第16考 客滿電車
擁擠率百分之兩百的電車,
相當於在一張榻榻米上站十四個人!
雖然說一樣米養百樣人,每個人的嗜好都有所不同,但是會喜歡以下這件事的人恐怕絕無僅有,那就是去擠客滿的電車。對於在大都會裏工作的人來說,堪稱為最強力最糟糕的壓力源。
我最近雖然沒什麽機會搭乘,但學生時代搭電車也是擠得要命。前後左右都擠滿人,身體完全動彈不得。每當電車急轉彎,車內人群就會因為反作用力而朝另個方向如雪崩一般壓過去。曾經有一天早上,因為上下車乘客互擠,我的手臂被反向人潮擠到幾乎脫臼。真是充滿不舒服與危險。
在滿載電車上另一個特有現象就是強迫你與素不相識的人緊密接觸。我直到現在都還清楚記得。鼻頭頂著前麵某位大叔滿是發油味的後腦勺,臉頰貼著濃妝大嬸的卷發。人類在空間上有一拒絕他人接近的心理距離,我才剛在英文教科書上念到這一段,但對我們日本的客滿電車來說,這簡直是遠在天邊的夢話。
人類應該無法忍受這種環境才對。這種問題真沒辦法解決嗎?
學習了一下才明白,用來表示電車內擁擠程度的數值稱為擁擠率。意思就是車廂內的乘客比預定人數多了多少倍。所以百分之百就是剛好裝滿預定人數,百分之一百五十則是「人多到肩碰肩」的程度,百分之一百八十是「身體互相接觸,但還能拿起報紙讀」,百分之兩百則是「身體互相緊靠而有壓迫感,但勉強還可以拿起周刊看」,到了百分之兩百五十就是「身體動彈不得連手都動不了」的狀態了。在二〇〇四年的東京圈,尖峰時間的中央線※從中野到新宿之間的電車擁擠率從百分之兩百一十四起跳,並在三段區間內都超過百分之兩百。但是這擁擠率是以一小時內的平均情形來計算,所以可能某個時間內會發生更擁擠的情形。
【「身體相觸但還能拿起報紙看」是擁擠率百分之一百八,但都這麽擠了還看報不是搞得更擠嗎!還有,就算用耳機聽音樂,漏出來的聲音還是會吵到旁邊的人啊!】
但擁擠度百分之兩百已經太離譜了吧,這相當於隻能坐五人的車子硬塞進十個人……不,等一下!仔細想想,還不隻這樣啊!電車的預定乘載人數是把站著的人也算進去。可是無論電車再怎麽擠,坐在椅子上的人數是不會增加的,所以站著的人的負擔應該遠比擁擠率所顯示的更大才對!
山手線※電車的一般車廂,預定乘載人數是一百四十八人,有五十四個座位。也就是有九十四人站著。如果這個車廂的擁擠率為百分之兩百,裏麵乘客有兩百九十六人;但因為隻有五十四人能坐著,所以有兩百四十二人站著。也就是說,原本隻能站九十四人的空間竟要站兩百四十二人!等於是塞了原本二·六倍的人進去——這就相當於在自用小客車裏硬擠進十三人然後上路行駛啊!
話說迴來,這「站位預定人數」到底是怎麽訂出來的呢?查了一下才知道,原來留給每一個站立乘客的麵積約是〇·三平方公尺。日本有句俗語說,「人站著要半張榻榻米,躺下要一張」,但半張榻榻米的麵積也有〇·八三平方公尺,所以這個乘客站立麵積隻有半張榻榻米的三分之一強。更精確地說,原先的設計就是要讓一張榻榻米站上五·五人!這密度可就相當高了。當然,就實際情況來看,根本是癡人說夢!因為在擁擠率達百分之兩百的情形下,一個乘客能站的麵積隻有設定值的二·六分之一,也就是一張榻榻米得站上十四人!
話說迴來,這種情形其實已經比以前緩和多了喔。根據日本民營鐵路協會的網頁所載,一九六五年關東九家公司和關西六家公司的平均擁擠率高達百分之兩百三十八,現在隻有百分之一百五十五。實施了路線重疊、相互換乘※、改善車站等對策,在鐵路公司的努力下才終於下降到現在的程度。但是反過來想,日本的高度成長期早在一九六五年就已經結束了,大眾還要忍受這種痛苦多少年?
光是百分之兩百三十八的擁擠率已經夠猛了,但請別忘記這還隻是平均值。雖說現在平均值是百分之一百五十五,但最猛的中野到新宿區段還是高達百分之兩百一十四喔。以相同方式計算的話,一九六五年最擁擠的區段曾高達百分之三百二十九!相當於每人站立麵積隻有一張a4紙的大小!一張榻榻米要站二十五人!
看到這數字,我簡直要流淚了,日本的繁榮真是建立在筆墨難以形容的艱難辛苦上頭啊!雖說現在多多少少有點改善了,但每天上班上學還是得克服萬難,宛如苦行一般,這點卻毫無改變。難道就不能想想辦法嗎?
※中央線
從東京車站橫貫都心部直達西部八王子的jr鐵道線。不知為何經常發生事故而停止。車廂為橘色。
※山手線
六十分鍾可繞東京都心三十一個車站的jr環狀線。在有樂町有大人們談戀愛;上野有鄉下來的青年高歌「媽媽,我到東京了」;高田馬場則有赤穗四十七浪士中劍術最高強的堀部安兵衛在戰鬥。車廂為銀底綠邊。
※相互換乘
不同電車公司共用相同路線。這一來乘客不必換乘,很方便。
壓力測定貼紙顯示客滿電車的壓力
最高達到一·三百萬巴!
早上七點三十分,jr鐵路中野車站吞吐著大量人流。有兩個男人擠在其中,那就是我與編輯新保兄。我們全身貼著一堆名牌大小的貼紙,隻是為了不要太引人注目,把貼紙藏在風衣底下:
雖然看起來像一對變態,可是不用說也該明白,這是為了調查客滿電車的實際情形。我們全身上下的貼紙就是用來測定「乘客身體各部位在擠車時會受到多大壓力」的秘密武器。
這種壓力測定貼紙「富士prescale」是富士軟片公司所開發的。它有兩張,分別是白色與透明的;隻要疊在一起加以壓迫,受壓部位就會染成紅色。它可依感應靈敏度分成五個等級,經過慎重討論,我選了0.2~0.6百萬巴※的極超低壓用貼紙,新保兄則選了0.5~2.5百萬巴的超低壓用貼紙。一百萬巴相當於在一平方公分麵積上遭受十公斤的壓力,也就是說相當於遭人用高跟鞋踩下的壓力。
為何要如此慎重其事地選擇貼紙?理由隻有一個!因為它是科學的結晶!所以一張要九千五百圓!兩個人兩張加起來要一萬九千圓!
這個價格讓我們在前一天晚上準備的時候,簡直流了脂汗一鬥※。雖然不過是把約a4大小的貼紙切成三份,再用透明膠帶黏在衣服上而已,但是因為這貼紙的發色麵隻要輕輕碰到就會變紅※,一不小心的話一萬九千圓就白花了啊。
接下來,全身裝備著紅色惡魔的調查團,在月台上看著電車一輛接一輛開過去,準備潛入我們所認定的尖峰時刻電車了。
人般地消失無蹤。這樣下去可不行!所以我們在澀穀下車,改搭以前常搭的井之頭線※。兩個笨蛋就這樣一大早為了尋找擁擠電車而東奔西跑。
可是,眼看著時間已經八點半,最後的期望也落空了,隻好步履蹣跚地迴到空想科學研究所。把身上的貼紙剝下來一看,啊,果然。貼紙隻有薄薄一點紅色而已。這實在說不上是測到了客滿電車的真正壓力。而貼紙隻能用一次,一萬九千圓就這麽泡湯啦!
經過一段長長的沉默,新保兄下定決心道:「再試一次吧。」你真大方啊!正當我以為得救了而大表讚同時,才想到那個累死人的事前準備——還得再來一次啊!
一個星期之後,我們來到了東急田園都市線※的三軒茶屋站。蜂擁而至的人潮堪稱本季最大一波,但是上了車一看,發現還是不夠擠。我們心想可能是弄錯了時間,又趕緊從澀穀趕迴三軒茶屋,結果一抵達月台,就看到原本預定要搭的那班超擁擠電車在眼前揚長而去……
啊啊啊,又是一次不完全燃燒。我用懇求的眼神看著新保兄,可不可以再試一次?然而他卻迴答:「我沒錢啦!」說的也是啦。
傷心地分析成果,喔!紅色比上次整個兒都強多啦!而且在腰部和肩胛骨的側邊上有斧鑿般的濃烈紅色。這已超出「極超低壓」而屬於「超低壓」的測定範圍了。紀錄上壓力最高達到一·三百萬巴。
【這是實驗後的壓力測定貼紙。黑白印刷看不出來,但它受壓部份都變紅了。隻要用演色表比對一下,目測就知道數值了。雖說是科學的結晶,不過隻有最後這程序感覺特別原始……】
果然!在客滿電車中,身體突出於外的部份,會遭受到相當於高跟鞋踩踏的壓力!不快點想想辦法可不行!
※百萬巴
壓力的單位。一巴斯卡(pascal)為一平方公尺麵積承受一百克壓力。mega意思是一百萬倍,所以1mpa就相當於一百萬pascal的壓力。
※脂汗一鬥
通常用「冷汗一鬥」來形容。指的是緊張到大出冷汗,考生可得注意別寫錯了。話雖如此,古代一鬥為十八升,真要出這麽多汗,早就因嚴重脫水症見閻王去啦。
※輕輕碰到就會變紅
看來是白色貼紙,其實表麵排列許多極小膠囊,裏麵有接觸到發色劑就變紅的藥品;而半透明那張則塗著發色劑。隻要兩麵貼合一起加壓,膠囊會壓破,藥品碰到發色劑就會變紅了。但發色麵要是碰到手,手上的油脂和水份也會令它變紅。
※井之頭線
連接山手線澀穀站和中央線吉祥寺站的京王電鐵路線。
※東急田園都市線
從澀穀站向西南延伸的小田急線,直達中央林間的路線。和半藏門線互相換乘。三軒茶屋站是從澀穀站算起的第二站。
若要設置足以取代山手線的移動走道,
必須分成三十五條輸送帶!
腰部和背後遭受如高跟鞋踩踏的壓力,這已經是非得趕快設法解決的嚴重情況了。解決客滿電車的問題,對現代日本來說已是燃眉之急。
迴到基本麵來考量吧。電車之所以擁擠,就是因為地板麵積相對於乘客人數太不足夠了。既然不能減少人數,那就隻好增加地板麵積了。jr鐵路已經在嚐試將車廂寬度從原來的二·八公尺替換成三·一公尺的寬廣新車廂※了。雖說隻寬了三十公分,但這樣一來,預定的乘車人數就可以從原來的一百四十八人增為二八九人,多了二十一人。
既然如此,能否改得更寬呢?才寬三十公分就能多載二十一人,加寬一公尺豈不就可以增加七十人?擁擠率也可以從百分之兩百急遽下降到百分之一百三十五了。
當然,加寬三十公分已經是將「對向電車擦身而過時的安全距離」考量在內,而定出的極限了。如果加寬一公尺,恐怕就要因為危險至極而被罵了。
但是,請先想想看電車的構造吧。所謂電車,其實是在一個裝了車輪的「台車」上,載著一個裝了乘客的「車廂」。有種名叫「擺動式車輛」的電車,轉彎時車廂會傾斜,以因應離心力作用。所以,那就做出能讓車廂在必要時可左右滑動的車輛不就成了嗎?電車大多是靠左行駛,所以隻要會車而過時,雙方車廂都向左滑動,那就能避開啦。而在駛進月台在左側的車站時,也隻要讓車廂向右滑動即可。不過……還是有點危險啦。
還有一招就是把電車改成雙層式。但這樣一來,是要把電車上方電纜架高些、把支撐電纜的鐵塔都蓋得更高呢;還是把電車軌道下挖,有一半在地麵下行駛呢?不管哪一個方法,都需要進行全麵性改造工程。而在工程期間,電車根本無法行駛。如果山手線停駛一年,這段期間其他路線的擁擠率可能會上升好幾百倍吧。
反正無論如何都得花費極大時間和金錢,既然如此,幹脆進行徹底改革算了。從前在《少年周刊》之類的雜誌上,對於「未來的交通」曾提倡「移動走廊」,也就是並排許多不同速度的輸送帶※。為了安全起見,離月台越近的速度就越慢。實現這構想的可能性到底有多高呢?
【這種方式可能會造成最快和最慢的輸送帶上人特別擠,其他則空蕩蕩的,而且也會擔心上下輸送帶的人會不會相撞。要抓準時機下對站還不太容易哩。】
我們拿山手線來比較一下吧。山手線繞行一圈三十四·五公裏,約一小時。若換成移動走廊,因為不需要在車站停車,所以最快的輸送帶若有時速三十五公裏,抵達目的地所需要的時間就可和現在的電車差不多。至於各條輸送帶間的速度差,最多大概隻能訂在人類步行速度的上限,也就是時速四公裏左右吧。所以最靠近月台、也會最慢的輸送帶,應該是時速四公裏,下一條是時速八公裏,再下一條是時速十二公裏,依此類推,到第九條輸送帶就是時速三十六公裏了。
問題是,在這條最高速輸送帶的另一側又是什麽呢?牆壁?太危險了。這道牆可是以時速三十六公裏的相對速度移動啊。所以另一邊應該也要並排同樣的輸送帶,但一條接一條地減速,直到最慢的一條輸送帶,再與對麵反向而來的輸送帶鄰接。重視安全的話應該要設計成這樣吧。但這樣一來,一個方向的輸送帶就要十七條,雙向並排、再加上中間應該還有一條停止的地帶,所以一共會並排著三十五條輸送帶。這樣看起來可超壯觀的哩。
但是,對於消除交通擁塞,這項規模巨大的基礎建設應該會發揮卓越貢獻。
山手線在尖峰時間是每兩分鍾就發車,繞行一周六十分鍾的話,意味著這段時間內有三十輛電車行駛。每輛電車十節車廂,可乘一千四百八十人,但在擁擠率達百分之兩百時,一輛電車等於載運兩千九百六十人,三十輛電車就載運八萬八千八百人。就算把這麽多人全放在最快速的輸送帶上,隻要每隔一公尺就並列擺上三張椅子的話,就可以讓全部的人都坐下啦!對老弱婦孺或喝醉的人來說,在輸送帶間移動還是有點危險啦。而且最快的輸送帶是時速三十六公裏,所以人站在上麵會相當於迎麵吹來秒速十公尺的風。雖然還有這些問題有待改進,但這不正像夢幻般的交通工具嗎?大家都能坐著上班上學,不知何日方能實現此一夢想呢?
※新車廂
從前的山手線車廂外壁從上到下是平的,但現在行駛的新車廂外壁中央是向外膨出的形狀。
※並排許多不同速度的輸送帶
它的發展型應該是「由無數纖維般細小的帶子並排而成」,而兩條相鄰帶子間的速度差也要縮到最小。這樣的話,就算在不同速度的輸送帶間移動,也很安全。不過要是一直站著不動,左右腳所踩位置速度不同,身體會因而慢慢轉動吧
。
第17考 電梯
「卷動纜繩拉上去」式電梯
是阿基米德發明的!
我從小就很向往百貨公司。各個樓層陳列有許多東西方的文物,地下美食街堆著許許多多山珍海味。空氣中飄出陣陣獨特的芳香,仿佛唿喚著客人趕快進來。
「你對百貨公司的熱愛也太異常了吧!」也許有人會如此覺得,但是我的故鄉種子島可是沒有百貨公司的。所以不隻我,島上的孩子都對百貨公司抱著強烈的渴望。甚至每當學校安排去鹿兒島本土參觀教學旅行的時候,都會在行程表裏安排一小時,讓大家去逛全縣最大的山形屋百貨※。
或許是因為這段記憶深印於腦海,即使是現在,每當我去百貨公司依舊雀躍不已。尤其是頂樓的餐廳街,也許有人以為那兒無論何時去都是人潮洶湧,但看準早上十一點半前後去的話,就可以挑好喜歡的店家直接進去。要吃中國菜呢?還是西餐?在高興得不知該選哪個之後,終於決定了一間,家人坐下打開菜單點菜,此時心中才會湧出「從明天起又要好好幹活了!」的氣力。
但是,去百貨公司玩雖然好,卻有一個缺點。那就是無論哪間百貨公司都把餐廳街設於頂樓。想要直達樓上而搭電梯,可是這文明的利器呢,我卻從來沒有順利搭乘過。有時是它剛好關門走掉,有時是它還在遙遠的樓上,老牛拖車似地慢慢上下。嚴重的時候兩台電梯還會一前一後在樓層間緩慢追逐,距離完全拉不開。真要命,這玩意兒還真拿它沒辦法。
說起來,它的構造就是一個垂直通到底的大洞,然後這麽大的洞裏卻隻有一個小車廂上下運轉,所以效能低落也是無可奈何啦。但這就好比一整條鐵路卻隻有一輛單節車廂的火車在行駛。許多大廈為了提高運輸量而加裝了好幾台電梯,但那就等於是為了多開幾輛列車就加鋪鐵軌一樣,實在太沒效率了。
早在電梯剛發明的時候,應該就有許多人討論過這個問題了吧。話說迴來,人類到底從什麽時候開始使用電梯的呢?
