了竞争,受到了富人和贵族的集体抵制。真正的固定线路公共交通直到19世纪才出现,1825年,一个名为乔治·史利伯(George
Shillibeer)的马车制造商制造了一种新型马车——公共马车(omnibus),能够搭载16名乘客,由3匹马拉动。随后,史利伯搬到了伦敦,并开始利用这种新型马车运营公共马车线路。这条公共线路允许乘客在任意位置上下车,因而迅速大受欢迎。这种公共马车被引入到纽约,仅仅4年之后,纽约就已经有超过100辆新型公共马车。公共马车就是现代公交车的雏形,它的出现直接促进了世界上最早的公交公司——伦敦公共马车服务公司(London
General Omnibus
Company)的成立,成立初期,该公司就拥有580辆新型公共马车和6400匹马。

在“布卢彻号”问世十几年后,史蒂文森制造出了真正使他出名的火车头——“火箭号”。1829年,利物浦—曼彻斯特铁路的董事会组织了铁路伦希尔大赛(Rainhill
Trail),目的是选拔质量上乘的火车作为该线路的行驶车辆。史蒂文森的参赛车辆就是“火箭号”,火箭号与之前的“布卢彻号”相比拥有两项重大创新:一是增加了锅炉中的管道数目,将管道数目增加至25条,从而大大增大了锅炉内水的受热面积,产生更多的蒸汽,因此火车头的动力获得极大的提升。这种多管道锅炉后来成为了蒸汽火车的标准配置。第二个创新是使用排气管将气气从汽缸中引进烟囱排行,增加了废气排放的时间,能够保持气缸中具有充足的压力。

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在所有参赛的火车里,“火箭号”是最出色的,它以每小时14英里的速度沿轨道行驶,速度迅速且平稳,相比较而言,其他三个参赛者的火车都或多或少出现了故障,最终史蒂文森赢得了比赛。利物浦—曼彻斯特铁路全长31英里,旨在将利物浦出产的棉花运往曼彻斯特的棉纺厂,同时也满足部分旅客的出行需求。1830年9月15日,世界上第一条铁路(利物浦—曼彻斯特铁路)正式开通,史蒂文森的“火箭号”是这条线路上的运行列车。1831年,“火箭号”运行一年后,运送的旅客数量洁净500
000人,铁路公司赚得盆满钵满。史蒂文森没有停步,他与儿子罗伯特继续研究火车,到19世纪30年代末,他们的机车出口几乎覆盖欧洲所有的国家,还有大洋彼岸的美国,火车真正开始普及起来。

乔治·史利伯设计的新型公共马车  

然而,由于火车头中蒸汽机会产生巨大的能量消耗和噪声,城市内部的短途交通并未采用。令人意想不到的是铁轨却与马车结合起来,形成一种不伦不类的交通工具。1832年,在纽约曼哈顿岛上铺设了第一条马车用铁轨。当时的人们普遍认为,马匹比蒸汽机更适合城市内部交通。人们称这种交通工具为“轨道马车”。

固定线路公共马车的规模化运营使出行费用大大降低了,这种马车对公共交通的意义,就像是今天的滴滴打车和UBER一样,改变了人们的出行方式。在19世纪中期的纽约,乘坐一次公共马车平均只需12.5美分,当时美国普通工人的平均工资是每天50美分,车费只占一天收入四分之一。因此,虽然公共马车的速度相比出租马车并没有提高,甚至因为乘客数量较多,并且要中途上下客,反而更慢,但因为价格低廉,乘客数量大幅上升。1850年,据统计,纽约每天有12万人次乘坐公共马车。此时公共马车的主要乘客依然是相对富裕的中产阶层,普通民众只是偶尔乘坐。

轨道马车

不管怎样,马车的数量还是显著增多了。商人和小贩要用马车运货,城市政府还利用马车组织了最早的消防队,由于当年的西方城市道路交通规则还未制定,于是马车和行人常常乱成一团,造成严重的拥堵问题。但是最严重的还是马粪问题:19世纪末的伦敦有30万匹马,每匹马每天会产生15-35磅马粪,一年下来就是10万吨马粪。马粪就是最早的城市污染,其严重程度远远超过今天北京的雾霾。马粪不仅散发臭味,还是苍蝇、寄生虫和传染病的温床。因为很多马匹过度劳累,死在街头也是很常见的。1880年,纽约市政从街道上清除了15000匹死马。这样的城市,显然是不适宜人居的。

