疯狂的撞击实验
2019-05-13
上世纪30年代,在美国底特律韦恩州立大学生物力学研究中心,劳伦斯·帕特里克教授用自己的身体进行了一场试验,他让自己的学生用22磅重的金属摆锤撞击他的胸口,并记录下撞击数据,因为他要知道这样的撞击会对人体造成什么程度的伤害,“这个实验很重要,可以说,每获得一条数据,都可能拯救上百个人!”
帕特里克教授研究的是什么课题,竟然要用锤子击打自己的胸口?其实,这个实验直到今天还在进行,只是实验对象悄悄发生了变化,它就是汽车撞击实验。这种实验出现的时间虽然短,却像帕特里克教授说的一样,拯救了千千万万人的生命。那么在这个过程中,都发生过哪些不为人知的故事呢?
第一辆汽车的诞生
300多年前,著名科学家牛顿提出了一个大胆的设想——他想制造一种以蒸汽为动力的车,在车后面加装喷管,凭借向后喷出的大量蒸汽推动车向前行驶。但由于当时技术水平有限,牛顿最终没有制造出实物。
牛顿去世40多年后,终于有一位法国人成功制造出了一辆蒸汽车来,只是它的速度实在有点儿让人着急——这辆车一小时只能前进4公里。要知道,一个成年人就算步行,每小时也能走5到7公里呢。不仅如此,这部车每行驶15分钟,就要停下来加一次煤。看到这儿,或许会有很多人问:这么慢的速度,还得不停地添加燃料,还有开它的必要性吗?而这辆蒸汽车的结局也很悲惨:它在行驶的时候撞到砖墙上,以支离破碎的方式告别了历史舞台。
雖然第一辆蒸汽车的成绩不太理想,但没关系,聪明的人们很快对汽车进行了各种改进,他们不断寻找合适的材料,将车变得更加轻便,同时加装了锅炉,提高了车的动力。
经过许多人的努力,终于生产出了更有实用价值的汽车,虽然它的速度跟今天的车完全没法比,但在当年也算得上是高科技产品了。只是随着蒸汽车一步步成长,不幸的事故终于发生了。
第一个因为汽车事故丧命的是一位爱尔兰女科学家,当时她的表弟正在进行汽车实验,她也坐在车上测试这个新发明的性能。就在汽车急转弯的时候,这位女士因为巨大的惯性无法维持平衡。更糟糕的是,早期汽车并不是一个封闭的“铁盒子”,如果除去巨大的锅炉,它们的外形跟马车没有太大区别。于是,惯性将女科学家直接甩出了车外,让她当场丢了性命。在女科学家去世后17年,才有人发明了配有汽油机和制动手把等配件的汽车,并成功申请了专利。
可以说,在现代意义的汽车还没出现之前,就有人因为车祸而丧命了。
发明现代意义汽车的这个人名叫卡尔·本茨,他后来创办了一家汽车制造厂,牌子正是以他的名字命名的,没错,就是大家耳熟能详的“奔驰”。别看现在奔驰车是名牌,但这个牌子的汽车刚诞生的时候却是个活脱脱的“丑小鸭”。本茨制造的第一辆汽车因为技术不够成熟,行进的时候磕磕绊绊的,还散发着刺鼻的汽油味,被周围人嘲讽是“散发臭气的怪物”。
虽然遭到了冷嘲热讽,但本茨的妻子却始终相信,丈夫的发明是了不起的。为了测试汽车,1888年8月,这位勇敢的女士带着孩子,驾驶本茨发明的汽车颠簸了100多公里,前往另一个城市探望孩子的祖母,并且平安返回。本茨因此大受鼓舞,同年9月,他携带这个新发明参加了慕尼黑博览会。这个大家伙在博览会上引起了轰动,当时的报纸是这样描述的:“星期六下午,人们怀着惊奇的目光看到一辆三轮马车在街上行走,前边没有马,也没有辕杆,车上只有一个男人,马车在自己行走,大街上的人们都惊奇万分。”慕尼黑博览会后,大批客户开始向本茨订购汽车。
汽车安全无人重视?!
随着汽车越来越受欢迎,车祸也成为了夺走人们生命的新杀手。然而,早期的汽车制造商却并没有积极寻求解决方案,这是为什么呢?
