你以為過山車是遊樂設施，它其實是一台精密的瀕死體驗機器

過山車飛出軌道的概率比你被雷劈還低 但你知道嗎 最開始設計它的人根本沒想過安全這件事 第一輛過山車沒有安全帶 沒有護欄 乘客就這麼坐在木板上往下衝 出事了怎麼辦 沒有預案 死了算倒黴 而現在讓你安心尖叫的那套系統 是用一百多年的事故換來的 最離譜的是 今天過山車的剎車根本不需要通電 不需要摩擦 又靠一個初中物理課講過 但你肯定沒認真聽的東西 這東西能把幾十噸鋼鐵從時速兩百公里穩穩拽停 但在講這些之前 我們先回到過山車的起點 你絕對想不到過山車的祖宗 是一條冰坡 那是幾百年前的俄羅斯 冬天人們在木頭架子上澆水結冰 然後坐着木板或冰塊 從高處直接往下衝 對就這麼玩 而且還玩的不亦樂乎 後來法國人覺得這玩意有搞頭 但法國又沒那麼冷 冰很容易就化 於是他們靈機一動 把冰換成了木製滾輪 讓木板在上面滑下去 滾輪加上滑行 這就是roller coaster 這個名字最早的由來 再後來有人給木板裝上了輪子 滑道變成了軌道 就這樣遊樂設施的雛形出現了 真正讓過山車從民間野路子 變成正規遊樂設施的 是一個叫湯普森的美國商人 他看到一條運煤的山地鐵路 在閒置時把遊客拉上去溜 遊客們居然玩得很開心 他立刻嗅到了商機 1884年他建造了美國第一座 專門用於遊樂的過山車 叫折返鐵路 乘客坐在簡易長凳上 沿着幾座小土坡緩緩滑行 最高時速10公里 10公里是什麼概念 你騎自行車都比他快 但在那個年代 這已經是頂級刺激了 門票賣得飛起 唯一的問題是到了終點 車廂要靠工人手動推回起點 而且全城沒有任何安全裝置 出事全靠運氣 接下來一百多年 工程師們幹了一件事 就是把過山車從賭命遊戲 變成安全遊樂 首先是第一關 怎麼上坡 最早是工人直接推 後來有人想到用鏈條 一根滾動的鐵鏈鋪在軌道中央 電機驅動它循環轉動 車廂底部裝一個叫 鏈條勾爪的金屬槓桿 一到位置 勾爪自動咬住鏈條 被拉着 一路爬上坡頂 到頂之後自動脫鉤 然後重力接管 自由落體 開始飛 但問題來了 萬一在拉上去的時候 鏈條斷了怎麼辦 那可不是鬧着玩的 幾十噸的車廂會倒着衝回站臺 這可是人命關天 所以工程師們在軌道上 加了一排金屬鋸齒 叫急輪軌 車廂底部配上防倒退勾爪 鏈條一斷 車廂稍微一往後 勾爪立刻咬住鋸齒 死死鎖住 紋絲不動 你坐過山車上坡時 聽到的那種咔噠咔噠聲 就是這套裝置在工作 每一聲都是它在跟你說 放心有我在 接下來是第二關 怎麼不飛出軌道 速度一快 問題就來了 尤其是飛越小山坡的瞬間 你會感覺自己要飄起來 那種感覺叫失重感 這是玩家們最愛的體驗 但失重不只是人飄 車廂也會飄 車速夠快 車廂真的會離開軌道 這不是開玩笑 爲了解決這個問題 工程師在車廂上 加了三種輪子 第一種正常的行走輪 壓在軌道上面跑 這沒什麼特別的 第二種防拖輪 扣在軌道下方 車廂想往上飛 不好意思扣死你 這個設計是1919年 由一個叫約翰·米勒的人 申請專利的 堪稱過山車史上 最重要的發明之一 第三種倒向輪 夾在軌道兩側 防止左右亂晃 幫助轉彎 三種輪子一套上 車廂被軌道 從三個方向死死咬住 你往哪跑 哪也跑不了 第三關 怎麼保證人不被甩出去 車不會飛了 人還可能飛 於是安全壓槓出現了 就是你上車後 往下壓的那根橫杆 早期是急輪系統 咔噠咔噠壓下去 每一格都是一個鎖定位置 雙重定位 消射擊 一個壞了還有備用 不會突然彈起來 但有了翻轉和旋轉之後 光靠膝部壓槓是不夠的 於是肩部約束裝置上限 就是壓住你肩膀的 那兩個大護翼 