從麻繩到鋼絲繩“19世紀礦井黑科技”阿爾伯特鋼索

這種建筑的外觀，完全可以被視為舊金山的城市名片。

但很少有人知道，金門大橋這座懸索橋，實際上只依靠兩根巨大的鋼纜來承載，它們連接著海峽兩岸。每一根主纜都由 27 000 根直徑 5 毫米的鋼絲組成，被緊密絞合成直徑 92.5 厘米的巨大纜索。

而俄國“本土杰作”——俄羅斯島大橋（Русский мост），雖然在世界范圍內的知名度暫時還不如金門大橋，但如今它的形象已經被印在了鈔票上。

這座橋的結構并非依賴兩根主纜，而是依靠 168 根斜拉索（纜索）。每根斜拉索由 13 到 79 股鋼絞線組成，而每一股鋼絞線又由 7 根直徑 15.7 毫米的鍍鋅鋼絲構成。

這兩種設計思路的根本區別在于：

俄國的斜拉索在理論上可以逐根更換，一旦某根出現問題，維護相對靈活；

而美國人如果那種直徑接近一米的巨型主纜到了使用壽命極限，又該如何更換或維修呢？

那么，一切最初又是從哪里開始的呢？

原來，直到19世紀以前，人們在懸掛物體或起吊重物時，主要使用的是麻繩和鐵鏈。

麻繩價格昂貴，而且只能在特定的氣候條件下使用——畢竟有機材料不耐潮濕。

鐵鏈則存在所有鏈條共有的經典問題：整體強度并不是由所有鏈節共同承擔，而是取決于最薄弱的那一個鏈節。此外，鐵鏈在使用過程中本身也并不安全。

1824 至 1838 年間，德國克勞斯塔爾-采勒費爾德（Clausthal-Zellerfeld）的礦山工程師威廉·奧古斯特·尤利烏斯·阿爾伯特（Wilhelm August Julius Albert）在改進礦井運輸系統的過程中進行了大量研究。他注意到：

• 麻繩的最大優點在于由多股纖維編織而成，載荷可以在各股之間均勻分配；
• 金屬鏈條的最大優點則在于——它是金屬制成的。

于是他產生了一個大膽的想法：如果能把這兩種優點結合在同一種產品中，那該有多好！

然而問題在于，當時鐵絲的制造成本極其高昂。生產過程大致是：

先將小塊鐵鍛造成細長形狀，然后將一端削尖，反復穿過孔徑逐漸變小的拉絲模具，直到達到所需直徑。這個過程通常還需要依靠水力來完成。

盡管如此，阿爾伯特還是決定嘗試。他委托工匠制造了一根直徑 18 毫米的鋼索，由 3 股鋼絞線組成，每股包含 4 根直徑 3.5 毫米的鋼絲，整體的絞合方式完全仿照麻繩的結構。

這，正是現代鋼絲繩誕生的起點。

該制品在靠近克勞斯塔爾－采勒費爾德、深度為 484 米的“卡羅琳娜”礦井中進行了測試。事實證明，盡管存在懷疑者，這一構想的效果不僅達到了預期，甚至遠遠超出預期。結果顯示，這種“阿爾伯特鋼索”的起重能力是同直徑麻繩的 6 倍，是鐵鏈的 4 倍。同時，它所承受的載荷可達到自身重量的 8 倍，而在卷筒上占用的空間，僅為同等性能鐵鏈的三分之一。

但最重要的優勢在于：起重裝置即將發生故障時，會提前給出信號——其中某一根鋼絲會率先斷裂。由于鋼絲在繩索中不斷在內層與外層之間交替分布，因此問題出現的位置可以立刻被發現。

資料記載，受損的部位可以通過重新連接鋼絲進行修復，或者在適當的時候及時更換整根鋼索。

維爾赫爾姆·奧古斯特·尤利烏斯·阿爾伯特（Wilhelm August Julius Albert，1787年1月27日－1846年7月4日）是德國的礦業工程師和發明家。

他出生在漢諾威一個市長家庭。曾在哥廷根大學學習法律，畢業后進入**克勞斯塔爾-采勒費爾德礦務局（Bergamt）**工作。不久，他被任命為司法顧問，隨后成為礦務局局長。

阿爾伯特在其發明上發表了一篇文章，題為《Die Anfertigung von Treibseilen aus geflochtenem Eisendrath》（《用編織鋼絲制造礦井提升繩索》），刊登在當時領先的礦業雜志《Karstens Archiv》上。在文中，他詳細描述了第一根鋼索的結構、生產工藝以及測試體驗。這種公開透明，使得所有對此感興趣的人都可以按照相同設計自行生產鋼索，而無需經歷完整的測試流程。

此外，阿爾伯特還是最早記錄金屬疲勞現象的科學家之一。

據說，他童年時表現出音樂天賦，后來成為一名成功的律師，但他最終以發明世界上第一根金屬繩索而載入史冊。

附注：有趣的是，這篇文章發表后，其他人像往常一樣試圖改進發明，卻采取了簡單的做法——增加繩索股數，把多股直接纏繞在中心股周圍。顯然，這種做法破壞了原有邏輯，導致載荷分布不均，同時中心股發生斷裂時也無法進行目視檢查。