人類與車： 改變人類軌跡的「圓」（1-1）

前期回顧：人類與車：序言

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第一章：一個圓的故事——消失的輪胎

汽車專業的人都知道，車與輪有著不能密不可分的關聯，車輪是用來承載整個車輛重量，並在行駛、轉向和制動時，依靠其本身的滾動、回正力矩和摩擦力等物理特性控制車輛狀態的重要部件。如此技術的概念，實在讓人無法體會車輪帶來的到底是多麼美妙的改變，而當我們縱觀歷史就會發現：車輪承載得是人類對生活和夢想的憧憬，滾動得是人類科學技術發展的歷史與現在。在未來車輪會是怎麼樣，交通工具又將如何演化，人類將何去何從，都可能是一些可預見，卻不確定的謎題，等待著我們去探索和討論，但這一切的一切都源自一個簡單的形狀，圓！

第一節：改變人類軌跡的「圓」

如果把汽車拆解成一個個部件，然後一個個去解讀他們的歷史，輪子應該是最遠古的一個部件了，它可以追溯到公元前4000多年，雖然相比人類馴服火的歷史超過150萬年而言，區區六千餘載的光陰只是電光火石的瞬間，但輪子的發明還是被視為人類最古老和最重要的發明。

輪子概念的出現

任何簡單而意義深遠的發明都不是憑空出現在人們的腦海中的，必然有什麼現象觸發了靈感。正如古人見到水裡漂著的木頭而想到獨木舟一樣，輪子的發明也可能是受到了一些自然物的啟發。《淮南子》中說我們的祖先「見飛蓬轉而知為車」。「飛蓬」是一種草，其莖高尺許，葉片大，根系入土淺。一有大風，很容易被連根拔起，隨風旋轉。古人可能就是受到這個現象的啟發，發明了車輪和車軸。與魯班受鋸齒草的啟發而發明鋸子的傳說一樣，這種說法很可能也是一個傳說而已。因為輪子在自然界是有原型的。

原始民族曾經普遍地崇拜過天空中的日月。古人一定認為它們擁有最完美的外形，在古老的中國人們常常用「天圓地方」來描述我們的地球甚至我們的宇宙，直到古希臘時代，哲學家柏拉圖也還認為球體是最完美的形式。也許新石器時代的先民在製作器具時很自然地會模仿太陽和月亮的形狀。

我們不妨先放下輪子，且從它的形狀——圓入手，來看看其中的神奇。

圓，是一個看來簡單，實際上是很奇妙的圓形。古代人最早是從太陽，從陰曆十五的月亮得到圓的概念的。就是現在也還用日、月來形容一些圓的東西，如月門、月琴、日月貝、太陽珊瑚等等。

這個「自然圓」是怎麼被人類所認知的呢？十幾萬年前的古人做的石球已經相當圓了。前面說過，18000年前的山頂洞人曾經在獸牙、礫石和石珠上鑽孔，那些孔有的就很圓。山頂洞人是用一種尖狀器轉著鑽孔的，一面鑽不透，再從另一面鑽。石器的尖是圓心，它的寬度的一半就是半徑，一圈圈地轉就可以鑽出一個圓的孔。

到了陶器時代，許多陶器都是圓的。圓的陶器是將泥土放在一個轉盤上製成的。當人們開始紡線，又制出了圓形的石紡綞或陶紡綞。6000年前的半坡人（在西安）會建造圓形的房子，面積有十多平方米。

古代埃及人就認為：圓，是神賜給人的神聖圖形。一直到兩千多年前我國的墨子（約公元前468～前376年）才給圓下了一個定義："一中同長也"。意思是說：圓有一個圓心，圓心到圓周的長都相等。這個定義比希臘數學家歐幾里得（約公元前330～前275年）給圓下定義要早100年。

圓周率，也就是圓周與直徑的比值，是一個非常奇特的數。《周髀算經》上說"徑一周三"，把圓周率看成3，這只是一個近似值。美索不達來亞人在作第一個輪子的時候，也只知道圓周率是3。

魏晉時期的劉徽於公元263年給《九章算術》作注。他發現"徑一周三"只是圓內接正六邊形周長和直徑的比值。他創立了割圓術，認為圓內接正多連形邊數無限增加時，周長就越逼近圓周長。他算到圓內接正3072邊形的圓周率，π= 3927/1250。劉徽已經把極限的概念運用於解決實際的數學問題之中，這在世界數學史上也是一項重大的成就。祖沖之（公元429～500年）在前人的計算基礎上繼續推算，求出圓周率在3.1415926與3.1415927之間是世界上最早的七位小數精確值，他還用兩個分數值來表示圓周率：22/7稱為約率，355/113稱為密率。請你將這兩個分數換成小數，看它們與今天已知的圓周率有幾位小數數字相同？在歐洲，直到1000年後的十六世紀，德國人鄂圖（公元1573年）和安托尼茲才得到這個數值。現在有了電子計算機，圓周率已經算到了小數點後一千萬以上了。