铁轨减少了马车阻力,相比于之前泥泞不堪的路面,铁轨让马车行进的稳定性也大大提高。轨道马车在马匹数相同的情况下,行驶速度是公共马车的2倍,事故率也大幅降低。随着运载量和速度的提升,轨道马车的车费也显著下降,在19世纪末,轨道马车的车费是10美分。而同时期工人的平均日薪是1-2美元,足够负担每天乘坐轨道马车上下班通勤的费用。公共交通真正开始普及青睐,同一个车厢里,既有有中产阶层职员,也有工厂工人工人,轨道马车的车厢为社会各个阶层的人们提供了一个崭新的公共空间。

钢铁巨兽–火车

因为轨道马车移动距离和安全性的提升,城市的面积也开始扩大,伦敦从18世纪的28平方英里扩张到了19世纪末的87平方英里。在这里,我们又见识了蜂鸟效应的神奇影响,铁轨的发明和马车结合在一起,深刻地影响了人们的出行方式,使城市面积不断扩大,让超级都市真正成为可能。

19世纪末,由于马车的极大发展,西方的主要城市都饱受交通事故和马粪的困扰,随着城市越来越不宜居,人们亟需一种新的城市交通。同一时期,城际交通出现了重大突破,钢铁巨兽–火车诞生了。最早发明火车头的是英国工程师特里维西克(Trevithick,Richard1771~1833),在瓦特发明蒸汽机后,特里维西克就开始研发高压蒸汽机以获得足够的动力。与瓦特的蒸汽机相比,特里维西克蒸汽机的体积和重量都大大减小,但动力获得巨大提升,特里维西克开始思考是否能将蒸汽机用于运输乘客和货物。

未完待续……

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蒸汽火车头

1801年,特里维西克成功研发出世界上第一台火车头,并在道路上进行行驶试验,由于火车头没有安装方向控制装置,不一会儿就偏离了道路,陷入了道路旁的淤泥中,最后火车头起火,完全毁坏。第二年,特里维西克对火车头进行了进一步优化,他一直在思考如何让火车头按照既定方向行驶。经过漫长的试验,特里维西克突发奇想,把火车头放在和轮子配套的两条铁制轨道上,这样不仅不需要方向控制装置,而且不用在凹凸不平的道路上行驶,火车头会行驶的更加平稳。1804年,特里维西克开始火车头的第二次试验,这次火车头在和车轮匹配的两条铁轨上行驶,出乎意料的是,火车头行驶地十分平稳,动力能够拉动5辆矿车。但因轨道是生铁制造,行驶了10分钟后,火车头和矿车最终压碎了铁轨,试验还是失败了。特里维西克心灰意冷,最终放弃了火车头研究,但他作为先驱者让人们开始真正意识到蒸汽机可以应用到交通中,打开了崭新的轨道交通大门。

使火车成为真正的交通工具的是英国发明家乔治·史蒂文森(George
Stephenson)。史蒂文森出生于1781年,他家境贫寒,未受过正规教育,12岁开始就跟随父亲在煤矿上修理蒸汽机。1814年,史蒂文森的蒸汽机制造技术已经炉火纯青,受到特里维西克火车头试验的启发,史蒂文森造出了他的第一个火车头,取名为“布卢彻号”(Blucher),火车头配有锅炉和气缸,拉着8节车厢,能以每小时4英里的速度行驶,载重量可达30吨。“布卢彻号”运行试验非常成功,但也暴露出了一些缺点,史蒂文森总结前人经验,采用新型的蒸汽阀门装置,以及连接蒸汽机和车轮的连杆等,这些结构在随后的几十年中成为蒸汽火车的基本配置。真正让史蒂文森成为名垂青史的伟大发明家,不仅仅是他对火车头研制的贡献,更在于他研制出了和火车配套的铁轨。火车主要用来运输货物,十分笨重,因此常常压裂铁轨,特里维西克的实验就是因此失败的。为了解决这个问题,史蒂文森试验了上千种材料的铁轨,最终选择了钢制轨道并申请了专利。值得一提的是,铁轨的宽度是四英尺又八点五英寸,正好是当时马车的宽度,这个标准一直沿用至今。