現代款式用的是液壓系統 液壓由單向進入氣缸 物理上就是回不去 除非到站 或者工作人員手動釋放 而且液壓系統 可以根據每個人體型 無極調節 胖的瘦的高的矮的都能鎖住 每個座位還有負氣缸備份 雙保險 第四關材料革命 木製過山車有極限 速度快了木頭會變形 彎度大了結構撐不住 所以全鋼結構出現了 鋼製支架加上管狀鋼軌 這纔是我們今天看到的樣子 管狀鋼軌最早用在 迪士尼樂園的馬特洪峯雪橇上 圓管可以彎成任意角度 於是各種翻轉螺旋 凌重力滾轉全都實現了 過山車從此徹底解放 想怎麼彎就怎麼彎 第五關磁力制動 前面說過 現在的剎車不靠通電 不靠摩擦 靠的是物理中的渦流效應 原理是這樣的 車廂底部裝上有磁鐵 軌道上裝一排銅片或鋁片 車廂飛速經過的瞬間 磁鐵切割金屬片 金屬片內部的電子 開始瘋狂旋轉 形成渦流 渦流產生的磁場 和車廂的磁鐵 極性相同 同極相斥 就好像軌道上 憑空長出了一堵磁力牆 擋在車廂前面 把它越推越慢 全程無接觸 沒有摩擦 沒有磨損 也不需要外接電源 車跑得越快 渦流越強 阻力越大 越往下衝 越拉得住 這套系統是大自然 免費給工程師的禮物 最後磁力發射 既然磁力能剎車 反過來能不能加速 當然可以 在軌道的鰭片裏 嵌入電磁線圈 通電後 用計算機精準控制磁場時序 同極相斥 把車往前推 一極相吸 把車往前拽 一推一拉 車廂在平地上 就被加速到 足以衝上最高點的速度 不再需要鏈條 不再需要爬坡 這叫彈射發射 也叫直線同步電機 你可以理解爲 過山車 被一臺看不見的馬達 直接打出去了 從一塊冰坡 一張木板 到磁力發射 液壓約束 渦流制動 過山車 用一百多年 走完了從賭命 到精密機器的 全部歷程 你以爲你在玩 實際上 你是在做一臺 把物理學玩到極致的 超級機器 下次坐過山車 聽到咔嗒聲 記得說一句 謝了 1495年 一個騎士盔甲 打開了面甲 裏面居然沒有人 這不是鬼故事 這是達芬奇造的機器人 更炸裂的是 這玩意兒 比世界公認的 第一臺人形機器人 整整早了四百年 一個文藝復興時期的畫家 順手就把 人類科技的天花板 給捅穿了 但達芬奇留下的 遠不止這一個機器人 他設計過直升機 坦克 潛水服 甚至水下特種部隊 而這些發明 有幾個在五百年後 被人真的造出來了 結果 還真的能用 今天 我們就來扒一扒 達芬奇那些 超前到離譜的發明 到底牛在哪裏 先說飛行 達芬奇 這輩子 對飛上天這件事 幾乎到了癡迷的程度 他在15世紀末 設計了一款裝置 外形像一顆巨大的螺絲釘 亞麻布繞着木軸 螺旋排列 他的理論是 螺旋高速旋轉 就像螺絲擰進木頭一樣 能把空氣咬住 從而產生向上的升力 這個邏輯 跟現代直升機的 螺旋槳原理 幾乎一模一樣 但問題來了 那個年代沒有發動機 要讓這玩意兒轉起來 得靠四個人 同時在底部平臺上 拼命搖 專家後來算了一下 四個人加起來的力氣 根本不夠讓它飛起來 於是這臺機器 在達芬奇的草稿本里 沉睡了500年 直到2019年 達芬奇逝世500週年 美國馬里蘭大學的科學家們 決定搞一票大的 他們把單旋翼改成四旋翼 人力換成電動引擎 按照達芬奇的理論 造了一架迷你無人機 然後它真的飛起來了 500年前 那個在草稿本上 畫螺絲釘的男人 終於被證明是對的 但如果說 飛行是達芬奇的夢想 那麼降落傘 1485年 他設計了一款降落傘 外形是一個木質方形框架 外面蒙上密封的亞麻布 空氣從底部湧入 撐成錐形 靠氣壓減緩下落速度 聽起來很簡單 但當時所有專家都覺得 這東西根本不可能飛 因爲這個降落傘 實在太重了 