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第一卷 PART.3 让搭乘载具更加安全及舒适!

第16考 客满电车

拥挤率百分之两百的电车,

相当于在一张榻榻米上站十四个人!

虽然说一样米养百样人,每个人的嗜好都有所不同,但是会喜欢以下这件事的人恐怕绝无仅有,那就是去挤客满的电车。对于在大都会里工作的人来说,堪称为最强力最糟糕的压力源。

我最近虽然没什么机会搭乘,但学生时代搭电车也是挤得要命。前后左右都挤满人,身体完全动弹不得。每当电车急转弯,车内人群就会因为反作用力而朝另个方向如雪崩一般压过去。曾经有一天早上,因为上下车乘客互挤,我的手臂被反向人潮挤到几乎脱臼。真是充满不舒服与危险。

在满载电车上另一个特有现象就是强迫你与素不相识的人紧密接触。我直到现在都还清楚记得。鼻头顶着前面某位大叔满是发油味的后脑勺,脸颊贴着浓妆大婶的卷发。人类在空间上有一拒绝他人接近的心理距离,我才刚在英文教科书上念到这一段,但对我们日本的客满电车来说,这简直是远在天边的梦话。

人类应该无法忍受这种环境才对。这种问题真没办法解决吗?

学习了一下才明白,用来表示电车内拥挤程度的数值称为拥挤率。意思就是车厢内的乘客比预定人数多了多少倍。所以百分之百就是刚好装满预定人数,百分之一百五十则是「人多到肩碰肩」的程度,百分之一百八十是「身体互相接触,但还能拿起报纸读」,百分之两百则是「身体互相紧靠而有压迫感,但勉强还可以拿起周刊看」,到了百分之两百五十就是「身体动弹不得连手都动不了」的状态了。在二〇〇四年的东京圈,尖峰时间的中央线※从中野到新宿之间的电车拥挤率从百分之两百一十四起跳,并在三段区间内都超过百分之两百。但是这拥挤率是以一小时内的平均情形来计算,所以可能某个时间内会发生更拥挤的情形。

【「身体相触但还能拿起报纸看」是拥挤率百分之一百八,但都这么挤了还看报不是搞得更挤吗!还有,就算用耳机听音乐,漏出来的声音还是会吵到旁边的人啊!】

但拥挤度百分之两百已经太离谱了吧,这相当于只能坐五人的车子硬塞进十个人……不,等一下!仔细想想,还不只这样啊!电车的预定乘载人数是把站着的人也算进去。可是无论电车再怎么挤,坐在椅子上的人数是不会增加的,所以站着的人的负担应该远比拥挤率所显示的更大才对!

山手线※电车的一般车厢,预定乘载人数是一百四十八人,有五十四个座位。也就是有九十四人站着。如果这个车厢的拥挤率为百分之两百,里面乘客有两百九十六人;但因为只有五十四人能坐着,所以有两百四十二人站着。也就是说,原本只能站九十四人的空间竟要站两百四十二人!等于是塞了原本二·六倍的人进去——这就相当于在自用小客车里硬挤进十三人然后上路行驶啊!

话说回来,这「站位预定人数」到底是怎么订出来的呢?查了一下才知道,原来留给每一个站立乘客的面积约是〇·三平方公尺。日本有句俗语说,「人站着要半张榻榻米,躺下要一张」,但半张榻榻米的面积也有〇·八三平方公尺,所以这个乘客站立面积只有半张榻榻米的三分之一强。更精确地说,原先的设计就是要让一张榻榻米站上五·五人!这密度可就相当高了。当然,就实际情况来看,根本是痴人说梦!因为在拥挤率达百分之两百的情形下,一个乘客能站的面积只有设定值的二·六分之一,也就是一张榻榻米得站上十四人!

话说回来,这种情形其实已经比以前缓和多了喔。根据日本民营铁路协会的网页所载,一九六五年关东九家公司和关西六家公司的平均拥挤率高达百分之两百三十八,现在只有百分之一百五十五。实施了路线重叠、相互换乘※、改善车站等对策,在铁路公司的努力下才终于下降到现在的程度。但是反过来想,日本的高度成长期早在一九六五年就已经结束了,大众还要忍受这种痛苦多少年?

光是百分之两百三十八的拥挤率已经够猛了,但请别忘记这还只是平均值。虽说现在平均值是百分之一百五十五,但最猛的中野到新宿区段还是高达百分之两百一十四喔。以相同方式计算的话,一九六五年最拥挤的区段曾高达百分之三百二十九!相当于每人站立面积只有一张A4纸的大小!一张榻榻米要站二十五人!

看到这数字,我简直要流泪了,日本的繁荣真是建立在笔墨难以形容的艰难辛苦上头啊!虽说现在多多少少有点改善了,但每天上班上学还是得克服万难,宛如苦行一般,这点却毫无改变。难道就不能想想办法吗?

※中央线

从东京车站横贯都心部直达西部八王子的JR铁道线。不知为何经常发生事故而停止。车厢为橘色。

※山手线

六十分钟可绕东京都心三十一个车站的JR环状线。在有乐町有大人们谈恋爱;上野有乡下来的青年高歌「妈妈,我到东京了」;高田马场则有赤穗四十七浪士中剑术最高强的堀部安兵卫在战斗。车厢为银底绿边。

※相互换乘

不同电车公司共用相同路线。这一来乘客不必换乘,很方便。

压力测定贴纸显示客满电车的压力

最高达到一·三百万巴!

早上七点三十分,JR铁路中野车站吞吐着大量人流。有两个男人挤在其中,那就是我与编辑新保兄。我们全身贴着一堆名牌大小的贴纸,只是为了不要太引人注目,把贴纸藏在风衣底下:

虽然看起来像一对变态,可是不用说也该明白,这是为了调查客满电车的实际情形。我们全身上下的贴纸就是用来测定「乘客身体各部位在挤车时会受到多大压力」的秘密武器。

这种压力测定贴纸「富士Prescale」是富士软片公司所开发的。它有两张,分别是白色与透明的;只要叠在一起加以压迫,受压部位就会染成红色。它可依感应灵敏度分成五个等级,经过慎重讨论,我选了0.2~0.6百万巴※的极超低压用贴纸,新保兄则选了0.5~2.5百万巴的超低压用贴纸。一百万巴相当于在一平方公分面积上遭受十公斤的压力,也就是说相当于遭人用高跟鞋踩下的压力。

为何要如此慎重其事地选择贴纸?理由只有一个!因为它是科学的结晶!所以一张要九千五百圆!两个人两张加起来要一万九千圆!

这个价格让我们在前一天晚上准备的时候,简直流了脂汗一斗※。虽然不过是把约A4大小的贴纸切成三份,再用透明胶带黏在衣服上而已,但是因为这贴纸的发色面只要轻轻碰到就会变红※,一不小心的话一万九千圆就白花了啊。

接下来,全身装备着红色恶魔的调查团,在月台上看着电车一辆接一辆开过去,准备潜入我们所认定的尖峰时刻电车了。

我们明明是抱着必死决心在等待的,结果还是凸槌了。车厢里的人是很多没错,却还没到沙丁鱼罐头的拥挤程度。好不容易在身上贴满贴纸,可是却根本碰不到别人的身体。我们明明搭乘的就是调查中拥挤率最高的中央线之中野到新宿间区段啊!看来最近电车的拥挤已经有所改善的传闻似乎是真的了。

到了新宿站月台,我们两个中年男人四目相对。白白花了一万九千圆又起了个大早到底是为啥呀?新保兄突然说道:「去搭山手线吧!」我们冲到目的地月台一看,喔!人山人海的程度远远超过中野车站,所以就很高兴地挤上了抵达的电车,置身在从阶梯蜂拥而上的人群中,后面的人紧紧推着我们前进。连新保兄也高兴地说:「这回成啦!」

然而,当电车开动后,挤上车的人群就开始自动调节彼此的间隔,刚才的压迫感就像骗人般地消失无踪。这样下去可不行!所以我们在涩谷下车,改搭以前常搭的井之头线※。两个笨蛋就这样一大早为了寻找拥挤电车而东奔西跑。

可是,眼看着时间已经八点半,最后的期望也落空了,只好步履蹒跚地回到空想科学研究所。把身上的贴纸剥下来一看,啊,果然。贴纸只有薄薄一点红色而已。这实在说不上是测到了客满电车的真正压力。而贴纸只能用一次,一万九千圆就这么泡汤啦!

经过一段长长的沉默,新保兄下定决心道:「再试一次吧。」你真大方啊!正当我以为得救了而大表赞同时,才想到那个累死人的事前准备——还得再来一次啊!