對於這個「圓咕嚕」輪子，我們現在還要知道那些數據呢？當我們購買輪胎時，都先要了解自己輪胎的大小。這時你就必須在輪胎上尋找一個標註，它是類似這樣的一串數字和字母：215/55R16，其中的16指的就是輪圈（狹義的「輪胎」，當代輪胎的一部分）直徑是16英寸。此外，或許是出於「man always a boy「的基因作祟，有不少人喜歡把輪轂（同樣是狹義的「輪胎」，當代輪胎的一部分）改成花花綠綠的樣子，那時又要用到一堆參數，比如輪輞直徑、定心（又稱「中心孔」）和安裝面直徑等。這些參數看似專業又複雜，那麼我們拋開「磚家」的數理概念，其最實質內涵說白了就是千萬年前的人類早以揭示的那個「圓」。

當我們從科技的幻象迷霧中走出，更深層次低去思索「圓」的意義，通過這神奇的形狀，人類得到了什麼？我覺得是人類基因中那潛伏萬年的「懶」嗅到了一絲香甜，由於古代人發現圓的木頭滾著走比直接推動物體要省力不少，此後他們在搬運重物的時候，就把幾段圓木墊在大樹、大石頭下面滾著走，這樣比扛著走省勁很多，如此「一懶永逸」的形狀怎能輕易放過呢！

那麼問題就來了：既然「圓」是那麼奇妙的一種形狀，為什麼車輪是在一個相對晚出現的發明呢？更確切地說：為什麼輪式交通工具為什麼沒有幾萬的歷史呢？

這與先民身處的自然環境分不開的。距今一萬年前，陸地的大部分都被冰川覆蓋。如果那時有什麼東西能稱得上是「交通工具」的話，這個殊榮非雪橇莫屬了，又比如愛斯基摩人，他們生活在冰天雪地中，不但沒有合適的道路，連木材也缺乏。車輪顯然沒法再這種環境中出現。再把視線移到叢林和沙漠中，你會發現輪子毫無實用價值，即便出現過，也被密林遮掩下的羊腸小路和滾滾流沙淘汰了。中美洲的阿茲特克人就沒有使用過輪式交通工具，可有趣的是，他們卻製作了大量的有四個輪子的動物泥塑。在其它地區，輪子最先也不是以運輸工具的面目出現的。從公元前2900年的一座匈牙利墓穴中出土的車形陶杯和世界其它地區的文物顯示，有輪車輛最早只在儀式和禮儀場合使用。

歷史有時就是喜歡和人類開玩笑，用天上的日月，世間萬物給人啟發，但在點開智慧光輝的前一步總會小小地吝嗇一下，因為即便有了輪子，沒有合理的驅動動力一切都是枉然。在公元前15000年以前，石器時代的狩獵者就給馬匹套上了籠頭，但是要將已經從「自然圓」進化成高階的輪子與畜力相結合，卻是智慧的跨越。

如果說缺乏牽動車輪的馬匹也是制約阿茲特克人發明車輪的因素之一，那麼古埃及人可能是最接近發明車輪，卻最終與這項發明失之交臂的民族了。在法老時代，古埃及人就已經藉助滑撬搬運重物。最簡單的滑撬就是一個斜面，複雜一些的還會在重物下墊幾根滾杠，古埃及人就是用這種方法把巨大的石料堆成金字塔，然而滾杠的啟發並沒有讓埃及人發明車輪。

雖然歷史是吝嗇的，但在經歷了認知革命的先民，在發現並製成的圓盤狀物體後，依靠認知革命帶來的智慧，琢磨出了「圓」在轉動中保持形狀不變，緊接著他們在無論出於學術研究的想法，還是出於「實用至上」的終極「懶人」理念，進一步發掘了輪子的用途。

或許這一切看似偶然，卻在冥冥之中切合了人類科技螺旋式發展的進程，正如中小學課本所說的「歷史的車輪滾滾向前，無法阻擋」那樣，「自然圓」在人類的世界終於留下了第一道軌跡。

輪子的誕生

目前對人類到底何時發明了輪子充滿爭議，比較讓人信服的說法是在青銅時代時期，因為在掌握鋒利而堅固的工具以前，人類是不可能擁有輪式車輛的。用石器工具難以將木頭加工成合適的圓柱形，更不必說複雜到帶輻條的輪子。

歷史並沒有給我們留下第一個「圓咕嚕」發明時發明者的名字，更無法找到發明者在Facebook或微博發明者的消息（如果能穿越，我一定會給他點贊並轉發到朋友圈），所以發明的時間只能依靠各種「專家」門的推斷，比如美國著名人類學家羅伯特·路威曾斷言：凡使用輪車的民族，無一不是直接間接從巴比倫學來的。不得不說，這種說法的出發點完全站在了人類學的邏輯去推斷，因為美洲的印第安人知道在滾木上拖船，也使用紡輪，又有滾鐵環之戲，但以輪行車這個意思始終沒有想到。