在“布卢彻号”问世十几年后,史蒂文森制造出了真正使他名扬四海的火车头——“火箭号”。1829年,利物浦—曼彻斯特铁路的董事会组织了铁路伦希尔大赛(Rainhill
Trail),目的是选拔质量上乘的火车作为该线路的行驶车辆。史蒂文森的参赛车辆就是“火箭号”,火箭号与之前的“布卢彻号”相比拥有两项重大创新:一是增加了锅炉中的管道数目,将管道数目增加至25条,从而大大增大了锅炉内水的受热面积,产生更多的蒸汽,因此火车头的动力获得极大的提升。这种多管道锅炉后来成为了蒸汽火车的标准配置。第二个创新是使用排气管将废气从汽缸中引进烟囱后排出,延长了废气排放的时间,能够气缸内保持充足的压力。

在所有参赛的火车里,“火箭号”是最出色的,它以每小时14英里的速度沿轨道行驶,速度迅速且平稳,相比较而言,其他三个参赛者的火车都或多或少出现了故障,最终史蒂文森赢得了比赛。利物浦—曼彻斯特铁路全长31英里,旨在将利物浦出产的棉花运往曼彻斯特的棉纺厂,同时也满足部分旅客的出行需求。1830年9月15日,世界上第一条铁路(利物浦—曼彻斯特铁路)正式开通,史蒂文森的“火箭号”是这条线路上的运行列车。“火箭号”运行一年后,运送的旅客数量接近50万人,铁路公司赚得盆满钵满。但史蒂文森并没有停止脚步,他与儿子罗伯特继续研究火车,到19世纪30年代末,他们的机车出口几乎覆盖欧洲所有的国家,还有大洋彼岸的美国,火车真正开始普及起来。

轨道马车、缆车和有轨电车

然而,由于火车头中蒸汽机会产生巨大的能量消耗和噪声,城市内部的短途交通并未采用。令人意想不到的是铁轨却与马车结合起来,形成一种不伦不类的交通工具。1832年,在纽约曼哈顿岛上铺设了第一条马车用铁轨。当时的人们普遍认为,马匹比蒸汽机更适合城市内部交通。人们称这种交通工具为“轨道马车”。

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轨道马车

铁轨减少了马车阻力,相比于之前泥泞不堪的路面,铁轨让马车行进的稳定性也大大提高。轨道马车在马匹数相同的情况下,行驶速度是公共马车的2倍,事故率也大幅降低。随着运载量和速度的提升,轨道马车的车费也显著下降,在19世纪末,轨道马车的车费是10美分。而同时期工人的平均日薪是1-2美元,足够负担每天乘坐轨道马车上下班通勤的费用。公共交通真正开始普及,同一个车厢里,既有有中产阶层职员,也有工厂工人,轨道马车的车厢为社会各个阶层的人们提供了一个崭新的公共空间,民主和平等意识的萌芽起源于此。轨道马车的便利也让许多妇女走向公共空间,进入劳动力市场,因为可以方便地乘坐马车上下班,既安全又便宜,这在之前是不可想象的,因为马车一直被认为是贵族的交通方式。通过工作,这些妇女增强了独立意识,开阔眼界,接受自由主义思想,积极参与社会活动,争取妇女选举权,立法权和男女平等,十分有力地推进了民主化进程。可以这么说,轨道马车让政治民主化和女权运动的星星之火,开始呈燎原之势。同时,因为轨道马车移动距离和安全性的提升,城市的面积也开始扩大,伦敦从18世纪的28平方英里扩张到了19世纪末的87平方英里。铁轨的发明和马车结合在一起,深刻地影响了人们的出行方式,使城市面积不断扩大。

轨道马车并未改变城市道路拥挤的交通状况,由于马匹的失控,轨道也常常被堵死。人们想到了,可以用机器来替代马匹。最早出现的是缆车(Cable
car),旧金山现在还保存着一条当时的缆车线路。与后来出现的有轨电车不同的是,这种缆车既没有真正的轨道,也不用电,车厢被固定在一条不断移动的电缆回路上,由蒸汽机提供动力。当缆车需要停车时,就松开扣在电缆上的抓钩。