根據百科全書所載,早在十九世紀就出現利用水壓讓車廂上下的升降梯了,但據說因為速度太慢而未能普及。此外還有纜繩斷裂時的安全問題,所以沒引起什麽注意。打破此一狀況的是美國的奧的斯(elisha graves otis),他於一八五三年發明在導引軌道裝上煞車的自動安全裝置,電梯也因此普及了。
但是,纜繩式電梯並非奧的斯發明的。根據《周身物品履曆辭典》(日刊工業新聞社)一書所載,是那位有名的阿基米德※!公元前二六三年,他就用滑車和卷筒建造出用纜繩吊起車廂的裝置。
多麽難以置信啊!不,我並非為它久遠的曆史而驚訝,而是阿基米德這位大師竟然隻想到出「卷動纜繩拉上去」的方法,真令我意外。
現在電梯的構造是滑車裝了纜繩,纜繩一頭是電梯車廂,另一頭是和車廂差不多等重的重錘。基於這一點,車廂與重錘宛如拔河一般處於平衡相稱的狀態,所以無論要朝哪邊移動,都隻需很少的力氣就行了。這就像單點平衡玩偶,隻要在一邊稍微施力,整個就會大大搖晃起來。
相對地,阿基米德的卷動纜繩式,則一定要使出比車廂的重量更大的力量,才能吊上去。阿基米德雖然發現了杠杆原理※,卻沒注意到這件事!可見發明這種事果然還是相當困難的。
【照右邊的方式,必須使出比「車廂的重量+乘客的重量」更大的力氣才能拉上去。另一方麵,現在的主流都是左邊這種,隻要使出車廂內乘客的重量就夠了,這一來馬達出力較小,也比較省電。】
一九三五年,相稱拔河式電梯誕生了。光是要脫離卷動纜繩的方式人類就花了將近兩千兩百年。一九五九年終於發明以電腦同時管理多部電梯的「群管理方式※」,總算能避免電梯間緩慢追逐、遲遲不來的狀況了。就這樣,電梯才進步到現今的地步。
從這段曆史看來,關於電梯,雖然有許多事情現在看來是理所當然,其實還隱藏著許多問題,長久以來都沒人注意而沉睡著。這不就表示還有許多地方有待改進嗎?
※山形屋百貨
一七五一年創業。從二戰前就是鋼筋水泥的建築物,所以當鹿兒島遭受空襲而燒成一片焦土時,隻有它依舊聳立。
※阿基米德
公元前二八七~二一三年。發現了杠杆原理及關於浮力的阿基米德原理,對奠定現代科學基礎有極大貢獻。生於敘利亞的敘拉古,此城在戰爭中選擇投靠位於非洲的迦太基,而與羅馬為敵。敘拉古即以強大的科學力對抗羅馬軍,例如用巨大投石器投出巨岩擊沉戰船、以繩子逮住敵船去撞岩壁,用大鐵鉤吊起戰船砸下海等等。但雙方軍力畢竟有壓倒性差距,羅馬軍最後還是登陸攻入敘拉古。當時阿基米德正在地麵上畫圖形做研究,他對闖入的羅馬士兵說:「別踩在我的圖形上!」就這樣被殺了。享壽七十四歲。是位堅毅的老科學家。
※發現了杠杆原理
杠杆其實從史前時代就開始使用,阿基米德的功勞是將它數學公式化。亦即他並非「發明杠杆」而是「發現杠杆的原理」,就像重力不是牛頓「發明」的。
※群管理方式
提高搬運效率,把等待的時間縮到最短,讓好幾台電梯得以同時運行的控製係統。
「摩天輪式電梯」
裝了什麽利時代的好點子?
那是一個很普通的早晨。我像平常一樣吃著早餐,同樣一手拿著咖啡一手拿起早報來看,然後,哎呀!電梯界可要爆發革命啦!
掀起革命的是日立製作所※正在開發的「循環式多車廂電梯係統」。連接成輪圈狀的鋼纜,在對稱位置上連接著兩台車廂,使其在兩個鄰接的電梯間裏麵單向運行,循環不止。隻要在電梯間裝上三~四組類似的裝置,就會有六~八部車廂在其中上下來迴循環。說起來挺像一部上下縱長的摩天輪,而每層樓都有兩個出入口,左邊的專門上樓,右邊的專門下樓。
【圖中雖然畫的是五層樓,其實是十~二十層樓大廈,而使用三~四組(六~八部)車廂的話,循環的效率最佳。一小時內可以達到原來兩倍以上的運輸量。】
啊,科學的進步果真永無止境啊。從阿基米德發明卷動纜繩式到重錘拔河式,已經是很大的進步了。可是,重錘畢竟不能載人,隻能上上下下而已。基於這一點,把重錘改成車廂的話,就可以用相稱拔河式把另一邊的車廂拉上,還能順便把人載下去了。而且在同一個電梯間裝設好幾部車廂,這種打破常識的構想簡直媲美當年的哥白尼※。到底是怎樣的構造才得以讓這個發想變為可能呢?
為了探究此事,我們拜訪了日立製作所總公司。由單位領導人主任研究員寺本律先生為我們解說。
首先是,目前的電梯若不再加以改進,隨著建築越來越向高層發展的趨勢,電梯間所占的空間比例會越來越大。大樓蓋得越高,便需要裝設越多部電梯以供中層和高層之用。在五十層的大樓裏,電梯間就占了大樓全體空間的百分之二十,在單層來說則占去了百分之三十的空間。
要打破這種狀況,有一個方法是加大車廂的載運量,要不然就在一個電梯間內設置好幾部車廂。前者的構想是把車廂改成雙層,但缺點是上下層乘客都要到同一樓層時,這部車廂就得在同一樓停兩次。後者則又分成用鋼纜吊動、替車廂裝上動力裝置兩種方式。但若是用馬達驅動,會因為過重而導致運輸力低落,所以日立選擇了用鋼纜吊動的方式。
但是,要怎麽做,才能在一個電梯間中吊起好幾個車廂、而且還可以運轉?一般電梯的鋼纜都是吊住車廂的正中央,這個完全行不通。
因為下方車廂的鋼纜會被上方的車廂擋住,根本無法連到電梯間頂端。所以隻能用兩道連成輪圈狀的鋼纜來固定車廂兩側了。可是如果吊在有門的那一邊,鋼纜會阻礙出入口;如果吊在沒有門的那一側,那兩邊車廂就不能左右並排,而必須排列成背靠背了。但是,多車廂電梯係統電梯間的門,卻是左右並排的。
當我聽到解決方案時,腦海中的疑問一掃而空。兩道輪圈型的鋼纜分別連接在車廂屋頂的對角線上。例如,一道連在右前方,另一道就連在左後方。這樣一來,各道鋼纜間,不管是前後或左右都有足夠寬度,可讓車廂在鋼纜間運行而不致於受阻。而且出入口也不會擋到。隻要讓好幾條鋼纜一點一點地挪動迴轉,就可以吊動複數個車廂。這真是太天才的點子啦※!
不過,如此一來,車廂彼此沒辦法超車,而且車廂是配對成組,所以如果剛好同一組的一部車廂要停下來,另一部車廂就算沒人要到該層樓,也非得停下不可。這麽一來,不就會像站站都停的列車一樣,變得很慢而交通堵塞嗎?
寺本兄的迴答如下:在運轉時,當人往單一方向移動的時候,很少會讓搭配的另一部車廂停下來。當上下移動的乘客數均等的時候,根據模擬實驗結果,等待的時間也與一般的電梯沒什麽差別。此外,沒人要上下卻必須配合另一部車廂停止時,雖然會讓人新生焦慮,但這可以用監視器螢幕顯示另一部車廂的情況,就能在心理層麵解決這個問題,方法仍在討論中。
話說迴來,循環式多車廂電梯比較適合在數層樓之間運行、每部車廂載運較少人數的情況。而雙層車廂的設計,則較適於「一趟就把大量人員運載到較高樓層」。如果能夠善加組合運用這兩種係統,不但可以提高運輸力,同時電梯間在建築物中占去的空間也能降低至以往的三分之二。這就像是讓新幹線鐵路搭配山手線電車,就能解決交通運輸的問題了。
光靠一種機器無法解決全部問題,必須用截長補短的方式分工合作才行。這也是我沒辦法想出的點子。我真能想出比這更好的電梯嗎?
※日立製作所
一九一〇年成立,原本是久原礦業所日立礦山附屬的修理工廠,一〇年獨立為日立製作所。其廣告詞是「這棵樹是什麽樹,令人在意的樹。」
※哥白尼
一四七三~一五四三年。波蘭人,本業是聖職者,但對醫學、天文學和數學都很在行。當時主流為「天動說」,認為太陽與其他行星都是繞著宇宙中心——地球而運轉。但隨著觀測結果累積,便會發現此說充滿破綻。哥白尼發現,若以太陽為中心,就能說明許多事實了,因此寫了六卷《天球迴轉論》。然而天動說乃教會教義,他基於職業上的立場隻能低調出版。直到三十年後、他臨終數小時前,這本書終於出版並送到他家。但他已因腦溢血失去意識,並未親眼目睹這本改變了人類宇宙觀的名著。此書出版後遭受嚴重抨擊,就連當年因宗教改革而與教會對立的馬丁路德也發出以下評語:「這呆子竟想推翻天文學!地球是不會動的,聖經上不是早就這麽寫了嗎?」
※太天才的點子啦
用鋼纜吊住必須防止車廂搖晃。普通電梯是在電梯間兩邊裝上護欄以防止搖晃,因為隻要直線上下,這方麵並不會有太大困擾。然而在循環式多車廂電梯來說,因為采用摩天輪式,所以當它從上升、下降電梯間之間橫移轉換時,車廂呈曲線運動。為了防止在此時搖晃,車廂裝有四個輪子,可以沿著軌道滾動。而這軌道的形狀和組合方式也是極度巧妙。
如果同時設置一般電梯和
單人用超高速電梯……?
話題再轉迴日立製作所的會客室。
正當我為循環式多車廂電梯的設計而感動時,主任研究員的寺本兄卻說「其實是前人給我們提示的」,一麵給我們看一部影片。
影片中看到的是隻有開口、沒有門板阻隔的電梯間,有個外國人老兄站在那前麵。接著隻見升上一個沒有門的電梯車廂,這老兄就一躍而上跳進去,從頭到尾車廂可是一瞬都沒停下來過,就這樣把那位老兄載到上層去了。
多危險的電梯啊!萬一跳上去的時機沒算準,人豈不是正好卡在車廂地板和開口上緣之間嗎?
這裝置稱為「鏈鬥式升降機※」,是德國人發明的,一九三〇年開始殷用。我害怕地問道:「這樣不會出事嗎?」寺本兄迴答:「就是因為造成了意外,所以很快就禁用了。」會發生意外也理所當然吧!不過德國這國家也真夠不可思議的,所謂禁止並非不準使用,而是不準再製造新的,至於七十年前的這台,則至今都還在使用,隻是乘客必須責任自負而已。這是循環式電梯的先驅,寺本兄說:「我們參考了它的鋼纜構造部份。」
可是,我能理解鏈鬥式升降機的構想從何而來。電梯運行之所以緩慢,原因之一就在於每當有人要到某個樓層時,電梯就得停下來。既然如此,幹脆從頭到尾都別停算了,就是因為這樣想,才會設計出這種前衛的電梯。
話雖如此,還是太危險了。能不能安全一點,例如做成傳送帶的形式,朝斜上方上升……啊,這樣不就變成電扶梯※了嗎?
還是迴到原點想想吧。最理想的電梯,就是隨時可以立刻搭乘,然後中間都不要停,一口氣到達自己要去的樓層。可是一部電梯有很多人同時搭乘,所以這種理想太任性妄為了。既然如此,裝設很多台單人用電梯車廂不就好了嗎?
這麽一說我倒想起來了,在特攝影集《超人力霸王neus》就出現過這種電梯。每當異生獸出現,黑夜警察的隊員就跑進鐵柵中,背靠著牆壁,然後降下來像雲霄飛車用的安全保險杆,接著鐵柵地麵上升,隊員就會各自以猛烈的速度上升,前往自己的崗位。
這麽危險的東西※可以讓老人或小孩搭乘嗎?一定會有人這樣罵。當然旁邊也要一並設置普通電梯啦。這樣一來,愛刺激不怕死的年輕人就可以搭乘單人專用高速電梯,一般的電梯也可以因此降低擁擠程度,並且提高了全體的運輸力。這就是我從日立「將擅長大量運輸的雙層電梯,和每站停車的循環式多車廂電梯組合搭配使用」之策略所學到的分工合作。學而時習之,不亦悅乎!
【普通電梯既然都要裝那麽多台才夠,那幹脆空出一兩台的空間多裝幾部超高速單人電梯。不過萬一娛樂價值太高而吸引一堆人來搶搭,就成了反效果啦。】
而單人電梯的最大優點就是速度。目前電梯的最高速度每分鍾一千公尺※,但是為了安全起見,加速或減速都限製在自由落體之重力加速度的十分之一,也就是〇·一g以下,所以要達到最高速度是很花時間的。例如說,如果要上升三百公尺。光是加速就跑了一百四十二公尺,然後從減速到停止又跑了一百四十二公尺,所以在這個過程中,以最高速度上升的距離就隻有十六公尺而已。到頭來,上升三百公尺就花了三十五秒。
如果單人電梯限定隻有健康強壯的年輕人才能搭乘的話,那加速提高到一g,應該不要緊吧?因為就算這麽做,身體的負擔也比玩雲霄飛車進行三百六十度迴旋※時所承受的離心力還小。如此一來,上升三百公尺隻需花十九·六秒。所以大家一定會很高興乘坐的。
,因與此係統外形類似,故名之。)
※電扶梯
出現於十九世紀末。雖然試過各種方式,最後是美國的奧的斯公司在一九〇〇年巴黎萬國博覽會推出後才普及的。就連電扶梯之名都是該公司的產品名。
※這麽危險的柬西
就連德國的鏈鬥式升降機也禁止兒童搭乘。
※最高速度每分鍾一千公尺
截至二〇〇七年五月,世上最快電梯位於台北的世界第一高塔「taipei 101」。東芝電梯製造,誇稱最高速度每分一千〇一十公尺,橫向搖動在〇·五公厘以內。
※三百六十度迴旋
雲霄飛車一麵迴旋轉動一麵前進。即使轉到螺旋上部而上下顛倒時,乘客身體也會被離心力壓在座椅上,不會掉下來,也就是說,此時離心力大於重力。和重力一樣大就是一g,所以說三百六十度迴旋式雲霄飛車的離心力必定大於一g。
第18考 車窗雨刷
用橡皮擦左右移動擦掉雨水的方法,
是否太原始了?
本書原是在《周刊spa!》上連載的專欄,所以會收到許多讀者來信。其中有一封如此寫道:「雖然不知道汽車已經誕生多少年了,但我覺得車窗雨刷好像一直都是保持舊態,毫無改變。」
我也大有同感。把滴在窗戶玻璃上的雨水用附著橡皮擦的棒子擦掉。就「把障礙物從物體表麵去除」這件事而言,可說是原始到不行的方法。在衛星自動導航※或混合動力引擎※等方麵的進步都已經是日新月異了,為何隻有雨刷在將近一百年後都還是雨刷呢?新幹線列車和飛機的窗戶上也有裝雨刷。人類這麽依賴雨刷,要到何年何月方休啊?
