正在清洁北京国家大剧院内自动扶梯的工人。摄影|Ng Han Guan
电梯，让地球增高N米
埃及吉萨金字塔群是世界七大奇迹之一,其中最大、保存最完好的胡夫金字塔，高146.6米，底边长230.5米，由200多万块巨石堆砌而成，每块石头重2.5吨至15吨不等。据多方推论，要将体量如此巨大的石块向顶层运送，并在几十年内建好，需要10万人力。他们将石块沿着地面斜坡往上托运，在金字塔周围以脚手架的方式层层堆砌，直至竣工。这是发生在公元前2600年至公元前2500年的故事。从金字塔到迪拜塔
显然，人类社会很早就有了垂直运输的需求。古希腊时期，阿基米德改进了以滑轮和绳索为主要组成部分的起重装置，设计了一种由人力驱动的卷筒式卷扬机，它被视为现代电梯的鼻祖。公元前100年左右的中国出现了辘轳与桔槔，它们是由杠杆演变而来的汲水工具，并流行于春秋时期。公元前80年，角斗士和动物们乘坐非常原始的升降设备从地下上升至斗兽场。在中世纪的手稿里，就有人描绘了货物被吊起并运到各个地方的场景，以及许多操作升降装置的人。
到了1203年，位于法国海岸边的一座修道院的升降平台做了一个巨大的踏轮，通过把绳子缠绕在结实的柱子上，由毛驴提供提升的动力，提起负重。这段时期，升举重物的器具主要用于农业生产和生活。这些装置基本上相类似，均由卷筒、支架、杠杆、绳索、容器(取物装置)组成。情况到了18世纪逐渐有所改观，机械动力被运用到了升降梯上。风流的路易十五赋予了它新的功能：他在凡尔赛宫搭建了一个私人“飞梯”，方便其与情妇在较高的楼层相见。
但至此，升降梯还有一个根本的安全隐患：一旦缆绳断裂，负载平台就必然会发生坠毁事故。幸而1852年，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯解决了这个问题。他在升降平台顶部安装一个特制弹簧缓冲器，使之与牵引绳相连，并在牵引轨道的每一面都装上一个棘尺条作为安全装置。当电梯突然下落，或弹簧缓冲器受到撞击后，安全装置被弹簧的反作用力触动，夹住导轨，使轿厢和对重(电梯曳引系统的组成部分，其作用是平衡轿厢的重量)减速。这是世界上第一部以蒸汽机为动力、配有安全装置的载人升降机，这台载人升降机于1854年在纽约水晶宫世博会上展出。
经过一代代人的研究与创新，现代电梯的安全系统已相当完善。目前广泛使用的轿厢式电梯可分为两大类，一种是曳引电动机直接驱动的曳引电梯，即那种被六条或八条钢丝绳吊在半空中的电梯，它靠钢丝绳与曳引轮槽之间产生的摩擦力驱动来实现升降;另一种是液压传动的液压电梯，它基于液压原理运行，因其载重量大、运行平稳、节能低噪、故障率低、井道利用率高等优点，近来在商场、办公楼、停车场、车站与机场等公共场合被广泛使用。
无论是哪种形式，现代电梯的安全装置均包括了制动器、调速器、刹车器和缓冲器，更高级的电梯还可能带有地震感知装置等。这些安全设施都经过多角度考量测试而得，形式多变，不断向智能化发展，旨在确保电梯的下坠速度能被控制，以保护乘梯人的安全。
尽管如此，致命电梯事故仍会发生，但这往往是在最极端的情况下——例如，所有曳引绳同时断裂。1945年就发生了这样的事故。一架B-25轰炸机由于在浓雾中迷失了方向，撞上纽约帝国大厦79层，烧断了两部电梯的曳引绳，使之从75层急速坠落。但由于当时电梯巷道内空气已被压缩，电梯上的减震弹簧尚未完全失效，加之梯底的缓冲器同时起作用，电梯中的一名女操作员虽受重伤，却幸而保命。