一个星期之后,我们来到了东急田园都市线※的三轩茶屋站。蜂拥而至的人潮堪称本季最大一波,但是上了车一看,发现还是不够挤。我们心想可能是弄错了时间,又赶紧从涩谷赶回三轩茶屋,结果一抵达月台,就看到原本预定要搭的那班超拥挤电车在眼前扬长而去……

啊啊啊,又是一次不完全燃烧。我用恳求的眼神看着新保兄,可不可以再试一次?然而他却回答:「我没钱啦!」说的也是啦。

伤心地分析成果,喔!红色比上次整个儿都强多啦!而且在腰部和肩胛骨的侧边上有斧凿般的浓烈红色。这已超出「极超低压」而属于「超低压」的测定范围了。纪录上压力最高达到一·三百万巴。

【这是实验后的压力测定贴纸。黑白印刷看不出来,但它受压部份都变红了。只要用演色表比对一下,目测就知道数值了。虽说是科学的结晶,不过只有最后这程序感觉特别原始……】

果然!在客满电车中,身体突出于外的部份,会遭受到相当于高跟鞋踩踏的压力!不快点想想办法可不行!

※百万巴

压力的单位。一巴斯卡(pascal)为一平方公尺面积承受一百克压力。Mega意思是一百万倍,所以1Mpa就相当于一百万pascal的压力。

※脂汗一斗

通常用「冷汗一斗」来形容。指的是紧张到大出冷汗,考生可得注意别写错了。话虽如此,古代一斗为十八升,真要出这么多汗,早就因严重脱水症见阎王去啦。

※轻轻碰到就会变红

看来是白色贴纸,其实表面排列许多极小胶囊,里面有接触到发色剂就变红的药品;而半透明那张则涂着发色剂。只要两面贴合一起加压,胶囊会压破,药品碰到发色剂就会变红了。但发色面要是碰到手,手上的油脂和水份也会令它变红。

※井之头线

连接山手线涩谷站和中央线吉祥寺站的京王电铁路线。

※东急田园都市线

从涩谷站向西南延伸的小田急线,直达中央林间的路线。和半藏门线互相换乘。三轩茶屋站是从涩谷站算起的第二站。

若要设置足以取代山手线的移动走道,

必须分成三十五条输送带!

腰部和背后遭受如高跟鞋踩踏的压力,这已经是非得赶快设法解决的严重情况了。解决客满电车的问题,对现代日本来说已是燃眉之急。

回到基本面来考量吧。电车之所以拥挤,就是因为地板面积相对于乘客人数太不足够了。既然不能减少人数,那就只好增加地板面积了。JR铁路已经在尝试将车厢宽度从原来的二·八公尺替换成三·一公尺的宽广新车厢※了。虽说只宽了三十公分,但这样一来,预定的乘车人数就可以从原来的一百四十八人增为二八九人,多了二十一人。

既然如此,能否改得更宽呢?才宽三十公分就能多载二十一人,加宽一公尺岂不就可以增加七十人?拥挤率也可以从百分之两百急遽下降到百分之一百三十五了。

当然,加宽三十公分已经是将「对向电车擦身而过时的安全距离」考量在内,而定出的极限了。如果加宽一公尺,恐怕就要因为危险至极而被骂了。

但是,请先想想看电车的构造吧。所谓电车,其实是在一个装了车轮的「台车」上,载着一个装了乘客的「车厢」。有种名叫「摆动式车辆」的电车,转弯时车厢会倾斜,以因应离心力作用。所以,那就做出能让车厢在必要时可左右滑动的车辆不就成了吗?电车大多是靠左行驶,所以只要会车而过时,双方车厢都向左滑动,那就能避开啦。而在驶进月台在左侧的车站时,也只要让车厢向右滑动即可。不过……还是有点危险啦。

还有一招就是把电车改成双层式。但这样一来,是要把电车上方电缆架高些、把支撑电缆的铁塔都盖得更高呢;还是把电车轨道下挖,有一半在地面下行驶呢?不管哪一个方法,都需要进行全面性改造工程。而在工程期间,电车根本无法行驶。如果山手线停驶一年,这段期间其他路线的拥挤率可能会上升好几百倍吧。

反正无论如何都得花费极大时间和金钱,既然如此,干脆进行彻底改革算了。从前在《少年周刊》之类的杂志上,对于「未来的交通」曾提倡「移动走廊」,也就是并排许多不同速度的输送带※。为了安全起见,离月台越近的速度就越慢。实现这构想的可能性到底有多高呢?

【这种方式可能会造成最快和最慢的输送带上人特别挤,其他则空荡荡的,而且也会担心上下输送带的人会不会相撞。要抓准时机下对站还不太容易哩。】

我们拿山手线来比较一下吧。山手线绕行一圈三十四·五公里,约一小时。若换成移动走廊,因为不需要在车站停车,所以最快的输送带若有时速三十五公里,抵达目的地所需要的时间就可和现在的电车差不多。至于各条输送带间的速度差,最多大概只能订在人类步行速度的上限,也就是时速四公里左右吧。所以最靠近月台、也会最慢的输送带,应该是时速四公里,下一条是时速八公里,再下一条是时速十二公里,依此类推,到第九条输送带就是时速三十六公里了。

问题是,在这条最高速输送带的另一侧又是什么呢?墙壁?太危险了。这道墙可是以时速三十六公里的相对速度移动啊。所以另一边应该也要并排同样的输送带,但一条接一条地减速,直到最慢的一条输送带,再与对面反向而来的输送带邻接。重视安全的话应该要设计成这样吧。但这样一来,一个方向的输送带就要十七条,双向并排、再加上中间应该还有一条停止的地带,所以一共会并排着三十五条输送带。这样看起来可超壮观的哩。

但是,对于消除交通拥塞,这项规模巨大的基础建设应该会发挥卓越贡献。

山手线在尖峰时间是每两分钟就发车,绕行一周六十分钟的话,意味着这段时间内有三十辆电车行驶。每辆电车十节车厢,可乘一千四百八十人,但在拥挤率达百分之两百时,一辆电车等于载运两千九百六十人,三十辆电车就载运八万八千八百人。就算把这么多人全放在最快速的输送带上,只要每隔一公尺就并列摆上三张椅子的话,就可以让全部的人都坐下啦!对老弱妇孺或喝醉的人来说,在输送带间移动还是有点危险啦。而且最快的输送带是时速三十六公里,所以人站在上面会相当于迎面吹来秒速十公尺的风。虽然还有这些问题有待改进,但这不正像梦幻般的交通工具吗?大家都能坐着上班上学,不知何日方能实现此一梦想呢?

※新车厢

从前的山手线车厢外壁从上到下是平的,但现在行驶的新车厢外壁中央是向外膨出的形状。

※并排许多不同速度的输送带

它的发展型应该是「由无数纤维般细小的带子并排而成」,而两条相邻带子间的速度差也要缩到最小。这样的话,就算在不同速度的输送带间移动,也很安全。不过要是一直站着不动,左右脚所踩位置速度不同,身体会因而慢慢转动吧。

第17考 电梯

「卷动缆绳拉上去」式电梯

是阿基米德发明的!

我从小就很向往百货公司。各个楼层陈列有许多东西方的文物,地下美食街堆着许许多多山珍海味。空气中飘出阵阵独特的芳香,仿佛呼唤着客人赶快进来。

「你对百货公司的热爱也太异常了吧!」也许有人会如此觉得,但是我的故乡种子岛可是没有百货公司的。所以不只我,岛上的孩子都对百货公司抱着强烈的渴望。甚至每当学校安排去鹿儿岛本土参观教学旅行的时候,都会在行程表里安排一小时,让大家去逛全县最大的山形屋百货※。

或许是因为这段记忆深印于脑海,即使是现在,每当我去百货公司依旧雀跃不已。尤其是顶楼的餐厅街,也许有人以为那儿无论何时去都是人潮汹涌,但看准早上十一点半前后去的话,就可以挑好喜欢的店家直接进去。要吃中国菜呢?还是西餐?在高兴得不知该选哪个之后,终于决定了一间,家人坐下打开菜单点菜,此时心中才会涌出「从明天起又要好好干活了!」的气力。

但是,去百货公司玩虽然好,却有一个缺点。那就是无论哪间百货公司都把餐厅街设于顶楼。想要直达楼上而搭电梯,可是这文明的利器呢,我却从来没有顺利搭乘过。有时是它刚好关门走掉,有时是它还在遥远的楼上,老牛拖车似地慢慢上下。严重的时候两台电梯还会一前一后在楼层间缓慢追逐,距离完全拉不开。真要命,这玩意儿还真拿它没办法。

说起来,它的构造就是一个垂直通到底的大洞,然后这么大的洞里却只有一个小车厢上下运转,所以效能低落也是无可奈何啦。但这就好比一整条铁路却只有一辆单节车厢的火车在行驶。许多大厦为了提高运输量而加装了好几台电梯,但那就等于是为了多开几辆列车就加铺铁轨一样,实在太没效率了。

早在电梯刚发明的时候,应该就有许多人讨论过这个问题了吧。话说回来,人类到底从什么时候开始使用电梯的呢?