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被“马车”占领的道路

缆车与轨道马车相比,动力更加充足,运营成本低,1882年,芝加哥市为了解决马车轨道在下雪天易脱轨的问题,也建设了一条缆车线路。很快,缆车风靡全美。到1893年,美国已经有30多个城市建设了总长近500公里的缆车。缆车的初始投资很大,且运行时依赖线缆回路,一旦某条线缆出了故障,整条线路都要停运,需要更换全部线缆才能恢复运转。缆车的种种弊端促使人们寻求更好的交通解决方案。

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缆车

有轨电车应运而生,它的出现与两位科技巨头有关。第一位则是美国发明家爱迪生,为了推广电力,1880年,他在纽约向公众展示了路面有轨电车。另一位是德国人维尔纳·冯·西门子,也就是如今闻名世界的西门子公司的创始人。1879年的一场工业博览会上,他展示了轨道电车新技术。轨道电车速度可以达到15-25公里/小时,而且相对于马车更安全,平均票价只要5美分。到了1902年,美国97%的城市轨道都进行了电气化改装,从运行轨道马车改为运行轨道电车。轨道电车运营商在迅速扩张过程中修建了大量的架空电缆,成为了当时城市中早期的供电网络,让人们意识到电力并不是什么洪水猛兽,而是可以实实在在给出行提供方便的能源和动力,因此,供电网络在城市大规模铺设开来,电力进入了居民家庭、商户和工厂中。供电网络的完善,让电力革命成为可能,电灯,电话,电脑,冰箱,各种各样的家用电器,正是因为有了大规模、稳定的供电网络,才开始普及起来,电力开始成为现代生活中与水同等重的资源,人类文明也加速从蒸汽时代进入电气时代。交通工具的改善和普及居然促进了供电网络的铺设,让电力走进了千家万户,成为了现代生活的必需品,确实令人惊叹。

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有轨电车

除了有轨电车外,另一种提高速度的思路也开始涌现。既然火车的噪音、高温蒸汽使其很难在城市街道上运行,那么为什么不将火车与地面人群分离开来呢?人们开始建设在地下和高架桥上运行的火车。1863年,第一条地铁在伦敦被建造出来,蒸汽机驱动的列车在拥有排气装置的地下隧道中运行。当时的人们称之为“下水道火车”,它的诞生标志拥有150年历史的伦敦地下铁正式开始运营。

相比轨道电车,地铁因为与地面交通分离,没有拥堵的困扰。然而,蒸汽机驱动的地铁仍然有其短板,其启动和刹车都没有有轨电车灵活,常常到站了却无法准确停车。人们开始尝试用电力给地铁供电,1890年,伦敦地铁首创的第三轨(除两根列车运行轨道外,中间还有第三根通电的轨道)给地铁供电的方式,成为了现代地铁供电方式的标准。而第一条高铁的原型则是1893年开通的利物浦架空铁路(Liverpool
Overhead
Railway)。因为电动机相对蒸汽机成本较低,该铁路革命性地采用了动车组设计,每节车厢都有单独的电动机驱动,让动力更加均衡,速度也更快。

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20世纪的伦敦地铁图    

发达的地铁、轨道电车和城际高铁网络带来了更高效的移动能力,进一步导致城市的扩张。很多人认为美国的郊区化源于私人汽车的普及,实际上,大规模的郊区化在有轨电车时代就已经开始了。轨道电车和城际火车使得通勤距离远远超过城市界限,形成了所谓的电车郊区(streetcar
suburb)。今天的洛杉矶以庞大而拥堵的高速路网、孤立的市郊社区而著名,这种摊大饼式的城市结构是建立在电车通勤的基础上的。1870年到1930年期间,洛杉矶人口从5万人增长到124万人,电车让超级都市成为可能。

蒸汽汽车,内燃机汽车和电动汽车的三国演义

如果一个环保主义者穿越回20世纪初,站在繁华的纽约第六大道上,他会格外欣赏眼前的黄金时代,路面轨道电车和地铁网络四通八达,这些交通方式能源清洁、噪音极小、票价便宜,社会各个阶层的人在同一个车厢内其乐融融,似乎没有什么不能满意的。但是在接下来的几十年里,一种叫做汽车的钢铁怪兽开始崛起,以摧枯拉朽之势将大部分城市中庞大的电车网络尽数摧毁。

