什么?時尚名媛竟然還能“參與”造火箭!
看標題你就能想見了,這是一個跨度很大的故事——時間跨度也是一樣,從 19 世紀末,一直到 20 世紀中葉。
故事要從一個叫瑪德琳·薇歐奈(Madeline Vionnet)的大膽女子講起。男性讀者大概不容易知道這是誰,女性讀者或許會有所反應:這是與可可香奈兒齊名的 20 世紀二三十年代三大時裝設計師之一。
瑪德琳·薇歐奈的畫像,圖片來源:wikimedia
很少有人了解她的家世。大家只是模糊地知道,她出身貧寒,很早就嫁人,小孩沒能活過一年。隨后,她又經歷了婚姻動蕩,只身一人跨過英吉利海峽去到了倫敦,輾轉做了幾份臨工,最后當了一名裁縫的助手。大概就是在那個時候,薇歐奈認定了,做衣服,是她這輩子唯一的事業(yè)。
而當她掙到足夠多的錢返回法國的時候,時裝界正在悄然經歷一場變革。席卷整個二十世紀的女性解放運動正在持續(xù)醞釀。許多前衛(wèi)的女子帶頭扔掉了緊箍咒一般勒住身體的硬質束腰。美國舞蹈家伊莎多拉·鄧肯(Isadora Duncan)裙裾飄揚,赤腳跳舞的模樣掀起了風潮。這種像希臘女神一般奔放又純潔的形象,擊中了年輕的薇歐奈。她決心做出像水一般奔騰又溫柔的裙子,能讓女性自由展示自己的身體曲線,又不受束縛。
可是,怎樣才能實現呢?
她把對服裝的熱愛,轉化成了極其細膩的觀察與體驗。她仔細地把玩著各種各樣的布料,靈感突然跳進了腦袋。
她將一塊輕薄但又不失質感的絲綢布料旋轉了 45°,再斜斜地裁了下來。原本有些板正局促的材料,在斜著掛起來的時候,竟然呈現出飄逸的下墜質感。而這下墜的質感,服服帖帖地在剪裁衣服用的人臺上,勾勒出了曼妙的曲線。
瑪德琳·薇歐奈在 1925 年設計的一款禮服,圖片來源:wikimedia
這種技術后來被稱作“斜裁”(bias cut)。問題是,為什么斜裁之后,布料就呈現出了這樣輕盈優(yōu)美的效果呢?
這是一個工程結構學的問題。棉、絲等大部分天然材料,延展性很弱。用工程學術語來講,是彈性模量很大,也就是應力和應變的比值很大——即使你用很大的力氣,也沒有辦法把它扯出非常明顯的變形。反之,彈性模量小的東西,比如橡膠,比如現在常見的含有萊卡成分的棉織物,就更容易變形一些。
布料上的每一根線,都是沿著經緯彼此垂直交叉,才織成的。所以,橫著和豎著都扯不動。彈性模量很大的布料,斜向剪切的彈性模量反而是小的,可以朝斜著的方向伸縮。纖維越是粗、織得越是松的絲綢,則能被拉伸更多,看起來就有更明顯的垂墜感。
為了更直觀地理解,大家可以找一塊方形紗布,對比一下從對角線拉扯和從對邊拉扯時紗布的伸長量。圖片來源:wikimedia
斜裁這個技術,立馬成為了巴黎時裝界的一大潮流。薇歐奈也因此成了“斜裁女王”。
薇歐奈自然是沒有學過數學和物理的,估計也對“彈性模量”這樣的術語也是一無所知。然而她對材料的掌控,卻表現出了數學和工程的美感。她在斜裁的裙擺上,也會斜著裁開,鑲入平行四邊形布料,裙擺層層墜下,仿佛笛卡爾的葉形線一般;而她方裁的裙子也很好看,適當的材料在下墜的剪切力下,蕩起像水波一樣的豎直褶皺。
這一切來自于工匠的直覺。很多時候,工匠的洞察力和直覺是超越理論而存在的。這來源于他們在實踐中對于材料的經驗和感知。和薇歐奈的直覺有異曲同工之妙的是,美國的帆船匠們早在 19 世紀就發(fā)現,船帆以特定的角度剪裁懸掛,會更結實、更兜風,在競速的時候能把英國的帆船遠遠甩在身后。帆船匠處理船帆的原理與“斜裁”相似,不過應用方向相反——帆布在直裁時的紋理構成了比較穩(wěn)定的結構。