2003年 英國跳傘運動員 阿德里安·尼古拉斯 決定親自驗證 這個500年前的設計 他拒絕用任何現代材料 堅持按達芬奇的原始圖紙 木頭就是木頭 亞麻布就是亞麻布 最終造出來的成品 重達84公斤 是現代降落傘 重量的將近10倍 所有人都覺得 他腦子有問題 但他還是被熱氣球 帶到了3000米高空 然後他就直接鬆手了 結果那個84公斤的大木架子 真的把他穩穩拖在了空中 他在3000米高空 飄了將近5分鐘 才因爲木架太重 爲了安全換回 現代降落傘着陸 事後他說了一句話 我覺得是這個故事 最好的註腳 他說設計這東西 需要史上最聰明的大腦 而真正去跳的 是一個500年後 腦子不太靈光的傢伙 再來說說達芬奇的軍事設計 這一塊他玩得更狠 1492年 達芬奇來到米蘭 急需找一份工作養活自己 他給米蘭公爵 寫了一封求職信 通篇全是軍事發明 坦克 弩炮 工程器械 寫了整整好幾頁 最後他在結尾 隨手補了一句 哦 對了 我畫畫也比所有人都好 就這一句話 他就拿到了這份工作 他設計的軍用坦克 內部可以容納8名操作員 車頂是30度斜角 專門讓炮彈彈飛 四周配備重型大炮 這個設計放到今天看 思路完全正確 但裏面有一個致命的錯誤 它的齒輪設計 會讓兩側車輪朝反方向轉 整輛坦克根本開不動 以達芬奇的水平 這個錯誤低級到不可思議 於是 有學者提出了一個大膽的猜測 可能是因爲它是故意留的漏洞 目的是防止設計圖 落入壞人手裏 被直接複製用於戰爭 一個天才用一個假錯誤 給自己的發明上了一道 只有他自己能解開的鎖 但達芬奇最令人咂舌的設計 還要數那套潛水服 1499年 法國佔領米蘭 達芬奇流亡到威尼斯 當時威尼斯正被土耳其軍隊威脅 達芬奇覺得機會來了 直接找到威尼斯議會 提了一個瘋狂的方案 他說 我可以幫你們建一支水下軍隊 他設計的潛水服 全身防水皮革 頭頂連接 加長通氣管 水面上漂着一個軟木容器 兩根管子一進一出 一根輸送新鮮空氣 一根排出廢氣 2002年 BBC委託專家團隊 按圖紙還原了這套裝備 實測結果是 穿上它在海底走路 完全可以正常呼吸 真的能用 但更絕的還在後面 研究人員發現 達芬奇在設計裏 又故意留了一個錯誤 只要把通氣口的位置 稍微改一下 軟木容器 就會變成一個密封的 水下氧氣艙 潛水員可以把整套裝置 拖入水下 徹底消失在水面以下 連氣泡都無貌 再配合他同期設計的 水下鑽孔裝置 專門從船底 打動鑿沉敵艦 威尼斯本來可以擁有 全世界第一支 水下特種部隊 最後也是因爲 不知名的原因 放棄了 最後我們回到 那個機械騎士 達芬奇爲什麼能造出 這東西 答案比你想的 要黑暗得多 他曾經在夜裏 祕密解剖屍體 通常是犯人的遺體 趁着教會 偶爾睜一隻眼 閉一隻眼的時候 仔細研究人體的 每一塊肌肉 每一根骨骼 在那個年代的環境 解剖室沒有任何防腐措施 遺體48小時內 就開始腐爛 但他堅持記錄 每一個細節 一頁一頁畫下來 他把骨骼理解爲槓桿 把肌肉理解爲繩索和滑輪 然後他想 如果我用金屬做骨骼 用線纜做肌肉 能不能讓一臺機器 動起來像人一樣 於是 機械騎士誕生了 據說還能自動打鼓 2002年 機器人專家 馬克·羅謝姆 爲BBC紀錄片 重新復原了這臺裝置 他得出的結論是 而更令人震驚的是 NASA後來公開表示 達芬奇這臺 500年前的機械騎士 直接啓發了他們 空間站機械臂的設計思路 一個文藝復興時期的畫家 解剖了幾具屍體 然後順手預言了 航天機器人技術 這也說明達芬奇的可怕之處 從來不是他有多聰明 而是他一個人 活成了整整500年