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托马斯·爱迪生说过,一个发明家只需要两样东西:垃圾和想象力。他没有提到的是,他还有两百个助手。

大众心目中的发明者形象是阿基米德式的:洗澡时从浴缸中一跃而起,赤裸着身子跑到大街上高喊一声“尤里卡――有了!”他有什么没什么,路人自然是一览无余。等到地方法官要他解释自己当众裸奔的行径时,他的喜悦之情大概会有所下降吧。

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而现实中的发明者是一群勇敢、智慧、偶尔还有些疯癫的怪人。他们沉浸在对新鲜事物的痴迷追求之中,可能根本想不到洗澡。在高呼尤里卡的珍贵一刻之后,他们往往还要付出许多年的辛劳。詹姆斯·戴森在发明他那部巧妙的吸尘器之前足足研究了十五年,期间他一共制作了五千台样机。发明家的成就,应该归功于他们的智慧和顽强,或者,是他们的运气,还有“借鉴”并采纳其他发明家成果的眼光。

技术塑造了古代世界和现代世界,今天的我们更是完全依赖各种设备方能生存。一旦给没收了智能手机和手提电脑,一位冷静的现代公民就会哭成一摊烂泥。

人类对几乎所有的进步都采取理所当然的态度。但是,假如没有疫苗,我的读者中将有一半会在识字之前死去。今天的我们已经完全忘记了能够自动脱下的帽子,也忘记了曾经有一种时髦的外套能够变成一条小船、口袋里还藏着一把船桨。

请各位打起精神,来见识各种奇怪而精彩的事物吧――那些都是发明家制作出来的。

最早的汽车如何驶上马路

在底盘上装一台蒸汽引擎,和四轮大马车一较高下――还有什么比这更自然的想法呢?第一辆在蒸汽驱动下隆隆驶过路面的车子,是由法国陆军工程师尼古拉-约瑟夫·居纽(Nicolas-Joseph Cugnot)的发明。他的这辆“马路车”于1770年问世,看起来仿佛是一把重型水平梯和一辆独轮手推车交配的产物。它有一座1800升的巨大锅炉,悬挂在前轮的前面,那模样就像是车子正在拆除一枚没有爆炸的炸弹――这么说也不算离谱,因为这辆车子一旦被撞,结果就是灾难性的爆炸,周围的路人也会被它的高压蒸汽和激飞的碎片殃及。

这辆马路车的作用是拖动沉重的加农炮,但是也拖不了多少距离,因为它必须经常停车,给锅炉补充煤炭和水,同时也让紧张的司机喝上两口、壮壮胆子。它的行驶速度相当于一头瘸腿的骡子,光是想到拖着一门大炮,它的蒸汽就会泄光。所谓驾驶,仅仅是强制它沿直线行进――只要转一个弯,它就会翻车。后来有一辆体积较大的“改进型”问世,开着开着就撞塌了一堵墙。居纽也成为第一个因为危险驾驶入狱的人。

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居纽的“马路车”

居纽之前,也有人设计过各种稀奇古怪的自动车辆。16世纪,纽伦堡的约翰·豪奇(Johann Hautsch)就设计了一辆发条驱动的马车。那是一部巴洛克式的机械,表面饰有龙与风笛,它的样子无比沉重,发条转一周大概只能前进几吋。其他古怪的设计包括带有轮子的船、由风筝带动的船、由风车似的帆带动的船,以及一辆在踏轮上飞驰的微型机车――看起来就像一只疯狂的老鼠。“推脚车”靠蒸汽驱动的机械腿前进。还有一种机车叫做“蒸汽马”,不过它实在应该叫做“疯马”,它的后部同样有几条铁腿,蹬着车身前进。初次上路,它的巨大锅炉就发生了爆炸,它四脚朝天躺在了地上,和许多旁观者一样。

蒸汽氤氲

英国是蒸汽机车的世界中心,但是现成的引擎都过于复杂笨重,并不适用于汽车。最早的商用移动蒸汽引擎安装在牵引机车上,加一条传动带就能为农业机械提供动力。它们在农场之间行驶,能够拖动沉重的货物,但是它们的重量实在太大,在松软的土地上难以行驶。为了解决这个难题,詹姆斯·博伊德尔(James Boydell)给每一只轮子各装了五块木板,这相当于是让它在行进中给自己铺路。这部机车的广告标榜的是“无穷的轮子”。相比之下,功能多样的“达比挖掘机”就没有轮子,只有尖头朝下的巨大钉耙,能够一路挖掘,一路“行走”。这需要一组奇妙的机轴和偏心轮协同运动,所谓偏心轮就是一种能是将旋转运动转化成直线运动的装置。这款挖掘机最好不要开上马路,因为它会破坏路面。

