电梯进化论之电梯起源

第一章电梯起源
与任何一样工具一样，电梯起源于工作、生活的需求。

对电梯这个产品而言，其产生与发展是一个进化的过程。

让我们从古老的遗存说起吧。

第一节埃及金字塔的建设中的电梯智慧
图一埃及金字塔景观图
建于公元前2690年左右，在现在埃及首都开罗郊外的吉萨，建造了一座举世闻名的胡夫金字塔。

作为人造建筑的世界奇迹，胡夫金字塔首先是世界上最大的金字塔，是第四王朝第二个国王胡夫的陵墓。

在1888年巴黎建筑起埃菲尔铁塔以前，它一直是世界上最高的建筑物（另说：1880年竣工的科隆大教堂高157.3米）。

原高146.5米，因年久风化，顶端剥落10米，现高136.5米；底座每边长230多米，现长220米，三角面斜度52度，塔底面积52900平方米；塔身由230万块石头砌成，每块石头平均重2.5吨，最大的重达160吨；有
学者估计，如果用火车装运金字塔的石料，大约要用60万节车皮；如果把这些石头凿碎，铺成一条一尺宽的道路，大约可以绕地球一周。

据说，10万人用了30年的时间才得以建成。

在这里，我们不赞叹金字塔的设计精巧，计算精密，规模的巨大和其高超的建筑技巧。

单单从石头的运输、就位来探索。

寻觅古老电梯的起源。

许多的科学家对于这一世界建筑奇迹的建造方法纷纷猜想。

从他们所能想到的角度，结合当时的技术条件和资源条件进行了各种猜想。

关于运输，大至有利用水的浮力来完成的，有利用筑沙路拖运的，也有修土路用木头滚动的，等等。

我们先来看几张图片，
图二用土筑坡路运输石头的猜想
猜想一：古埃及奴隶是借助畜力和滚木，把巨石运到建筑地点的，他们又将场地四周天然的沙土堆成斜面，把巨石沿着斜面拉上金字塔。

就这样，堆一层坡，砌一层石，逐渐加高金字塔。

建造胡夫金字塔花了整整20年的时间。

想象一下，对于每块石头平均重2.5吨，最大的重达160吨的石块，要一个什么样的坡度，又须要修多长的坡才能实现?显然这对于
劳动效率而言不是最佳选项。

短距离的水平运输采用这种方式可能效果更好。

图三利用水的浮力和羊皮气囊来运输完成堆砌的猜想图猜想二：古人没有什么发达的交通工具，金字塔的花岗岩采石场附近有沟渠，因此最有可能的方法就是水运，在河流域通往胡夫金字塔的路线建造运河，能够凭借水的浮力来运送石块。

金字塔的原料来自于距离遥远的采石场，古埃及没有什么橡胶之类的漂浮工具，他们利用皮筏和绳索固定石块，让石头浮起来。

古埃及人用牛只拖运一个个石块到运河的港口。

接下来的问题是，如何将这些石块一层一层的
运上去？在网上的渠道中间，古埃及人设置了许多道闸门，当第一道闸门开启的时候，石头就会辅导第二道闸门处，再关闭第一道，打开第二道，以此类推。

在这样的运送方式下，巨大的石块就可以被运送到准备施工的高度，在这样一层一层得往上砌筑。

这种猜测对水的浮力应用相当熟练，但是在往上运输的过程中所碰到的技术难题真正解决起来可不是一件容易的事。

图四埃及金字塔建设时用的起吊运输示意图猜想三：起吊运输。

就图四做一下设想，成立的关键是古埃及人所能利用的材料和当时的技术条件是不是可以满足这一个起重吊装的过程？这一点是不容置疑的。

这里只要满足两个条件：一是结绳技术的成熟应用；二是大量的木材以及加工技术。

单从金字塔的石头加工上，我们可以想像加工木材的技术是完全没有问题的。

至于结绳，是一项很古老的技术了，而且当时的尼罗河流域旁生长了许多的纸莎草，最有名的用途就是做为莎草纸，在建造金字塔时据信也用了纸莎草来编织粗硬的绳索。

也许古埃及人用的是三个猜想的整合方案来完成金字塔的建
造的吧．用水路运输完成从采石场到工地码头，用起吊运输来完成从水到陆以及砌筑的过程，用筑路拖运的方式来完成短途运输。