根据百科全书所载,早在十九世纪就出现利用水压让车厢上下的升降梯了,但据说因为速度太慢而未能普及。此外还有缆绳断裂时的安全问题,所以没引起什么注意。打破此一状况的是美国的奥的斯(Elisha Graves Otis),他于一八五三年发明在导引轨道装上煞车的自动安全装置,电梯也因此普及了。

但是,缆绳式电梯并非奥的斯发明的。根据《周身物品履历辞典》(日刊工业新闻社)一书所载,是那位有名的阿基米德※!公元前二六三年,他就用滑车和卷筒建造出用缆绳吊起车厢的装置。

多么难以置信啊!不,我并非为它久远的历史而惊讶,而是阿基米德这位大师竟然只想到出「卷动缆绳拉上去」的方法,真令我意外。

现在电梯的构造是滑车装了缆绳,缆绳一头是电梯车厢,另一头是和车厢差不多等重的重锤。基于这一点,车厢与重锤宛如拔河一般处于平衡相称的状态,所以无论要朝哪边移动,都只需很少的力气就行了。这就像单点平衡玩偶,只要在一边稍微施力,整个就会大大摇晃起来。

相对地,阿基米德的卷动缆绳式,则一定要使出比车厢的重量更大的力量,才能吊上去。阿基米德虽然发现了杠杆原理※,却没注意到这件事!可见发明这种事果然还是相当困难的。

【照右边的方式,必须使出比「车厢的重量+乘客的重量」更大的力气才能拉上去。另一方面,现在的主流都是左边这种,只要使出车厢内乘客的重量就够了,这一来马达出力较小,也比较省电。】

一九三五年,相称拔河式电梯诞生了。光是要脱离卷动缆绳的方式人类就花了将近两千两百年。一九五九年终于发明以电脑同时管理多部电梯的「群管理方式※」,总算能避免电梯间缓慢追逐、迟迟不来的状况了。就这样,电梯才进步到现今的地步。

从这段历史看来,关于电梯,虽然有许多事情现在看来是理所当然,其实还隐藏着许多问题,长久以来都没人注意而沉睡着。这不就表示还有许多地方有待改进吗?

※山形屋百货

一七五一年创业。从二战前就是钢筋水泥的建筑物,所以当鹿儿岛遭受空袭而烧成一片焦土时,只有它依旧耸立。

※阿基米德

公元前二八七~二一三年。发现了杠杆原理及关于浮力的阿基米德原理,对奠定现代科学基础有极大贡献。生于叙利亚的叙拉古,此城在战争中选择投靠位于非洲的迦太基,而与罗马为敌。叙拉古即以强大的科学力对抗罗马军,例如用巨大投石器投出巨岩击沉战船、以绳子逮住敌船去撞岩壁,用大铁钩吊起战船砸下海等等。但双方军力毕竟有压倒性差距,罗马军最后还是登陆攻入叙拉古。当时阿基米德正在地面上画图形做研究,他对闯入的罗马士兵说:「别踩在我的图形上!」就这样被杀了。享寿七十四岁。是位坚毅的老科学家。

※发现了杠杆原理

杠杆其实从史前时代就开始使用,阿基米德的功劳是将它数学公式化。亦即他并非「发明杠杆」而是「发现杠杆的原理」,就像重力不是牛顿「发明」的。

※群管理方式

提高搬运效率,把等待的时间缩到最短,让好几台电梯得以同时运行的控制系统。

「摩天轮式电梯」

装了什么利时代的好点子?

那是一个很普通的早晨。我像平常一样吃着早餐,同样一手拿着咖啡一手拿起早报来看,然后,哎呀!电梯界可要爆发革命啦!

掀起革命的是日立制作所※正在开发的「循环式多车厢电梯系统」。连接成轮圈状的钢缆,在对称位置上连接着两台车厢,使其在两个邻接的电梯间里面单向运行,循环不止。只要在电梯间装上三~四组类似的装置,就会有六~八部车厢在其中上下来回循环。说起来挺像一部上下纵长的摩天轮,而每层楼都有两个出入口,左边的专门上楼,右边的专门下楼。

【图中虽然画的是五层楼,其实是十~二十层楼大厦,而使用三~四组(六~八部)车厢的话,循环的效率最佳。一小时内可以达到原来两倍以上的运输量。】

啊,科学的进步果真永无止境啊。从阿基米德发明卷动缆绳式到重锤拔河式,已经是很大的进步了。可是,重锤毕竟不能载人,只能上上下下而已。基于这一点,把重锤改成车厢的话,就可以用相称拔河式把另一边的车厢拉上,还能顺便把人载下去了。而且在同一个电梯间装设好几部车厢,这种打破常识的构想简直媲美当年的哥白尼※。到底是怎样的构造才得以让这个发想变为可能呢?

为了探究此事,我们拜访了日立制作所总公司。由单位领导人主任研究员寺本律先生为我们解说。

首先是,目前的电梯若不再加以改进,随着建筑越来越向高层发展的趋势,电梯间所占的空间比例会越来越大。大楼盖得越高,便需要装设越多部电梯以供中层和高层之用。在五十层的大楼里,电梯间就占了大楼全体空间的百分之二十,在单层来说则占去了百分之三十的空间。

要打破这种状况,有一个方法是加大车厢的载运量,要不然就在一个电梯间内设置好几部车厢。前者的构想是把车厢改成双层,但缺点是上下层乘客都要到同一楼层时,这部车厢就得在同一楼停两次。后者则又分成用钢缆吊动、替车厢装上动力装置两种方式。但若是用马达驱动,会因为过重而导致运输力低落,所以日立选择了用钢缆吊动的方式。

但是,要怎么做,才能在一个电梯间中吊起好几个车厢、而且还可以运转?一般电梯的钢缆都是吊住车厢的正中央,这个完全行不通。因为下方车厢的钢缆会被上方的车厢挡住,根本无法连到电梯间顶端。所以只能用两道连成轮圈状的钢缆来固定车厢两侧了。可是如果吊在有门的那一边,钢缆会阻碍出入口;如果吊在没有门的那一侧,那两边车厢就不能左右并排,而必须排列成背靠背了。但是,多车厢电梯系统电梯间的门,却是左右并排的。

当我听到解决方案时,脑海中的疑问一扫而空。两道轮圈型的钢缆分别连接在车厢屋顶的对角线上。例如,一道连在右前方,另一道就连在左后方。这样一来,各道钢缆间,不管是前后或左右都有足够宽度,可让车厢在钢缆间运行而不致于受阻。而且出入口也不会挡到。只要让好几条钢缆一点一点地挪动回转,就可以吊动复数个车厢。这真是太天才的点子啦※!

不过,如此一来,车厢彼此没办法超车,而且车厢是配对成组,所以如果刚好同一组的一部车厢要停下来,另一部车厢就算没人要到该层楼,也非得停下不可。这么一来,不就会像站站都停的列车一样,变得很慢而交通堵塞吗?

寺本兄的回答如下:在运转时,当人往单一方向移动的时候,很少会让搭配的另一部车厢停下来。当上下移动的乘客数均等的时候,根据模拟实验结果,等待的时间也与一般的电梯没什么差别。此外,没人要上下却必须配合另一部车厢停止时,虽然会让人新生焦虑,但这可以用监视器萤幕显示另一部车厢的情况,就能在心理层面解决这个问题,方法仍在讨论中。

话说回来,循环式多车厢电梯比较适合在数层楼之间运行、每部车厢载运较少人数的情况。而双层车厢的设计,则较适于「一趟就把大量人员运载到较高楼层」。如果能够善加组合运用这两种系统,不但可以提高运输力,同时电梯间在建筑物中占去的空间也能降低至以往的三分之二。这就像是让新干线铁路搭配山手线电车,就能解决交通运输的问题了。

光靠一种机器无法解决全部问题,必须用截长补短的方式分工合作才行。这也是我没办法想出的点子。我真能想出比这更好的电梯吗?

※日立制作所

一九一〇年成立,原本是久原矿业所日立矿山附属的修理工厂,一〇年独立为日立制作所。其广告词是「这棵树是什么树,令人在意的树。」

※哥白尼

一四七三~一五四三年。波兰人,本业是圣职者,但对医学、天文学和数学都很在行。当时主流为「天动说」,认为太阳与其他行星都是绕着宇宙中心——地球而运转。但随着观测结果累积,便会发现此说充满破绽。哥白尼发现,若以太阳为中心,就能说明许多事实了,因此写了六卷《天球回转论》。然而天动说乃教会教义,他基于职业上的立场只能低调出版。直到三十年后、他临终数小时前,这本书终于出版并送到他家。但他已因脑溢血失去意识,并未亲眼目睹这本改变了人类宇宙观的名着。此书出版后遭受严重抨击,就连当年因宗教改革而与教会对立的马丁路德也发出以下评语:「这呆子竟想推翻天文学!地球是不会动的,圣经上不是早就这么写了吗?」

※太天才的点子啦

用钢缆吊住必须防止车厢摇晃。普通电梯是在电梯间两边装上护栏以防止摇晃,因为只要直线上下,这方面并不会有太大困扰。然而在循环式多车厢电梯来说,因为采用摩天轮式,所以当它从上升、下降电梯间之间横移转换时,车厢呈曲线运动。为了防止在此时摇晃,车厢装有四个轮子,可以沿着轨道滚动。而这轨道的形状和组合方式也是极度巧妙。

如果同时设置一般电梯和

单人用超高速电梯……?

