什么？時(shí)尚名媛竟然還能“參與”造火箭！

看標(biāo)題你就能想見了，這是一個(gè)跨度很大的故事——時(shí)間跨度也是一樣，從 19 世紀(jì)末，一直到 20 世紀(jì)中葉。

故事要從一個(gè)叫瑪?shù)铝铡ま睔W奈（Madeline Vionnet）的大膽女子講起。男性讀者大概不容易知道這是誰(shuí)，女性讀者或許會(huì)有所反應(yīng)：這是與可可香奈兒齊名的 20 世紀(jì)二三十年代三大時(shí)裝設(shè)計(jì)師之一。

瑪?shù)铝铡ま睔W奈的畫像，圖片來(lái)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(méi)能活過(guò)一年。隨后，她又經(jīng)歷了婚姻動(dòng)蕩，只身一人跨過(guò)英吉利海峽去到了倫敦，輾轉(zhuǎn)做了幾份臨工，最后當(dāng)了一名裁縫的助手。大概就是在那個(gè)時(shí)候，薇歐奈認(rèn)定了，做衣服，是她這輩子唯一的事業(yè)。

而當(dāng)她掙到足夠多的錢返回法國(guó)的時(shí)候，時(shí)裝界正在悄然經(jīng)歷一場(chǎng)變革。席卷整個(gè)二十世紀(jì)的女性解放運(yùn)動(dòng)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(zhì)束腰。美國(guó)舞蹈家伊莎多拉·鄧肯（Isadora Duncan）裙裾飄揚(yáng)，赤腳跳舞的模樣掀起了風(fēng)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(shí)現(xiàn)呢？

她把對(duì)服裝的熱愛，轉(zhuǎn)化成了極其細(xì)膩的觀察與體驗(yàn)。她仔細(xì)地把玩著各種各樣的布料，靈感突然跳進(jìn)了腦袋。

她將一塊輕薄但又不失質(zhì)感的絲綢布料旋轉(zhuǎn)了 45°，再斜斜地裁了下來(lái)。原本有些板正局促的材料，在斜著掛起來(lái)的時(shí)候，竟然呈現(xiàn)出飄逸的下墜質(zhì)感。而這下墜的質(zhì)感，服服帖帖地在剪裁衣服用的人臺(tái)上，勾勒出了曼妙的曲線。

瑪?shù)铝铡ま睔W奈在 1925 年設(shè)計(jì)的一款禮服，圖片來(lái)源：wikimedia

這種技術(shù)后來(lái)被稱作“斜裁”（bias cut）。問(wèn)題是，為什么斜裁之后，布料就呈現(xiàn)出了這樣輕盈優(yōu)美的效果呢？

這是一個(gè)工程結(jié)構(gòu)學(xué)的問(wèn)題。棉、絲等大部分天然材料，延展性很弱。用工程學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)講，是彈性模量很大，也就是應(yīng)力和應(yīng)變的比值很大——即使你用很大的力氣，也沒(méi)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(xiàn)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(jīng)緯彼此垂直交叉，才織成的。所以，橫著和豎著都扯不動(dòng)。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(lái)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(duì)比一下從對(duì)角線拉扯和從對(duì)邊拉扯時(shí)紗布的伸長(zhǎng)量。圖片來(lái)源：wikimedia

斜裁這個(gè)技術(shù)，立馬成為了巴黎時(shí)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(méi)有學(xué)過(guò)數(shù)學(xué)和物理的，估計(jì)也對(duì)“彈性模量”這樣的術(shù)語(yǔ)也是一無(wú)所知。然而她對(duì)材料的掌控，卻表現(xiàn)出了數(shù)學(xué)和工程的美感。她在斜裁的裙擺上，也會(huì)斜著裁開，鑲?cè)肫叫兴倪呅尾剂希箶[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(dāng)?shù)牟牧显谙聣嫷募羟辛ο?，蕩起像水波一樣的豎直褶皺。

這一切來(lái)自于工匠的直覺。很多時(shí)候，工匠的洞察力和直覺是超越理論而存在的。這來(lái)源于他們?cè)趯?shí)踐中對(duì)于材料的經(jīng)驗(yàn)和感知。和薇歐奈的直覺有異曲同工之妙的是，美國(guó)的帆船匠們?cè)缭?19 世紀(jì)就發(fā)現(xiàn)，船帆以特定的角度剪裁懸掛，會(huì)更結(jié)實(shí)、更兜風(fēng)，在競(jìng)速的時(shí)候能把英國(guó)的帆船遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后。帆船匠處理船帆的原理與“斜裁”相似，不過(guò)應(yīng)用方向相反——帆布在直裁時(shí)的紋理構(gòu)成了比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