让我们先从汽车的诞生讲起。汽车是由谁发明的,历来有很多争议。比较公认的说法是,1886年,德国人卡尔·奔驰发明汽车,他第一次将内燃机应用于汽车,至今以他名字命名的奔驰汽车,仍然活跃于世界舞台,是富裕和高贵的象征。实际上,让人惊讶的是,电动汽车的发明,要早于内燃机汽车。第一台实用的电动汽车是由英国人托马斯·帕克在1884年发明,汽车的动力来源于他自己设计的高容量蓄电池,比马斯克的特斯拉早了一百多年。

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博物馆还原的南怀仁制造的蒸汽机车  

再往前追溯,更令人震惊的是,第一辆机动车辆其实是在中国制造的,是一辆装载了蒸汽机的三轮车,它是由比利时传教士南怀仁在1669年制造的。南怀仁1658年来华,是康熙皇帝的科学启蒙老师,精通天文历法、擅长设备制造,尤其是火炮铸造,是当时国家天文台(钦天监)的最高负责人,官至工部侍郎,正二品。他把蒸汽机车的动力原理写在了自己的著作《欧洲天文学中》,“利用一定温度和压力的蒸汽的喷射作用,推动叶轮旋转,从而带动轴转动以获得动力”,这简直就是现代汽车的雏形!不过因当时制造水平的限制,南怀仁的蒸汽机车,只能行驶很短的距离并不能装载乘客和货物,沦为康熙皇帝的玩具罢了。

整个20世纪生产的汽车主要动力内燃机驱动,但在汽车刚诞生的早期却并非如此。1880年代到1920年期间,汽车市场实际上是蒸汽汽车,内燃汽车和电动汽车的三国演义,这三种车型不仅在销量不相上下,速度也旗鼓相当。早期的内燃机汽车同十几年前常见的手扶拖拉机一样,需要靠人工转动摇把才能发动,内燃机汽车行驶过程中会产生剧烈的震动,巨大的噪音和大量废气,而且因为内燃机的动力输出不如电动机和蒸汽机平缓,还需要给内燃机汽车装上变速箱和离合器,极大地限制了内燃机车的推广和普及。甚至连汽车大亨亨利·福特的妻子克莱拉都更偏爱清洁,舒适,驾驶体验佳的电动车。

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福特妻子克莱拉驾驶过的电动车  

1910年代以后,由于电启动器的发明,内燃机汽车的操作变得更加容易了,同时内燃机的效率也在持续改进,导致内燃机汽车销量开始占据上风,高销量促进了大规模商生产,成本也逐渐降低,远低于蒸汽机汽车和电动汽车,最终内燃机汽车成为汽车市场的垄断车。福特和他的T型车在这个进程中起到了至关重要的作用,1903年,39岁的福特度联合12位合伙人筹资28000美元成立“福特汽车公司”。然而在公司运营之初,福特的生意丝毫不见起色,连续五年,公司的利润都只够勉强生存,福特决心开始改变。爱迪生曾说过:“我要把电灯变得如此便宜,以至于只有富人才会去点蜡烛。”这句话深刻反映出了美国19世纪的工业精神——廉价,更廉价;大众,更大众。福特把这种工业精神发挥的淋漓尽致,他集合全公司最优秀的设计师,发誓要用最低成本造出最高质量的汽车,终于,汽车史上最经典的杰作–福特T型车诞生了。

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福特T型车

福特T型车相对于同时期的内燃机汽车而言,性能堪称卓越,2.9L四缸引擎让汽车最高时速可达72千米,同时还配备了挡风玻璃、车灯、一体式前车轴、钢制轮毂,让故障率和行车风险都大大降低,售价却只有825美元,大致相当于当时美国中产阶级一年半的个人收入,之后随着产量提升,T型车更是一路降价到300美元左右。不仅如此,福特还开创了分期付款和汽车贷款的风潮,就是要让每一个美国人都买得起车。

