從輪的發生角度探索汽車創新設計

　　[摘要]本文從發生學的角度，對輪的起源進行了初步探索。輪的出現是車形成的必要條件，古人受到什么啟發發明了輪，又由于什么原因對車的造型進行改動，明白這些后，對汽車的創新設計將有很大的啟示作用。
　　[關鍵詞]輪；輇；空中汽車
　　[中圖分類號]J505
　　[文獻標識碼]A
　　[文章編號]1005－6432(2011)19－00－02
　　
　　人們的生活離不開衣、食、住、行，行(交通、運輸)——位移，作為人們一種必需的交往方式而發生和發展著。車作為陸地上最主要的位移工具，其主要功能是代步載重。車的發明創造，經歷了一個漫長的發展過程，它體現了人類生產力的提高和設計水平的進步。
　　
　　1　陸上運輸工具的演變
　　
　　在原始社會，我們的祖先以采集和打獵為生，隨著生產力的提高，收獲的食物在數量和體積上也都增大了，如何把它們搬運回目的地這一問題直接促成了運輸工具的設計與發明。陸上運輸工具大致經歷了輕撬、滾木、輇車、輪車的演變過程。
　　最初，人類獵取到大量食物后，從地上揀了幾根折斷的粗樹枝，用藤蔓將這些樹枝連接在一起，然后把獵物放在上面，雙手抓住兩根長樹枝拖著走。也有人想到用一根木棒，一端扛在肩上，另一端在地上，把重物吊在木棍中間拉著走。這就是人們最先發明的運輸工具——輕撬，它的特點就是借助滑桿在地上滑動。但是在幾乎沒有道路的荒原、山坡上拽掖這種輕橇仍是很困難的，因此先民們開始尋找一種代替輕撬的工具。有一天，狂風大作，有人發現在風的吹動下，卵石和圓木滾動的比別的東西快。這個自然現象給人們很大的啟示。人們在物體底部安放滾木，以滾動的方式來實現物體的位移，據說金字塔就是這樣建成的。但是安放滾木費力費時，若干年后，一種新的運輸方式——輇車出現了。
　　《說文》記載：輪，有輻日輪，無輻日輇。輻的制作工藝相當復雜，從技術史上判斷，輇出現在輪之前。由于材料的限制，實體多為三塊木板拼合而成。沒有輻條的輇，中心挖空插車軸。但不管考古學還是人種學的資料，都不足以斷定車輪是在車軸上自由旋轉還是和車軸一起旋轉。沒多久，輪子終于出現了。中國是最早使用車的國家之一。相傳中國人在4600年前的黃帝時代已經創造了車。據古文獻記載，夏“車正”——奚仲造車。奚仲發明的車設有車架、車軸、車廂，為保持平衡，采用左、右兩個輪子，距今已有4000多年的歷史。
　　
　　2　輪的起源
　　
　　輪是車的核心部件，也是車最顯著的特征。輪的出現是車形成的必要條件，關于輪的起源在學術界主要有以下四種說法：
　　
　　2.1自然仿生說
　　《淮南子·說山訓》記載，古人“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。古人對輪的軸心認識來源于生活經驗：動物的眼睛、石塊擊起的水波、原始飾品的圓孔等。另外，古人也曾普遍地崇拜過日、月等圓形物體，認為這些東西擁有最完美的外形，也許先民們在制作器具時很自然地會模仿它們的形狀。
　　
　　2.2陶輪演變說
　　人類在發明輇車的一千多年前已經開始使用輪子了，這就是陶輪。最簡單的陶輪只需一對輪盤，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，一面用手將柔軟的黏土置于上面的輪盤中，塑捏成形。陶輪作為最先轉起來的人造物，它是水平方向的旋轉，并不能形成位移。但是圓柱形的陶輪無疑可以被認為是輇、輪的原型。
　　
　　2.3滾木啟示說