這種工匠的直覺，在半個(gè)世紀(jì)之后，再次發(fā)揮了作用。這次延伸到了一個(gè)讓人意想不到的領(lǐng)域——火箭。

火箭的燃料分液體和固體兩種。其中，固體燃料質(zhì)量較輕，也比較好掌控。唯一的問(wèn)題是，這種塑性材料會(huì)在點(diǎn)火的時(shí)候膨脹，很容易把燃料箱給撐爆。

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1950 年代，美國(guó)宇航局（NASA）連續(xù)發(fā)射了好幾顆“北極星”火箭，都因?yàn)轭愃频膯?wèn)題失敗、爆炸。

英國(guó)科學(xué)家、材料科學(xué)和生物力學(xué)的創(chuàng)始人之一詹姆斯·愛德華戈登在其名作《結(jié)構(gòu)是什么》中提到，就職于 NASA 的工程師，在當(dāng)時(shí)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(diǎn)火膨脹的問(wèn)題？

答案是：能。

1950 年代末 1960 年代初，工程師們改進(jìn)了燃料箱的設(shè)計(jì)，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(lái)的鋼化玻璃絲或者碳纖維絲，再用耐熱材料填充。當(dāng)火箭點(diǎn)火時(shí)，這些材料會(huì)順應(yīng)膨脹，把燃料箱些微地拉長(zhǎng)一點(diǎn)點(diǎn)。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(lái)的火箭燃料箱，都沿用了類似的設(shè)計(jì)。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(xué)科、領(lǐng)域的“啟發(fā)”，構(gòu)成了技術(shù)創(chuàng)新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。工匠到工程師的“升級(jí)”，是完善的、系統(tǒng)性的理論訓(xùn)練。然而工匠和工程師共有的，是不可或缺的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)（experiential knowledge），這些知識(shí)只有在實(shí)踐中才能獲取。而實(shí)踐的重點(diǎn)，不僅僅是對(duì)于實(shí)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(xiàn)實(shí)中的觀察，進(jìn)行抽絲剝繭的思考和大膽的構(gòu)想和實(shí)踐。

對(duì)于機(jī)構(gòu)而言，構(gòu)建一個(gè)注重多樣性、合作的環(huán)境，有助于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的培養(yǎng)、傳遞和創(chuàng)新。畢竟，經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的來(lái)源是多種多樣的，睡裙和火箭兩個(gè)領(lǐng)域可以說(shuō)是毫不相關(guān)，但就是能夠產(chǎn)生“意外”的聯(lián)結(jié)。這要求機(jī)構(gòu)為經(jīng)驗(yàn)知識(shí)提供更靈活、更自由的管理環(huán)境。

一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)深入過(guò)中國(guó)臺(tái)灣的某知名半導(dǎo)體公司，了解到他們的項(xiàng)目創(chuàng)新過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目需要的新技術(shù)，需要跨機(jī)構(gòu)的合作，而支持這種創(chuàng)新的，不僅僅是技術(shù)條件，還有管理?xiàng)l件，讓團(tuán)隊(duì)能夠有足夠多的空間去和外部進(jìn)行交流、碰撞、學(xué)習(xí)，再把經(jīng)驗(yàn)層面的知識(shí)，用小規(guī)模實(shí)驗(yàn)的形式，轉(zhuǎn)換為切實(shí)的創(chuàng)新。

工匠和工程師的力量，在于在世界的細(xì)處，把毫不相關(guān)的兩個(gè)東西聯(lián)系起來(lái)，再用數(shù)學(xué)、物理和工程把它們細(xì)細(xì)密密地縫合在一起。這個(gè)世界，永遠(yuǎn)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(jī)會(huì)。

參考文獻(xiàn)

[1] J E Gordon (1978), Structures, or why things don't fall down.

[2] https://www.businessoffashion.com/articles/education/madeleine-vionnet-1876-1975

[3] Madelyn Shaw (2006) Textiles and the Body: The Geometry of Clothing, Textile Society of America Symposium Proceedings. 322.

[4] Hung, H. F., Kao, H. P., & Chu, Y. Y. (2008). An empirical study on knowledge integration, technology innovation and experimental practice. Expert Systems with Applications, 35(1-2), 177-186.

策劃制作

作者丨鄭李 科技史博士

審核丨劉勇 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研究員

策劃丨徐來(lái)、丁崝

責(zé)編丨丁崝

本文部分圖片來(lái)自版權(quán)圖庫(kù)

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