空前的性价比背后是空前的智慧,这份智慧叫做“量产”(Mass Production)
,也就是我们平常说的大规模工业化生产。为了实现量产,福特引进了两样关键法宝——流水线和福利资本主义。当时大多数中,每个工人都需要掌握一件产品的全部制作工艺,这不但增加了工人的培训成本,而且十分低效。而福特则将汽车的组装分成84个小步骤,每个工人只负责其中一步,并用传送带将上一个步骤的半成品运送到下一步骤。1914年,借助于这样的流水装配线,组装一辆T型车只需要短短93分钟。

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福特汽车公司的流水装配线  

另一个法宝是福利资本主义,根据亚当·斯密的自由市场理论,理想状况下人类是不可能失业的,当劳动力供大于求的时候,只要你愿意降低自己的工资就总会有企业肯雇用你。事实上,这正是20世纪初工薪阶层的生活方式,一方面企业极尽所能压榨自己的工人:工资低,工时长,工作累,另一方面工人也不把工作当回事,干上一段时间觉得累了就走人,等哪天没钱了就再找一份工作。福特改变了这一切,他给出了一天五美元的工资,并承诺每天只工作八小时,一周五天。而在当时,工人普遍日薪只有两美元多,这在当时美国汽车工业界简直就是一声惊雷,来福特汽车厂找工作的人排起了长龙。有了这样的群众基础,福特开出了远远高于实际需求的用工标准,这个标准帮助他从成千上万人中筛选出了最忠诚、最优秀的年轻人。正是他的这一创举,让找工作成了一种“千军万马过独木桥”的残酷竞争,恰如蒂姆·哈佛德所言:“福特发明了失业。”但也正是借助于这种岗位选拔,他的工厂里每个工人都视自己为万中挑一的天之骄子,人们斗志昂扬,生产效率一路高歌猛进。这种高福利,大批量生产配以薄利多销的经营策略被后人称为“福特主义”,它让福特汽车公司变成了一个真正的汽车帝国,而福特也成了美国实至名归的“汽车大王”。很快,配备了流水装配线和高福利的汽车工厂就在底特律遍地开花,这一切宣告了“汽车工业时代”的到来。

在这样的情况下,美国的汽车生产销售开始爆炸式增长。1900年全美国的汽车产量只有1000余辆,十年后就上涨100倍而达到十余万辆。到1915年,美国汽车的产量已经超过了马车。到1920年,全美国的汽车产量已有230万辆,而该年全球汽车产量也不过240万辆,当时的第二汽车生产国法国年产量只有4万辆。美国的汽车保有量自然也出现了井喷式的增长,到1922年每千人汽车保有量即超过了100辆,与现在中国的水平相当,而到大萧条前夕,美国已经有55%的家庭拥有汽车,平均不到5个人就有一辆汽车。

汽车产业在美国的蓬勃发展不但使得美国经济进入了一个前所未有的工业化和创新的时期,同时也改变了美国的基础设施和生活方式。1924年,美国已建成5万公里的公路,而这一数字到1931年就增长到134万公里。1937年,连接芝加哥和洛杉矶的66号公路通车,全长近4000公里,使得美国东西海岸得以通过公路连通。

加油设备也出现了进化,早期内汽油只能去药店购买。到1905年前后,专门的加油站在美国出现,但仍然是需要司机去柜台按桶买油。到1913年,最早的驶入式加油站出现了,并配备了最早的测量设备,可以按具体加油量收费,而且会向顾客免费赠送地图。

最早的汽车管理和收费制度也出现了。1901年,纽约市首先要求所有汽车挂行驶牌照。1913年,新泽西州成为第一个要求所有驾驶员通过驾照考试的州;1919年,俄勒冈州创立燃油税,通过消耗汽油的多少来判断一辆车使用道路的多少,从而为道路建设付相应的费用,相比收费站,这种方式效率高而成本低,很快在全国推行。城市形态也随之发生了变化,因为汽车的迅速增长,市中心出现了严重的道路和停车拥堵问题。与此同时,随着汽车的发展,卡车替代了铁路和水路的货运作用,工业不再必须要积聚在城市交通枢纽,而且因为电力传输网络的完善,在郊区建房建厂也变得更便宜,城市的产业地位也在下降。在这样的背景下,富人和中产阶级开始更彻底的搬到郊外。只要拥有私家车,住在哪里可以完全由自己决定,而不像电车时代必须依附已有的电车轨道,且何时出行必须遵照电车公司的时刻表。新一代的美国人正变得前所未有的独立。