“无穷的轮子”

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“无穷的轮子”

与此同时,华尔特·汉考克(Walter Hancock)的蒸汽引擎公车也开始在伦敦等地定时运营。他的公车都起了充满魅惑的名字,比如“婴儿号”、“尸检号”等等。它们在最好的公路上行驶,速度达到32公里每小时。然而,一切蒸汽驱动的车辆都容易发生事故。它们轰隆隆驶来,使得马匹受惊乱窜。有一辆蒸汽车掉了一个轮子,车身压在了锅炉上,引起一场爆炸,将车上的所有乘客直接送到了他们最终的目的地。

这类事故激起了一轮反对蒸汽的游说。瓦特对蒸汽车十分忌惮,不许它们靠近自己的宅子。还有许多人觉得蒸汽车太吵、太脏、太不安全――而马匹只是太脏和太不安全而已。当时的伦敦街道上挤满了数万辆马车,而马匹在工作的时候自然也有三急。每天,主要的购物街上都会堆积海量马粪,它们必须每晚清除,为第二天的通行腾出地方。

实际上,马车要比机动车危险七倍。著名的植物学家和探险家约瑟夫·班克斯爵士(Joseph Banks)拥有一辆硕大的马车,身为一个谨慎的男人(除了和大溪地的少女们同居的那段时间),他为马车安装了各种新式的安全装置。即使马匹脱缰,“车上也备有一根牵引链……能够消除下坡时可能产生的危险――然而它却在第一次下坡时就断了,车轮压过了一个送信的男孩”。

刹住车子

到1840年,英国已经有了35400公里的收费公路,共有8000座收费站对自动车辆收取惩罚性的通行费,金额至少比马车高10倍。破坏分子还在公路表面铺上厚厚的石子,想阻止蒸汽车通行,但是蒸汽车径直压过石子扬长而去,反而是马拉的车辆举步维艰。

对国会的游说促成了1865年的《公路车辆法案》。它规定自动车辆必须有三名车夫――一名司机,一名锅炉工,还有一名在车辆前方行走,用一面红旗警示车辆的到来。这第三个人实在没有什么必要,因为法案还对蒸汽车的速度做了规定,在乡间不得超过4英里(6.5公里)每小时,在城市不得超过2英里每小时。这条英国独有的法律几乎抹煞了对汽车的一切研究,而交通事故也并没有随之避免。布里奇特·德里斯科尔(Bridget Driscoll)就没有在穿马路的时候看见一辆慢吞吞朝她驶来的汽车,于是成为了全英国第一个被没有马拉的车辆撞死的行人。她的验尸官希望“此类事件永远不再发生”,然而汽车还是继续杀人。到今天,死于车祸的总人数比20世纪的所有战争相加还多。“红旗”法案直到1896年才告废除,那时候,汽车工业已经在欧洲大陆十分壮大了。

“红旗法案”时期上路行驶的汽车

“红旗法案”时期上路行驶的汽车

内燃与外爆

尼古拉斯·奥托(Nikolas Otto)是一个德国人,他制造了第一台煤气推动的四冲程内燃机。那虽然只是一部静态机器,却已经为将来的汽车引擎确立了楷模。奥托在十年时间里向各家工厂售出了三万多部引擎。他的生产经理是一个名叫戈特利布·戴姆勒(Gottlieb Daimler)的年轻人,做过军械工人,人很有抱负,戴姆勒和他的总机械师威廉·迈巴赫(Wilhelm Maybach)自立门户,去设计汽油驱动引擎。他更换掉了奥托的持续火焰点火装置(就是煤气灶上的那种),转而用电火花点燃汽油气。为了这个功能,他还特地发明了一部化油器,它能将汽油打成液滴,并调节空气和汽油的混合比例。为了让公众对这种依靠爆炸驱动的引擎放下戒心,戴姆勒在车门的把手上绕了一段电线,使它看起来就像是由电力驱动的。他是一个快乐的工作狂,把自己锁在房门里彻夜不眠地搞研究。由于行踪太过隐秘,他的园丁向警方报了案,说他可能在里面制造假币。