不,倒是有一種交通工具是不用雨刷的,那就是船舶。差不多在十五年前,我曾經從知多半島前端搭乘小渡輪前往名為日間賀島的小島。那是一艘非常小的客船,因此可以從客艙直接看進操舵室。波浪拍打而沾滿海水的操舵室前窗正中央,有一塊圓型的地方完全不見水滴,而且視野非常好。我雖然很想知道那是怎麽做到的,但不敢打擾正在駕駛的船員,所以沒去請教。而那天晚上的大宴會也讓我把這個問題忘得一幹二淨,所以疑問一直沒解開。
查了一下才明白,那個裝置叫做旋迴窗,就是在窗戶前麵設置一塊高速旋轉的圓形玻璃板。原來是靠離心力打飛水滴啊。在雪地裏行駛的列車也裝有這種旋迴窗,似乎是因為在大雪中雨刷也派不上用場。但是,汽車的窗戶因為可能會有行人觸碰到,所以用這種高速旋轉的裝置就太危險了。所以在汽車的曆史上,人類就隻得陪著雨刷一路走下去不可了嗎?
為了探索未來,要先迴顧過去。雨刷是一九一〇年代發明的。有位紳士——後來成為雨刷製造公司「特瑞科」(trico)老板——在下雨天開車時,因為視線不良撞上了一個騎腳踏車的少年。雖然沒釀成大禍,卻讓這位紳士深切感受到必須確保雨天中駕駛的安全性。
德國的機械技師賓士※(karl friedrich benz)是在一八八五年造出第一部實用的汽車,而美國的汽車大王福特※(herry ford)則是在一九〇八年確立了大量生產汽車的方式,可見在這位紳士發明出雨刷前,許多沒有雨刷的汽車早就滿街跑了。這裏之所以一直用「紳士」來稱唿這位仁兄,是因為我查了半天都沒查到他的大名※。發明雨刷造福廣大人群,然而發明者的大名卻沒人知曉,人類還真是夠忘恩負義的。好吧,說不定是我查資料的能力太差了。
這位紳士並沒想到後世如何看待他,非常熱中地研發雨刷。第一號試作品是手動式,但因為用手刷很累,所以他明白這個不實用。話說迴來,要司機一麵開車一麵還得手動操作雨刷,那也太危險了吧。幸好以「百年不變」為座右銘的雨刷並沒有在這個階段停下演變的腳步,真是太好了,
試作品第二號是幫浦式。然而幫浦是靠汽車引擎驅動,所以當汽車開得越快時,雨刷也會自動隨之高速運行,這成了一大缺點。雖然我覺得幹脆拿它當速度計來用也很好啊,不過大概隻有像我這種沒駕照也不開車的人才會這麽想。
試作品三號是馬達式。就這樣,雨刷的曆史開始啟動了。一九三七年,雨刷改用四點支持以分散施加於玻璃窗的壓力。一九六七年,加裝彈簧使壓力平均化。一九六八年,改良成能夠對應高速行駛。一九七六年,發明了利用風壓的翅膀型雨刷。一九八〇年,將雨刷支架做成「單淘汰賽賽程表」(tour)形式,以使壓力平均分散到許多點上,而將雨刷緊貼於窗麵。在這之後,「tour雨刷」就成了雨刷的主流。
【為了要有效地在曲麵的擋風玻璃上平滑擦拭,所以在車子高速行駛時,它會稍微浮起,就不會發出嘰嘰叫的謦音。雖然在許多小地方做了改進,但基本原理卻打從誕生以來就沒有進化過!】
所以,雨刷也是花了漫長的時間一點一點地小小改進,才成為現今模樣的。近年則發售了在玻璃窗加上疏水性覆膜的「液體雨刷」,雖然是劃時代的好點子,可是隔一段時間就非得重新塗布一次不可,所以在大雨狀態下無法發揮其威力。
雨刷會直到未來永劫之日都還是雨刷嗎?
※衛星自動導航
借由gps(全球定位係統)或已儲存在cd或dvd中的道路資訊,配合車輪的迴轉推算行走路徑,得出車輛所在位置。再加上交控中心送來的塞車或交通管製訊息,就能推算出前往目的地的最適合路線。
※混合動力引擎
汽油引擎與電力馬達可交替使用的係統。構想很早就有了,一九〇二年保時捷(ferdinand porsch)就設計了以汽油引擎來發電使電動馬達迴轉的「mit」,由lohner公司發售。
※賓士
一八四四~一九二九年。德國機械技師。二十七歲設立機械工廠,三十三歲開始研發汽車。四十一歲時比人稱「汽車實用化之父」的戴姆勒(gottlieb wilhelm daimler)更早發明了具實用性的三輪汽車。
※福特
一八六三~一九四七。在美國被稱為汽車大王,與發明大王愛迪生並駕齊驅。出身農家,十六歲成為機械工,二十四歲即在愛迪生電氣公司擔任主任技師,但為了專心研究製造汽車而離職。四十歲時創設福特馬達公司。四十五歲時發明「福特t型」,把汽車從有錢人的玩具變成了大眾的代步工具。
※他的大名
後來新保兄再次調查後方知該位人物名叫j.r.oishei。
從f1賽車攝影機得到靈感的輸送帶式裝置,
又是如何呢?
思而不學則殆。根據本書的良好典範,在自行找出研究題目的問題點和發展曆史之後,還要向走在最尖端的企業請教學習才可以。領先二十一世紀的雨刷又會是何種技術的結晶呢?
我拜托編輯新保兄去邀約相關企業,可是等來的結果卻大出意外。找遍日本國內的汽車製造商,然而迴答卻是異口同聲的「對於雨刷,我們無可奉告。」咦?都沒人在研發這個嗎?
風玻璃上的雨滴掃除」來說已經是完成形,所以不管再進行什麽變革也沒啥大用處了。但是,雨刷在眼前左右擺動會分散駕駛的注意力,而且對豪雨十分無力,這都是現行雨刷的缺點。所以還是要以更好的雨刷為目標,來絞盡腦汁想想看吧。
我腦中突然閃過的是,如果把擋風玻璃改得比現在更加傾斜,前方來的風壓應該就能把玻璃上的雨滴吹到上麵去吧。
不,仔細想想這法子太危險。如果用這種方法,要嘛就是前方刮來的雨勢要夠大,不然就是車速要夠快才行。就算在高速公路也不能因為下雨就超遠行駛吧。
半吊子的考量是造成事故的源頭。上網查了一下,有了意外的發現。雨刷原本的效果並非掃掉雨滴,而是把雨水塗布抹平。當雨滴打在擋風玻璃上,會形成一個一個微小的凸透鏡貼著玻璃,這就是造成能見度不佳的原因。雨刷把黏在擋風玻璃的雨滴塗布抹平,就能防止這種情形。
既然如此,讓雨滴一打在擋風玻璃上就會自動散開平鋪形成一層薄膜,不也是一種方法嗎?就理論上來說,隻要使用親水性高的物質※來製造擋風玻璃就行了。這構想與液體雨刷的「用疏水性物質形成覆膜把雨滴彈開」恰恰相反。可是真的有這種質材嗎?
想法正膠著時,找了新保兄商量,他說:「我聽說過這種東西喔。」那是toto公司開發的「奈米光觸媒全瓷化自潔瓷磚※」(hydrotect),因為具有親水性,水會在其上形成薄膜,因此可以防止汙垢附著其上。既然能做成瓷磚,那做成玻璃應該也行吧?
還有另一個也是來自其他產業的啟示。在f1賽車上裝置的攝影鏡頭,透鏡前方都貼著一層透明薄膜,一旦鏡頭被油汙飛沫等弄髒,隻要滑動這層薄膜,就能拉出全新幹淨的一麵使用。這招行得通!
在擋風玻璃的前麵裝設一組透明的輸送帶如何?日本是靠左行駛,駕駛座在右方,從上方看下來,讓輸送帶往逆時針方向前進,沾上雨滴的那一麵就會從駕駛麵前往左邊去,然後由附著在最左端的固定式雨刷把雨水刮掉。這一來,駕駛麵前永遠都會是沒沾上雨滴的一麵,隻要轉動速度和現行雨刷差不多的話,就應該可以得到相同的能見度。
【以上隻是概念圖,若要產品化,當然不能做成如此突兀的形狀,而要與擋風玻璃結合為一,更加簡潔小巧才行。各位汽車製造商,請務必參考一下。】
這個點子若要說有什麽問題,那就是晴天了。因為是輸送帶型的兩層透明薄膜貼在擋風玻璃上,就算再怎麽透明也會降低能見度。而且用的又是柔軟的材料,所以受風時可能會飄來飄去。嗯~到底是要追求下雨天的行車安全呢,還要該顧及晴天時的安全呢……無論采用何者,都顯示了雨刷這種東西還有許許多多的可能性。所以各家製造商,要不要稍微試著想想看呀?
※親水性高的物置
水分子是氧原子兩邊各接一個氫原子,呈一百〇四度夾角,形成「〈」型的迴力鏢型分子。同時因為氧原子會吸引電子,氫原子的電子易被吸走,所以「〈」型分子中間的折角會帶負電,兩端則帶正電。所以這個分子的電荷分布並不平均,所以水分子帶有「極性」。極性分子會與極性分子互相吸引,所以當水分子遇上同樣具有極性分子構成的物質時,就會呈膜狀散開平鋪其上。這類於水有較強親和性的物質就是具有「親水性」。
※奈米光觸媒全瓷化自潔瓷磚
toto公司用於衛浴設備。它們也有發售給側車窗用的消霧劑「hydrotect親水玻璃覆膜」,以及給照後鏡用的「hydrotectfilm」等等,但好像還沒用在擋風玻璃上。
第19考 輪椅
讓你體驗看看,對坐輪椅的人來說,
街上的台階與斜坡有多困擾,
見到了令人可厭的景象。
我住的社區,有一條從車站前的購物中心直達公園的寬廣大道,在這大道上散步很舒服。可是有一天我忽然注意到,人行道上鋪設的黃色導盲磚,竟然全被停放的自行車占住了※!
人心荒蕪至此。這可是盲人唯一能依靠的狹窄小道,卻被無心之人就此堵塞。
健康正常的人總是占了大多數,因此對於周遭環境的感覺就有點遲鈍,明明應該看見的事物也視若無睹了。說來就連我,說不定有時都會在渾然不覺的情形下,做出與此大同小異的行為或想法。
這時我想到另一個問題,就是輪椅。路上常有些高低不平的小台階,對我們走路的人而言根本不算什麽;但據說對於坐輪椅的人來說,簡直形同一堵無法越過的高牆。至於樓梯,那更是怎麽想都不可能爬上去。迴頭看看自己身邊,我就住在一個混雜著各式建築物的社區裏,而且住的還是沒電梯的二樓。如果有一天必須靠輪椅代步的話,這間好不容易買下來的家也隻能賣掉啦。
就算說以後的建築物與道路都要在設計階段就對此有充的考量,然而要改變目前已經蓋好的房子可就有點困難了。以我所居住的社區來說,就有許多地方是想改良也無從改起的。既然如此,改良輪椅本身似乎是比較快的方法。
這種時候就該科學出馬了!
首先必須了解目前的問題有哪些。根據新保兄找來的訊息,得知有個地方可以讓人體會坐在輪椅上是什麽滋味。那就是荒川福祉體驗廣場※,就位於荒川河邊。
負責接待的大姐告訴我們許多注意事項,有些聽了真令人毛骨聳然。「遇到超過五公分以上的高低差,如果沒人在後麵幫忙撐著輪椅,輪椅就會整個兒向後翻倒。」想來是要我們親身體會,對輪椅使用者而言,街上有多麽危險了。
請新保兄擔任看護的角色,我終於要試乘輪椅了。第一道難關就是寬度隻夠輪椅通過的狹窄走廊。如果不百般慎重地直線前進,手就會被行人護欄※夾到。雖然滯礙難行,但總算開發出「抓著護欄前進」這招術,終於成功脫困。
第二道難關是從地麵插滿倒u型鐵管的迷宮中脫困。我們費盡苦心尋找方法時,才注意到原來這是在公園出入口常見、用來防止機車侵入的設計之簡略型。設置這玩意兒的人到底知不知道這對於坐輪椅的人來說有多辛苦啊?
接下來就是問題最大的地麵高低差。小於一~兩公分的高低差根本不會有;而大於五公分的高低差,則可分為像人行道邊緣的「斷層」狀,以及「斜坡」狀兩種。「斷層」的高低差,就輪椅的原理來說,是不可能自力攀登上去的。因為斷層的邊緣比輪椅前輪的軸心還高。所以對坐輪椅的人來說,就像走路的人過上一堵高達兩公尺的牆壁。
【我在荒川福祉體驗廣場體驗輪椅的模樣。兩公分的高低差毫無困難地越過了,但五公分的怎麽也過不去。不隻是高低差,各種路麵狀態都有不同的對應方法,讓我體驗了各種狀況。】
而「斜坡」型呢,應該可以靠腕力讓輪椅爬上去吧。若你真這麽想而用力去爬,那就想得太簡單了。因為這樣做隻會讓輪椅前輪翹起來,輪椅整個兒會向後倒。幸虧先前那位大姐要我們注意,有新保兄在我後麵幫忙撐著,才免去後腦勺撞地的危險。新保兄,大姐,多謝你們啦。
在我後麵幫忙撐著了。
更危險的是從坡道下來。必須握住與輪子平行的鋼圈,調節力量,拿摩擦力當煞車。說得簡單,做起來可難了。一不小心,左右力量沒平衡好的話,輪椅就會往旁邊翻轉,然後橫向翻倒。因此隻能反複地握住、放開,再握住、再放開,就這樣一點一點慢慢滑下來※,除此之外別無他法。
走完全程,這時看到了樓梯。對輪椅而言,這隻能說是令人絕望的斷崖絕壁了。
※全被停放的自行車占住了
現在這個狀況已經解除了。
※荒川福祉體驗廣場
位於跨越荒川的扇大橋南側的河邊空地上。周末假日可以向廣場內的管理事務所申請使用。周一到周五則需向國土交通省荒川河川事務所事先申請才行。
※護欄
我家附近,有條小徑夾在民宅的牆與護欄間,有些地方還被電線杆擋到。想繞到馬路上走,偏偏路又窄車又多。要是有坐輪椅的人來到這種地方,還真不知該怎麽辦好。
※百分之十的坡度
水平前進十公分,向上升高一公分,角度約五·七度。中島美雪的歌《傾斜》寫著:「傾斜十度的坡道,老太太彎腰慢慢爬。」十度,那就是斜度百分之十七·六羅。老太太,請好好加油吧。
※一點一點慢慢滑下來
後來我與新保兄交換,他與煞車奮鬥了一下子就放棄了,直接任由重力滑下去,結果就衝到草原上翻倒了。幸好是在荒川福祉體驗廣場,要是在街上,那就太危險了。
靠三個後輪和四個前輪絕妙連動,
就能爬樓梯!
體驗過「對輪椅來說上街有多麽不方便」後,過了幾天,編輯新保兄得到了出乎意料的消息。據說玉川大學的柳原直人教授開發了能上下樓梯的輪椅。到底是怎樣的裝置呢?踏進該大學的大門時,我忍不住心中的興奮之情。
柳原老師是一位言談十分柔和的人。他原本的專業是印刷加工方麵,但因為想從事能直接感受到人們喜悅的工作,便轉職到這個完全無關的業界來。在此之前也有能讓輪椅上下樓梯的機械,然而都是把輪椅放在某種機械上載運,所以除非這些機械就常設於各個樓梯旁,否則就隻能用車載著它們走了。老師的目標則是做出靠輪椅自身就能上下樓梯的機械構造。
整個構想的原理實在是精巧奧妙啊。無論是上樓或下樓,輪椅都要背對樓梯※。兩邊的後輪是由三個車輪排成三角形,總會有兩個保持著接觸地麵或樓梯麵。馬達轉動時,不隻車輪會轉,整個三角形也會轉,如此就能爬過樓梯了。
當然,光靠這樣的設計,隻會讓輪椅向前倒而已。之所以能讓輪椅總是保持水平,靠的是支撐前輪用的支架,而它是可以上下滑動的。兩邊的前輪則是由四個車輪排列成四角形。它們沒有動力,隻能靠後輪帶動,而整個四角形也會被動地轉。因為後輪呈三角形,比較容易傳輸動力,所以要把呈四角形的前輪和車體一起拉上去時,所需要的出力可以比較小。
說明完畢,開始實際操演給我們看。駕駛員是該係大四生若鬆同學,是一位短發濃眉精悍瘦小的青年。若鬆同學坐上老師製造的機械輪椅後,巧妙地操縱十字型的操縱杆,在堆放著許多東西的工作室中順暢地前進。開到樓梯前就倒車,讓兩側後輪穩穩地卡住樓梯麵。他實在是這研究很可靠的繼承者啊。
若鬆同學切換成下樓梯的模式。輪椅就咕地一聲開始下降。仔細一瞧才發現,剛才前輪都一直是懸空的狀態。想想這也理所當然,因為無論是前輪或後輪,兩邊都各有兩個輪子接觸地麵,所以若是前輪不懸空,左右兩邊加起來就有八個輪子同時接觸地麵了,如此輪椅就無法轉彎了。所以在平地時隻靠後輪行走,而且把重心設計成百分之八十的重量都放在較前麵的左右兩個後輪上,較後麵的左右兩個後輪則能滑動,如此就能轉彎了※。而且這麽一來,比起一般輪椅,它的迴轉半徑更小※,這也是一石二鳥的大優點。為了能做到這點,在輪子的配置上不知費了多大的心思呢!