　　埃及金字塔的建造為滾木起源說提供了看似合理的證據，埃及人在沙漠上建造金字塔，不使用容易下陷的輪子，而用滾木移動巨石，自然是不無道理的。但是，李約瑟在《中國古代科技史》中指出：“矛盾在于，表示美索不達米亞滾木的最早圖畫是公元前8世紀的，比戰車輪的圖畫要晚得多。”還有一點，“并未發現中國及東方古代有眾人使用滾木移動重物的圖畫或文字記載”。滾木啟示說只能作為一種猜想成為指導我們設計的一種思路。
　　
　　2.4審美先驗說
　　“曼荼羅(Mandala)”是梵文，意為“圓圈”，是一種圓形圖案形式。在羅得西亞(津巴布韋)舊石器時代的巖畫中有一種抽象的圖案——圓圈中一雙十字。這種圖像實際在每一種文化中都曾出現過。今天在基督教的教堂里，在西藏寺院里，也能找到它，這就是所謂的太陽輪。而既然它產生于車輪還不曾發明出來的年代，也就不可能起源于任何來自外部世界的經驗，而毋寧是某種內心經驗的象征。到底輪的形狀來源于古人對自然的觀察，還是起源于早已存在于人腦的先驗結構，還需進一步的論證。
　　盡管輪子的起源問題說法不一，但它的發明讓人走得更快，行得更遠，負載更重，更加舒適安全。輪車的現代形態——汽車，對人類生活更是產生了舉足輕重的影響。為了更美好的生存方式，我們有必要從輪的造型角度對汽車進行創新設計。
　　
　　3　輪的造型方法與汽車的創新設計
　　
　　3.1造型上規則圓柱再切割
　　從輪的發生發展過程看，輪的造型經歷了一種從不規則圓柱(木棍)，到規則圓柱(滾木)，再到薄片圓柱(陶輪)的大致過程，這也是一種切割圓柱的過程。從這種角度講，較厚的圓柱——碾(轱轆)與車輪也有一定的聯系。當前汽車車輪的厚度多與材料的承重能力有關，能力強，厚度可以減小，比如山地自行車車輪設計。在一些特殊用途下，輪子可以往厚重方向發展，比如壓路機的工作輪和越野車車輪。對圓柱的切割可以形成不同厚度的輪子，輪子厚度的改變必然可以影響到汽車的創新設計。
　　
　　3.2功能上返回原點再設計
　　作為運輸工具，車的功能訴求在于位移，由于滾動(輪)優于滑動(橇)，自然界具有滾動功能的東西——滾木和滾石成為了關注的焦點。由于技術的限制，最具位移潛力的自然物——滾石，一直沒有得到合理利用。可喜的是奧迪公司已經設計出了具有四個球形輪子的汽車。球形輪可以向任何方向旋轉，它的出現讓汽車更加靈便，操作更加簡單(比如側方位停車)。
　　
　　3.3結構上輪子數量再減少
　　(1)球形車
　　球形輪雖然與地面接觸面積減少了，但是仍舊有較強的摩擦力，阻礙了車子前進。為了減少摩擦，我們可以把輪子的數量減少到最少，直至消失。
　　我們可以把球形輪子汽車的輪子數量由四個減少到三個、兩個，直至一個，這便形成了一種球形車。球形車既是車輪又是車體，人的操作空間在輪子內部保持平衡，不因車體翻滾而旋轉。為了解決啟動和停車問題，球形車可以像“魚膘”一樣，輪子與內部操作空間之間填充氣體，氣體充足時，車體變成正球形可以減少阻力加快提速；若想停車止步，只須將氣囊內部分氣體排出，正球形車體像泄了氣的皮球一樣，阻力迅速增大，球形車便穩穩地停了下來。球形車在很多電影場景中出現過，它可能是未來陸上位移工具的發展方向。
　　(2)空中汽車
　　面對日益增加的陸上交通壓力，我們是不是應該考慮如何開發地面與大氣層之間的廣大空間呢?現在一種已經開始商業生產的汽車——空中汽車，出現在了我們眼前。空中汽車貌似飛機、宇宙飛船，但比飛機有更好的便利性、安全性。空中汽車雖然可以參照民用直升機的管理模式，但是它畢竟涉及更廣泛的領域，需要專門的設計。比如空中汽車應該飛多高、如何避免高污染、如何做到人類的普遍適應等問題。具體到交通標示方面，平面設計師應該盡早設計出一整套適合高空行駛的符號系統，工業設計師應致力于空中汽車的安全性與適應性設計，城市規劃師應對城市頂部景觀進行獨特的設計。
　　汽車的產生得益于輪的發明，從車輪的角度探索汽車的發展與設計不失為一個新思