话题再转回日立制作所的会客室。

正当我为循环式多车厢电梯的设计而感动时,主任研究员的寺本兄却说「其实是前人给我们提示的」,一面给我们看一部影片。

影片中看到的是只有开口、没有门板阻隔的电梯间,有个外国人老兄站在那前面。接着只见升上一个没有门的电梯车厢,这老兄就一跃而上跳进去,从头到尾车厢可是一瞬都没停下来过,就这样把那位老兄载到上层去了。

多危险的电梯啊!万一跳上去的时机没算准,人岂不是正好卡在车厢地板和开口上缘之间吗?

这装置称为「链斗式升降机※」,是德国人发明的,一九三〇年开始殷用。我害怕地问道:「这样不会出事吗?」寺本兄回答:「就是因为造成了意外,所以很快就禁用了。」会发生意外也理所当然吧!不过德国这国家也真够不可思议的,所谓禁止并非不准使用,而是不准再制造新的,至于七十年前的这台,则至今都还在使用,只是乘客必须责任自负而已。这是循环式电梯的先驱,寺本兄说:「我们参考了它的钢缆构造部份。」

可是,我能理解链斗式升降机的构想从何而来。电梯运行之所以缓慢,原因之一就在于每当有人要到某个楼层时,电梯就得停下来。既然如此,干脆从头到尾都别停算了,就是因为这样想,才会设计出这种前卫的电梯。

话虽如此,还是太危险了。能不能安全一点,例如做成传送带的形式,朝斜上方上升……啊,这样不就变成电扶梯※了吗?

还是回到原点想想吧。最理想的电梯,就是随时可以立刻搭乘,然后中间都不要停,一口气到达自己要去的楼层。可是一部电梯有很多人同时搭乘,所以这种理想太任性妄为了。既然如此,装设很多台单人用电梯车厢不就好了吗?

这么一说我倒想起来了,在特摄影集《超人力霸王Nexus》就出现过这种电梯。每当异生兽出现,黑夜警察的队员就跑进铁栅中,背靠着墙壁,然后降下来像云霄飞车用的安全保险杆,接着铁栅地面上升,队员就会各自以猛烈的速度上升,前往自己的岗位。

这么危险的东西※可以让老人或小孩搭乘吗?一定会有人这样骂。当然旁边也要一并设置普通电梯啦。这样一来,爱刺激不怕死的年轻人就可以搭乘单人专用高速电梯,一般的电梯也可以因此降低拥挤程度,并且提高了全体的运输力。这就是我从日立「将擅长大量运输的双层电梯,和每站停车的循环式多车厢电梯组合搭配使用」之策略所学到的分工合作。学而时习之,不亦悦乎!

【普通电梯既然都要装那么多台才够,那干脆空出一两台的空间多装几部超高速单人电梯。不过万一娱乐价值太高而吸引一堆人来抢搭,就成了反效果啦。】

而单人电梯的最大优点就是速度。目前电梯的最高速度每分钟一千公尺※,但是为了安全起见,加速或减速都限制在自由落体之重力加速度的十分之一,也就是〇·一G以下,所以要达到最高速度是很花时间的。例如说,如果要上升三百公尺。光是加速就跑了一百四十二公尺,然后从减速到停止又跑了一百四十二公尺,所以在这个过程中,以最高速度上升的距离就只有十六公尺而已。到头来,上升三百公尺就花了三十五秒。

如果单人电梯限定只有健康强壮的年轻人才能搭乘的话,那加速提高到一G,应该不要紧吧?因为就算这么做,身体的负担也比玩云霄飞车进行三百六十度回旋※时所承受的离心力还小。如此一来,上升三百公尺只需花十九·六秒。所以大家一定会很高兴乘坐的。

年轻人去享受刺激的高速爬升,老弱妇孺则在旁边悠闲搭乘一般电梯以保安全,而且两边都能毫无压力地顺畅运转。这种搭电梯的景象,不知何时才能做到?

※链斗式升降机

其实很受欢迎,就连日本也有人组成「链斗式升降机之友会」,据说还组团去世界各地体验。(译注:Paternoster原指基督教吟唱圣歌时用的念珠,每逢数颗珠子就有一颗特别大,以利持者计算节拍,因与此系统外形类似,故名之。)

※电扶梯

出现于十九世纪末。虽然试过各种方式,最后是美国的奥的斯公司在一九〇〇年巴黎万国博览会推出后才普及的。就连电扶梯之名都是该公司的产品名。

※这么危险的柬西

就连德国的链斗式升降机也禁止儿童搭乘。

※最高速度每分钟一千公尺

截至二〇〇七年五月,世上最快电梯位于台北的世界第一高塔「TAIPEI 101」。东芝电梯制造,夸称最高速度每分一千〇一十公尺,横向摇动在〇·五公厘以内。

※三百六十度回旋

云霄飞车一面回旋转动一面前进。即使转到螺旋上部而上下颠倒时,乘客身体也会被离心力压在座椅上,不会掉下来,也就是说,此时离心力大于重力。和重力一样大就是一G,所以说三百六十度回旋式云霄飞车的离心力必定大于一G。

第18考 车窗雨刷

用橡皮擦左右移动擦掉雨水的方法,

是否太原始了?

本书原是在《周刊SPA!》上连载的专栏,所以会收到许多读者来信。其中有一封如此写道:「虽然不知道汽车已经诞生多少年了,但我觉得车窗雨刷好像一直都是保持旧态,毫无改变。」

我也大有同感。把滴在窗户玻璃上的雨水用附着橡皮擦的棒子擦掉。就「把障碍物从物体表面去除」这件事而言,可说是原始到不行的方法。在卫星自动导航※或混合动力引擎※等方面的进步都已经是日新月异了,为何只有雨刷在将近一百年后都还是雨刷呢?新干线列车和飞机的窗户上也有装雨刷。人类这么依赖雨刷,要到何年何月方休啊?

不,倒是有一种交通工具是不用雨刷的,那就是船舶。差不多在十五年前,我曾经从知多半岛前端搭乘小渡轮前往名为日间贺岛的小岛。那是一艘非常小的客船,因此可以从客舱直接看进操舵室。波浪拍打而沾满海水的操舵室前窗正中央,有一块圆型的地方完全不见水滴,而且视野非常好。我虽然很想知道那是怎么做到的,但不敢打扰正在驾驶的船员,所以没去请教。而那天晚上的大宴会也让我把这个问题忘得一干二净,所以疑问一直没解开。

查了一下才明白,那个装置叫做旋回窗,就是在窗户前面设置一块高速旋转的圆形玻璃板。原来是靠离心力打飞水滴啊。在雪地里行驶的列车也装有这种旋回窗,似乎是因为在大雪中雨刷也派不上用场。但是,汽车的窗户因为可能会有行人触碰到,所以用这种高速旋转的装置就太危险了。所以在汽车的历史上,人类就只得陪着雨刷一路走下去不可了吗?