接著,若鬆同學終於把操縱杆向後倒,用後輪緊緊卡住樓梯麵,開始把輪椅向上拉,前輪的支架也開始上撐,整座輪椅就向上抬了。真是絕妙的連動!
我向老師請教這控製的方法,老師說:「是靠加速度感測器※,重力感測器太貴了。」若鬆同學卻立刻說道:「靠加速度感測器還是很難控製啊。」看起來的確也是,有時動作會不大順暢。
話才說著,若鬆同學已經借輪椅爬上三四階樓梯了。雖然平均起來每上一階得花三秒左右,但已經很強了!那勇敢的模樣連向來很酷的新保兄看了都忍不住大感動:「厲害!好厲害啊!」我也試乘了一下,實際體會這輪椅能自由跨越樓梯或高低差的感覺,不由得熱淚盈眶。
【我緊張兮兮地操縱著能上下樓梯的輪椅「自由」,以及一旁看著我的柳原老師。它的橫寬與一般輪椅相同,但因為重心比較接近中心,所以在平地迴轉很方便。本田或豐田不考慮將它量產嗎?】
若是能普及的話,行動不方便的人一定會很高興的。我興奮地向老師問起商品化的可能,然而卻得到出乎意料的答案。出於安全性和成本的考量,所以沒什麽企業感興趣。「目前還在改善這些問題。」柳原老師露出有點寂寞的神色說道。
我看著老師的表情,一麵覺得這有點不大對勁。既然基本技術都已經開發到這地步,就老師的工作內容而言,可說是已經完成了。至於要提高安全性、降低成本等朝向商品化的努力,不是該由製造廠商接棒嗎?有誌氣的大公司,拜托了!為了需要「任何地方都能去的輪椅」的人們,也為了眾多使用者與柳原老師的夢想,請你們幫幫忙吧!
※背對樓梯
若將輪椅和乘坐者視為一體,其重心是在乘坐者的屁股下方。所以要背對樓梯,重心與樓梯的距力才夠近,就算摔倒衝擊力也會比較小。
※如此就能轉彎了
四輪著地的車輛就同一般車輛,由前兩輪來轉向。但柳原老師的輪椅因為接地的四個輪子都是固定方向,所以若不讓其中兩個輪子懸空,就不能轉向了。
※迴轉半徑更小
若要轉換方向,一般輪椅是以後輪輪軸為中心,但柳原老師的輪椅則是以接地的四個後輪中的前兩輪車軸為中心。這麽一來,因為旋轉的中心較接近車體的重心,所以迴轉半徑較小,也較利於轉動。
※加速度感測器
能感測到速度改變的儀器。累積資料後,就能算出自己應該采取何種姿勢。比起能直接感測到傾斜狀態的重力感測器,其反應較花時間。
不能用二足步行機器人的下半身,
做成「會走路的輪椅」嗎?
男主角馬蒂所乘的那塊浮空滑板,總是能與地麵保持一定距離,浮在空中。遇到樓梯也能滑上去,而且沒有摩擦,速度很快。
要實現這個構想,最快的方法就是利用地球磁場※,靠電磁力浮在空中。以日本附近一帶來說,地麵以s極而言大約有〇·三高斯的地球磁場。隻要把強力磁鐵的s極朝下,就會因同極相斥,而產生足以支撐體重的斥力。
問題就在於到底要有多強的磁鐵才足以浮起來。要用〇·三高斯的磁場撐起體重七十公斤的人離地十公分高,就要在十公分的距離中裝上能產生三千萬高斯磁場的強力磁鐵。但目前最強的超導體磁鐵也隻有一百萬高斯的程度,所以這磁場必須超乎想像地強才行。
這麽說來是辦不到了。但是,如果抱著這種想法,就會停滯不前而看不到未來了。雖然這點子還有安全性及煞車的問題,但我們一定要相信,在科學家的熱情及努力之下,總有一天會完成三千萬高斯的磁鐵和周邊技術的。
至於目前科學立刻就能辦到的,說起來,其實「為何做不出來」反而比較不可思議,那就是用機器人的下半身做成輪椅※,我將它命名為「走路機」。車站及道路,都是以人類的二足步行為前提而設計的,所以在現代社會中,這種機器人輪椅「走路機」應該可以通行無阻才對。
若要說有什麽問題,那就是安全性和成本吧。坐在一台隻有下半身的機器人身上,的確好像會摔下來的樣子。可是看看本田的asimo※和新力的sdr-4※等二足步行機器人,不都走得很穩、不會摔倒嗎?等身大的asimo甚至還會上樓梯呢!要是擔心「萬一失去平衡摔倒該怎麽辦」,也可以在機器人的尾椎骨處裝一根防止摔倒的支架,改裝一下應該就沒問題了吧。
至於成本,我想應該會比一般的人型機器人便宜才對。因為像asimo這類機器人,為了要感知四周狀況,必須裝設許多種感測器,還要寫程式計算出最適合的動作,才能像人類一樣行走;而我提議的這台「走路機」則無此必要,因為無論是掌握四周的狀況或選擇動作等等,都可以交由乘坐其上的人類進行。
操縱性也必須改良才行。目前的輪椅行動時最少也得靠單手控製。而我想的這台「走路機」,最好能用腦波操縱。想要前進時,或者想要上樓梯時,以及感覺身體傾斜時,應該都會有特定的腦波活動※才對。如果能把感測器裝在頭盔中,借之捕捉操縱者的腦波,再傳達給下麵的機器人的腳,就可以在操縱者本人無意識的狀態下操縱機器人行動了。
【隨著腦波控製,兩足步行機器人輪椅在不久的將來一定會實現的。說不定到時已不用輪椅了,直接把機器人義肢裝在兩腳上就能走路啦!真希望這種未來趕快來臨!】
然後,我所構想的這台「走路機」,其最大優點就是「坐在上麵的人,眼睛高度與一般行人同高」!以前曾經聽說過,坐輪椅的人往往很在意他們的視線高度與周圍其他人不同。此外,商店也常把一些商品放在很高而構不著的地方,我常常會想,不知那些坐輪椅的人要怎麽拿到這些東西?但隻要有這台「走路機」,所有問題都一舉解決啦。
如果能讓那些不得不坐上輪椅的人,也能和正常人一樣自由行動的話,這將會是多麽美好的事情啊。而為了要有這樣的未來,科學一定要更加發憤圖強才行!
※氦
由兩個質子、兩個中子和兩個電子組成的元素。原子重量決定於原子核的質子與中子的數目,越少越輕。例如氧是由八個質子、八個中子和八個電子組成,而且氧原子常成對形成氧分子,所以氦的重量隻有氧的八分之一,氮的七分之一。空氣中氧占百分之二十一,氮占百分之七十八,所以氦氣氣球的浮力遠大於氣球橡膠的重量,會浮上空中。
※《迴到未來2》
導演是robert zemeckis,演員有michael j.fo。christopher lloyd等。第一集是迴到過去,一九八九年拍攝的第二集則飛到未來,有能在空中飛的滑板。
※地球磁場
北極s極、南極n極的磁場。地表以下數十公裏厚的範圍稱為地殼,到兩千九百公裏處是地函,到五千一百公裏處進入外核,六千四百公裏處就是內核,這就是地球的構造。外核是由含鐵與鎳的液態岩石構成,因對流和自轉而流動。金屬在移動時會產生電流,所以就和電磁鐵原理一樣產生磁場。液體岩石的流動速度是秒速〇·一公厘,但驚人的是全地球都會因此而形成一個大磁鐵。
※用機器人的下半身做成輪椅
千葉工業大學未來機器人技術研究中心所長古田貴之,在中學時代由於脊髓問題而體驗過輪椅生活,所以提出了兩足步行輪椅的研究。早稻田大學理工學係高西研究室也正在研究可讓人乘坐的兩足步行機器人。
※asimo
身高一三〇公分、體重五十二公斤的兩足步行機器人。最新的asimo2005能以時速二·七公裏行走,以時速六公裏奔跑。
※sdr-4
身高五十二公分,體重六·五公斤的娛樂用機器人。能以時速一·二公裏行走。還能配合音樂跳舞。
※有特定的腦波活動
大腦皮質就是擔任此一活動的場所。每當我們思考、感情發動或打算運動時,大腦皮質會有特定的部份血流增加,並發出特定的腦波,還會分泌腦內物質。
第20考 移動方式
平常通勤通學要花一個鍾頭,
若改走地下隧道隻要一分三十一秒?
我雖然已經不需要為了工作趕著上班了,但就算這樣,還是必須定期去許多地方。位在澀穀的空想科學研究所本部、位在有樂町的日本電視台、位在赤阪的tbs電視台,還有位於川崎的明治大學、位於靜岡的靜岡電視台等等。工作雖然很快樂,然而趕路去這些地方的過程卻令我痛苦不堪。
每次都要搭相同的電車,在相同的車站換乘,走相同的路線。就算再怎麽令人感動或興奮的工作也變得索然無味,感覺沿途隻是平白浪費時間罷了。這種好無生產力且讓人充滿倦怠感的移動方式,難道就不能省略掉嗎?
講到這個,可能有成千上萬的人腦海裏第一個浮現的就是哆拉a夢的「任意門※」。這應該是我國……不,說不定該說是全世界最有名的瞬間移動裝置。究竟有多少實現的可能性呢?
仔細觀察任意門,就會看出它是從原本的地點造出一個連接到遙遠地點的出入門。看起來很超現實,其實這是我們宇宙中真實存在的一種現象。
那就是「蟲洞」。也就是離得很遠的兩個地點,用超次元的管道連接起來,從其中一端的入口進去,就能在通過時間為〇的情形下從另一端出來。這正是任意門給人的印象。
把它擴大到人類能出入的大小才行。隻要能完成以上四階段※步驟,就能實現任意門啦!
這些我們可以期待未來的科學慢慢實現,總之還是來想一想現在的技術能做得到的方法吧。
從前有許多預測未來的圖象,畫的都是「每個人都背著一個噴射引擎,大家都飛著去上班上學」。雖然這法子很令人擔心會不會被噴出來的火焰燒到屁股,不過在一九八四年的洛杉磯奧運開幕典禮上,倒是出現過很類似的東西※。聽說那玩意兒噴出來的氣體很低溫,但是隻能在很短時間內在空中飛行。而且考慮到噪音及空中交通安全等問題,這法子不太實用。
要追究「如何縮短移動時間」,就得從大科學家牛頓(issaewton)的某個小故事去找出提示。一六九六年,來自瑞士的數學家白努利(johann bernoulli)向牛頓挑戰。這位名叫佑漢的老兄可是非常好鬥,經常與他的數學家老哥雅各(jakob bernoulli)展開論戰,而他的兒子丹尼爾(daniel bernoulli)還發現了有名的白努利定律※,也因此得過巴黎科學學會的獎賞。白努利家族在五代中就出了十二位數學、物理、醫學領域的學者,堪稱是令人驚訝的科學大家族。要是他們能和睦一點為發展科學而努力的話就好了。
佑漢向牛頓提出的挑戰是:「某兩點以一斜麵連接,令物體在此斜麵上滑動時,能讓物體以最快速度抵達終點的會是什麽樣的斜麵?」如果在高低差和水平距離均為一定的情形下,也許有人會以為直直一道斜麵是最快的,其實是向下彎曲的曲麵,可更快得到加速度,反而能更快到達。而最快的路線就是「一個圓形在滾動時,圓周上某一點所描出的軌跡」的上下顛倒過來的曲線,又稱為「擺線」。當時五十四歲的牛頓任職造幣局長官,迴家去算了一個晚上,就得出了這答案。佑漢老兄,你太小看咱們老牛頓的實力啦。
曆史講古到此結束。在此要提議的是:在家裏到公司間的地底挖一條擺線形的隧道!當然,這擺線形不是隻朝向地下,而是在中間點造出對稱的形狀而轉向上方,隧道的終點就是公司所在地的地麵。隧道裏則有膠囊狀車廂滑動運行,人就隻要坐在車廂中就行了。在不計入摩擦及阻力的情形下,如果家與公司的標高相同,車廂就可以靠重力像單擺一樣,在隧道中直接從這一頭擺到另一頭,完全不需耗費任何能量,就能從家裏去公司了。這真是超環保的上班上學方式啊。
【這一來,每天都像搭雲霄飛車一樣,一定很爽。話說迴來,每個人都在地下挖一條通往自己公司的隧道,整個城市地底都被挖空啦。不隻要擔心地層下陷,而且換新地方工作的話,還得挖一條新隧道啊!】
具體說來,到底要花多少時間就能抵達呢?以我的家到澀穀的本部為例,直線距離為十三公裏,搭電車要花一小時,若以此為例來計算的話……喔!隻要一分三十一秒※!牛頓果然偉大!
但是,這隧道最深超過地下四公裏,全長約不到十七公裏。而且在滑動到最低點時會達到最高速,大約是時速一千公裏。雖說這一來會變成完全沒空感到倦怠的超驚險刺激上班路程,但花費可不是普通的大,而且也會有人覺得太危險了吧。既然如此,有一個更便宜又安全,又不會浪費時間的上班方式。
個人專用臥鋪車「睡到飽」號!就是一台裏麵有床的自動駕駛車,隻要躺在上麵睡,就會自動開到目的地了。目前的衛星導航係統都已發展到可以做出「下一個紅綠燈右轉」之類的指示了,既然這麽厲害,幹脆交給它駕駛不就得了。至於和周圍的車輛保持安全距離等技術也接近完成了。雖然車子開去一樣很花時間,但對於搭乘者來說,反正在睡覺,這跟瞬間抵達也沒啥差別嘛。到了公司就會自動出聲把人叫醒,然後吃完早餐等等又可以開始幹一天的活兒啦!如果是單身過日子的話,幹脆就住在車上算了。
※任意門
哆拉a夢從四次元口袋拿出的未來道具之一。隻要說出目的地,然後打開門,十光年內的任何地方都能瞬間抵達。
※時間越來越慢
根據狹義相對論,高速運動時時間流動會變慢。此外根據廣義相對論,重力作用下的空間中,時間的流動也會變慢。
※以上四階段
何時才能實現、如何才能實現,則未可知也。
※很類似的柬西
稱為噴射背包或火箭腰帶。重六·五公斤,能噴出過氧化氫氣體,得到八百馬力,最高時速一百二十公裏。令人驚訝的是竟在一九六一年就開發出了這種東西。
※白努利定律
流體的流動速度越高,其壓力就越低。在飯店的浴室中有浴簾,當你淋浴時,水的流動會帶動空氣,因而使壓力降低,就會把浴簾吸過來。飛機之所以能飛行,也是靠白努利定律。
※一分三十一秒
直線距離和滾動圓筒的圓周相等,而最低地點的深度就相當於圓的直徑。最重要的是時間,就和擺長與此圓半徑相同的單擺,其擺動往返一次的時間相同。就本文的情形來說,此單擺的擺長為二·一公裏。
建造五百層的超巨大高樓,
才是究極的職住一體!
既然都做到這地步了,何不幹脆把貨櫃車和公寓合而為一,這一來就可以過著日常生活同時前往公司了。不過公司老板或董事們應該要用超豪華的大卡車載著豪宅去上班才對吧。時間一到,打開家門就到公司了,這感覺不就跟哆拉a夢的任意門一樣了嘛!
話說迴來,除了自動駕駛外,這個點子不就是普通的露營車嗎?此外,要是大家都用這一招,那就會造成極嚴重的交通阻塞,等到睡醒,天也黑了,車還塞在路上到不了公司咧!怎麽會變成這樣啊!果然不從社會的根本來改變是不行的!
當然,也有這種想法:縮短從家到公司的距離就行了。以前我曾在某家補習班工作,那家補習班設立在某間公寓中,二樓是教室和辦公室,班主任自家就住在三樓,所以他上班隻要十秒不到。就照這樣做棟超巨大大樓吧。對許多人來說,用六本木大廈群※的方式來比喻,說不定會比較清楚。
但是這大樓不是給少數有錢人住的,而是讓所有人都住在這棟超巨大大廈中※,下層是公司和辦事處等,還有超市郵局,所有的人都住在上層。要是能實現這個的話,隻要爬樓梯或搭電梯就能上班了!
