他是發明自行車的沒落貴族，卻被世人遺忘近200年

身為巴登貴族的卡爾·德萊斯於1813年向皇室和沙皇亞歷山大展示了人力戰車。1817年，他又展示了一輛兩輪跑動機。根據作者的觀點：農業的不斷歉收促成了這一發明：兩輪車是為了取代依賴於燕麥的馬匹運輸。

撰文 | 漢斯·埃哈德·萊辛

翻譯 | 王桂馨

環顧自然界，我們無法在其中找出兩輪車的原型。所以，在相當長的一段時間內，馬匹一直是最重要的個人交通工具，不過，它們的行進方式與兩輪車完全不同。兩輪車的創新性也被現代人低估了，在當時，它為人們的生活帶來了全新的體驗:騎行的人必須始終在兩個輪子上保持動態的平衡。

如今，這種交通工具已經成為我們日常生活的一部分，不用大驚小怪。如果我們換個角度看問題就會發現，穩定保持兩輪車的行進，和穩定保持飛機飛行的動態過程很像。因此，在發明這套設備後，有些研究科學史的人認為，卡爾·德萊斯(KarlDrais，1785–1851)的成就甚至可以與航空先驅比肩。

從發明自行車的原型，到人們普遍學會騎這種雙輪車，大約花了50年。而這個時間跨度，幾乎與奧托·李林塔爾(OttosLilienthals)發明的滑翔機發展成戰後懸掛式滑翔機的時間一樣長。在研究與駕駛有關的物理學和工程學問題時，自行車的原型還一度充當過測試平台。美國汽車歷史學家詹姆斯·J ·弗林克(James J. Flink，加利福尼亞大學爾灣分校的退休教授)就把汽車視為自行車的繼承者 :「在先前，沒有哪項技術創新(就連內燃機也算上)能像自行車一樣，對汽車工業的發展做出過如此重要的貢獻。」在萊特兄弟的發跡史中，他們也先嘗試製造了兩輪的車。這表明，雙輪車技術對早期的飛機設計有著舉足輕重的作用。

然而作為非常關鍵的發明人，德萊斯卻一直沒得到重視，直到幾年前才有人重新提出他才是當時的大發明家。德萊斯為人處事頗為「另類」，以至於同時代的人對他的發明都冷眼相待。他也因此錯失了發明自行車的機遇。事實上，他確實沒有發明自行車，而是發明了可轉彎的雙輪車。

25 年來，歷史學家每年都會在不同國家舉辦的國際自行車大會上做翔實的報告。首先，歷史學家們揭穿了當時其他國家在兩輪車的研究上也同樣領先的謊言，然後把一度遭受忽視的自行車歷史重新當作值得思考的研究對象。在經過多次論證後，德萊斯才被認為是這項創新技術的真正發明人。

1785 年，德萊斯在巴登的首府卡爾斯魯厄出生，他繼承了紹爾布隆家族的男爵封號。那是一個戰火紛飛的年代，法國在 1789 年發生了大革命，隨後又派出軍隊入侵鄰國。

當時，德萊斯的技術才能在上學時就已經初顯端倪。而他的父親可能也因此停了他的拉丁語課，讓他迅速在3 年後修完中學學業。他的校長約翰 · 洛倫茨 · 博克曼(JohannLorenz Bo?ckmann) 也許給過德萊斯很多啟發，讓他對科學產生興趣，因為博克曼管理著一間物理陳列室，開展了一系列光學和電報實驗。

貴族沒落

拉姆福德伯爵本傑明·湯普森(Benjamin Thompson，1753-1814)或許也對德萊斯有一定的影響。當時，物理學家和發明家都喜歡在慕尼黑工作，湯普森恰好就在那裡擔任大臣。他的社會改革也引起了各地行政官員的討論。為了讓窮人們能吃飽飯，拉姆福德伯爵不僅設計了一款價格低廉但營養豐富的燉菜，還設計了耗油更少的爐子。於是，德萊斯的父親用同樣的模式，在卡爾斯魯厄也為窮苦人建造了一間廚房。

拉姆福德伯爵多次從貴族手中獲得過科研資助，還有兩次與有錢寡婦結婚的經歷。然而，這條路對年輕的德萊斯卻行不通。他父親患有癲癇病，人們認定這種疾病會遺傳，所以阻礙了他通過婚姻發跡的道路。德萊斯家族雖然是貴族，但卻沒有地產，所以他必須幫宮廷做事。