为了探索未来,要先回顾过去。雨刷是一九一〇年代发明的。有位绅士——后来成为雨刷制造公司「特瑞科」(TRICO)老板——在下雨天开车时,因为视线不良撞上了一个骑脚踏车的少年。虽然没酿成大祸,却让这位绅士深切感受到必须确保雨天中驾驶的安全性。

德国的机械技师宾士※(Karl Friedrich Benz)是在一八八五年造出第一部实用的汽车,而美国的汽车大王福特※(Herry Ford)则是在一九〇八年确立了大量生产汽车的方式,可见在这位绅士发明出雨刷前,许多没有雨刷的汽车早就满街跑了。这里之所以一直用「绅士」来称呼这位仁兄,是因为我查了半天都没查到他的大名※。发明雨刷造福广大人群,然而发明者的大名却没人知晓,人类还真是够忘恩负义的。好吧,说不定是我查资料的能力太差了。

这位绅士并没想到后世如何看待他,非常热中地研发雨刷。第一号试作品是手动式,但因为用手刷很累,所以他明白这个不实用。话说回来,要司机一面开车一面还得手动操作雨刷,那也太危险了吧。幸好以「百年不变」为座右铭的雨刷并没有在这个阶段停下演变的脚步,真是太好了,

试作品第二号是帮浦式。然而帮浦是靠汽车引擎驱动,所以当汽车开得越快时,雨刷也会自动随之高速运行,这成了一大缺点。虽然我觉得干脆拿它当速度计来用也很好啊,不过大概只有像我这种没驾照也不开车的人才会这么想。

试作品三号是马达式。就这样,雨刷的历史开始启动了。一九三七年,雨刷改用四点支持以分散施加于玻璃窗的压力。一九六七年,加装弹簧使压力平均化。一九六八年,改良成能够对应高速行驶。一九七六年,发明了利用风压的翅膀型雨刷。一九八〇年,将雨刷支架做成「单淘汰赛赛程表」(tournament)形式,以使压力平均分散到许多点上,而将雨刷紧贴于窗面。在这之后,「tournament雨刷」就成了雨刷的主流。

【为了要有效地在曲面的挡风玻璃上平滑擦拭,所以在车子高速行驶时,它会稍微浮起,就不会发出叽叽叫的謦音。虽然在许多小地方做了改进,但基本原理却打从诞生以来就没有进化过!】

所以,雨刷也是花了漫长的时间一点一点地小小改进,才成为现今模样的。近年则发售了在玻璃窗加上疏水性覆膜的「液体雨刷」,虽然是划时代的好点子,可是隔一段时间就非得重新涂布一次不可,所以在大雨状态下无法发挥其威力。

雨刷会直到未来永劫之日都还是雨刷吗?

※卫星自动导航

借由GPS(全球定位系统)或已储存在CD或DVD中的道路资讯,配合车轮的回转推算行走路径,得出车辆所在位置。再加上交控中心送来的塞车或交通管制讯息,就能推算出前往目的地的最适合路线。

※混合动力引擎

汽油引擎与电力马达可交替使用的系统。构想很早就有了,一九〇二年保时捷(Ferdinand Porsch)就设计了以汽油引擎来发电使电动马达回转的「Mixt」,由Lohner公司发售。

※宾士

一八四四~一九二九年。德国机械技师。二十七岁设立机械工厂,三十三岁开始研发汽车。四十一岁时比人称「汽车实用化之父」的戴姆勒(Gottlieb Wilhelm Daimler)更早发明了具实用性的三轮汽车。

※福特

一八六三~一九四七。在美国被称为汽车大王,与发明大王爱迪生并驾齐驱。出身农家,十六岁成为机械工,二十四岁即在爱迪生电气公司担任主任技师,但为了专心研究制造汽车而离职。四十岁时创设福特马达公司。四十五岁时发明「福特T型」,把汽车从有钱人的玩具变成了大众的代步工具。

※他的大名

后来新保兄再次调查后方知该位人物名叫J.R.Oishei。

从F1赛车摄影机得到灵感的输送带式装置,

又是如何呢?

思而不学则殆。根据本书的良好典范,在自行找出研究题目的问题点和发展历史之后,还要向走在最尖端的企业请教学习才可以。领先二十一世纪的雨刷又会是何种技术的结晶呢?

我拜托编辑新保兄去邀约相关企业,可是等来的结果却大出意外。找遍日本国内的汽车制造商,然而回答却是异口同声的「对于雨刷,我们无可奉告。」咦?都没人在研发这个吗?

唯一肯回应我们的是本田汽车。ACURA二〇〇四年发表的「CONCEPT TL」概念车,据说装设有利用高压空气吹走雨雪的喷射喷嘴。这真的是未来的雨刷,但既然是概念车,就如同其名一般,并未预定实用化,所以也没有什么更详细的要素可说了。

这事态的发展还真是非比寻常。号称领先全世界的日本汽车工业竟然认定雨刷已经没必要再进化了吗?

当然,也许有人认为目前的雨刷已经非常好用,就「把挡风玻璃上的雨滴扫除」来说已经是完成形,所以不管再进行什么变革也没啥大用处了。但是,雨刷在眼前左右摆动会分散驾驶的注意力,而且对豪雨十分无力,这都是现行雨刷的缺点。所以还是要以更好的雨刷为目标,来绞尽脑汁想想看吧。

我脑中突然闪过的是,如果把挡风玻璃改得比现在更加倾斜,前方来的风压应该就能把玻璃上的雨滴吹到上面去吧。

不,仔细想想这法子太危险。如果用这种方法,要嘛就是前方刮来的雨势要够大,不然就是车速要够快才行。就算在高速公路也不能因为下雨就超远行驶吧。

半吊子的考量是造成事故的源头。上网查了一下,有了意外的发现。雨刷原本的效果并非扫掉雨滴,而是把雨水涂布抹平。当雨滴打在挡风玻璃上,会形成一个一个微小的凸透镜贴着玻璃,这就是造成能见度不佳的原因。雨刷把黏在挡风玻璃的雨滴涂布抹平,就能防止这种情形。

既然如此,让雨滴一打在挡风玻璃上就会自动散开平铺形成一层薄膜,不也是一种方法吗?就理论上来说,只要使用亲水性高的物质※来制造挡风玻璃就行了。这构想与液体雨刷的「用疏水性物质形成覆膜把雨滴弹开」恰恰相反。可是真的有这种质材吗?

想法正胶着时,找了新保兄商量,他说:「我听说过这种东西喔。」那是TOTO公司开发的「奈米光触媒全瓷化自洁瓷砖※」(HYDROTECT),因为具有亲水性,水会在其上形成薄膜,因此可以防止污垢附着其上。既然能做成瓷砖,那做成玻璃应该也行吧?

还有另一个也是来自其他产业的启示。在F1赛车上装置的摄影镜头,透镜前方都贴着一层透明薄膜,一旦镜头被油污飞沫等弄脏,只要滑动这层薄膜,就能拉出全新干净的一面使用。这招行得通!

在挡风玻璃的前面装设一组透明的输送带如何?日本是靠左行驶,驾驶座在右方,从上方看下来,让输送带往逆时针方向前进,沾上雨滴的那一面就会从驾驶面前往左边去,然后由附着在最左端的固定式雨刷把雨水刮掉。这一来,驾驶面前永远都会是没沾上雨滴的一面,只要转动速度和现行雨刷差不多的话,就应该可以得到相同的能见度。

【以上只是概念图,若要产品化,当然不能做成如此突兀的形状,而要与挡风玻璃结合为一,更加简洁小巧才行。各位汽车制造商,请务必参考一下。】

这个点子若要说有什么问题,那就是晴天了。因为是输送带型的两层透明薄膜贴在挡风玻璃上,就算再怎么透明也会降低能见度。而且用的又是柔软的材料,所以受风时可能会飘来飘去。嗯~到底是要追求下雨天的行车安全呢,还要该顾及晴天时的安全呢……无论采用何者,都显示了雨刷这种东西还有许许多多的可能性。所以各家制造商,要不要稍微试着想想看呀?

※亲水性高的物置

水分子是氧原子两边各接一个氢原子,呈一百〇四度夹角,形成「〈」型的回力镖型分子。同时因为氧原子会吸引电子,氢原子的电子易被吸走,所以「〈」型分子中间的折角会带负电,两端则带正电。所以这个分子的电荷分布并不平均,所以水分子带有「极性」。极性分子会与极性分子互相吸引,所以当水分子遇上同样具有极性分子构成的物质时,就会呈膜状散开平铺其上。这类于水有较强亲和性的物质就是具有「亲水性」。

※奈米光触媒全瓷化自洁瓷砖

TOTO公司用于卫浴设备。它们也有发售给侧车窗用的消雾剂「HYDROTECT亲水玻璃覆膜」,以及给照后镜用的「HYDROTECTFilm」等等,但好像还没用在挡风玻璃上。

第19考 轮椅

让你体验看看,对坐轮椅的人来说,

街上的台阶与斜坡有多困扰,

见到了令人可厌的景象。

我住的社区,有一条从车站前的购物中心直达公园的宽广大道,在这大道上散步很舒服。可是有一天我忽然注意到,人行道上铺设的黄色导盲砖,竟然全被停放的自行车占住了※!

人心荒芜至此。这可是盲人唯一能依靠的狭窄小道,却被无心之人就此堵塞。

健康正常的人总是占了大多数,因此对于周遭环境的感觉就有点迟钝,明明应该看见的事物也视若无睹了。说来就连我,说不定有时都会在浑然不觉的情形下,做出与此大同小异的行为或想法。

这时我想到另一个问题,就是轮椅。路上常有些高低不平的小台阶,对我们走路的人而言根本不算什么;但据说对于坐轮椅的人来说,简直形同一堵无法越过的高墙。至于楼梯,那更是怎么想都不可能爬上去。回头看看自己身边,我就住在一个混杂着各式建筑物的社区里,而且住的还是没电梯的二楼。如果有一天必须靠轮椅代步的话,这间好不容易买下来的家也只能卖掉啦。

就算说以后的建筑物与道路都要在设计阶段就对此有充的考量,然而要改变目前已经盖好的房子可就有点困难了。以我所居住的社区来说,就有许多地方是想改良也无从改起的。既然如此,改良轮椅本身似乎是比较快的方法。

这种时候就该科学出马了!