擁擠率百分之兩百的電車,
相當於在一張榻榻米上站十四個人!
雖然說一樣米養百樣人,每個人的嗜好都有所不同,但是會喜歡以下這件事的人恐怕絕無僅有,那就是去擠客滿的電車。對於在大都會裏工作的人來說,堪稱為最強力最糟糕的壓力源。
我最近雖然沒什麽機會搭乘,但學生時代搭電車也是擠得要命。前後左右都擠滿人,身體完全動彈不得。每當電車急轉彎,車內人群就會因為反作用力而朝另個方向如雪崩一般壓過去。曾經有一天早上,因為上下車乘客互擠,我的手臂被反向人潮擠到幾乎脫臼。真是充滿不舒服與危險。
在滿載電車上另一個特有現象就是強迫你與素不相識的人緊密接觸。我直到現在都還清楚記得。鼻頭頂著前麵某位大叔滿是發油味的後腦勺,臉頰貼著濃妝大嬸的卷發。人類在空間上有一拒絕他人接近的心理距離,我才剛在英文教科書上念到這一段,但對我們日本的客滿電車來說,這簡直是遠在天邊的夢話。
人類應該無法忍受這種環境才對。這種問題真沒辦法解決嗎?
學習了一下才明白,用來表示電車內擁擠程度的數值稱為擁擠率。意思就是車廂內的乘客比預定人數多了多少倍。所以百分之百就是剛好裝滿預定人數,百分之一百五十則是「人多到肩碰肩」的程度,百分之一百八十是「身體互相接觸,但還能拿起報紙讀」,百分之兩百則是「身體互相緊靠而有壓迫感,但勉強還可以拿起周刊看」,到了百分之兩百五十就是「身體動彈不得連手都動不了」的狀態了。在二〇〇四年的東京圈,尖峰時間的中央線※從中野到新宿之間的電車擁擠率從百分之兩百一十四起跳,並在三段區間內都超過百分之兩百。但是這擁擠率是以一小時內的平均情形來計算,所以可能某個時間內會發生更擁擠的情形。
【「身體相觸但還能拿起報紙看」是擁擠率百分之一百八,但都這麽擠了還看報不是搞得更擠嗎!還有,就算用耳機聽音樂,漏出來的聲音還是會吵到旁邊的人啊!】
但擁擠度百分之兩百已經太離譜了吧,這相當於隻能坐五人的車子硬塞進十個人……不,等一下!仔細想想,還不隻這樣啊!電車的預定乘載人數是把站著的人也算進去。可是無論電車再怎麽擠,坐在椅子上的人數是不會增加的,所以站著的人的負擔應該遠比擁擠率所顯示的更大才對!
山手線※電車的一般車廂,預定乘載人數是一百四十八人,有五十四個座位。也就是有九十四人站著。如果這個車廂的擁擠率為百分之兩百,裏麵乘客有兩百九十六人;但因為隻有五十四人能坐著,所以有兩百四十二人站著。也就是說,原本隻能站九十四人的空間竟要站兩百四十二人!等於是塞了原本二·六倍的人進去——這就相當於在自用小客車裏硬擠進十三人然後上路行駛啊!
話說迴來,這「站位預定人數」到底是怎麽訂出來的呢?查了一下才知道,原來留給每一個站立乘客的麵積約是〇·三平方公尺。日本有句俗語說,「人站著要半張榻榻米,躺下要一張」,但半張榻榻米的麵積也有〇·八三平方公尺,所以這個乘客站立麵積隻有半張榻榻米的三分之一強。更精確地說,原先的設計就是要讓一張榻榻米站上五·五人!這密度可就相當高了。當然,就實際情況來看,根本是癡人說夢!因為在擁擠率達百分之兩百的情形下,一個乘客能站的麵積隻有設定值的二·六分之一,也就是一張榻榻米得站上十四人!
話說迴來,這種情形其實已經比以前緩和多了喔。根據日本民營鐵路協會的網頁所載,一九六五年關東九家公司和關西六家公司的平均擁擠率高達百分之兩百三十八,現在隻有百分之一百五十五。實施了路線重疊、相互換乘※、改善車站等對策,在鐵路公司的努力下才終於下降到現在的程度。但是反過來想,日本的高度成長期早在一九六五年就已經結束了,大眾還要忍受這種痛苦多少年?
光是百分之兩百三十八的擁擠率已經夠猛了,但請別忘記這還隻是平均值。雖說現在平均值是百分之一百五十五,但最猛的中野到新宿區段還是高達百分之兩百一十四喔。以相同方式計算的話,一九六五年最擁擠的區段曾高達百分之三百二十九!相當於每人站立麵積隻有一張a4紙的大小!一張榻榻米要站二十五人!
看到這數字,我簡直要流淚了,日本的繁榮真是建立在筆墨難以形容的艱難辛苦上頭啊!雖說現在多多少少有點改善了,但每天上班上學還是得克服萬難,宛如苦行一般,這點卻毫無改變。難道就不能想想辦法嗎?
※中央線
從東京車站橫貫都心部直達西部八王子的jr鐵道線。不知為何經常發生事故而停止。車廂為橘色。
※山手線
六十分鍾可繞東京都心三十一個車站的jr環狀線。在有樂町有大人們談戀愛;上野有鄉下來的青年高歌「媽媽,我到東京了」;高田馬場則有赤穗四十七浪士中劍術最高強的堀部安兵衛在戰鬥。車廂為銀底綠邊。
※相互換乘
不同電車公司共用相同路線。這一來乘客不必換乘,很方便。
壓力測定貼紙顯示客滿電車的壓力
最高達到一·三百萬巴!
早上七點三十分,jr鐵路中野車站吞吐著大量人流。有兩個男人擠在其中,那就是我與編輯新保兄。我們全身貼著一堆名牌大小的貼紙,隻是為了不要太引人注目,把貼紙藏在風衣底下:
雖然看起來像一對變態,可是不用說也該明白,這是為了調查客滿電車的實際情形。我們全身上下的貼紙就是用來測定「乘客身體各部位在擠車時會受到多大壓力」的秘密武器。
這種壓力測定貼紙「富士prescale」是富士軟片公司所開發的。它有兩張,分別是白色與透明的;隻要疊在一起加以壓迫,受壓部位就會染成紅色。它可依感應靈敏度分成五個等級,經過慎重討論,我選了0.2~0.6百萬巴※的極超低壓用貼紙,新保兄則選了0.5~2.5百萬巴的超低壓用貼紙。一百萬巴相當於在一平方公分麵積上遭受十公斤的壓力,也就是說相當於遭人用高跟鞋踩下的壓力。
為何要如此慎重其事地選擇貼紙?理由隻有一個!因為它是科學的結晶!所以一張要九千五百圓!兩個人兩張加起來要一萬九千圓!
這個價格讓我們在前一天晚上準備的時候,簡直流了脂汗一鬥※。雖然不過是把約a4大小的貼紙切成三份,再用透明膠帶黏在衣服上而已,但是因為這貼紙的發色麵隻要輕輕碰到就會變紅※,一不小心的話一萬九千圓就白花了啊。
接下來,全身裝備著紅色惡魔的調查團,在月台上看著電車一輛接一輛開過去,準備潛入我們所認定的尖峰時刻電車了。
人般地消失無蹤。這樣下去可不行!所以我們在澀穀下車,改搭以前常搭的井之頭線※。兩個笨蛋就這樣一大早為了尋找擁擠電車而東奔西跑。
可是,眼看著時間已經八點半,最後的期望也落空了,隻好步履蹣跚地迴到空想科學研究所。把身上的貼紙剝下來一看,啊,果然。貼紙隻有薄薄一點紅色而已。這實在說不上是測到了客滿電車的真正壓力。而貼紙隻能用一次,一萬九千圓就這麽泡湯啦!
經過一段長長的沉默,新保兄下定決心道:「再試一次吧。」你真大方啊!正當我以為得救了而大表讚同時,才想到那個累死人的事前準備——還得再來一次啊!
一個星期之後,我們來到了東急田園都市線※的三軒茶屋站。蜂擁而至的人潮堪稱本季最大一波,但是上了車一看,發現還是不夠擠。我們心想可能是弄錯了時間,又趕緊從澀穀趕迴三軒茶屋,結果一抵達月台,就看到原本預定要搭的那班超擁擠電車在眼前揚長而去……
啊啊啊,又是一次不完全燃燒。我用懇求的眼神看著新保兄,可不可以再試一次?然而他卻迴答:「我沒錢啦!」說的也是啦。
傷心地分析成果,喔!紅色比上次整個兒都強多啦!而且在腰部和肩胛骨的側邊上有斧鑿般的濃烈紅色。這已超出「極超低壓」而屬於「超低壓」的測定範圍了。紀錄上壓力最高達到一·三百萬巴。
【這是實驗後的壓力測定貼紙。黑白印刷看不出來,但它受壓部份都變紅了。隻要用演色表比對一下,目測就知道數值了。雖說是科學的結晶,不過隻有最後這程序感覺特別原始……】
果然!在客滿電車中,身體突出於外的部份,會遭受到相當於高跟鞋踩踏的壓力!不快點想想辦法可不行!
※百萬巴
壓力的單位。一巴斯卡(pascal)為一平方公尺麵積承受一百克壓力。mega意思是一百萬倍,所以1mpa就相當於一百萬pascal的壓力。
※脂汗一鬥
通常用「冷汗一鬥」來形容。指的是緊張到大出冷汗,考生可得注意別寫錯了。話雖如此,古代一鬥為十八升,真要出這麽多汗,早就因嚴重脫水症見閻王去啦。
※輕輕碰到就會變紅
看來是白色貼紙,其實表麵排列許多極小膠囊,裏麵有接觸到發色劑就變紅的藥品;而半透明那張則塗著發色劑。隻要兩麵貼合一起加壓,膠囊會壓破,藥品碰到發色劑就會變紅了。但發色麵要是碰到手,手上的油脂和水份也會令它變紅。
※井之頭線
連接山手線澀穀站和中央線吉祥寺站的京王電鐵路線。
※東急田園都市線
從澀穀站向西南延伸的小田急線,直達中央林間的路線。和半藏門線互相換乘。三軒茶屋站是從澀穀站算起的第二站。
若要設置足以取代山手線的移動走道,
必須分成三十五條輸送帶!
腰部和背後遭受如高跟鞋踩踏的壓力,這已經是非得趕快設法解決的嚴重情況了。解決客滿電車的問題,對現代日本來說已是燃眉之急。
迴到基本麵來考量吧。電車之所以擁擠,就是因為地板麵積相對於乘客人數太不足夠了。既然不能減少人數,那就隻好增加地板麵積了。jr鐵路已經在嚐試將車廂寬度從原來的二·八公尺替換成三·一公尺的寬廣新車廂※了。雖說隻寬了三十公分,但這樣一來,預定的乘車人數就可以從原來的一百四十八人增為二八九人,多了二十一人。
既然如此,能否改得更寬呢?才寬三十公分就能多載二十一人,加寬一公尺豈不就可以增加七十人?擁擠率也可以從百分之兩百急遽下降到百分之一百三十五了。
當然,加寬三十公分已經是將「對向電車擦身而過時的安全距離」考量在內,而定出的極限了。如果加寬一公尺,恐怕就要因為危險至極而被罵了。
但是,請先想想看電車的構造吧。所謂電車,其實是在一個裝了車輪的「台車」上,載著一個裝了乘客的「車廂」。有種名叫「擺動式車輛」的電車,轉彎時車廂會傾斜,以因應離心力作用。所以,那就做出能讓車廂在必要時可左右滑動的車輛不就成了嗎?電車大多是靠左行駛,所以隻要會車而過時,雙方車廂都向左滑動,那就能避開啦。而在駛進月台在左側的車站時,也隻要讓車廂向右滑動即可。不過……還是有點危險啦。
還有一招就是把電車改成雙層式。但這樣一來,是要把電車上方電纜架高些、把支撐電纜的鐵塔都蓋得更高呢;還是把電車軌道下挖,有一半在地麵下行駛呢?不管哪一個方法,都需要進行全麵性改造工程。而在工程期間,電車根本無法行駛。如果山手線停駛一年,這段期間其他路線的擁擠率可能會上升好幾百倍吧。
反正無論如何都得花費極大時間和金錢,既然如此,幹脆進行徹底改革算了。從前在《少年周刊》之類的雜誌上,對於「未來的交通」曾提倡「移動走廊」,也就是並排許多不同速度的輸送帶※。為了安全起見,離月台越近的速度就越慢。實現這構想的可能性到底有多高呢?
【這種方式可能會造成最快和最慢的輸送帶上人特別擠,其他則空蕩蕩的,而且也會擔心上下輸送帶的人會不會相撞。要抓準時機下對站還不太容易哩。】
我們拿山手線來比較一下吧。山手線繞行一圈三十四·五公裏,約一小時。若換成移動走廊,因為不需要在車站停車,所以最快的輸送帶若有時速三十五公裏,抵達目的地所需要的時間就可和現在的電車差不多。至於各條輸送帶間的速度差,最多大概隻能訂在人類步行速度的上限,也就是時速四公裏左右吧。所以最靠近月台、也會最慢的輸送帶,應該是時速四公裏,下一條是時速八公裏,再下一條是時速十二公裏,依此類推,到第九條輸送帶就是時速三十六公裏了。
問題是,在這條最高速輸送帶的另一側又是什麽呢?牆壁?太危險了。這道牆可是以時速三十六公裏的相對速度移動啊。所以另一邊應該也要並排同樣的輸送帶,但一條接一條地減速,直到最慢的一條輸送帶,再與對麵反向而來的輸送帶鄰接。重視安全的話應該要設計成這樣吧。但這樣一來,一個方向的輸送帶就要十七條,雙向並排、再加上中間應該還有一條停止的地帶,所以一共會並排著三十五條輸送帶。這樣看起來可超壯觀的哩。
但是,對於消除交通擁塞,這項規模巨大的基礎建設應該會發揮卓越貢獻。
山手線在尖峰時間是每兩分鍾就發車,繞行一周六十分鍾的話,意味著這段時間內有三十輛電車行駛。每輛電車十節車廂,可乘一千四百八十人,但在擁擠率達百分之兩百時,一輛電車等於載運兩千九百六十人,三十輛電車就載運八萬八千八百人。就算把這麽多人全放在最快速的輸送帶上,隻要每隔一公尺就並列擺上三張椅子的話,就可以讓全部的人都坐下啦!對老弱婦孺或喝醉的人來說,在輸送帶間移動還是有點危險啦。而且最快的輸送帶是時速三十六公裏,所以人站在上麵會相當於迎麵吹來秒速十公尺的風。雖然還有這些問題有待改進,但這不正像夢幻般的交通工具嗎?大家都能坐著上班上學,不知何日方能實現此一夢想呢?
※新車廂
從前的山手線車廂外壁從上到下是平的,但現在行駛的新車廂外壁中央是向外膨出的形狀。
※並排許多不同速度的輸送帶
它的發展型應該是「由無數纖維般細小的帶子並排而成」,而兩條相鄰帶子間的速度差也要縮到最小。這樣的話,就算在不同速度的輸送帶間移動,也很安全。不過要是一直站著不動,左右腳所踩位置速度不同,身體會因而慢慢轉動吧
。
第17考 電梯
「卷動纜繩拉上去」式電梯
是阿基米德發明的!
我從小就很向往百貨公司。各個樓層陳列有許多東西方的文物,地下美食街堆著許許多多山珍海味。空氣中飄出陣陣獨特的芳香,仿佛唿喚著客人趕快進來。
「你對百貨公司的熱愛也太異常了吧!」也許有人會如此覺得,但是我的故鄉種子島可是沒有百貨公司的。所以不隻我,島上的孩子都對百貨公司抱著強烈的渴望。甚至每當學校安排去鹿兒島本土參觀教學旅行的時候,都會在行程表裏安排一小時,讓大家去逛全縣最大的山形屋百貨※。
或許是因為這段記憶深印於腦海,即使是現在,每當我去百貨公司依舊雀躍不已。尤其是頂樓的餐廳街,也許有人以為那兒無論何時去都是人潮洶湧,但看準早上十一點半前後去的話,就可以挑好喜歡的店家直接進去。要吃中國菜呢?還是西餐?在高興得不知該選哪個之後,終於決定了一間,家人坐下打開菜單點菜,此時心中才會湧出「從明天起又要好好幹活了!」的氣力。
但是,去百貨公司玩雖然好,卻有一個缺點。那就是無論哪間百貨公司都把餐廳街設於頂樓。想要直達樓上而搭電梯,可是這文明的利器呢,我卻從來沒有順利搭乘過。有時是它剛好關門走掉,有時是它還在遙遠的樓上,老牛拖車似地慢慢上下。嚴重的時候兩台電梯還會一前一後在樓層間緩慢追逐,距離完全拉不開。真要命,這玩意兒還真拿它沒辦法。
說起來,它的構造就是一個垂直通到底的大洞,然後這麽大的洞裏卻隻有一個小車廂上下運轉,所以效能低落也是無可奈何啦。但這就好比一整條鐵路卻隻有一輛單節車廂的火車在行駛。許多大廈為了提高運輸量而加裝了好幾台電梯,但那就等於是為了多開幾輛列車就加鋪鐵軌一樣,實在太沒效率了。
早在電梯剛發明的時候,應該就有許多人討論過這個問題了吧。話說迴來,人類到底從什麽時候開始使用電梯的呢?