然則，隨之而來的考古發現卻顛覆人類學家的陳舊理論。德國Flintbek巨石墓下的車轍是公元前4800～4700年間留下的。在波蘭Bronocice發現的帶車形圖案的罐子被定位在公元前4725年以前，但是對該地層的七次碳-14測年傾向於公元前4610～4440年的結論。而近東出現輪式運輸工具的最早證據是美國考古學家Baldia在位於敘利亞的晚期Uruk遺址發現的。那裡出土了一個帶有輪子的模型和「貨車」

讓我們暫且撇開考古學家的爭論，先來想猜一猜最早的輪子是用什麼材質製成的？

相信不少人會猜是木材……不好意思，那就錯了。目前考古學家們普遍公認的是：

車輪的前身是制陶用的輪子，古人用它可以成批製作陶器，這是人類最早的工藝品和容器。最簡單的陶輪只需一對盤形的車輪，輪盤之間裝一根軸，軸直立豎放；陶工一面用腳旋轉下面的輪盤，一面用手將柔軟的粘土置於上面的輪盤中，塑捏成形。

在美索不達米亞最早的輪子只是一些圓形的板，和軸牢牢地釘在一起。到公元前3000年左右，已將軸裝到手推車上，輪子不直接和車身相連。以後不久，又出現了裝有輪輻的車輪。這種原始的手推車雖然笨拙得很，但比從前一直使用的人的肩膀和馱獸（通常是驢子）要好得多。

車輪還很早就用於製造戰車。這種戰車先是用來沖入敵陣，迫使敵人潰散；後來又當作戰台使用，戰車兵可以站在戰車上朝敵人擲標槍，殺死敵人。

車輪的起源

據英國科學史家李約瑟考證的結論，約在4500年到3500年前，中國出現了第一輛車子。而《左傳》中提到，車是夏代初年的奚仲發明的，如果記載屬實，那是四千年前的事情。在殷代（距今三千多年前）文物中，考古學家也發現了殉葬用的車，當時的車子由車廂、車轅和兩個輪子構成，已經是比較成熟的交通工具了。

中國古代有傳說是軒轅黃帝把木頭插在圓輪子中央，使它運轉，因而造成車輛。但鑒於歸功於黃帝的發明實在太多，我們也不能輕易把這個說法當真。

以埃及的戰車為例，這些戰車具有帶輻條的輪子，輪上裝有堅固的箍，並且車輪用鍥子緊緊釘在軸上。箱體、轅和兩副挽具證明了同樣的技術。

如果我們想從在埃及戰車或羅馬戰車的創造者那裡所看到的那種精細活計探求人類發明帶輪車的過程，那是沒有什麼益處的。但是，常常有這種情況：能夠找到一些製作粗糙的物品，而這些物品就好像是技術之早期階段的再現。

古代最簡陋的鄉村大車，用兩個幾乎一英尺厚的圓形木作輪子，是用橫斷的樹榦做成的，同時，這些圓形物，或者叫輪子，不是在軸上旋轉，而是固定在軸上。軸安放在特製的木框內，或者是在兩塊窄木板內，或者是穿在車底上的環孔里，同它的一對輪子一起轉動，就像小孩兒的玩具車那樣。有趣的是，在條件已經改變的情況下，鐵路車輛的製造者們又恢復了這種構造。

在像葡萄牙這樣一些國家裡，到現在還可以看到軸和輪子一起轉動的古典車子。於是可以設想：類似的大車說明，帶輪的車是怎樣發明的。最初用的是軸，或滾子，是用它們來滾動大石頭或其他巨大的重物。我們可以想像，用光滑的樹榦或圓木做的這類滾子，起初是這樣完成的：把它的中間部分削細一些。

於是，它就變成了一個兩端帶著寬圓滾的軸。我們猜想，軸是處在某一種最簡陋的梁木架下，並在架下轉動的。於是我們就有了一輛最簡單的想像中的帶輪車。完全可能，類似關於車的第一個概念出現之後，輪子就開始單獨製造，並把它固定在一個活動的軸上，裝上了輪箍。後來，有了輕便的車輪和光滑的輪座，於是輪子就在不動的軸上轉動了。當然，所有這些，無非是一種想像，但是，無論如何，它使我們的頭腦完全清楚了車的本質。

目錄表：

人類與車：序言

第一章：一個圓的故事——消失的輪胎

第一節： 改變人類運動軌跡的「圓」

輪子概念的出現

輪子的誕生

車輪的起源

第二節：由實到空的漫長演化

中國的戰車文明

大航海時代帶來的舒適

空心輪胎的發展

第三節：複雜的 「安全套」

斜交輪胎與子午線輪胎的結構

輪胎生產的過程和原料配比

第四節：擺脫地心引力，輪胎的逝去

再次認識車輪

並非未來的車輪

輪胎再見，未來你好