这位电梯操作员的幸运，一部分来自其身处的城市——纽约是电梯的故乡，行业技术水平、律法条令的规范化为世界前列。今日的纽约拥有约58000部电梯，每年电梯运行次数超过110亿，每天平均运行次数约3000万，而因电梯事故死伤的人数很少。根据美国劳工统计局和美国消费者产品安全委员会的数据，2011年美国因电梯事故而死亡的人数约为27人，换言之，乘坐一次电梯发生致命意外的可能为0.00000015% 。与之对比，2011年美国因交通意外而身亡的人数为32479人。也就是说，只要保养得宜，在所有交通工具中，电梯算得上是最安全的一种。
事实上，让公众对电梯的安全性有了信心，正是美国人奥的斯的另一个重要贡献。1857年，纽约百老汇的一个百货商场第一次使用了奥的斯发明的电梯，该商场只有5层楼高，电梯运行速度为每分钟40英尺(约12.2米)。而今天，世界最高建筑迪拜的哈利法塔(也称迪拜塔)，高828米，连同地下共有169层，大楼内共有56部电梯穿梭其间，平均速度能达到每秒10米 。安全问题的解决解放了升降梯行业，也为那些想建造更高层建筑物的设计者们打开了通途。
未来电梯
未来电梯的发展不仅是在速度、长度等方面的比拼，而且已经涌现出更多超乎人们想象的“概念电梯”。
2013年，芬兰公司Kone研制出了超轻质碳纤维的“超级绳索”(ultrarope)，长度远远超过现有电梯曳引绳，可达1000米。该绳的研制花费了9年时间，成品会比传统钢丝绳轻7倍，能耗少，且使用寿命是前者的两倍。“超级绳索”的出现，是对电梯工业的又一次解放。它将被用在沙特阿拉伯城市吉大的王国塔，该塔预计2019年完工，楼高约1600米。倘若这幢摩天高楼成功落成，未来2000米以上的人类建筑就不再是幻想。
意图颠覆电梯技术的公司不仅这一家，德国的蒂森克虏伯公司于2014年宣布，其未来的新型电梯技术“MULTI”已处在开发阶段，2016年将公布测试结果。他们借鉴磁悬浮列车设计原理，意欲摆脱传统的曳引绳，用升降机井让电梯快速升降。该公司还声称，磁悬浮系统将使电梯实现“水平输送”，多个输送舱形成复杂回路，更适合运用于人口密度高的大型城市建筑。
的确，地球上最理想的电梯应该是在水平与垂直方向都能随意移动的。这样一来，建筑物的形式将不再受限，公共空间的使用与设计将物尽其用，人们也能在等待、乘梯的过程上花更少的时间。那么地球外呢?由美国航空航天局(NASA)前工程师迈克尔·莱恩创办的电梯港集团公司宣称，由于在月球上建太空电梯比在地球上建更容易，所以该公司可用现有技术在月球上建造一座太空电梯，并表示这一想法能在2020年成为现实。
最早从技术角度讨论了“太空电梯”这个概念的是科幻作家阿瑟·克拉克。他于1978年出版的《天堂之泉》曾构想：人们可乘电梯去太空观光，并实现外太空和地球之间更便捷的物资交换。太空电梯与普通电梯的不同在于它的作用。它的主体是一条永久性连接太空站和地球表面的缆绳，用于货物运送。此外，被地球带动旋转的太空电梯可以被做成一个发射系统，如此，飞船从地面运送到大气层外足够高的地方，只需一点加速度，就可以起航。
2005年3月23日，美国宇航局正式宣布太空天梯已成为世纪挑战的首选项目。俄国和日本也不甘示弱。比如，日本建筑公司大林组，其太空电梯初步计划里，安装在轨道站上的太阳能电池板负责为太空电梯提供能量，升降舱可容纳30名游客，速度约为201公里/小时，只需一周左右便可进入距离地面约3.6万公里的太空。当然，太空电梯的研制面临着很多困难，比如，引绳所需的纳米碳管还只是毫米级制品，距实际运用水平差距甚远;电梯会因太阳风、月球和太阳的重力影响而摇摆不定;太空垃圾可能会撞裂曳引绳，造成无法预估的损失。
从某种意义上说，电梯之于城市，就如纸张之于阅读。而对于地球而言，没有电梯，人口的分布将平铺在地球表面上，人类将受限于有限、单一的空间;没有电梯，城市将没有垂直空间，没有密集的人口，没有更高效的资源利用;没有电梯，就没有不断升起的高楼大厦，那样，人类就不可能创造出现代意义的城市和文明。
来源:《中国新闻周刊》