根據百科全書所載,早在十九世紀就出現利用水壓讓車廂上下的升降梯了,但據說因為速度太慢而未能普及。此外還有纜繩斷裂時的安全問題,所以沒引起什麽注意。打破此一狀況的是美國的奧的斯(elisha graves otis),他於一八五三年發明在導引軌道裝上煞車的自動安全裝置,電梯也因此普及了。
但是,纜繩式電梯並非奧的斯發明的。根據《周身物品履曆辭典》(日刊工業新聞社)一書所載,是那位有名的阿基米德※!公元前二六三年,他就用滑車和卷筒建造出用纜繩吊起車廂的裝置。
多麽難以置信啊!不,我並非為它久遠的曆史而驚訝,而是阿基米德這位大師竟然隻想到出「卷動纜繩拉上去」的方法,真令我意外。
現在電梯的構造是滑車裝了纜繩,纜繩一頭是電梯車廂,另一頭是和車廂差不多等重的重錘。基於這一點,車廂與重錘宛如拔河一般處於平衡相稱的狀態,所以無論要朝哪邊移動,都隻需很少的力氣就行了。這就像單點平衡玩偶,隻要在一邊稍微施力,整個就會大大搖晃起來。
相對地,阿基米德的卷動纜繩式,則一定要使出比車廂的重量更大的力量,才能吊上去。阿基米德雖然發現了杠杆原理※,卻沒注意到這件事!可見發明這種事果然還是相當困難的。
【照右邊的方式,必須使出比「車廂的重量+乘客的重量」更大的力氣才能拉上去。另一方麵,現在的主流都是左邊這種,隻要使出車廂內乘客的重量就夠了,這一來馬達出力較小,也比較省電。】
一九三五年,相稱拔河式電梯誕生了。光是要脫離卷動纜繩的方式人類就花了將近兩千兩百年。一九五九年終於發明以電腦同時管理多部電梯的「群管理方式※」,總算能避免電梯間緩慢追逐、遲遲不來的狀況了。就這樣,電梯才進步到現今的地步。
從這段曆史看來,關於電梯,雖然有許多事情現在看來是理所當然,其實還隱藏著許多問題,長久以來都沒人注意而沉睡著。這不就表示還有許多地方有待改進嗎?
※山形屋百貨
一七五一年創業。從二戰前就是鋼筋水泥的建築物,所以當鹿兒島遭受空襲而燒成一片焦土時,隻有它依舊聳立。
※阿基米德
公元前二八七~二一三年。發現了杠杆原理及關於浮力的阿基米德原理,對奠定現代科學基礎有極大貢獻。生於敘利亞的敘拉古,此城在戰爭中選擇投靠位於非洲的迦太基,而與羅馬為敵。敘拉古即以強大的科學力對抗羅馬軍,例如用巨大投石器投出巨岩擊沉戰船、以繩子逮住敵船去撞岩壁,用大鐵鉤吊起戰船砸下海等等。但雙方軍力畢竟有壓倒性差距,羅馬軍最後還是登陸攻入敘拉古。當時阿基米德正在地麵上畫圖形做研究,他對闖入的羅馬士兵說:「別踩在我的圖形上!」就這樣被殺了。享壽七十四歲。是位堅毅的老科學家。
※發現了杠杆原理
杠杆其實從史前時代就開始使用,阿基米德的功勞是將它數學公式化。亦即他並非「發明杠杆」而是「發現杠杆的原理」,就像重力不是牛頓「發明」的。
※群管理方式
提高搬運效率,把等待的時間縮到最短,讓好幾台電梯得以同時運行的控製係統。
「摩天輪式電梯」
裝了什麽利時代的好點子?
那是一個很普通的早晨。我像平常一樣吃著早餐,同樣一手拿著咖啡一手拿起早報來看,然後,哎呀!電梯界可要爆發革命啦!
掀起革命的是日立製作所※正在開發的「循環式多車廂電梯係統」。連接成輪圈狀的鋼纜,在對稱位置上連接著兩台車廂,使其在兩個鄰接的電梯間裏麵單向運行,循環不止。隻要在電梯間裝上三~四組類似的裝置,就會有六~八部車廂在其中上下來迴循環。說起來挺像一部上下縱長的摩天輪,而每層樓都有兩個出入口,左邊的專門上樓,右邊的專門下樓。
【圖中雖然畫的是五層樓,其實是十~二十層樓大廈,而使用三~四組(六~八部)車廂的話,循環的效率最佳。一小時內可以達到原來兩倍以上的運輸量。】
啊,科學的進步果真永無止境啊。從阿基米德發明卷動纜繩式到重錘拔河式,已經是很大的進步了。可是,重錘畢竟不能載人,隻能上上下下而已。基於這一點,把重錘改成車廂的話,就可以用相稱拔河式把另一邊的車廂拉上,還能順便把人載下去了。而且在同一個電梯間裝設好幾部車廂,這種打破常識的構想簡直媲美當年的哥白尼※。到底是怎樣的構造才得以讓這個發想變為可能呢?
為了探究此事,我們拜訪了日立製作所總公司。由單位領導人主任研究員寺本律先生為我們解說。
首先是,目前的電梯若不再加以改進,隨著建築越來越向高層發展的趨勢,電梯間所占的空間比例會越來越大。大樓蓋得越高,便需要裝設越多部電梯以供中層和高層之用。在五十層的大樓裏,電梯間就占了大樓全體空間的百分之二十,在單層來說則占去了百分之三十的空間。
要打破這種狀況,有一個方法是加大車廂的載運量,要不然就在一個電梯間內設置好幾部車廂。前者的構想是把車廂改成雙層,但缺點是上下層乘客都要到同一樓層時,這部車廂就得在同一樓停兩次。後者則又分成用鋼纜吊動、替車廂裝上動力裝置兩種方式。但若是用馬達驅動,會因為過重而導致運輸力低落,所以日立選擇了用鋼纜吊動的方式。
但是,要怎麽做,才能在一個電梯間中吊起好幾個車廂、而且還可以運轉?一般電梯的鋼纜都是吊住車廂的正中央,這個完全行不通。
因為下方車廂的鋼纜會被上方的車廂擋住,根本無法連到電梯間頂端。所以隻能用兩道連成輪圈狀的鋼纜來固定車廂兩側了。可是如果吊在有門的那一邊,鋼纜會阻礙出入口;如果吊在沒有門的那一側,那兩邊車廂就不能左右並排,而必須排列成背靠背了。但是,多車廂電梯係統電梯間的門,卻是左右並排的。
當我聽到解決方案時,腦海中的疑問一掃而空。兩道輪圈型的鋼纜分別連接在車廂屋頂的對角線上。例如,一道連在右前方,另一道就連在左後方。這樣一來,各道鋼纜間,不管是前後或左右都有足夠寬度,可讓車廂在鋼纜間運行而不致於受阻。而且出入口也不會擋到。隻要讓好幾條鋼纜一點一點地挪動迴轉,就可以吊動複數個車廂。這真是太天才的點子啦※!
不過,如此一來,車廂彼此沒辦法超車,而且車廂是配對成組,所以如果剛好同一組的一部車廂要停下來,另一部車廂就算沒人要到該層樓,也非得停下不可。這麽一來,不就會像站站都停的列車一樣,變得很慢而交通堵塞嗎?
寺本兄的迴答如下:在運轉時,當人往單一方向移動的時候,很少會讓搭配的另一部車廂停下來。當上下移動的乘客數均等的時候,根據模擬實驗結果,等待的時間也與一般的電梯沒什麽差別。此外,沒人要上下卻必須配合另一部車廂停止時,雖然會讓人新生焦慮,但這可以用監視器螢幕顯示另一部車廂的情況,就能在心理層麵解決這個問題,方法仍在討論中。
話說迴來,循環式多車廂電梯比較適合在數層樓之間運行、每部車廂載運較少人數的情況。而雙層車廂的設計,則較適於「一趟就把大量人員運載到較高樓層」。如果能夠善加組合運用這兩種係統,不但可以提高運輸力,同時電梯間在建築物中占去的空間也能降低至以往的三分之二。這就像是讓新幹線鐵路搭配山手線電車,就能解決交通運輸的問題了。
光靠一種機器無法解決全部問題,必須用截長補短的方式分工合作才行。這也是我沒辦法想出的點子。我真能想出比這更好的電梯嗎?
※日立製作所
一九一〇年成立,原本是久原礦業所日立礦山附屬的修理工廠,一〇年獨立為日立製作所。其廣告詞是「這棵樹是什麽樹,令人在意的樹。」
※哥白尼
一四七三~一五四三年。波蘭人,本業是聖職者,但對醫學、天文學和數學都很在行。當時主流為「天動說」,認為太陽與其他行星都是繞著宇宙中心——地球而運轉。但隨著觀測結果累積,便會發現此說充滿破綻。哥白尼發現,若以太陽為中心,就能說明許多事實了,因此寫了六卷《天球迴轉論》。然而天動說乃教會教義,他基於職業上的立場隻能低調出版。直到三十年後、他臨終數小時前,這本書終於出版並送到他家。但他已因腦溢血失去意識,並未親眼目睹這本改變了人類宇宙觀的名著。此書出版後遭受嚴重抨擊,就連當年因宗教改革而與教會對立的馬丁路德也發出以下評語:「這呆子竟想推翻天文學!地球是不會動的,聖經上不是早就這麽寫了嗎?」
※太天才的點子啦
用鋼纜吊住必須防止車廂搖晃。普通電梯是在電梯間兩邊裝上護欄以防止搖晃,因為隻要直線上下,這方麵並不會有太大困擾。然而在循環式多車廂電梯來說,因為采用摩天輪式,所以當它從上升、下降電梯間之間橫移轉換時,車廂呈曲線運動。為了防止在此時搖晃,車廂裝有四個輪子,可以沿著軌道滾動。而這軌道的形狀和組合方式也是極度巧妙。
如果同時設置一般電梯和
單人用超高速電梯……?
話題再轉迴日立製作所的會客室。
正當我為循環式多車廂電梯的設計而感動時,主任研究員的寺本兄卻說「其實是前人給我們提示的」,一麵給我們看一部影片。
影片中看到的是隻有開口、沒有門板阻隔的電梯間,有個外國人老兄站在那前麵。接著隻見升上一個沒有門的電梯車廂,這老兄就一躍而上跳進去,從頭到尾車廂可是一瞬都沒停下來過,就這樣把那位老兄載到上層去了。
多危險的電梯啊!萬一跳上去的時機沒算準,人豈不是正好卡在車廂地板和開口上緣之間嗎?
這裝置稱為「鏈鬥式升降機※」,是德國人發明的,一九三〇年開始殷用。我害怕地問道:「這樣不會出事嗎?」寺本兄迴答:「就是因為造成了意外,所以很快就禁用了。」會發生意外也理所當然吧!不過德國這國家也真夠不可思議的,所謂禁止並非不準使用,而是不準再製造新的,至於七十年前的這台,則至今都還在使用,隻是乘客必須責任自負而已。這是循環式電梯的先驅,寺本兄說:「我們參考了它的鋼纜構造部份。」
可是,我能理解鏈鬥式升降機的構想從何而來。電梯運行之所以緩慢,原因之一就在於每當有人要到某個樓層時,電梯就得停下來。既然如此,幹脆從頭到尾都別停算了,就是因為這樣想,才會設計出這種前衛的電梯。
話雖如此,還是太危險了。能不能安全一點,例如做成傳送帶的形式,朝斜上方上升……啊,這樣不就變成電扶梯※了嗎?
還是迴到原點想想吧。最理想的電梯,就是隨時可以立刻搭乘,然後中間都不要停,一口氣到達自己要去的樓層。可是一部電梯有很多人同時搭乘,所以這種理想太任性妄為了。既然如此,裝設很多台單人用電梯車廂不就好了嗎?
這麽一說我倒想起來了,在特攝影集《超人力霸王neus》就出現過這種電梯。每當異生獸出現,黑夜警察的隊員就跑進鐵柵中,背靠著牆壁,然後降下來像雲霄飛車用的安全保險杆,接著鐵柵地麵上升,隊員就會各自以猛烈的速度上升,前往自己的崗位。
這麽危險的東西※可以讓老人或小孩搭乘嗎?一定會有人這樣罵。當然旁邊也要一並設置普通電梯啦。這樣一來,愛刺激不怕死的年輕人就可以搭乘單人專用高速電梯,一般的電梯也可以因此降低擁擠程度,並且提高了全體的運輸力。這就是我從日立「將擅長大量運輸的雙層電梯,和每站停車的循環式多車廂電梯組合搭配使用」之策略所學到的分工合作。學而時習之,不亦悅乎!
【普通電梯既然都要裝那麽多台才夠,那幹脆空出一兩台的空間多裝幾部超高速單人電梯。不過萬一娛樂價值太高而吸引一堆人來搶搭,就成了反效果啦。】
而單人電梯的最大優點就是速度。目前電梯的最高速度每分鍾一千公尺※,但是為了安全起見,加速或減速都限製在自由落體之重力加速度的十分之一,也就是〇·一g以下,所以要達到最高速度是很花時間的。例如說,如果要上升三百公尺。光是加速就跑了一百四十二公尺,然後從減速到停止又跑了一百四十二公尺,所以在這個過程中,以最高速度上升的距離就隻有十六公尺而已。到頭來,上升三百公尺就花了三十五秒。
如果單人電梯限定隻有健康強壯的年輕人才能搭乘的話,那加速提高到一g,應該不要緊吧?因為就算這麽做,身體的負擔也比玩雲霄飛車進行三百六十度迴旋※時所承受的離心力還小。如此一來,上升三百公尺隻需花十九·六秒。所以大家一定會很高興乘坐的。
,因與此係統外形類似,故名之。)
※電扶梯
出現於十九世紀末。雖然試過各種方式,最後是美國的奧的斯公司在一九〇〇年巴黎萬國博覽會推出後才普及的。就連電扶梯之名都是該公司的產品名。
※這麽危險的柬西
就連德國的鏈鬥式升降機也禁止兒童搭乘。
※最高速度每分鍾一千公尺
截至二〇〇七年五月,世上最快電梯位於台北的世界第一高塔「taipei 101」。東芝電梯製造,誇稱最高速度每分一千〇一十公尺,橫向搖動在〇·五公厘以內。
※三百六十度迴旋
雲霄飛車一麵迴旋轉動一麵前進。即使轉到螺旋上部而上下顛倒時,乘客身體也會被離心力壓在座椅上,不會掉下來,也就是說,此時離心力大於重力。和重力一樣大就是一g,所以說三百六十度迴旋式雲霄飛車的離心力必定大於一g。
第18考 車窗雨刷
用橡皮擦左右移動擦掉雨水的方法,
是否太原始了?
本書原是在《周刊spa!》上連載的專欄,所以會收到許多讀者來信。其中有一封如此寫道:「雖然不知道汽車已經誕生多少年了,但我覺得車窗雨刷好像一直都是保持舊態,毫無改變。」
我也大有同感。把滴在窗戶玻璃上的雨水用附著橡皮擦的棒子擦掉。就「把障礙物從物體表麵去除」這件事而言,可說是原始到不行的方法。在衛星自動導航※或混合動力引擎※等方麵的進步都已經是日新月異了,為何隻有雨刷在將近一百年後都還是雨刷呢?新幹線列車和飛機的窗戶上也有裝雨刷。人類這麽依賴雨刷,要到何年何月方休啊?