他的教父卡爾·弗雷德里奇·馮·巴登(Karl Friedrich von Baden)認定年輕的德萊斯應該在林業部門工作。然而，當時申請林業部門職位的人已經擠破了房間，於是 18 歲的他進入海德堡大學學習數學、物理和建築。學業有成後，他開始在叔叔開辦的林業管理學校教書，成了沒有實職的林務官。但在做這份工作時，人們只把他看作實習生。他想去海德堡大學或瑞士霍夫維爾模範農場工作的希望也落空了。而在父親的要求下，他選擇了停職留薪。

在經濟有了保障後，他在曼海姆嘗試著做起了發明，要知道，在前工業時代發明家可是一個沒有收入的職業。教父去世後，德萊斯在宮廷的差事也告吹，但此時，他已經成功發明了一些東西。《巴登雜誌》刊登了其中一項:一種可以記錄音量的擴展設備。而這也使德萊斯成了愛迪生留聲機的先驅之一。當時，巴登也恰好從巴黎引入了二進位演算法，替換原有的計算方式，作為萊布尼茲的門徒，德萊斯還專門出版了一本叫做《二進位》的書。這本書對採用二進位平方根演算法的二進位系統進行了闡述。

這些故事都是在農業危機日益加劇的背景下進行的。在拿破崙戰爭中，到處作戰的軍隊已經耗盡了農民們儲備的燕麥，到1812 年秋天又遇上持續4 年的作物歉收。於是對用馬匹作為交通工具的社會來說，燕麥(關鍵的糧食作物，馬匹會大量食用)的價格開始大幅上漲。

在上大學前，德萊斯曾看到過用四輪架起車身的「輕型馬車」 (施韋青根車型)。這種馬車還被運送到慕尼黑宮廷(位於萊茵河右岸的普法爾茨，在 1803 年之前是巴伐利亞領土，之後歸屬巴登)。像工藝品一般的馬車是在 1775 年由倫敦的桌椅製造商製造的，它不再用馬匹拖動馬車 ( 見下圖 : 用人力驅動 )，可以避免在整潔乾淨的花園小徑上留下馬的糞便。這個發現讓德萊斯對通過肌肉帶動前行的設備產生了巨大的興趣。而當燕麥一再漲價時，他也想到，要尋找一種全新的方案，替代馬拉車。

德萊斯發現，花園輕型馬車和類似的車輛太複雜、摩擦太大，因此效率低下。他認為直接在後輪軸上放一個踏輪就能解決問題。德萊斯沒有自己的生產車間，所以他必須花高價委託一家工廠加工樣車。

1813 年，他的四輪「牽引車」建造完畢，不過在許多方面仍然類似於施韋青根車型。車的轉向裝置在前面，由一個人操作，而第二個人則需要面朝車尾踏動踏輪。這能使原本2 小時的行程減小到 1 小時，相當於每小時行駛 6 到 7 千米。車上還能額外搭載2 名乘客或一些小型物件。

德萊斯在卡爾斯魯厄向皇室和來訪的沙皇亞歷山大展示了他的發明，並大獲成功。然而，當他要求獲得財政支持，以及獲取在大公領地出售製造許可證(因為原則上官員是不許從事商業活動的)時，卻遭遇了挫折。

一場空歡喜的推銷

當時沙皇提議，讓他向在維也納國會匯聚一堂的侯爵們展示新發明的牽引車。因為在1814 和1815 年間，大約200 個諸侯國的代表們要在拿破崙勝利後共同討論歐洲大陸的未來。在踏上這次昂貴的旅程之前，德萊斯又對裝置做了一次快速改造，他用曲軸替代後輪之間的踏板，使駕車的人可以面朝前方。這說明，德萊斯已經非常了解曲軸驅動，並且能夠合理利用它了。

由於提交給《所有最新發明的新雜誌》的文章還沒出版，所以他只能為維也納的貴族們做一個特別版。他在文中明確指出，在燕麥和馬匹短缺的情況下，人力車可以發揮很大的作用:「在戰爭中，馬匹和馬糧往往比較短缺，所以用這樣的車輛來替代馬車非常重要。」在一輛保存至今的樣車上，還可找到他手寫的附註:在惡劣的路況和山路上行車時，會很費勁，但在去往海德堡的路上，卻能比疾馳的馬匹還快。

不過，沙皇的提議到頭來卻是一場空歡喜，因為前來劃分國界的侯爵們並沒有帶著決定軍隊車輛事宜的戰地指揮官。顯然，侯爵們並不認為燕麥漲價嚴重到需要考慮替代品的程度。此外，德萊斯還遭到了主管當局的警告，因為他違反規定穿著制服進行演示。這令他感到無比沮喪，隨後，便轉向發明土地測量儀和拖纜切割機。