他的引擎样机比奥托的引擎快得多,也强大得多。他把它安装到了一个两轮的车架子上,于是他十六岁的儿子保罗就拥有了世界上第一辆汽油驱动的摩托车――他倒是不可能变成飙车少年,因为那辆摩托装的是木头车轮,另外还有两个辅助轮。

戴姆勒的目标是发明一台全能引擎,要能够在客户需要的任何一种交通工具上安装。为了演示需要,他购买了一辆轻便四轮马车,敞篷,两座,但是去掉了辕,也没有马。他在这部马车上安装了他的引擎和传动装置,这是第一部没有马拉的马车,它还保留了放马鞭的架子。戴姆勒发明了未来的引擎,但是还没有匹配的车辆――那就要等到另一个德国人,卡尔·本茨(Karl Benz)来发明了。

本茨原来也是奥托工厂里的一名机械师,后来辞职了自立门户。他的“奔驰一号”完全不像马车,但也不像汽车,那是一部轻便的三轮车辆,装着带有辐条的自行车轮。它的外形像是一辆胖男人的手推车,但其实它的造型是为了安装机械。本茨还给他的车子装上了锥齿轮差动装置,用来补足转弯时两侧的车轮驶过的距离差。奔驰一号的广告语是“一部宜人的车辆,一台爬山的利器”。

奔驰一号,1886年问世

奔驰一号,1886年问世

起初,奔驰一号的性能十分可疑。一位驾车者写道:“每次我们遇见有驾车者在路上抛锚……那一定是他的奔驰点不了火了……车主人总是一副不知道把羊排放到了哪里、要过三个礼拜才能找到的样子。”

本茨在整整两年的时间里没有卖出一辆车。后来他终于解决了点火问题,并推出了四轮“维多利亚”。到这时候,他的名字成为了性能可靠的标志。

奔驰的产品普遍动力不足,戴姆勒汽车公司却始终在制造越来越强大的引擎。他们的3.5马力车,速度是奔驰的两倍,而且性能可靠。当时有一百多位车手参加了第一届从巴黎到鲁昂的无马拉车竞赛,最后跑完全程的车子全都安装了戴姆勒引擎。

性能可靠是汽车销售的关键。1908年,一家法国报社举办了一场长途汽车拉力赛,想证明法国汽车的可靠。可惜事与愿违,法国车没有一辆跑到终点,而得到第一的德国队也被取消了资格,因为他们中途搭了一段火车。

1891年,两名法国工具工人勒内·庞阿尔(René Panhard)和埃米尔·莱瓦索尔(Émile Lavassor)制作了一辆机器驱动的狗拉车,结果彻底失败(或许是它会在每根灯柱下停车),但是他们接下来的作品就像是一辆真正的汽车了,它的引擎位于车子前部,安装在一个盒子般的引擎盖下方。他们还将当时大多数机动车所使用的手柄换成了方向盘。

晚到的奢侈

1901年,英国有超过300万匹马,却只有304人拥有轿车。这种情况不久就会改变。然而哪一种能源将会驱动未来的汽车,却仍旧是一个未知数。这是一场三种引擎之间的竞争,一方是蒸汽机,一方是内燃机,还有一方――信不信由你,是电机。电力轿车在19世纪90年代就已经由勒努瓦研发了出来。当时有人评论说,那使你“再也不用操心动力的问题”。它们易于驾驶,而且“零件不多,不会使人慌乱,即使有慌乱,也会在学习了一点电路连接的知识以后马上平息”。它们最大的缺点是电池沉重,电量却不够多,不足以应付长途旅行,而且外面也没有多少可以充电的地方。尽管如此,电力驱动的轻便汽车和出租车还是很受欢迎。一本1901年的汽车书籍专门用一百页介绍了电力驱动车,还列出了四十种型号的插图,其中甚至有一章题为“如何制造一辆电力车”。

