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世界重启:大灾变后,如何快速再造人类文明

2022-05-24 1人点赞 0条评论
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失去了机械化该怎么办?

如果机械化衰退并消亡,畜力就必须被重新利用起来。历史上第一种被用作役畜,为人们拉车、耕田、播种的动物是牛——阉割过的公牛——一旦机械化的拖拉机停止运作,人们可以再次借力于它们。夏尔马等役用马的祖先曾经背着全副武装的战士驰骋在中世纪欧洲的战场上,它们比牛更加快速、强壮,也不容易疲劳。但是如果你想要用马替代牛,你就必须重新发明正确的挽具——一种古代和古典文明都没能抓住要领的关键辅助器具。

牛的上轭方法相当简单,一根木梁架在它们的脖子上,脖子两旁各有一根木棍保持木梁的位置,或者用放在角前方的头轭。不过马的身体形状决定了,它们必须用一组带子进行套轭。最简单的套轭系统是项前肚带挽具,一根带子经过双肩上方,绕过马粗大的脖子,另一根带子绕过肚子下方,承接负载的点位于背部上方。这种套轭方式在古代应用普遍,许多个世纪里,亚述、古埃及、古希腊和古罗马的双轮马车使用的都是这种方式。但是,这样的挽具完全不适合马的解剖结构,根本无法用于犁地之类的繁重工作。症结在于前面的带子勒住了马的颈静脉和气管,因此如果马拉得太用力,实际上就是在勒死自己。解决方案是重新设计挽具,改变马的施力点。

一旦机械化失传,这种奇怪的马拉汽车组合或许会变得很普遍

一旦机械化失传,这种奇怪的马拉汽车组合或许会变得很普遍

颈圈挽具是一个有衬里的金属或者木头环,能够妥帖地绕在脖子上,拖拽连接点不再位于颈部后方,而是体侧下方,并最终把负载均匀地分布到马的胸部和肩部。这种符合解剖学特点的颈圈——人类工程学设计的一项早期应用——是在公元5世纪由中国人开发出来的,但是直到12世纪初才被欧洲人广泛采纳。它使马可以使出全力——比起使用不合适的旧式挽具时,马能够多使出三倍的牵引力——因此以马为动力的耕作成了中世纪农业革命的核心。

动物牵引力和残存车辆的组合会形成一幅奇特的景观。失效的汽车上还能够使用的后轴和轮子,可以回收改造成木边马车的基础。更简单的方法是把汽车切成两半,丢弃带着不能运转的发动机的前半部,保留后座和后轮。可以再加上一对脚手管,作为套驴或者套牛的车臂。这样的拼凑技巧在人类失去机械化之后可能会变得很普遍。

然而,恢复使用畜力意味着要把部分农业产品用来喂养牲口,而不是供人类食用。在英国和美国畜力农业应用的高峰期——出人意料的是,这最晚到1915年左右才发生(尽管当时移动蒸汽机已经存在了五十年,而且也有了以汽油为动力的拖拉机),当时有三分之一的耕地被用来养马。[1]

除了为拉动农具和路上交通提供动力,为了重新开展渔业和贸易,开拓海洋也将是首要任务之一。如果没能保持住机械化,你就不得不仰赖帆船了。

任何人只要见过室外晾衣绳上晾晒的床单随风鼓动的样子,就能够凭直觉猜想出船帆的基本样式。在船中央竖一根立柱做桅杆,在其顶端以和龙骨垂直的方向吊一根横梁作为帆桁。从帆桁上悬下一张巨大的帆面,用绳子固定住底部,你便拥有了一艘横帆帆船。在历史上,多个文明曾经各自独立发明了这种帆船。帆的作用是捕捉到从后方吹来的风,哪怕是最简陋的船也可以在风的推动下顺利前进。但是凭借这种装备,你的航向与风向夹角不可能接近60度,因此你只能听命于复杂多变的风向。