首先必须了解目前的问题有哪些。根据新保兄找来的讯息,得知有个地方可以让人体会坐在轮椅上是什么滋味。那就是荒川福祉体验广场※,就位于荒川河边。

负责接待的大姐告诉我们许多注意事项,有些听了真令人毛骨耸然。「遇到超过五公分以上的高低差,如果没人在后面帮忙撑着轮椅,轮椅就会整个儿向后翻倒。」想来是要我们亲身体会,对轮椅使用者而言,街上有多么危险了。

请新保兄担任看护的角色,我终于要试乘轮椅了。第一道难关就是宽度只够轮椅通过的狭窄走廊。如果不百般慎重地直线前进,手就会被行人护栏※夹到。虽然滞碍难行,但总算开发出「抓着护栏前进」这招术,终于成功脱困。

第二道难关是从地面插满倒U型铁管的迷宫中脱困。我们费尽苦心寻找方法时,才注意到原来这是在公园出入口常见、用来防止机车侵入的设计之简略型。设置这玩意儿的人到底知不知道这对于坐轮椅的人来说有多辛苦啊?

接下来就是问题最大的地面高低差。小于一~两公分的高低差根本不会有;而大于五公分的高低差,则可分为像人行道边缘的「断层」状,以及「斜坡」状两种。「断层」的高低差,就轮椅的原理来说,是不可能自力攀登上去的。因为断层的边缘比轮椅前轮的轴心还高。所以对坐轮椅的人来说,就像走路的人过上一堵高达两公尺的墙壁。

【我在荒川福祉体验广场体验轮椅的模样。两公分的高低差毫无困难地越过了,但五公分的怎么也过不去。不只是高低差,各种路面状态都有不同的对应方法,让我体验了各种状况。】

而「斜坡」型呢,应该可以靠腕力让轮椅爬上去吧。若你真这么想而用力去爬,那就想得太简单了。因为这样做只会让轮椅前轮翘起来,轮椅整个儿会向后倒。幸亏先前那位大姐要我们注意,有新保兄在我后面帮忙撑着,才免去后脑勺撞地的危险。新保兄,大姐,多谢你们啦。

接下来是砂土道路。无论我多么用力推轮子,轮子也只是在砂里打滑空转。

再下来是从人行道下来到马路上。这种小斜坡,对于从人行道下到马路的脚踏车骑士而言没什么大问题,但对轮椅来说,可就是危险异常了。一不小心就会直冲到大马路上翻倒,要是拼命拉住煞车的话,那就会向侧面翻倒。

最后是各式坡道。百分之十的坡度※轮椅还上得去;百分之十二的话前轮会有点要翘起来;百分之十五就一定要拜托新保兄在我后面帮忙撑着了。

更危险的是从坡道下来。必须握住与轮子平行的钢圈,调节力量,拿摩擦力当煞车。说得简单,做起来可难了。一不小心,左右力量没平衡好的话,轮椅就会往旁边翻转,然后横向翻倒。因此只能反复地握住、放开,再握住、再放开,就这样一点一点慢慢滑下来※,除此之外别无他法。

走完全程,这时看到了楼梯。对轮椅而言,这只能说是令人绝望的断崖绝壁了。

※全被停放的自行车占住了

现在这个状况已经解除了。

※荒川福祉体验广场

位于跨越荒川的扇大桥南侧的河边空地上。周末假日可以向广场内的管理事务所申请使用。周一到周五则需向国土交通省荒川河川事务所事先申请才行。

※护栏

我家附近,有条小径夹在民宅的墙与护栏间,有些地方还被电线杆挡到。想绕到马路上走,偏偏路又窄车又多。要是有坐轮椅的人来到这种地方,还真不知该怎么办好。

※百分之十的坡度

水平前进十公分,向上升高一公分,角度约五·七度。中岛美雪的歌《倾斜》写着:「倾斜十度的坡道,老太太弯腰慢慢爬。」十度,那就是斜度百分之十七·六罗。老太太,请好好加油吧。

※一点一点慢慢滑下来

后来我与新保兄交换,他与煞车奋斗了一下子就放弃了,直接任由重力滑下去,结果就冲到草原上翻倒了。幸好是在荒川福祉体验广场,要是在街上,那就太危险了。

靠三个后轮和四个前轮绝妙连动,

就能爬楼梯!

体验过「对轮椅来说上街有多么不方便」后,过了几天,编辑新保兄得到了出乎意料的消息。据说玉川大学的柳原直人教授开发了能上下楼梯的轮椅。到底是怎样的装置呢?踏进该大学的大门时,我忍不住心中的兴奋之情。

柳原老师是一位言谈十分柔和的人。他原本的专业是印刷加工方面,但因为想从事能直接感受到人们喜悦的工作,便转职到这个完全无关的业界来。在此之前也有能让轮椅上下楼梯的机械,然而都是把轮椅放在某种机械上载运,所以除非这些机械就常设于各个楼梯旁,否则就只能用车载着它们走了。老师的目标则是做出靠轮椅自身就能上下楼梯的机械构造。

整个构想的原理实在是精巧奥妙啊。无论是上楼或下楼,轮椅都要背对楼梯※。两边的后轮是由三个车轮排成三角形,总会有两个保持着接触地面或楼梯面。马达转动时,不只车轮会转,整个三角形也会转,如此就能爬过楼梯了。

当然,光靠这样的设计,只会让轮椅向前倒而已。之所以能让轮椅总是保持水平,靠的是支撑前轮用的支架,而它是可以上下滑动的。两边的前轮则是由四个车轮排列成四角形。它们没有动力,只能靠后轮带动,而整个四角形也会被动地转。因为后轮呈三角形,比较容易传输动力,所以要把呈四角形的前轮和车体一起拉上去时,所需要的出力可以比较小。

说明完毕,开始实际操演给我们看。驾驶员是该系大四生若松同学,是一位短发浓眉精悍瘦小的青年。若松同学坐上老师制造的机械轮椅后,巧妙地操纵十字型的操纵杆,在堆放着许多东西的工作室中顺畅地前进。开到楼梯前就倒车,让两侧后轮稳稳地卡住楼梯面。他实在是这研究很可靠的继承者啊。

若松同学切换成下楼梯的模式。轮椅就咕地一声开始下降。仔细一瞧才发现,刚才前轮都一直是悬空的状态。想想这也理所当然,因为无论是前轮或后轮,两边都各有两个轮子接触地面,所以若是前轮不悬空,左右两边加起来就有八个轮子同时接触地面了,如此轮椅就无法转弯了。所以在平地时只靠后轮行走,而且把重心设计成百分之八十的重量都放在较前面的左右两个后轮上,较后面的左右两个后轮则能滑动,如此就能转弯了※。而且这么一来,比起一般轮椅,它的回转半径更小※,这也是一石二鸟的大优点。为了能做到这点,在轮子的配置上不知费了多大的心思呢!

接着,若松同学终于把操纵杆向后倒,用后轮紧紧卡住楼梯面,开始把轮椅向上拉,前轮的支架也开始上撑,整座轮椅就向上抬了。真是绝妙的连动!

我向老师请教这控制的方法,老师说:「是靠加速度感测器※,重力感测器太贵了。」若松同学却立刻说道:「靠加速度感测器还是很难控制啊。」看起来的确也是,有时动作会不大顺畅。

话才说着,若松同学已经借轮椅爬上三四阶楼梯了。虽然平均起来每上一阶得花三秒左右,但已经很强了!那勇敢的模样连向来很酷的新保兄看了都忍不住大感动:「厉害!好厉害啊!」我也试乘了一下,实际体会这轮椅能自由跨越楼梯或高低差的感觉,不由得热泪盈眶。

【我紧张兮兮地操纵着能上下楼梯的轮椅「自由」,以及一旁看着我的柳原老师。它的横宽与一般轮椅相同,但因为重心比较接近中心,所以在平地回转很方便。本田或丰田不考虑将它量产吗?】

若是能普及的话,行动不方便的人一定会很高兴的。我兴奋地向老师问起商品化的可能,然而却得到出乎意料的答案。出于安全性和成本的考量,所以没什么企业感兴趣。「目前还在改善这些问题。」柳原老师露出有点寂寞的神色说道。

我看着老师的表情,一面觉得这有点不大对劲。既然基本技术都已经开发到这地步,就老师的工作内容而言,可说是已经完成了。至于要提高安全性、降低成本等朝向商品化的努力,不是该由制造厂商接棒吗?有志气的大公司,拜托了!为了需要「任何地方都能去的轮椅」的人们,也为了众多使用者与柳原老师的梦想,请你们帮帮忙吧!

