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有可能在现实中建一座乐高大桥吗?


2020-07-16

有可能在现实中建一座乐高大桥吗?

Q.如果用乐高积木来建造桥樑,需要多少片,才能支撑从伦敦到纽约的交通?已经製造出那幺多乐高积木了吗?

─杰瑞.彼得森(Jerry Petersen)

A.

我们先从野心没那幺大的目标开始吧。

建造连结

我们当然有足够的乐高积木,可以用来「连结」纽约与伦敦。以乐高的单位来说,纽约与伦敦之间的距离为7 亿个凸点。也就是说,如果你把积木排成像这样……

有可能在现实中建一座乐高大桥吗?

那幺,连结这两座城市就会用掉3.5亿片积木。这座桥无法维持本身的完整,也无法支撑任何比乐高「迷你人偶」还大的东西,不过这总是个开始。

这幺多年来,乐高已生产超过4 千亿片积木。但这些积木中,能拿来建造大桥的积木有多少?遗失在地毯上的小小盔甲又有多少?

假设我们用来造桥的乐高积木是最常见的规格:2 × 4 积木。

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波格(Dan Boger)是乐高组合的档案保管者,也是Peeron.com 乐高资料网站的管理员,我利用他提供的资料,得出以下的粗略估计:每50至100片积木中,就有1 片是2 × 4的长方形积木。

这代表现存的2 × 4积木大约有50至100亿片,这幺多积木拿来建造「1积木宽」的大桥绰绰有余了。

支撑车辆

当然啦,为了支撑实际的交通量,我们有必要把桥建得宽一点。

我们要建造的应该是浮桥。大西洋很深(谁说的?),我们要尽量避免用乐高积木建造出4 到5 公里高的桥塔。

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乐高积木连结时并不防水,而且积木的塑胶材质,密度比水的大。这点倒是很容易解决;如果我们在积木的最外面涂上一层密封剂,最后积木的密度基本上会比水的密度小。   

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积木桥每排开1立方公尺的水,便可支撑400公斤的重量。普通小客车的重量将近2,000公斤,因此我们的桥最少需要10立方公尺的乐高积木,才能支撑1 辆小客车。

如果我们建造的大桥厚度为1公尺,宽度为5公尺,那就应该能毫无困难的维持漂浮(虽然桥身可能会有一大半泡在水里),而且坚固耐用,车子可以在桥上行走。

乐高积木相当坚固;根据英国广播公司的调查,你可以把2 × 2的积木1片1片往上堆叠,一直堆到25万片时,最底下的那一片才会垮掉。

这个点子的首要问题在于:若要建造这种桥,全世界可用的乐高积木还远远不够。次要问题则是:海洋。

极强的力量

北大西洋常常有暴风雨。儘管我们的桥会尽量避开墨西哥湾流最湍急的洋流区,但还是会受到强风巨浪的影响。

我们可以把桥建造得多坚固呢?

澳洲南昆士兰大学有一位研究人员名叫罗斯特洛(Tristan Lostroh),托他的福,我们才能找到某些乐高积木接头的拉伸强度数据。这些数据的结论与英国广播公司的说法一致:乐高积木出奇的坚固。

最佳的设计方式,应该是把又长又薄的积木板互相堆叠:

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这种设计非常坚固(拉伸强度与混凝土不相上下),但强度还是远远不够。风浪及洋流会把桥的重心往旁边推,使桥身产生极大的张力。

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应付这种情况,传统的方法是把桥固定在地上,这样桥才不会太偏离某一侧。如果我们容许除了乐高积木之外还能使用钢缆,想必就能把这项「巨无霸新发明」牢牢栓在海床上。

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但问题还不止于此。5 公尺宽的桥也许能支撑在平静池塘上行进的车子,但是我们的桥要够大,大到当阵阵海浪来袭时,桥身还能高于水面。开放洋面上的浪高,基本上可达数公尺,因此我们的桥面至少要漂浮在水面上4 公尺。

只要增加气囊及凹洞,桥身结构会更有浮力,但我们也要把桥造得更宽,否则桥就会翻覆。这代表我们必须增加更多的锚,还要在锚上放浮筒以免下沉。浮筒产生更多的曳力,曳力对钢缆施加更多的应力、把桥身结构往下推,于是又需要更多的浮筒……

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海床

如果我们要把桥栓在海床上,会产生几个问题。在水压下,我们无法维持气囊张开,因此桥身的结构必须支撑本身的重量。为了应付来自洋流的压力,我们必须把桥建造得更宽。结果到最后,我们事实上变成是在建造堤道。

衍生的副作用就是:我们的大桥会终止北大西洋环流。根据气候学家的说法,这「可能很糟」。

(气候学家接着说:「等一下,你说你们正想建造什幺来着?」然后又说:「你们到底是怎幺来到这里的?」)

此外,大桥会穿越大西洋的中洋脊。大西洋的海床从海底中央的地层裂缝向外扩张,扩张速率为每122天扩张1个乐高单位,也就是一个凸点宽,所以我们必须内建伸缩缝,或三不五时开车到桥中央去添加一堆积木。

成本

乐高积木以ABS塑胶製成,在我写这篇文章时,每公斤的成本约为1美元。即使是最简单的桥樑设计(加了几公里长钢缆的那个),造价就要5兆美元以上。

但仔细一想:伦敦的房地产市场总值是2.1 兆美元,而横跨大西洋的运费大约是每吨30美元。

也就是说,我们用低于大桥的成本便可买下伦敦所有的房子,然后化整为零、一块一块运往纽约。如此一来,我们就可以在纽约港口的新岛屿,把伦敦重新组装起来,再用简单很多的乐高大桥来连结这两座城市。

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【书籍资讯】
《如果这样,会怎样?》

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