不,倒是有一種交通工具是不用雨刷的,那就是船舶。差不多在十五年前,我曾經從知多半島前端搭乘小渡輪前往名為日間賀島的小島。那是一艘非常小的客船,因此可以從客艙直接看進操舵室。波浪拍打而沾滿海水的操舵室前窗正中央,有一塊圓型的地方完全不見水滴,而且視野非常好。我雖然很想知道那是怎麽做到的,但不敢打擾正在駕駛的船員,所以沒去請教。而那天晚上的大宴會也讓我把這個問題忘得一幹二淨,所以疑問一直沒解開。
查了一下才明白,那個裝置叫做旋迴窗,就是在窗戶前麵設置一塊高速旋轉的圓形玻璃板。原來是靠離心力打飛水滴啊。在雪地裏行駛的列車也裝有這種旋迴窗,似乎是因為在大雪中雨刷也派不上用場。但是,汽車的窗戶因為可能會有行人觸碰到,所以用這種高速旋轉的裝置就太危險了。所以在汽車的曆史上,人類就隻得陪著雨刷一路走下去不可了嗎?
為了探索未來,要先迴顧過去。雨刷是一九一〇年代發明的。有位紳士——後來成為雨刷製造公司「特瑞科」(trico)老板——在下雨天開車時,因為視線不良撞上了一個騎腳踏車的少年。雖然沒釀成大禍,卻讓這位紳士深切感受到必須確保雨天中駕駛的安全性。
德國的機械技師賓士※(karl friedrich benz)是在一八八五年造出第一部實用的汽車,而美國的汽車大王福特※(herry ford)則是在一九〇八年確立了大量生產汽車的方式,可見在這位紳士發明出雨刷前,許多沒有雨刷的汽車早就滿街跑了。這裏之所以一直用「紳士」來稱唿這位仁兄,是因為我查了半天都沒查到他的大名※。發明雨刷造福廣大人群,然而發明者的大名卻沒人知曉,人類還真是夠忘恩負義的。好吧,說不定是我查資料的能力太差了。
這位紳士並沒想到後世如何看待他,非常熱中地研發雨刷。第一號試作品是手動式,但因為用手刷很累,所以他明白這個不實用。話說迴來,要司機一麵開車一麵還得手動操作雨刷,那也太危險了吧。幸好以「百年不變」為座右銘的雨刷並沒有在這個階段停下演變的腳步,真是太好了,
試作品第二號是幫浦式。然而幫浦是靠汽車引擎驅動,所以當汽車開得越快時,雨刷也會自動隨之高速運行,這成了一大缺點。雖然我覺得幹脆拿它當速度計來用也很好啊,不過大概隻有像我這種沒駕照也不開車的人才會這麽想。
試作品三號是馬達式。就這樣,雨刷的曆史開始啟動了。一九三七年,雨刷改用四點支持以分散施加於玻璃窗的壓力。一九六七年,加裝彈簧使壓力平均化。一九六八年,改良成能夠對應高速行駛。一九七六年,發明了利用風壓的翅膀型雨刷。一九八〇年,將雨刷支架做成「單淘汰賽賽程表」(tour)形式,以使壓力平均分散到許多點上,而將雨刷緊貼於窗麵。在這之後,「tour雨刷」就成了雨刷的主流。
【為了要有效地在曲麵的擋風玻璃上平滑擦拭,所以在車子高速行駛時,它會稍微浮起,就不會發出嘰嘰叫的謦音。雖然在許多小地方做了改進,但基本原理卻打從誕生以來就沒有進化過!】
所以,雨刷也是花了漫長的時間一點一點地小小改進,才成為現今模樣的。近年則發售了在玻璃窗加上疏水性覆膜的「液體雨刷」,雖然是劃時代的好點子,可是隔一段時間就非得重新塗布一次不可,所以在大雨狀態下無法發揮其威力。
雨刷會直到未來永劫之日都還是雨刷嗎?
※衛星自動導航
借由gps(全球定位係統)或已儲存在cd或dvd中的道路資訊,配合車輪的迴轉推算行走路徑,得出車輛所在位置。再加上交控中心送來的塞車或交通管製訊息,就能推算出前往目的地的最適合路線。
※混合動力引擎
汽油引擎與電力馬達可交替使用的係統。構想很早就有了,一九〇二年保時捷(ferdinand porsch)就設計了以汽油引擎來發電使電動馬達迴轉的「mit」,由lohner公司發售。
※賓士
一八四四~一九二九年。德國機械技師。二十七歲設立機械工廠,三十三歲開始研發汽車。四十一歲時比人稱「汽車實用化之父」的戴姆勒(gottlieb wilhelm daimler)更早發明了具實用性的三輪汽車。
※福特
一八六三~一九四七。在美國被稱為汽車大王,與發明大王愛迪生並駕齊驅。出身農家,十六歲成為機械工,二十四歲即在愛迪生電氣公司擔任主任技師,但為了專心研究製造汽車而離職。四十歲時創設福特馬達公司。四十五歲時發明「福特t型」,把汽車從有錢人的玩具變成了大眾的代步工具。
※他的大名
後來新保兄再次調查後方知該位人物名叫j.r.oishei。
從f1賽車攝影機得到靈感的輸送帶式裝置,
又是如何呢?
思而不學則殆。根據本書的良好典範,在自行找出研究題目的問題點和發展曆史之後,還要向走在最尖端的企業請教學習才可以。領先二十一世紀的雨刷又會是何種技術的結晶呢?
我拜托編輯新保兄去邀約相關企業,可是等來的結果卻大出意外。找遍日本國內的汽車製造商,然而迴答卻是異口同聲的「對於雨刷,我們無可奉告。」咦?都沒人在研發這個嗎?
風玻璃上的雨滴掃除」來說已經是完成形,所以不管再進行什麽變革也沒啥大用處了。但是,雨刷在眼前左右擺動會分散駕駛的注意力,而且對豪雨十分無力,這都是現行雨刷的缺點。所以還是要以更好的雨刷為目標,來絞盡腦汁想想看吧。
我腦中突然閃過的是,如果把擋風玻璃改得比現在更加傾斜,前方來的風壓應該就能把玻璃上的雨滴吹到上麵去吧。
不,仔細想想這法子太危險。如果用這種方法,要嘛就是前方刮來的雨勢要夠大,不然就是車速要夠快才行。就算在高速公路也不能因為下雨就超遠行駛吧。
半吊子的考量是造成事故的源頭。上網查了一下,有了意外的發現。雨刷原本的效果並非掃掉雨滴,而是把雨水塗布抹平。當雨滴打在擋風玻璃上,會形成一個一個微小的凸透鏡貼著玻璃,這就是造成能見度不佳的原因。雨刷把黏在擋風玻璃的雨滴塗布抹平,就能防止這種情形。
既然如此,讓雨滴一打在擋風玻璃上就會自動散開平鋪形成一層薄膜,不也是一種方法嗎?就理論上來說,隻要使用親水性高的物質※來製造擋風玻璃就行了。這構想與液體雨刷的「用疏水性物質形成覆膜把雨滴彈開」恰恰相反。可是真的有這種質材嗎?
想法正膠著時,找了新保兄商量,他說:「我聽說過這種東西喔。」那是toto公司開發的「奈米光觸媒全瓷化自潔瓷磚※」(hydrotect),因為具有親水性,水會在其上形成薄膜,因此可以防止汙垢附著其上。既然能做成瓷磚,那做成玻璃應該也行吧?
還有另一個也是來自其他產業的啟示。在f1賽車上裝置的攝影鏡頭,透鏡前方都貼著一層透明薄膜,一旦鏡頭被油汙飛沫等弄髒,隻要滑動這層薄膜,就能拉出全新幹淨的一麵使用。這招行得通!
在擋風玻璃的前麵裝設一組透明的輸送帶如何?日本是靠左行駛,駕駛座在右方,從上方看下來,讓輸送帶往逆時針方向前進,沾上雨滴的那一麵就會從駕駛麵前往左邊去,然後由附著在最左端的固定式雨刷把雨水刮掉。這一來,駕駛麵前永遠都會是沒沾上雨滴的一麵,隻要轉動速度和現行雨刷差不多的話,就應該可以得到相同的能見度。
【以上隻是概念圖,若要產品化,當然不能做成如此突兀的形狀,而要與擋風玻璃結合為一,更加簡潔小巧才行。各位汽車製造商,請務必參考一下。】
這個點子若要說有什麽問題,那就是晴天了。因為是輸送帶型的兩層透明薄膜貼在擋風玻璃上,就算再怎麽透明也會降低能見度。而且用的又是柔軟的材料,所以受風時可能會飄來飄去。嗯~到底是要追求下雨天的行車安全呢,還要該顧及晴天時的安全呢……無論采用何者,都顯示了雨刷這種東西還有許許多多的可能性。所以各家製造商,要不要稍微試著想想看呀?
※親水性高的物置
水分子是氧原子兩邊各接一個氫原子,呈一百〇四度夾角,形成「〈」型的迴力鏢型分子。同時因為氧原子會吸引電子,氫原子的電子易被吸走,所以「〈」型分子中間的折角會帶負電,兩端則帶正電。所以這個分子的電荷分布並不平均,所以水分子帶有「極性」。極性分子會與極性分子互相吸引,所以當水分子遇上同樣具有極性分子構成的物質時,就會呈膜狀散開平鋪其上。這類於水有較強親和性的物質就是具有「親水性」。
※奈米光觸媒全瓷化自潔瓷磚
toto公司用於衛浴設備。它們也有發售給側車窗用的消霧劑「hydrotect親水玻璃覆膜」,以及給照後鏡用的「hydrotectfilm」等等,但好像還沒用在擋風玻璃上。
第19考 輪椅
讓你體驗看看,對坐輪椅的人來說,
街上的台階與斜坡有多困擾,
見到了令人可厭的景象。
我住的社區,有一條從車站前的購物中心直達公園的寬廣大道,在這大道上散步很舒服。可是有一天我忽然注意到,人行道上鋪設的黃色導盲磚,竟然全被停放的自行車占住了※!
人心荒蕪至此。這可是盲人唯一能依靠的狹窄小道,卻被無心之人就此堵塞。
健康正常的人總是占了大多數,因此對於周遭環境的感覺就有點遲鈍,明明應該看見的事物也視若無睹了。說來就連我,說不定有時都會在渾然不覺的情形下,做出與此大同小異的行為或想法。
這時我想到另一個問題,就是輪椅。路上常有些高低不平的小台階,對我們走路的人而言根本不算什麽;但據說對於坐輪椅的人來說,簡直形同一堵無法越過的高牆。至於樓梯,那更是怎麽想都不可能爬上去。迴頭看看自己身邊,我就住在一個混雜著各式建築物的社區裏,而且住的還是沒電梯的二樓。如果有一天必須靠輪椅代步的話,這間好不容易買下來的家也隻能賣掉啦。
就算說以後的建築物與道路都要在設計階段就對此有充的考量,然而要改變目前已經蓋好的房子可就有點困難了。以我所居住的社區來說,就有許多地方是想改良也無從改起的。既然如此,改良輪椅本身似乎是比較快的方法。
這種時候就該科學出馬了!
首先必須了解目前的問題有哪些。根據新保兄找來的訊息,得知有個地方可以讓人體會坐在輪椅上是什麽滋味。那就是荒川福祉體驗廣場※,就位於荒川河邊。
負責接待的大姐告訴我們許多注意事項,有些聽了真令人毛骨聳然。「遇到超過五公分以上的高低差,如果沒人在後麵幫忙撐著輪椅,輪椅就會整個兒向後翻倒。」想來是要我們親身體會,對輪椅使用者而言,街上有多麽危險了。
請新保兄擔任看護的角色,我終於要試乘輪椅了。第一道難關就是寬度隻夠輪椅通過的狹窄走廊。如果不百般慎重地直線前進,手就會被行人護欄※夾到。雖然滯礙難行,但總算開發出「抓著護欄前進」這招術,終於成功脫困。
第二道難關是從地麵插滿倒u型鐵管的迷宮中脫困。我們費盡苦心尋找方法時,才注意到原來這是在公園出入口常見、用來防止機車侵入的設計之簡略型。設置這玩意兒的人到底知不知道這對於坐輪椅的人來說有多辛苦啊?
接下來就是問題最大的地麵高低差。小於一~兩公分的高低差根本不會有;而大於五公分的高低差,則可分為像人行道邊緣的「斷層」狀,以及「斜坡」狀兩種。「斷層」的高低差,就輪椅的原理來說,是不可能自力攀登上去的。因為斷層的邊緣比輪椅前輪的軸心還高。所以對坐輪椅的人來說,就像走路的人過上一堵高達兩公尺的牆壁。
【我在荒川福祉體驗廣場體驗輪椅的模樣。兩公分的高低差毫無困難地越過了,但五公分的怎麽也過不去。不隻是高低差,各種路麵狀態都有不同的對應方法,讓我體驗了各種狀況。】
而「斜坡」型呢,應該可以靠腕力讓輪椅爬上去吧。若你真這麽想而用力去爬,那就想得太簡單了。因為這樣做隻會讓輪椅前輪翹起來,輪椅整個兒會向後倒。幸虧先前那位大姐要我們注意,有新保兄在我後麵幫忙撐著,才免去後腦勺撞地的危險。新保兄,大姐,多謝你們啦。
在我後麵幫忙撐著了。
更危險的是從坡道下來。必須握住與輪子平行的鋼圈,調節力量,拿摩擦力當煞車。說得簡單,做起來可難了。一不小心,左右力量沒平衡好的話,輪椅就會往旁邊翻轉,然後橫向翻倒。因此隻能反複地握住、放開,再握住、再放開,就這樣一點一點慢慢滑下來※,除此之外別無他法。
走完全程,這時看到了樓梯。對輪椅而言,這隻能說是令人絕望的斷崖絕壁了。
※全被停放的自行車占住了
現在這個狀況已經解除了。
※荒川福祉體驗廣場
位於跨越荒川的扇大橋南側的河邊空地上。周末假日可以向廣場內的管理事務所申請使用。周一到周五則需向國土交通省荒川河川事務所事先申請才行。
※護欄
我家附近,有條小徑夾在民宅的牆與護欄間,有些地方還被電線杆擋到。想繞到馬路上走,偏偏路又窄車又多。要是有坐輪椅的人來到這種地方,還真不知該怎麽辦好。
※百分之十的坡度
水平前進十公分,向上升高一公分,角度約五·七度。中島美雪的歌《傾斜》寫著:「傾斜十度的坡道,老太太彎腰慢慢爬。」十度,那就是斜度百分之十七·六羅。老太太,請好好加油吧。
※一點一點慢慢滑下來
後來我與新保兄交換,他與煞車奮鬥了一下子就放棄了,直接任由重力滑下去,結果就衝到草原上翻倒了。幸好是在荒川福祉體驗廣場,要是在街上,那就太危險了。
靠三個後輪和四個前輪絕妙連動,
就能爬樓梯!
體驗過「對輪椅來說上街有多麽不方便」後,過了幾天,編輯新保兄得到了出乎意料的消息。據說玉川大學的柳原直人教授開發了能上下樓梯的輪椅。到底是怎樣的裝置呢?踏進該大學的大門時,我忍不住心中的興奮之情。
柳原老師是一位言談十分柔和的人。他原本的專業是印刷加工方麵,但因為想從事能直接感受到人們喜悅的工作,便轉職到這個完全無關的業界來。在此之前也有能讓輪椅上下樓梯的機械,然而都是把輪椅放在某種機械上載運,所以除非這些機械就常設於各個樓梯旁,否則就隻能用車載著它們走了。老師的目標則是做出靠輪椅自身就能上下樓梯的機械構造。
整個構想的原理實在是精巧奧妙啊。無論是上樓或下樓,輪椅都要背對樓梯※。兩邊的後輪是由三個車輪排成三角形,總會有兩個保持著接觸地麵或樓梯麵。馬達轉動時,不隻車輪會轉,整個三角形也會轉,如此就能爬過樓梯了。
當然,光靠這樣的設計,隻會讓輪椅向前倒而已。之所以能讓輪椅總是保持水平,靠的是支撐前輪用的支架,而它是可以上下滑動的。兩邊的前輪則是由四個車輪排列成四角形。它們沒有動力,隻能靠後輪帶動,而整個四角形也會被動地轉。因為後輪呈三角形,比較容易傳輸動力,所以要把呈四角形的前輪和車體一起拉上去時,所需要的出力可以比較小。
說明完畢,開始實際操演給我們看。駕駛員是該係大四生若鬆同學,是一位短發濃眉精悍瘦小的青年。若鬆同學坐上老師製造的機械輪椅後,巧妙地操縱十字型的操縱杆,在堆放著許多東西的工作室中順暢地前進。開到樓梯前就倒車,讓兩側後輪穩穩地卡住樓梯麵。他實在是這研究很可靠的繼承者啊。
若鬆同學切換成下樓梯的模式。輪椅就咕地一聲開始下降。仔細一瞧才發現,剛才前輪都一直是懸空的狀態。想想這也理所當然,因為無論是前輪或後輪,兩邊都各有兩個輪子接觸地麵,所以若是前輪不懸空,左右兩邊加起來就有八個輪子同時接觸地麵了,如此輪椅就無法轉彎了。所以在平地時隻靠後輪行走,而且把重心設計成百分之八十的重量都放在較前麵的左右兩個後輪上,較後麵的左右兩個後輪則能滑動,如此就能轉彎了※。而且這麽一來,比起一般輪椅,它的迴轉半徑更小※,這也是一石二鳥的大優點。為了能做到這點,在輪子的配置上不知費了多大的心思呢!