随着汽车深入美国人的生活,汽车度假村,汽车旅馆,汽车餐厅等新的业态也很快的发展起来。甚至还出现了汽车教堂,不必下车便可以进行祷告。很多远离大城市的地方依托公路开始发展起来。汽车和消费互相促进,事实上,我们今天熟知的米其林餐厅评级,正是由当年这家法国的轮胎厂,为了鼓励大家多出行多消耗轮胎而出版的米其林旅行指南发展而来的。

在汽车的冲击下,美国的公共交通也在迅速的萎缩。先是内燃机的改进使得公共汽车逐渐取代了有轨电车,而二战后随着城市高速公路的建设,汽车的进一步普及和郊区化的进一步扩大,公共汽车在美国也逐渐下滑。尽管美国政府自60年代开始补贴公共交通,但时至今日,在大部分美国城市,对汽车的依赖和因为郊区化出现的种族居住分离现象都很严重,愈发拥堵而又很丑陋的高速公路也使得城市变得更不宜居,也有很多研究将当代美国人的肥胖状况归咎于汽车。

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交通拥堵

汽车带来的尾气排放和交通事故同样是严重的问题。早期的汽车发动机燃烧非常不充分,而且尾气未经处理直接排出,带来大量有毒气体和微粒。而且在20世纪60年代以前,为了减少燃烧过程中的爆震,汽油中都添加了铅,含铅的尾气对儿童的智力会造成严重损害。1943年,当时汽车保有量最大的美国洛杉矶出现了严重的光化学烟雾事件,甚至让很多洛杉矶居民以为是日本对洛杉矶发动了攻击。不过,通过不断完善排放法规,以及汽车内燃机燃烧效率的改善和尾气处理技术,今天美国的汽车尾气污染已经逐步减轻,即便是污染最严重的洛杉矶,空气质量也经常达到优。

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1968年和2005年的洛杉矶  

汽车道路安全也同样经历了先恶化再改善的情况。汽车普及早期,因为驾驶员道路行驶的安全意识不足,加上交通规则不完善,撞车致死事故数量随着汽车数量和汽车行驶速度的增加而迅速提升。随着美国驾驶员素质和交通管理的进步和汽车的安全保护性能大幅提高,比如:增加了安全带,刹车防抱死系统和安全气囊等重要设备,如今美国的道路交通安全已经有巨大改善,交通事故致死率也逐年下降。

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美国交通事故致死率变化图  

20世纪已经过去,继美国之后,又有许多国家实现了汽车普及。如今全球已经有超过10亿辆汽车。私家车给人类带来了极大的方便,但也正如马车带来马粪的问题,有轨电车带来城市上空杂乱的电线一样,汽车也一样有它负面的影响。对于这些问题,人类社会该如何面对?是像当年用汽车取代马车一样,用新问题取代旧问题?还是通过不断改进技术和管理,尽可能的把问题的负面影响减小?西方近一百多年城市交通发展的历史已经给我们提供了答案。

最近几个月,我们经常能看到各种关于内燃机末日即将到来的新闻。先是有媒体报道汽车大国德国将于2030年禁售内燃机汽车,然后《经济学人》杂志也发表了一篇题为《内燃机之死》的文章,最近又有了我国政府将要制定燃油车退市时间表的新闻。看起来,似乎我们离内燃机的末日不远了。

可是,事实真的如此吗?内燃机是人类历史进程中在动力方面最重要的发明之一,甚至我们刚刚经过的20世纪有时也被称为“内燃机世纪”,而直到今天也是最主要的能量消耗方式,它真的会很快从这个世界上消失吗?其实,内燃机并不会消失,在很长一段时间内,都将和电动车一起,组成混合发动机,以一种中间态持续存在。很多国家实际上禁止的是“只有内燃机的汽车”,混合动力汽车,因为有电动机的存在,是不在禁售范围内的。而真正全面禁止汽油车的国家,比如挪威、荷兰,英国,基本没什么汽车工业,不影大局。