而燕麥危機並沒有得到解決。1816 年，整年都沒有夏天，降雪和降雨連綿不斷，作物歉收，饑荒、牲畜死亡、居民四處遷徙。然而，當時的新聞審查制度雖然允許報紙報道市場價格，但卻不允許報道緊急事件。人們並沒有深刻意識到災荒的影響。

由於馬匹在當時被認為是一件物品，而不是具有感情的活物，所以有文章報道，飢餓難耐的人們宰殺了馬匹。在法國眾議院 1817 年 12 月 23 日的一份報告中也提到了馬匹死亡的情況。當時的作家拉埃爾·法恩哈根·馮·恩瑟(Rahel Varn hagen von Ense) 在信件中，向柏林的朋友提到:「物價飛漲，家家饑荒;如此困苦，無暇他顧 ;如相問，皆如此 ;距此幾英里外，樹皮麵包果腹，死馬取肉充饑。」雖然在來年的春天，新草又長了出來，但患病的馬還是沒能挺得住。德國各諸侯國紛紛從俄羅斯進口總價值超過了 2 億古爾登(1 古爾登約等於1.18 歐元)的糧食，經水路抵達萊茵河上的鹿特丹。

當時《曼海姆人信息報》是當地唯一的報紙，人們可從中找到一條不起眼的信息:德萊斯式跑動機在6 月12 日正式出行。而另一份報紙則整整刊登了這條信息一個月，從而讓我們記住了兩輪車第一次上路的歷史。

德萊斯本人則提前一天用「新發明的牽引車 LODA」(LODA 可能是法語詞「locomotion」和「dada」的縮寫)完成了從格恩斯巴赫到巴登的路程。為了與先前的四輪車區分開來，在秋季時，他專門為自己的兩輪車起了一個新名，叫「跑動機」，而新聞界則更喜歡用「德萊斯式」描述這輛兩輪車。從 1834 年開始，這個叫法也適用於單軌的兩輪車了。

滑冰鞋的啟示

我們現在無法準確獲知為什麼發明者會在當時使用兩個車輪。德萊斯自己只說過:「靈感主要是從滑冰中獲得的。」其實，當時還沒有任何其他運動是需要保持動態平衡的。腳踩滑板在冰上運動則在幾個世紀以前，就在荷蘭出現了。隨後，這項運動在德國的上流社會也特別流行。因此，想在兩個輪子上保持平衡，即便不是運動員也能做到。

在試駕時，德萊斯選擇了曼海姆城堡和施韋青根前方「驛站」之間的道路，這是整個地區最好的一路段。德萊斯提到的車站位於施韋青根前方的中途。他說往返共有 4 個郵遞單位的距離。從他的手稿中可以得知，一個郵遞單位相當於兩英里(3.2 千米)的距離，那麼曼海姆-驛站-曼海姆的行程總計是12.8 千米。為此，據德萊斯說，他僅需要「不滿一小時」。與他從格恩斯巴赫出發的登山行駛迥然不同，這次他的平均速度是每小時 13 到 14 千米，比每小時3 千米的郵遞馬車快得多!

德萊斯用技術進步對饑荒做出了回應，並再次投身陸運事業，希望能提高效率。不過，這次他沒有公開呼籲這種跑動機在危機時刻很重要。要麼是他自己認為沒有這個必要，要麼是報紙編輯因害怕被審查人員沒收全部印刷品而拒絕出版類似內容。

即便沒有大力宣傳，那個時代的人們也認識到了跑動機的優勢。比如說，1817年11 月28日，由於糧食大獲豐收，德雷斯頓解除了嚴格的新聞審查，同時需要大量的運力。於是《訓練和保養瑣事》還抱怨道:「由於德萊斯式跑動機的出現，人們不再需要購買和保養價格昂貴的馬匹，燕麥有可能在未來降價」。而在法國，希剛公爵也在1818 年4 月14 日的《巴黎日報》上寫道:「我長途跋涉的唯一動機就是希望看到這些稀奇的車輛，有了它們，我們就不再需要奢侈的馬匹了，燕麥和乾草也會降價。」而1812 年燕麥第一次漲價和1816 年燕麥的暴漲，都是推動發明跑動機的重要時機。

標準跑動機銅版畫的立體圖（1817年）。

自行車雛形

跑動機的消息在歐洲不脛而走，快速傳播，甚至還傳到了美國。手工匠人們按照新聞報道中的描述重建了兩輪車，但是把原始設計中很多精巧的部件給搞丟了，因此批評家毫不客氣地說，這個版本很「笨拙」。當時原型車是用陳放多年的木材製成的，重量僅 22 公斤，並不比現在的荷蘭輪(在自行車上常見的一種車輪結構)重。總而言之，人們用木材(那個時代常用的機械製造材料)製成原型跑動機這件事，讓很多後來的歷史學家都對此產生了誤會，以為它只是民俗製品，只有對民俗感興趣的人才會研究它。事實上，跑動機不僅是自行車的前身，在概念上也已經是一輛初具雛形的自行車了。

