谁发明了车轮?
车轮是固定轮胎内缘、支持轮胎并与轮胎共同承受负荷的刚性轮。也将组合在一起的轮胎、轮辋与轮辐统称车轮。由车轮和轮胎两大部件组成车轮总成。
通常轮子被视做人类最古老、最重要的发明,以至我们经常把它和火的使用相提并论。实际上,人类驯服火的历史超过150万年,而开始使用轮子只有区区六千载光阴。
在掌握锋利而坚固的工具以前,人类是不可能拥有轮式车辆的。用石器工具难以将木头加工成合适的圆柱形,更不必说复杂到带辐条的轮子了。所以,车轮的出现只能是青铜时代以后的事情。
美国著名人类学家罗伯特·路威曾断言:凡使用轮车的民族,无一不是直接间接从古巴比伦学来的。美洲的印第安人知道在滚木上拖船,也使用纺轮,又有滚铁环之戏,但以轮行车这个意思始终没有想到。
路威对轮子起源的观点也是大多数考古学家的观点,但新的考古发现往往颠覆陈旧的理论。德国Flintbek巨石墓下的车辙是公元前4800-4700年间留下的。在波兰Bronocice发现的带车形图案的罐子被定位在公元前4725年以前,但是对该地层的七次碳-14测年倾向于公元前4610-4440年的结论。而近东出现轮式运输工具的最早证据是美国考古学家Baldia在位于叙利亚的晚期Uruk遗址发现的。那里出土了一个带有轮子的模型和“货车”的壁画。这些东西是先民在距今6400-6500年前留下的。
据英国科学史家李约瑟考证的结论,约在四千五百年到三千五百年前,中国出现了第一辆车子。而《左传》中提到,车是夏代初年的奚仲发明的,如果记载属实,那是四千年前的事情。在殷代(距今三千多年前)文物中,考古学家也发现了殉葬用的车,当时的车子由车厢、车辕和两个轮子构成,已经是比较成熟的交通工具了。
中国古代有传说是轩辕黄帝把木头插在圆轮子中央,使它运转,因而造成车辆。但鉴于归功于黄帝的发明实在太多,我们也不能轻易把这个说法当真。作为交通工具中不可或缺的组成部分,其形状历经千年的演变,最终确定为圆形。为何车轮会采用这一形状,而非其他诸如方形、三角形等形状呢?这背后不仅蕴含着物理学的原理,也体现了人类对于效率和稳定性的不懈追求。首先,让我们从物理学的角度来解析车轮为何是圆的。圆的特性之一是中心到边缘的距离处处相等,即半径相等。这一特性使得车轮在滚动时,能够保持稳定的运动轨迹。假设车轮是方的,那么在每个直角处,车轮与地面的接触会突然改变方向,这不仅会产生巨大的摩擦力和冲击力,还会使车辆的运动变得极不稳定,难以操控。而圆形车轮在滚动时,由于每一点到中心的距离都相等,因此车轮与地面的接触始终保持着稳定的线性关系,从而大大减少了摩擦力和冲击力,使车辆能够平稳、顺畅地行驶。其次,圆形车轮在行驶过程中,其旋转的惯性力也是均匀分布的。这意味着车轮在转动时,各个部分所受的力是平衡的,不会产生额外的振动和噪音。相反,如果车轮是方的或三角形的,那么在转动过程中,由于各边长度不等,各角的角度也不等,这会导致车轮在转动时产生不均匀的惯性力,从而产生振动和噪音,影响车辆的舒适性和安全性。除了物理学原理外,车轮设计成圆形还与人类对于效率和舒适性的追求密切相关。在交通工具发展的早期,人们就已经发现圆形车轮能够提高行驶效率。由于圆形车轮滚动时摩擦力小、冲击力小,因此能够节省大量的能量,提高行驶速度。同时,圆形车轮还能够减少车辆在行驶过程中产生的振动和噪音,提高乘坐的舒适性。此外,圆形车轮还具有良好的适应性和通用性。无论是在平坦的公路上,还是在崎岖的山路上,圆形车轮都能够保持稳定的行驶状态。而且,由于圆形车轮的制造成本相对较低,因此得到了广泛的应用。从古代的马车、牛车,到现代的汽车、火车,甚至飞机起落架上的轮子,都采用了圆形设计。然而,尽管圆形车轮具有诸多优点,但在一些特殊场合下,人们也会采用其他形状的车轮。例如,在越野车和雪地车上,为了增加车轮与地面的接触面积和摩擦力,人们会采用带有宽大花纹的轮胎。这种轮胎虽然形状不是完全的圆形,但其基本设计原理仍然是基于圆形车轮的。总的来说,车轮之所以是圆的,是因为圆形车轮具有稳定性好、摩擦力小、冲击力小、效率高、舒适性好等优点。这些优点使得圆形车轮成为了交通工具中最常用、最普遍的轮子形状。同时,我们也应该认识到,在不同的场合和需求下,人们也会根据需要设计出不同形状的车轮来满足特定的需求。这正是人类对于交通工具不断追求创新和发展的体现。