思维螺旋
25-04-05 09:00 微博认证:科学科普博主

看一本书叫“尺度”(scale),里面讲的一些知识,关于桥梁,特别有意思。

为什么桥梁,这个看似无聊的话题,有意思呢?

因为桥梁设计和工程学,存在着精巧的尺度问题:当你把一座大桥等比例放大的时候,它的承重是随尺度的平方增大,但是它的自重是随尺度的立方增大。

因为自重是和体积成比例的,而体积是尺度(也就是长宽高)的立方。

而承重是跟基座底面积相关的,而底面积是尺度的平方。

这就产生了一个问题:桥梁不能无限放大,到了一定尺度就会自己坍塌。

但是随着人类要跨越的江河和鸿沟,越来越大,越来越宽,桥梁必须越来越大。

那如何突破尺度带来的坍塌呢?

这就需要材料和设计的两方面创新:材料也要创新,设计也要创新。

比如最早的桥,是渡过一条小溪,这时候只需要把一块木头横过小溪就可以。

然后,我们需要多添木板。

交通多了,牲畜也要上桥,就需要做石桥。

石桥重了,就需要在河中间再加石桩。

石桥需要横跨的河流宽了,就需要变成拱形,这样就可以突破尺度问题,继续多承重。

在中国和罗马,几千年前就有石拱桥了,很多到现在都可以使用。

然后河流越来越宽,建造材料也包括了水泥和钢筋。

欧洲产生了城堡吊桥。

1800年以后,有了钢架桥。然后出现了“悬桥”。

后面产生了钢丝吊桥。

然后桥上面有了汽车,火车。

尺度的问题,不断的通过材料和设计的创新,一次次的突破,帮助人类不断跨越。

桥梁,虽然是一个看似无聊的工程学问题,但是它背后隐藏了很多人类的科学:

桥的设计反映了一个地区的地理环境,地质构造,经济基础,交通流量,审美文化和工程能力。

它为管中窥豹:对这个地区的文化科学和工程能力可见一斑。

这就是为什么,很多人痴迷于参观桥梁。

#新星闪光计划##屠龙的读后感思考##屠龙微博常看常新##屠龙的胭脂井[超话]#

发布于 北京