人们发明汽车的初衷是想制造一种交通工具,希望它能够替代马匹。所以早期对汽车的要求就是能跑,能跑得比人快算是及格,能跑得比马快就是优秀。至于安全,是个没什么人提起的稀罕词儿。后来汽车行业逐渐红火起来,车祸造成了不少人的伤亡,汽车制造商却想:既然几乎没有人能在严重的车祸中生存下来,那这事儿我们也管不了啊!甚至还有人提出了一句疯狂的口号“我们不售卖安全”。
当然,汽车制造商之所以敢这样说,也是因为很长一段时间里消费者对安全的漠视。上世纪50年代,福特推出过一款带有安全系统的汽车,这款车是与康奈尔大学联合研发的,拥有加厚的仪表盘、防震的后视镜以及可以变形的方向盘,这样既可以防止司机在车祸中被破碎的仪表盘伤害,又能避免方向盘穿胸而过的惨剧发生。可当时的消费者对这些创新的安全设计根本不感兴趣。福特这款汽车和雪佛兰的一款车差不多同时上市,后者虽然没在安全上多做考虑,但外形上明显更加帅气,销量比福特这款多出整整19万辆!连福特汽车公司的老板自己都调侃说,福特售卖的是安全,雪佛兰售卖的才是汽车。
到了上世纪60年代,情形才悄然发生了改变。原来,车祸造成的伤亡人数逐年增加,美国政府不得不出面干涉了,勒令汽车厂商着手解决安全问题。这些厂商看政府都出手了,只好忍痛砸钱将汽车设计得更加安全,做这种设计的人被称为汽车安全工程师,而他们的重要工作之一,就是进行汽车碰撞实验。
其实真要说起来,受雇于各大制造商的汽车安全工程师并不是第一批做碰撞实验的人。早在上世纪30年代,就有人先于政府和汽车制造商一步开始关注汽车安全了,这个人就是美国的帕特里克教授。他不顾危险,亲自上阵进行汽车碰撞实验,实验内容包括用一个22磅重的金属摆锤撞击他的胸口,模拟车祸时人体局部受到撞击的情形,收集关于碰撞受伤的数据。
除了金属摆锤,帕特里克教授还进行了400多次火箭雪橇的冲刺实验。这里需要解释一下,这个火箭雪橇可不是做成火箭模样的雪橇,而是一种用火箭发动机做动力的实验装置。这个装置的外形和雪橇有些相似,但火箭发动机给它提供了强大的动力,使它能够在固定的轨道上高速冲刺,通过这些实验,帕特里克教授得到了初步的数据来验证车祸撞击带给人的伤害。
用尸体、动物做实验
虽然冒着生命危险换来了实验数据,但帕特里克教授并不满意,他急需更翔实、更有参考价值的数据,为此他又做了一个疯狂的决定,甚至背负了道德和伦理的谴责。
帕特里克教授知道,碰撞的数据越真实,对汽车进行的改进就越精确。自己虽然已经尽力而为,但活人的承受能力毕竟有限,总不能真的将人塞上一辆飞驰的汽车,再把汽车撞成碎片吧?经过冥思苦想之后,帕特里克教授终于拿出了一个折衷的方法——用遗体做实验。
这真是个疯狂的想法!但不得不说,这些实验确实对车辆安全起到了作用。比如现在每辆车都会配备的挡风玻璃,就是帕特里克教授实验后的成果。喜欢看老照片的人可能会发现,很多早期的汽车司机脸上会扣一副防风镜,看着像飞机驾驶员似的。其实,这真不是当时的汽车司机为了新潮、美观做出的打扮,而是因为早期的汽车很多没有挡风玻璃,风一吹人的眼睛容易睁不开,这不就更危险了吗?而如果装一块普通玻璃,在发生碰撞的时候,玻璃碎片像百十把刀子一样乱飞,叉等于给司机埋了一颗不定时的炸弹。
好在不久之后发明了钢化玻璃,但要把这种新技术用在汽车上,又遭到了很多人的质疑——钢化玻璃这么硬,发生碰撞的时候,驾驶员要是一头撞到钢化玻璃上,把人撞出个好歹来算谁的?
为了验证钢化玻璃是否更安全,帕特里克教授开始了他的遗体碰撞实验。他带着自己的学生们找到了一个废弃的电梯井,将遗体从不同的高度扔下来,模拟人在不同的速度下撞上挡风玻璃的情形。通过这些实验,帕特里克教授得出了这样的结论:汽车加装挡风玻璃,能够使车辆行驶更加安全,而且只要钢化玻璃不要太过厚实,人撞上之后产生脑震荡的几率并不高。凭着这项实验成果,日后生产的汽车几乎都安装了钢化玻璃,人们的出行又多了一份保障。
帕特里克教授实验所用的遗体,基本上来源于自愿捐赠。这些人为了技术进步所做的牺牲没有白费,平均下来,每一具遗体拯救了68个人的生命。
但这样的实验也有很大的局限性,因为一般捐献给实验的遗体都是年迈的白人男性,缺乏女人和孩子的实验数据,而且这种实验对捐献者来说,也实在是不太尊重。所以,后来的许多汽车公司选择用动物进行碰撞实验,无论是常见的狗、猪,还是被称作“人类表兄弟”的黑猩猩,都曾经被绑在飞驰的试验车上。仅仅在1981年到1991年短短十年中,仅通用汽车公司,就在汽车安全测试中杀死了19000只动物。
这样触目惊心的数据引起了民众的反感,動物保护组织更是坐不住了,他们组织了多次游行,反对用动物进行这种危险的实验。最终,在舆论的压力下,汽车制造商陆续停止了动物实验,选择用假人做实验对象。假人没有生命,不会感到疼痛,有效解决了道德和伦理方面的问题。
勇敢让他成为速度最快的人
但假人就是十全十美的吗?显然不是,假人不会说话,无法清晰地告诉研究者碰撞中的感受。所以,有勇敢的人站了出来,愿意为了技术的进步冒险。这其中就有二战时期的一位军医约翰·保罗·斯塔普。
这位军医被称为“地球上速度最快的人”和“空军最勇敢的人”,为什么会这么叫呢?原来,他用自己的身体做了许多急速冲刺的实验。这个实验先做了一个假设,如果飞机在高速飞行过程中挡风玻璃忽然出现破损,急速的气流会对飞行员的生命产生多大威胁?为了得到答案,斯塔普居然以每小时900多公里的速度进行近地飞行,这个速度不仅大大超过音速,甚至超过了子弹的速度!
为了得到实验数据,斯塔普浑身的骨头几乎没有没断过的,视网膜脱离,甚至眼球血管破裂曾使他短暂失明。至于掉了6颗牙这种事,在实验中算是“轻伤”了。他的这些实验最终促使空军装上了安全座椅和安全带,也使得汽车强制使用安全带写入法令。
到今天为止,汽车碰撞实验已经持续了80多年。当我们驾车行驶在马路上时,身边每一个保障安全的细节,都要归功于无数次碰撞试验得到的数据。所以,每一个坐在汽车上的人,真的应该感谢那些执着的研究者。当然,也要感谢每一个遵守交通规则的人——漫漫长路上的安全保障,不仅是前人、科学家带来的,也是我们带给自己的。