接著,若鬆同學終於把操縱杆向後倒,用後輪緊緊卡住樓梯麵,開始把輪椅向上拉,前輪的支架也開始上撐,整座輪椅就向上抬了。真是絕妙的連動!
我向老師請教這控製的方法,老師說:「是靠加速度感測器※,重力感測器太貴了。」若鬆同學卻立刻說道:「靠加速度感測器還是很難控製啊。」看起來的確也是,有時動作會不大順暢。
話才說著,若鬆同學已經借輪椅爬上三四階樓梯了。雖然平均起來每上一階得花三秒左右,但已經很強了!那勇敢的模樣連向來很酷的新保兄看了都忍不住大感動:「厲害!好厲害啊!」我也試乘了一下,實際體會這輪椅能自由跨越樓梯或高低差的感覺,不由得熱淚盈眶。
【我緊張兮兮地操縱著能上下樓梯的輪椅「自由」,以及一旁看著我的柳原老師。它的橫寬與一般輪椅相同,但因為重心比較接近中心,所以在平地迴轉很方便。本田或豐田不考慮將它量產嗎?】
若是能普及的話,行動不方便的人一定會很高興的。我興奮地向老師問起商品化的可能,然而卻得到出乎意料的答案。出於安全性和成本的考量,所以沒什麽企業感興趣。「目前還在改善這些問題。」柳原老師露出有點寂寞的神色說道。
我看著老師的表情,一麵覺得這有點不大對勁。既然基本技術都已經開發到這地步,就老師的工作內容而言,可說是已經完成了。至於要提高安全性、降低成本等朝向商品化的努力,不是該由製造廠商接棒嗎?有誌氣的大公司,拜托了!為了需要「任何地方都能去的輪椅」的人們,也為了眾多使用者與柳原老師的夢想,請你們幫幫忙吧!
※背對樓梯
若將輪椅和乘坐者視為一體,其重心是在乘坐者的屁股下方。所以要背對樓梯,重心與樓梯的距力才夠近,就算摔倒衝擊力也會比較小。
※如此就能轉彎了
四輪著地的車輛就同一般車輛,由前兩輪來轉向。但柳原老師的輪椅因為接地的四個輪子都是固定方向,所以若不讓其中兩個輪子懸空,就不能轉向了。
※迴轉半徑更小
若要轉換方向,一般輪椅是以後輪輪軸為中心,但柳原老師的輪椅則是以接地的四個後輪中的前兩輪車軸為中心。這麽一來,因為旋轉的中心較接近車體的重心,所以迴轉半徑較小,也較利於轉動。
※加速度感測器
能感測到速度改變的儀器。累積資料後,就能算出自己應該采取何種姿勢。比起能直接感測到傾斜狀態的重力感測器,其反應較花時間。
不能用二足步行機器人的下半身,
做成「會走路的輪椅」嗎?
男主角馬蒂所乘的那塊浮空滑板,總是能與地麵保持一定距離,浮在空中。遇到樓梯也能滑上去,而且沒有摩擦,速度很快。
要實現這個構想,最快的方法就是利用地球磁場※,靠電磁力浮在空中。以日本附近一帶來說,地麵以s極而言大約有〇·三高斯的地球磁場。隻要把強力磁鐵的s極朝下,就會因同極相斥,而產生足以支撐體重的斥力。
問題就在於到底要有多強的磁鐵才足以浮起來。要用〇·三高斯的磁場撐起體重七十公斤的人離地十公分高,就要在十公分的距離中裝上能產生三千萬高斯磁場的強力磁鐵。但目前最強的超導體磁鐵也隻有一百萬高斯的程度,所以這磁場必須超乎想像地強才行。
這麽說來是辦不到了。但是,如果抱著這種想法,就會停滯不前而看不到未來了。雖然這點子還有安全性及煞車的問題,但我們一定要相信,在科學家的熱情及努力之下,總有一天會完成三千萬高斯的磁鐵和周邊技術的。
至於目前科學立刻就能辦到的,說起來,其實「為何做不出來」反而比較不可思議,那就是用機器人的下半身做成輪椅※,我將它命名為「走路機」。車站及道路,都是以人類的二足步行為前提而設計的,所以在現代社會中,這種機器人輪椅「走路機」應該可以通行無阻才對。
若要說有什麽問題,那就是安全性和成本吧。坐在一台隻有下半身的機器人身上,的確好像會摔下來的樣子。可是看看本田的asimo※和新力的sdr-4※等二足步行機器人,不都走得很穩、不會摔倒嗎?等身大的asimo甚至還會上樓梯呢!要是擔心「萬一失去平衡摔倒該怎麽辦」,也可以在機器人的尾椎骨處裝一根防止摔倒的支架,改裝一下應該就沒問題了吧。
至於成本,我想應該會比一般的人型機器人便宜才對。因為像asimo這類機器人,為了要感知四周狀況,必須裝設許多種感測器,還要寫程式計算出最適合的動作,才能像人類一樣行走;而我提議的這台「走路機」則無此必要,因為無論是掌握四周的狀況或選擇動作等等,都可以交由乘坐其上的人類進行。
操縱性也必須改良才行。目前的輪椅行動時最少也得靠單手控製。而我想的這台「走路機」,最好能用腦波操縱。想要前進時,或者想要上樓梯時,以及感覺身體傾斜時,應該都會有特定的腦波活動※才對。如果能把感測器裝在頭盔中,借之捕捉操縱者的腦波,再傳達給下麵的機器人的腳,就可以在操縱者本人無意識的狀態下操縱機器人行動了。
【隨著腦波控製,兩足步行機器人輪椅在不久的將來一定會實現的。說不定到時已不用輪椅了,直接把機器人義肢裝在兩腳上就能走路啦!真希望這種未來趕快來臨!】
然後,我所構想的這台「走路機」,其最大優點就是「坐在上麵的人,眼睛高度與一般行人同高」!以前曾經聽說過,坐輪椅的人往往很在意他們的視線高度與周圍其他人不同。此外,商店也常把一些商品放在很高而構不著的地方,我常常會想,不知那些坐輪椅的人要怎麽拿到這些東西?但隻要有這台「走路機」,所有問題都一舉解決啦。
如果能讓那些不得不坐上輪椅的人,也能和正常人一樣自由行動的話,這將會是多麽美好的事情啊。而為了要有這樣的未來,科學一定要更加發憤圖強才行!
※氦
由兩個質子、兩個中子和兩個電子組成的元素。原子重量決定於原子核的質子與中子的數目,越少越輕。例如氧是由八個質子、八個中子和八個電子組成,而且氧原子常成對形成氧分子,所以氦的重量隻有氧的八分之一,氮的七分之一。空氣中氧占百分之二十一,氮占百分之七十八,所以氦氣氣球的浮力遠大於氣球橡膠的重量,會浮上空中。
※《迴到未來2》
導演是robert zemeckis,演員有michael j.fo。christopher lloyd等。第一集是迴到過去,一九八九年拍攝的第二集則飛到未來,有能在空中飛的滑板。
※地球磁場
北極s極、南極n極的磁場。地表以下數十公裏厚的範圍稱為地殼,到兩千九百公裏處是地函,到五千一百公裏處進入外核,六千四百公裏處就是內核,這就是地球的構造。外核是由含鐵與鎳的液態岩石構成,因對流和自轉而流動。金屬在移動時會產生電流,所以就和電磁鐵原理一樣產生磁場。液體岩石的流動速度是秒速〇·一公厘,但驚人的是全地球都會因此而形成一個大磁鐵。
※用機器人的下半身做成輪椅
千葉工業大學未來機器人技術研究中心所長古田貴之,在中學時代由於脊髓問題而體驗過輪椅生活,所以提出了兩足步行輪椅的研究。早稻田大學理工學係高西研究室也正在研究可讓人乘坐的兩足步行機器人。
※asimo
身高一三〇公分、體重五十二公斤的兩足步行機器人。最新的asimo2005能以時速二·七公裏行走,以時速六公裏奔跑。
※sdr-4
身高五十二公分,體重六·五公斤的娛樂用機器人。能以時速一·二公裏行走。還能配合音樂跳舞。
※有特定的腦波活動
大腦皮質就是擔任此一活動的場所。每當我們思考、感情發動或打算運動時,大腦皮質會有特定的部份血流增加,並發出特定的腦波,還會分泌腦內物質。
第20考 移動方式
平常通勤通學要花一個鍾頭,
若改走地下隧道隻要一分三十一秒?
我雖然已經不需要為了工作趕著上班了,但就算這樣,還是必須定期去許多地方。位在澀穀的空想科學研究所本部、位在有樂町的日本電視台、位在赤阪的tbs電視台,還有位於川崎的明治大學、位於靜岡的靜岡電視台等等。工作雖然很快樂,然而趕路去這些地方的過程卻令我痛苦不堪。
每次都要搭相同的電車,在相同的車站換乘,走相同的路線。就算再怎麽令人感動或興奮的工作也變得索然無味,感覺沿途隻是平白浪費時間罷了。這種好無生產力且讓人充滿倦怠感的移動方式,難道就不能省略掉嗎?
講到這個,可能有成千上萬的人腦海裏第一個浮現的就是哆拉a夢的「任意門※」。這應該是我國……不,說不定該說是全世界最有名的瞬間移動裝置。究竟有多少實現的可能性呢?
仔細觀察任意門,就會看出它是從原本的地點造出一個連接到遙遠地點的出入門。看起來很超現實,其實這是我們宇宙中真實存在的一種現象。
那就是「蟲洞」。也就是離得很遠的兩個地點,用超次元的管道連接起來,從其中一端的入口進去,就能在通過時間為〇的情形下從另一端出來。這正是任意門給人的印象。
把它擴大到人類能出入的大小才行。隻要能完成以上四階段※步驟,就能實現任意門啦!
這些我們可以期待未來的科學慢慢實現,總之還是來想一想現在的技術能做得到的方法吧。
從前有許多預測未來的圖象,畫的都是「每個人都背著一個噴射引擎,大家都飛著去上班上學」。雖然這法子很令人擔心會不會被噴出來的火焰燒到屁股,不過在一九八四年的洛杉磯奧運開幕典禮上,倒是出現過很類似的東西※。聽說那玩意兒噴出來的氣體很低溫,但是隻能在很短時間內在空中飛行。而且考慮到噪音及空中交通安全等問題,這法子不太實用。
要追究「如何縮短移動時間」,就得從大科學家牛頓(issaewton)的某個小故事去找出提示。一六九六年,來自瑞士的數學家白努利(johann bernoulli)向牛頓挑戰。這位名叫佑漢的老兄可是非常好鬥,經常與他的數學家老哥雅各(jakob bernoulli)展開論戰,而他的兒子丹尼爾(daniel bernoulli)還發現了有名的白努利定律※,也因此得過巴黎科學學會的獎賞。白努利家族在五代中就出了十二位數學、物理、醫學領域的學者,堪稱是令人驚訝的科學大家族。要是他們能和睦一點為發展科學而努力的話就好了。
佑漢向牛頓提出的挑戰是:「某兩點以一斜麵連接,令物體在此斜麵上滑動時,能讓物體以最快速度抵達終點的會是什麽樣的斜麵?」如果在高低差和水平距離均為一定的情形下,也許有人會以為直直一道斜麵是最快的,其實是向下彎曲的曲麵,可更快得到加速度,反而能更快到達。而最快的路線就是「一個圓形在滾動時,圓周上某一點所描出的軌跡」的上下顛倒過來的曲線,又稱為「擺線」。當時五十四歲的牛頓任職造幣局長官,迴家去算了一個晚上,就得出了這答案。佑漢老兄,你太小看咱們老牛頓的實力啦。
曆史講古到此結束。在此要提議的是:在家裏到公司間的地底挖一條擺線形的隧道!當然,這擺線形不是隻朝向地下,而是在中間點造出對稱的形狀而轉向上方,隧道的終點就是公司所在地的地麵。隧道裏則有膠囊狀車廂滑動運行,人就隻要坐在車廂中就行了。在不計入摩擦及阻力的情形下,如果家與公司的標高相同,車廂就可以靠重力像單擺一樣,在隧道中直接從這一頭擺到另一頭,完全不需耗費任何能量,就能從家裏去公司了。這真是超環保的上班上學方式啊。
【這一來,每天都像搭雲霄飛車一樣,一定很爽。話說迴來,每個人都在地下挖一條通往自己公司的隧道,整個城市地底都被挖空啦。不隻要擔心地層下陷,而且換新地方工作的話,還得挖一條新隧道啊!】
具體說來,到底要花多少時間就能抵達呢?以我的家到澀穀的本部為例,直線距離為十三公裏,搭電車要花一小時,若以此為例來計算的話……喔!隻要一分三十一秒※!牛頓果然偉大!
但是,這隧道最深超過地下四公裏,全長約不到十七公裏。而且在滑動到最低點時會達到最高速,大約是時速一千公裏。雖說這一來會變成完全沒空感到倦怠的超驚險刺激上班路程,但花費可不是普通的大,而且也會有人覺得太危險了吧。既然如此,有一個更便宜又安全,又不會浪費時間的上班方式。
個人專用臥鋪車「睡到飽」號!就是一台裏麵有床的自動駕駛車,隻要躺在上麵睡,就會自動開到目的地了。目前的衛星導航係統都已發展到可以做出「下一個紅綠燈右轉」之類的指示了,既然這麽厲害,幹脆交給它駕駛不就得了。至於和周圍的車輛保持安全距離等技術也接近完成了。雖然車子開去一樣很花時間,但對於搭乘者來說,反正在睡覺,這跟瞬間抵達也沒啥差別嘛。到了公司就會自動出聲把人叫醒,然後吃完早餐等等又可以開始幹一天的活兒啦!如果是單身過日子的話,幹脆就住在車上算了。
※任意門
哆拉a夢從四次元口袋拿出的未來道具之一。隻要說出目的地,然後打開門,十光年內的任何地方都能瞬間抵達。
※時間越來越慢
根據狹義相對論,高速運動時時間流動會變慢。此外根據廣義相對論,重力作用下的空間中,時間的流動也會變慢。
※以上四階段
何時才能實現、如何才能實現,則未可知也。
※很類似的柬西
稱為噴射背包或火箭腰帶。重六·五公斤,能噴出過氧化氫氣體,得到八百馬力,最高時速一百二十公裏。令人驚訝的是竟在一九六一年就開發出了這種東西。
※白努利定律
流體的流動速度越高,其壓力就越低。在飯店的浴室中有浴簾,當你淋浴時,水的流動會帶動空氣,因而使壓力降低,就會把浴簾吸過來。飛機之所以能飛行,也是靠白努利定律。
※一分三十一秒
直線距離和滾動圓筒的圓周相等,而最低地點的深度就相當於圓的直徑。最重要的是時間,就和擺長與此圓半徑相同的單擺,其擺動往返一次的時間相同。就本文的情形來說,此單擺的擺長為二·一公裏。
建造五百層的超巨大高樓,
才是究極的職住一體!
既然都做到這地步了,何不幹脆把貨櫃車和公寓合而為一,這一來就可以過著日常生活同時前往公司了。不過公司老板或董事們應該要用超豪華的大卡車載著豪宅去上班才對吧。時間一到,打開家門就到公司了,這感覺不就跟哆拉a夢的任意門一樣了嘛!
話說迴來,除了自動駕駛外,這個點子不就是普通的露營車嗎?此外,要是大家都用這一招,那就會造成極嚴重的交通阻塞,等到睡醒,天也黑了,車還塞在路上到不了公司咧!怎麽會變成這樣啊!果然不從社會的根本來改變是不行的!
當然,也有這種想法:縮短從家到公司的距離就行了。以前我曾在某家補習班工作,那家補習班設立在某間公寓中,二樓是教室和辦公室,班主任自家就住在三樓,所以他上班隻要十秒不到。就照這樣做棟超巨大大樓吧。對許多人來說,用六本木大廈群※的方式來比喻,說不定會比較清楚。
但是這大樓不是給少數有錢人住的,而是讓所有人都住在這棟超巨大大廈中※,下層是公司和辦事處等,還有超市郵局,所有的人都住在上層。要是能實現這個的話,隻要爬樓梯或搭電梯就能上班了!