這種工匠的直覺,在半個世紀之后,再次發(fā)揮了作用。這次延伸到了一個讓人意想不到的領域——火箭。
火箭的燃料分液體和固體兩種。其中,固體燃料質量較輕,也比較好掌控。唯一的問題是,這種塑性材料會在點火的時候膨脹,很容易把燃料箱給撐爆。
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1950 年代,美國宇航局(NASA)連續(xù)發(fā)射了好幾顆“北極星”火箭,都因為類似的問題失敗、爆炸。
英國科學家、材料科學和生物力學的創(chuàng)始人之一詹姆斯·愛德華戈登在其名作《結構是什么》中提到,就職于 NASA 的工程師,在當時流行的斜裁睡袍上找到了靈感:燃料箱能不能夠像絲綢一樣,在垂直的方向小幅伸縮,從而解決點火膨脹的問題?
答案是:能。
1950 年代末 1960 年代初,工程師們改進了燃料箱的設計,把彈性模量極小的金屬材料,換成了像編****辮子一樣斜著纏起來的鋼化玻璃絲或者碳纖維絲,再用耐熱材料填充。當火箭點火時,這些材料會順應膨脹,把燃料箱些微地拉長一點點。這樣既不影響燃料的作用力方向,又能防止被撐爆的悲劇發(fā)生。
后來的火箭燃料箱,都沿用了類似的設計。固體燃料被廣泛地用在了火箭的助推器上,在大大小小的衛(wèi)星發(fā)射中都扮演了重要角色。我們能看上電視、用上 GPS,都得感謝“斜裁”的發(fā)明。
這種工匠的直覺,加上跨越學科、領域的“啟發(fā)”,構成了技術創(chuàng)新的轉折點。工匠到工程師的“升級”,是完善的、系統(tǒng)性的理論訓練。然而工匠和工程師共有的,是不可或缺的經驗知識(experiential knowledge),這些知識只有在實踐中才能獲取。而實踐的重點,不僅僅是對于實用技能的培養(yǎng),還有觀察力、溝通力、感知力甚至共情力等能力的培養(yǎng),將現實中的觀察,進行抽絲剝繭的思考和大膽的構想和實踐。
對于機構而言,構建一個注重多樣性、合作的環(huán)境,有助于經驗知識的培養(yǎng)、傳遞和創(chuàng)新。畢竟,經驗知識的來源是多種多樣的,睡裙和火箭兩個領域可以說是毫不相關,但就是能夠產生“意外”的聯(lián)結。這要求機構為經驗知識提供更靈活、更自由的管理環(huán)境。
一個研究團隊曾經深入過中國臺灣的某知名半導體公司,了解到他們的項目創(chuàng)新過程。研究發(fā)現,項目需要的新技術,需要跨機構的合作,而支持這種創(chuàng)新的,不僅僅是技術條件,還有管理條件,讓團隊能夠有足夠多的空間去和外部進行交流、碰撞、學習,再把經驗層面的知識,用小規(guī)模實驗的形式,轉換為切實的創(chuàng)新。
工匠和工程師的力量,在于在世界的細處,把毫不相關的兩個東西聯(lián)系起來,再用數學、物理和工程把它們細細密密地縫合在一起。這個世界,永遠不缺少智慧又充滿熱愛的眼睛;而我們需要珍視的,是如何培養(yǎng)這樣的敏銳的智慧,并給予智慧的火花發(fā)光發(fā)熱的機會。
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