跑動機的各種細節也能提供相關的信息 :直徑27英寸的車輪(大小與今天的車輪相同);通過前輪轉向裝置實現穩定的轉向;轉軸位於滑動軸承中部，也帶有黃銅襯套，輪轂鑽有方便上油的可閉鎖孔;鉸鏈有側支架，方便停車;鞍座後面還有行李架;前輪兩側有兩個包裝袋 ;剎車時在把手用勁，卻在後輪上施加摩擦力;鞍座和把手高度可調。此外，把手可以向前摺疊，從而方便將車輛向斜坡上拉。

當時跑動機還沒有使用腳踏驅動，而是通過用腳蹬施力的方式向前推行。因為，除了會滑冰的年輕人之外，當時還沒有誰敢在驅車向前時腳不著地。

1817 年 11 月，德萊斯在施沃恩與格茨書店出版了四頁說明書(含兩幅銅版畫)，瓦格納工廠則以此為藍圖在曼海姆製造了跑動機。整套設備還包含使用說明手冊，其中德萊斯對平衡的描述還是錯的。到1820年，德萊斯才把它改對了:「如果在猛衝時，一不留神失去了平衡，想改變重心的傾斜方向，需要用腳掌向反方向施力，才能調整到位。」而且，德萊斯還觀察到，在不經意地左右傾斜把手時可以划出曲線，此時，他想:「如果要轉彎，應立即先將重心移到內側，然後再轉向」。

水落石出

根據史料判斷，當時的德萊斯應該是個名人。比如說，專門從事大腦研究的高爾(Gall)就收藏了這位發明家的面部模型(用泥土倒模製成)。除他以外，被納入收藏的德國人就只有詩人約翰·沃爾夫岡·馮·歌德(JohannWolfgang von Goethe)了。當時有兩個科學社團都有德萊斯活動的身影。未來的公爵夫人，年輕的馬格里夫·利奧波德(Markgraf Leopold)還寫信給他 :「事實上，您再次憑藉巧妙實用的發明向世界展示了您在科學和工業方面的才華，您的才智不僅為您個人增添榮耀，也為社會做出了巨大的貢獻。」

由於這項成果的特殊背景，所以禁止商業化，德萊斯不可能成為企業主，在面對許多模仿和抄襲時，他也毫無辦法。1818年，他在巴黎找到了持有許可證的滑冰鞋推銷商吉恩·加爾森(Jean Garcin)，讓加爾森在遊樂園裡向年輕夫婦租賃三輪版本的跑動機，這項舉動讓他們大獲成功。

在倫敦，制車工匠丹尼斯·約翰遜(Denis Johnson)也做出了改進版。不幸的是，他忽視了穩定性和剎車，導致城市人行道上經常發生事故，所以很快就被罰款並禁止行駛。類似的事情在米蘭、費城、紐約和加爾各答遺憾地重演著。最後，全世界有關部門禁止了約5000至10 000輛跑動機。

大概幾十年後，德萊斯的發明才再次被提起，並做了進一步的開發。在19 世紀60 年代初，滑冰運動盛行後，人們開始變得勇敢。巴黎的發明家們在雙輪車前輪配備了腳踏柄。不久之後，這類車型也在其他國家，特別是美國投入生產了。

1869年的「腳踏兩輪車比賽」。

不過，將近 200 年之後，德萊斯才被公認為是這項發明的創造者和策劃者。人們為什麼會忘記那段歷史呢?這或許和政治有關。1849 年，德萊斯在巴迪斯革命期間放棄了貴族身份，只想成為公民卡爾·德萊斯。在德國的三月革命前期他便透露自己是一位民主人士，好不容易才逃過了暗殺。

叛亂運動的目的是建立人民主權下的巴登共和國，但和德國其他各諸侯國一樣，革命失敗了。1849年7 月，普魯士領導下的部隊攻下了最後一個堡壘拉斯塔特。德萊斯的養老金被完全沒收，所幸醫療自主權沒被剝奪。兩年後，德萊斯在卡爾斯魯厄去世。1891 年，他的屍骨遷往新的城市公墓時，擁護君主制度的人們到處散播有關他的惡毒謠言。這些運動直到 1918年德國皇帝退位時才結束，但到了這個時候，造謠的影響已經非常深遠了 :天才的發明家卡爾·德萊斯成了科技史上一個古怪的邊緣人物。

本文原載於《環球科學》2017年7月刊，

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