电动汽车拥有很多优势,加速快,能耗低,无污染。它在100年前完败给了内燃机,一个很重要的原因就是成本劣势,太贵!随着科技的发展,2015年以来,电池的成本下降远远超出人们的想象。今年年初,麦肯锡发布了汽车动力电池调研报告,报告显示电池包平均成本从2010年的1000美元/kWh下降到了2016年的227美元/kWh。2017年年初,特斯拉为Model
3新建的电池超级工厂的制造成本已经低达每千瓦时150美元。

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电池包平均成本下降趋势

真正制约电动车普及的还是是充电的方便程度。快速充电设施的建设需要时间和政策,即便是目前最快的特斯拉超级充电站,充能的速度也不到传统汽油车的1/10。电动车要像内燃机汽车一样普及的话,对充电站的充电速度和充电方式的要求仍旧很高,还需花费数十年的时间才能实现。因此,内燃机汽车最终会消亡,但这个过程可能要比想象中慢许多。目前学术界和工业界的预测,都认为到2030年前,包含内燃机的汽车仍然会是销售的主力,至于对重量和能源极其敏感的飞机,以及对能量储备要求极大的远洋船舶,电动机仍然取代不了内燃机的作用。内燃机的末日可能真的会来临,但恐怕我们这代是见不到了。

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《星际穿越》剧照

交通方式演变的蜂鸟效应

原始民族对太阳图腾的崇拜,促进了轮子的产生,进而导致交通方式的改变,加速人类文明的进步;轨道马车的普及,给人们提供了崭新的公共空间,点燃了政治民主化和女权运动的星星之火;轨道电车让大规模供电网络铺设成为可能,普及了电灯、电话、空调等家用电气,开启电气革命的曙光。这些科技的演变规律和生物学中的“蜂鸟效应”有异曲同工之妙。达尔文的《物种起源》也曾经有过论述:“开花的植物和蜂鸟之间相互影响,共同进化,植物为了吸引传粉的昆虫开始产生的花蜜,而花蜜不仅仅吸引了昆虫,而且还吸引了更大型的生物体,也就是蜂鸟。蜂鸟为了吸食花蜜,进化出了一种特别的飞行机制:通过及时快速地扇动翅膀,使自己能够漂浮于半空中,悬停于花朵旁边,从而轻松地吸食花蜜。”植物为了吸引昆虫传粉进行的有性生殖过程,竟然影响了蜂鸟翅膀和飞行方式的进化,生物学家们称之为“蜂鸟效应”,你很难将植物为了吸引昆虫传粉产生花蜜的过程跟蜂鸟的进化联系起来,但事实就是这么奇妙。其实,人类的科技和创新也是同样方式开展的,发展过程也体现出了蜂鸟效应。我们熟知的古腾堡印刷术,让人们对眼镜的需求激增,最后导致显微镜和天文望远镜的产生,直接促进了生物学和天文学的发展。这样的例子还有很多,我们虽然无法预测未来和技术的发展方向,但是我们能做的是做好手头的事情,不断去创新,因为你不知道,它将会引发出一场怎样伟大的颠覆和变革。

从古埃及运输金字塔石料的圆木到苏美尔人的战车,从蒸汽火车到路面电车,从地铁到内燃机汽车,人们对速度的追求永无止境,“更快,更高,更强”,轮子的演化也塑造了我们的文明史。这一切仅仅是从人类的祖先对太阳的图腾崇拜开始,直到今天,我们也依然没有停止脚步,特斯拉CEO埃隆·马斯克主导的高达
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多吨起飞推力的猎鹰重型运载火箭,时速可达4000公里的超级高铁Hyperloop项目,以及移民火星计划,逐渐让崭新的交通方式成为可能,也必然会将人类文明推进到新的层次——星际文明。也许在不久的将来,我们会在前往火星的飞船上,伴随着《Space
Oddity》的轻快曲调,面对浩瀚星空,吟诵着Dylan Thomas那首著名的诗:“Do
not go gentle into that good night, Old age should burn and rave at
close of day;Rage, rage against the dying of the
light.不要温和地走进那个良夜,老年应当在日暮时燃烧咆哮;怒斥,怒斥光明的消逝。”

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