1902年,纽约州只登记了900辆出头的汽车,其中超过半数都是蒸汽车。1906年,一辆斯坦利公司生产的蒸汽车将蒸汽车车速的纪录提高到了204公里每小时。随着蒸汽车数量的增多,行人和司机都被包裹在了烟雾之中。蒸汽车的排气口都设在前面,因此司机首当其冲。

20世纪初,纽约马路上的蒸汽车还占据半壁江山

20世纪初,纽约马路上的蒸汽车还占据半壁江山

相比之下,内燃机汽车显然更加优越,在试验中也向来表现最佳。不过它也不乏反对之声:“如果将内燃机视作机动车能量的理想来源,那就大错特错了。”的确,内燃机有时会“无缘无故地拒绝启动”,它们依赖换挡,还会发出“气味邪恶的有毒蒸汽”。不过,汽油驱动的汽车还是胜出了。

虽然驾照考试还要许久才会问世,但那时的司机也是需要谨慎驾驶的,直到“马匹认清新的形势”。当时的一本手册上给出了种种驾驶建议,包括如何恰当地“撩拨”化油器,使汽油和空气的调配达到最佳比例,它这样写道:“将起动手柄迅速向上拉起,如果引擎没有启动,就再拨弄一下。”还有整整十二页写的是如何换挡,因为那时候同步齿轮尚未问世,换挡要比今天麻烦得多。如果有一匹马从你面前驰过,而你又恰好正在高速行驶,那么书中建议,你最好“找一个空挡穿过去”。

一本驾驶手册信誓旦旦地告诉驾车者,“驾驶中最大的危险是着凉”,因为大风和雨水会灌进车里。最好的防护就是妥善着装:“大衣要长而饱满”,但也要“防止像气球一样膨胀”;皮革衣物“既无必要,也不健康,因为它们会阻碍身体透气”;同样,“穿防水斗篷是极不卫生的”。作者建议司机在腿上盖一条围裙隔绝雨水,它还有一个神秘的用途,能“防止湿气从下面泛上来”。

有司机戴上防尘面具,变成了神秘博士遭遇的邪恶外星人。女士最好戴上一个防尘面罩,款式如同银行劫匪套在脸上的丝袜。悲哀的是,她要是经常开车,就“不能再奢求一副柔软粉嫩的容貌了”,若想补救,就要备“一条粗糙的冷毛巾……用起来不要手软”。

一辆年里程4000英里(6440公里)的大型四座汽车,每年的维护费用仅11英镑,汽油费则只要3便士,最大的开支是司机的工钱,一年要52英镑――不过这还是比从前的马车夫便宜13英镑。显然,汽车仍然是有钱人的消遣。加长豪华车往往是为车主人定制的。有一位绅士指定在车子里装上银质脸盆,并接上冷热自来水,车里要有酒柜,再放一张豪华手扶椅,它要能够拉开变成一张床铺,以便在女秘书同行的时候使用。第一辆四轮驱动汽车可以驶过普通人家的门廊并开上楼梯,因此可以在你楼上的公寓里停泊。

今天的世界由这些伟大的发明组成,明日的世界也将如此,发明者理应得到书写。

关于

本书精选于《九十九种垃圾加一记妙想》

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作者:特雷弗•诺顿(Trevor Norton),英国人,退休前为利物浦大学海洋生物学教授,并掌管那里的海洋学实验室。退休以后,他和妻子居住在马恩岛,专事写作,多数作品与海洋有关。讲述自体实验史的《冒烟的耳朵和尖叫的牙齿》2011年由科学出版社引进出版。

译者:红猪(高天羽),译作包括《鱼为什么放屁》、《遥远地球之歌》、《意外的时间机器》等,《环球科学》杂志译者。

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5 Responses to “[小红猪]发明家除了想象力还需要九十九种垃圾”

  1. 刘新新说道:

    上次看到有个人说无人机真危险啊,掉下来把人砸死。好吧,跟早期汽车相比,真是像婴儿摇篮一样安全。

    • foundout说道:

      毕竟是全电子化控制的产品0,0

    • gundamfire说道:

      关键是无人机不能让它在闹市区里飞。而且现在的无人机和早期汽车相比,价格便宜,绝大多数人都能买得起,却并没有几个人接受过专门的无人机操作训练。

  2. 羊镇柠说道:

    「它要能够拉开变成一张床铺,以便在女秘书同行的时候使用」

  3. 水相说道:

    驾驶手册笑死我了