一种更加复杂的设置是纵帆。这种帆不再与船体垂直,而是沿着龙骨的方向斜挂在桅杆一端引出的一根斜桁或者绳索上。这样装备的帆船的机动性优良得多,而且能以比横帆帆船更加刁钻的角度御风航行——现代帆船能够以20度的夹角切入风中,不过大多数大型帆船同时装备有两种帆。纵帆可以追溯到罗马帝国在地中海航行的年代,不过一直到了始于15世纪的航海大发现时代才确立了自己的地位。巨大的欧洲探险船,以葡萄牙人和西班牙人为先驱,在纵帆的推动下,跨越大洋寻找遥远的新大陆,设立远距离贸易路线。

如果你在风中以倾斜的角度张开纵帆,一种全新的效应就会出现。

帆被风吹得向外鼓起,产生了类似于翼板的效果——流经弯曲表面上方的气流被弹开,在帆的前方形成了一个低压区域。纵帆不像横帆那样被风推动着在水中前进,而是被这种气动升力吸向前方。因此在并不全然理解物理原理的情况下,1522年费迪南德·麦哲伦(Ferdinand Magellan)的探险成了第一次利用空气动力学原理的环球旅行,而这也正是机翼和反应式涡轮机背后的原理。

不过,使用纵帆来捕捉吹过船的风会引起一个稳定性问题,船只有被吹翻并倾覆的危险。解决方案是在低处装上压舱物,让船能够自我扶正,以及在船壳下方加装龙骨,龙骨的形状往往像一个上下颠倒的鲨鱼鳍,能够抵抗帆带来的令船倾斜的力量。不过如果你能够控制好这些相互制约的力量,仔细调整索具,让纵帆的弧度恰到好处,那么翼板效应背后的物理原理带来的后果,将令你大吃一惊:它们可以跑得比被风直接推动还要快。

如果没有回收到任何可用的船壳,你就只能自己制造了。传统的造船法是把木板纵向地固定起来形成框架,用植物纤维和松树脂填堵缝隙,防止漏水。或者如果你能回收或者熔炼足够的熟铁或者钢板,你就可以把它们焊接到一起。帆无非就是大幅的织物,是“食物和服装”一章介绍过的织造技术的一项应用。制造帆时要采用平织法,记住任何织物在被沿着纬纱方向拉拽时最强韧,因为纬纱本来就比经纱直,如果沿着对角方向拉伸,材料就容易变形甚至可能损坏(现在不妨拿你衬衫上的一小块试试)。与此类似,把一切连接到一起的绳子的制作方法是,先把纤维纺成纱,然后纱拧成股,股拧成绳,如果有必要的话,绳还要再被拧成粗缆。控制帆所需要的滑轮和索具模块与用来在建筑工地的脚手架或者吊车上吊起重物的一样。

我们希望用不了太长时间,恢复中的文明就能重新掌握金属加工和机床的制造。在一个没有发动机的世界里,一种简单的机械化个人交通方式是自行车。曲柄是脚踏板式自行车的核心,将双腿的上下踩踏运动转化为适合轮子的旋转运动。但是还有一个重大的工程问题需要解决:你不能采用儿童车那种安在轮轴上的脚踏板,把这种转动直接传送给轮子,因为那样的话,要想获得任何合理的速度,你的双腿都要蹬得像抽风似的。

因此最简单的方法是安装一个大前轮,那样哪怕仅仅是适度的转速都会被巨大的直径转化为可观的速度。前轮一米二高的旧式大小轮自行车那可笑的样子就是基于这种思想。一个更好的解决方案——我们如今看来是再简单不过,但直到1885年才有自行车制造商想出来——是采用齿轮这种古老的机械系统,并且用链条连接齿轮。两个链轮齿由链条相连,不同的尺寸使驱动轮的转速可以比脚踏板快很多(这本身与列奥纳多·达·芬奇在16世纪绘制的设计草图非常相像)。另一项重要原则是连接车轴与车把的前柱应当轻微地向后倾斜,那样导向轮会自然地朝自行车倾倒的方向偏转,从而令自行车有了内在的稳定性。[2]

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最后更新:2022-05-24
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