※背对楼梯

若将轮椅和乘坐者视为一体,其重心是在乘坐者的屁股下方。所以要背对楼梯,重心与楼梯的距力才够近,就算摔倒冲击力也会比较小。

※如此就能转弯了

四轮着地的车辆就同一般车辆,由前两轮来转向。但柳原老师的轮椅因为接地的四个轮子都是固定方向,所以若不让其中两个轮子悬空,就不能转向了。

※回转半径更小

若要转换方向,一般轮椅是以后轮轮轴为中心,但柳原老师的轮椅则是以接地的四个后轮中的前两轮车轴为中心。这么一来,因为旋转的中心较接近车体的重心,所以回转半径较小,也较利于转动。

※加速度感测器

能感测到速度改变的仪器。累积资料后,就能算出自己应该采取何种姿势。比起能直接感测到倾斜状态的重力感测器,其反应较花时间。

不能用二足步行机器人的下半身,

做成「会走路的轮椅」吗?

坐在上面就能跨越楼梯或台阶,可以独自前往任何想去的地方的轮椅。在这个时代,机器人都能送上火星去探险了,生物的遗传因子也可以改造了,大家都拿着可当相机或摄影机、也能当电视看的手机四处走了,然而却无法实现这个简单易懂的梦想,到底是怎么回事啊?我要尽可能绞尽科学的脑汁,让这梦想朝实现推进——就算只有一公厘也行!

轮椅之所以不能爬楼梯或台阶,是因为它靠车轮行动。既然如此,就没有不用车轮的方法吗?

例如说,在空中浮游。话虽如此,想用氦※气球把一个体重七十公斤的人抬起来,那可需要一个直径五公尺的大气球。还有一个方法,就是像气垫船那样,朝地面喷出空气以浮在空中。但声音会很吵,而且遇到网状的人孔盖或电车与月台之间的空隙等会让喷出的空气散逸的地方,车体就会触及地面了。最理想的型态就是电影《回到未来2》※里男主角马蒂所乘的那块浮空滑板,总是能与地面保持一定距离,浮在空中。遇到楼梯也能滑上去,而且没有摩擦,速度很快。

要实现这个构想,最快的方法就是利用地球磁场※,靠电磁力浮在空中。以日本附近一带来说,地面以S极而言大约有〇·三高斯的地球磁场。只要把强力磁铁的S极朝下,就会因同极相斥,而产生足以支撑体重的斥力。

问题就在于到底要有多强的磁铁才足以浮起来。要用〇·三高斯的磁场撑起体重七十公斤的人离地十公分高,就要在十公分的距离中装上能产生三千万高斯磁场的强力磁铁。但目前最强的超导体磁铁也只有一百万高斯的程度,所以这磁场必须超乎想像地强才行。

这么说来是办不到了。但是,如果抱着这种想法,就会停滞不前而看不到未来了。虽然这点子还有安全性及煞车的问题,但我们一定要相信,在科学家的热情及努力之下,总有一天会完成三千万高斯的磁铁和周边技术的。

至于目前科学立刻就能办到的,说起来,其实「为何做不出来」反而比较不可思议,那就是用机器人的下半身做成轮椅※,我将它命名为「走路机」。车站及道路,都是以人类的二足步行为前提而设计的,所以在现代社会中,这种机器人轮椅「走路机」应该可以通行无阻才对。

若要说有什么问题,那就是安全性和成本吧。坐在一台只有下半身的机器人身上,的确好像会摔下来的样子。可是看看本田的ASIMO※和新力的SDR-4X※等二足步行机器人,不都走得很稳、不会摔倒吗?等身大的ASIMO甚至还会上楼梯呢!要是担心「万一失去平衡摔倒该怎么办」,也可以在机器人的尾椎骨处装一根防止摔倒的支架,改装一下应该就没问题了吧。

至于成本,我想应该会比一般的人型机器人便宜才对。因为像ASIMO这类机器人,为了要感知四周状况,必须装设许多种感测器,还要写程式计算出最适合的动作,才能像人类一样行走;而我提议的这台「走路机」则无此必要,因为无论是掌握四周的状况或选择动作等等,都可以交由乘坐其上的人类进行。

操纵性也必须改良才行。目前的轮椅行动时最少也得靠单手控制。而我想的这台「走路机」,最好能用脑波操纵。想要前进时,或者想要上楼梯时,以及感觉身体倾斜时,应该都会有特定的脑波活动※才对。如果能把感测器装在头盔中,借之捕捉操纵者的脑波,再传达给下面的机器人的脚,就可以在操纵者本人无意识的状态下操纵机器人行动了。

【随着脑波控制,两足步行机器人轮椅在不久的将来一定会实现的。说不定到时已不用轮椅了,直接把机器人义肢装在两脚上就能走路啦!真希望这种未来赶快来临!】

然后,我所构想的这台「走路机」,其最大优点就是「坐在上面的人,眼睛高度与一般行人同高」!以前曾经听说过,坐轮椅的人往往很在意他们的视线高度与周围其他人不同。此外,商店也常把一些商品放在很高而构不着的地方,我常常会想,不知那些坐轮椅的人要怎么拿到这些东西?但只要有这台「走路机」,所有问题都一举解决啦。

如果能让那些不得不坐上轮椅的人,也能和正常人一样自由行动的话,这将会是多么美好的事情啊。而为了要有这样的未来,科学一定要更加发愤图强才行!

※氦

由两个质子、两个中子和两个电子组成的元素。原子重量决定于原子核的质子与中子的数目,越少越轻。例如氧是由八个质子、八个中子和八个电子组成,而且氧原子常成对形成氧分子,所以氦的重量只有氧的八分之一,氮的七分之一。空气中氧占百分之二十一,氮占百分之七十八,所以氦气气球的浮力远大于气球橡胶的重量,会浮上空中。

※《回到未来2》

导演是Robert Zemeckis,演员有Michael J.Fox。Christopher Lloyd等。第一集是回到过去,一九八九年拍摄的第二集则飞到未来,有能在空中飞的滑板。

※地球磁场

北极S极、南极N极的磁场。地表以下数十公里厚的范围称为地壳,到两千九百公里处是地函,到五千一百公里处进入外核,六千四百公里处就是内核,这就是地球的构造。外核是由含铁与镍的液态岩石构成,因对流和自转而流动。金属在移动时会产生电流,所以就和电磁铁原理一样产生磁场。液体岩石的流动速度是秒速〇·一公厘,但惊人的是全地球都会因此而形成一个大磁铁。

※用机器人的下半身做成轮椅

千叶工业大学未来机器人技术研究中心所长古田贵之,在中学时代由于脊髓问题而体验过轮椅生活,所以提出了两足步行轮椅的研究。早稻田大学理工学系高西研究室也正在研究可让人乘坐的两足步行机器人。

※ASIMO

身高一三〇公分、体重五十二公斤的两足步行机器人。最新的ASIMO2005能以时速二·七公里行走,以时速六公里奔跑。

※SDR-4X

身高五十二公分,体重六·五公斤的娱乐用机器人。能以时速一·二公里行走。还能配合音乐跳舞。

※有特定的脑波活动

大脑皮质就是担任此一活动的场所。每当我们思考、感情发动或打算运动时,大脑皮质会有特定的部份血流增加,并发出特定的脑波,还会分泌脑内物质。

第20考 移动方式

平常通勤通学要花一个钟头,

若改走地下隧道只要一分三十一秒?

我虽然已经不需要为了工作赶着上班了,但就算这样,还是必须定期去许多地方。位在涩谷的空想科学研究所本部、位在有乐町的日本电视台、位在赤坂的TBS电视台,还有位于川崎的明治大学、位于静冈的静冈电视台等等。工作虽然很快乐,然而赶路去这些地方的过程却令我痛苦不堪。

每次都要搭相同的电车,在相同的车站换乘,走相同的路线。就算再怎么令人感动或兴奋的工作也变得索然无味,感觉沿途只是平白浪费时间罢了。这种好无生产力且让人充满倦怠感的移动方式,难道就不能省略掉吗?

讲到这个,可能有成千上万的人脑海里第一个浮现的就是哆拉A梦的「任意门※」。这应该是我国……不,说不定该说是全世界最有名的瞬间移动装置。究竟有多少实现的可能性呢?