终于完成了这一伟大工程。

图五埃及金字塔建设时用的牵引坡面运输示意图
再看图（五），运送侧不就是我们的轿厢，而牵引侧就是我们的对重了。

当然，我们也找得到扶梯的影子：在倾斜的坡面上完成运输。

也就是说早在公元前2690年左右，我们人类在统治者追求的生活下，为了完成特定的工程，在使用和制造工具的过程中开始了电梯的研发和制造，只是那时候没有电，也就不叫电梯了。

图六电梯基本原理示意图
回到本书的出发点，从图四和图五上是不是可以找到图六的影子？
埃及人在建造金字塔时使用了最原始的提升系统，直到今天，它的基本原理几乎没有任何变化，一个平衡物下降的同时，负载平台上升。

第二节，中国古代的简单机械中的电梯智慧
我国古代的农业、手工业、建筑业和运输业是比较发达的，因此简单机械的成就也是辉煌的，杠杆、斜面、辘轳等的应用非常广泛。

我国古代辘轳和绞车
辘轳的制造和应用，在古代是和农业的发展紧密结合的，它广泛地应用在农业灌溉上。

我国在公元前1100年以前就发明了辘轳，它采用卷筒的回转运动完成升降动作，因而增加了提升物品的高度。

根据《物原》记载：“史佚始作辘轳”。

史佚是周代初期的史官。

辘轳的应用在我国时间较长，虽经改进，但大体保持了原形，说明在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳。

解放前在我国的北方缺
水地区，仍在使用辘轳提水灌溉小片土地。

现在一些地下水很深的山区，也还在使用辘轳从深井中提水，以供人们饮用。

古代汉族民间的起重机械，辘轳在春秋战国时代已用于从竖井中提升铜矿石。

《农书》还记述了一种复式辘轳：绕在轴筒上的绳子两端各系一个容器，“顺逆交转，所悬之器虚者下，盈者上，更相上下，次第不辍，见功甚速。

”这就省去空容器的行程时间；同时，空容器的重量也起一定的平衡作用。

现代强制驱动电梯示意图
可以说，我国古代劳动人民，用其非凡的智慧，为了提高劳动效率，在使用轴筒的绕转来增加提升高度、用大辐与小轴来省力。

从最原始的原理上完成了强制电梯的原始制造和应用。

而复式辘轳的发明无疑是在向曳引电梯的原理的方向迈进了一大步。

而且为了增加摩擦力，采用了复绕的方式。

我国古代的龙骨水车
予以改进。

此后一直在农业上发挥巨大的作用。

清蒋炯《踏车曲》：“以人运车车运辐，一辐上起一辐伏。

辐辐翻水如泻玉。

大车二丈四，小车一丈六。

小以手运大以足，足心车柱两相逐。

左足才过右足续，踏水浑如在平陆。

高田低田足灌沃。

不惜车劳人力尽，但愿秋成获嘉谷。

”
现代扶梯结构图
“以人运车车运辐，一辐上起一辐伏。

辐辐翻水如泻玉。

”有链节，有梯辐，有龙骨，更有了驱动轮和转向轮。

这不就是一台古老的人力扶梯吗?纯粹从原理角度来考量，无疑已经非常完美了。

这比1891年，纽约企业家杰西·雷诺（Jesse Wilfred Reno）在美国科尼岛码头设计制造出世界上第一部自动扶梯，早了近1800年。

如果不纠结于驱动力，中国公元前1100年以前发明辘轳、始于东汉（公元25年-200年）的龙骨水车，已经相应的完成了电梯原理的创造和应用。

并取得了相当的成就。