仔细观察任意门,就会看出它是从原本的地点造出一个连接到遥远地点的出入门。看起来很超现实,其实这是我们宇宙中真实存在的一种现象。

那就是「虫洞」。也就是离得很远的两个地点,用超次元的管道连接起来,从其中一端的入口进去,就能在通过时间为〇的情形下从另一端出来。这正是任意门给人的印象。

但是以现在的科学技术来说,要利用这个来上班上学可就有点难了。虫洞可分为「重力虫洞」和「量子虫洞」两种。前者是伴随黑洞产生的,所以靠近的话会有危险。光是头部与脚部所遭受的重力差就足以把人体拉个粉碎。此外,即使通过虫洞的所需时间为〇,但只要越靠近,就会因为重力而导致经过的时间越来越慢※。这一来保证会迟到,所以这不适合拿来上班上学用。

而量子虫洞的大小,还不到原子直径的一千两百二十三分之一,而且经常生成,也经常消灭,出入口开在何处也不固定,所以问题非常多。只不过它不会把我们的身体拉扯到粉身碎骨,只有这点还不错。

要具体做出任意门的话,就必须经历以下阶段吧:首先要做出人工虫洞,接着要开发能让它长时间维持住的技术,接着要能指定它的出口,最后还要把它扩大到人类能出入的大小才行。只要能完成以上四阶段※步骤,就能实现任意门啦!

这些我们可以期待未来的科学慢慢实现,总之还是来想一想现在的技术能做得到的方法吧。

从前有许多预测未来的图象,画的都是「每个人都背着一个喷射引擎,大家都飞着去上班上学」。虽然这法子很令人担心会不会被喷出来的火焰烧到屁股,不过在一九八四年的洛杉矶奥运开幕典礼上,倒是出现过很类似的东西※。听说那玩意儿喷出来的气体很低温,但是只能在很短时间内在空中飞行。而且考虑到噪音及空中交通安全等问题,这法子不太实用。

要追究「如何缩短移动时间」,就得从大科学家牛顿(Issac Newton)的某个小故事去找出提示。一六九六年,来自瑞士的数学家白努利(Johann Bernoulli)向牛顿挑战。这位名叫佑汉的老兄可是非常好斗,经常与他的数学家老哥雅各(Jakob Bernoulli)展开论战,而他的儿子丹尼尔(Daniel Bernoulli)还发现了有名的白努利定律※,也因此得过巴黎科学学会的奖赏。白努利家族在五代中就出了十二位数学、物理、医学领域的学者,堪称是令人惊讶的科学大家族。要是他们能和睦一点为发展科学而努力的话就好了。

佑汉向牛顿提出的挑战是:「某两点以一斜面连接,令物体在此斜面上滑动时,能让物体以最快速度抵达终点的会是什么样的斜面?」如果在高低差和水平距离均为一定的情形下,也许有人会以为直直一道斜面是最快的,其实是向下弯曲的曲面,可更快得到加速度,反而能更快到达。而最快的路线就是「一个圆形在滚动时,圆周上某一点所描出的轨迹」的上下颠倒过来的曲线,又称为「摆线」。当时五十四岁的牛顿任职造币局长官,回家去算了一个晚上,就得出了这答案。佑汉老兄,你太小看咱们老牛顿的实力啦。

历史讲古到此结束。在此要提议的是:在家里到公司间的地底挖一条摆线形的隧道!当然,这摆线形不是只朝向地下,而是在中间点造出对称的形状而转向上方,隧道的终点就是公司所在地的地面。隧道里则有胶囊状车厢滑动运行,人就只要坐在车厢中就行了。在不计入摩擦及阻力的情形下,如果家与公司的标高相同,车厢就可以靠重力像单摆一样,在隧道中直接从这一头摆到另一头,完全不需耗费任何能量,就能从家里去公司了。这真是超环保的上班上学方式啊。

【这一来,每天都像搭云霄飞车一样,一定很爽。话说回来,每个人都在地下挖一条通往自己公司的隧道,整个城市地底都被挖空啦。不只要担心地层下陷,而且换新地方工作的话,还得挖一条新隧道啊!】

具体说来,到底要花多少时间就能抵达呢?以我的家到涩谷的本部为例,直线距离为十三公里,搭电车要花一小时,若以此为例来计算的话……喔!只要一分三十一秒※!牛顿果然伟大!

但是,这隧道最深超过地下四公里,全长约不到十七公里。而且在滑动到最低点时会达到最高速,大约是时速一千公里。虽说这一来会变成完全没空感到倦怠的超惊险刺激上班路程,但花费可不是普通的大,而且也会有人觉得太危险了吧。既然如此,有一个更便宜又安全,又不会浪费时间的上班方式。

个人专用卧铺车「睡到饱」号!就是一台里面有床的自动驾驶车,只要躺在上面睡,就会自动开到目的地了。目前的卫星导航系统都已发展到可以做出「下一个红绿灯右转」之类的指示了,既然这么厉害,干脆交给它驾驶不就得了。至于和周围的车辆保持安全距离等技术也接近完成了。虽然车子开去一样很花时间,但对于搭乘者来说,反正在睡觉,这跟瞬间抵达也没啥差别嘛。到了公司就会自动出声把人叫醒,然后吃完早餐等等又可以开始干一天的活儿啦!如果是单身过日子的话,干脆就住在车上算了。

※任意门

哆拉A梦从四次元口袋拿出的未来道具之一。只要说出目的地,然后打开门,十光年内的任何地方都能瞬间抵达。

※时间越来越慢

根据狭义相对论,高速运动时时间流动会变慢。此外根据广义相对论,重力作用下的空间中,时间的流动也会变慢。

※以上四阶段

何时才能实现、如何才能实现,则未可知也。

※很类似的柬西

称为喷射背包或火箭腰带。重六·五公斤,能喷出过氧化氢气体,得到八百马力,最高时速一百二十公里。令人惊讶的是竟在一九六一年就开发出了这种东西。

※白努利定律

流体的流动速度越高,其压力就越低。在饭店的浴室中有浴帘,当你淋浴时,水的流动会带动空气,因而使压力降低,就会把浴帘吸过来。飞机之所以能飞行,也是靠白努利定律。

※一分三十一秒

直线距离和滚动圆筒的圆周相等,而最低地点的深度就相当于圆的直径。最重要的是时间,就和摆长与此圆半径相同的单摆,其摆动往返一次的时间相同。就本文的情形来说,此单摆的摆长为二·一公里。

建造五百层的超巨大高楼,

才是究极的职住一体!

既然都做到这地步了,何不干脆把货柜车和公寓合而为一,这一来就可以过着日常生活同时前往公司了。不过公司老板或董事们应该要用超豪华的大卡车载着豪宅去上班才对吧。时间一到,打开家门就到公司了,这感觉不就跟哆拉A梦的任意门一样了嘛!

话说回来,除了自动驾驶外,这个点子不就是普通的露营车吗?此外,要是大家都用这一招,那就会造成极严重的交通阻塞,等到睡醒,天也黑了,车还塞在路上到不了公司咧!怎么会变成这样啊!果然不从社会的根本来改变是不行的!

当然,也有这种想法:缩短从家到公司的距离就行了。以前我曾在某家补习班工作,那家补习班设立在某间公寓中,二楼是教室和办公室,班主任自家就住在三楼,所以他上班只要十秒不到。就照这样做栋超巨大大楼吧。对许多人来说,用六本木大厦群※的方式来比喻,说不定会比较清楚。

但是这大楼不是给少数有钱人住的,而是让所有人都住在这栋超巨大大厦中※,下层是公司和办事处等,还有超市邮局,所有的人都住在上层。要是能实现这个的话,只要爬楼梯或搭电梯就能上班了!

问题就在于大厦要多大才够大。例如东京二十三区的建筑物楼板总面积是四百四十一平方公里,虽然这是根据民间建筑报税得来的资料,不过就以此为基准来想一下吧。要确保相同的楼板面积,就要盖底部每边一百公尺的正方形、高达五百层的大厦,如此盖上八十八栋才行。盖起来虽不容易,但兴建后就不需要道路和铁路了,所以若是完成的话,可以大幅削减社会成本。

而在这群空想科学大楼中,还可以把本书提过的研究成果通通放进来!大厦内的交通用日立的循环式多车厢电梯系统和我所想的单人电梯,还有大量运输人员用的双层电梯。至于电力,则可使用太阳能发电加上Power System公司的电双层电容器wellgeo来供应。五百层的大厦或许不需要防盗玻璃了,但也要让坐在轮椅上的人通行无阻。每个人都可以靠舒适安稳的闹钟叫起床,还有治疗起来不会痛的牙医在大厦中开业,每层楼都储备着好吃的备用粮食,而走廊下四处还有小伦巴们努力地打扫清洁。

虽然无法在此一一致谢,但在写作本书时真是受到许多人的照顾与协助,让我重新认识了科学与技术的力量,也接触到许多为此努力的人们的热情。所以,在此要感谢各位长久以来的支持,本书到此完结。也希望今后来临的未来,将会是美好无比的日子。

※六本木大厦群

东京都港区六本木六丁目的一区。五十四层楼的六本木大厦群并排着饭店、电视台和美术馆等。两千人居住于此、两万人在此工作。说来丢脸,写这段时我还以为六本木大厦群是一栋大厦的名字。

※住在这样超巨大大厦中

在松本零士的《宇宙战舰大和号》中,人类居住在林立于地下广大空间的大厦群。看起来里面的人也过着一样的日子。

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