人類對提高出行速度的渴求從未休止，五花八門的交通工具也應運而生。在過去的幾個世紀裡，人類發明了熱氣球、火車、汽車，然後是飛機、超音速噴氣式飛機，以及將宇航員送入太空的燃料動力火箭。2013年，在“鋼鐵俠”埃隆·馬斯克的號召下，超級高鐵的概念（一種在真空管道中運行的交通工具）廣為人知，近幾年迅速成為許多國家科研和社會討論的熱點。但其實，類似的設想早在兩百年前就已經有人提出。今天，我們將對真空管道運輸的演進歷史進行梳理，一窺超級高鐵的前世與今生。
1 壓力差即動力
真空技術的發端，歷史上有確切記載的就是1643年的托里拆利實驗：在密封的長管中注滿水銀並倒置在水銀槽裡即可發現，大氣與真空之間的壓力差，能夠頂起760毫米水銀柱。而真空技術應用的第一個案例，則是1654年的馬德堡半球實驗：將兩個半球合成為直徑119釐米的球體，並用真空泵抽空內部氣體，之後在兩側各用8匹馬都無法拉開。
馬德堡半球實驗
可以說，這兩個著名的實驗都利用了大氣與真空之間有巨大壓力差的原理，同時也是這種壓力差能夠產生機械作用力的證明。後人也從中得到了輸運物品的啟發。
1799年，一位名叫喬治·梅德赫斯特的英國機械工程師和發明家，申請了一項通過壓縮空氣獲取動力的風機泵專利。次年，他又申請了利用壓縮空氣驅動汽車的“風驅”發動機專利，與此同時，他提出風驅汽車服務計劃，並建議在行車路線上設置泵站為其持續補充動力，可以理解為類似於電動汽車和充電樁之間的關係。
基於此前的構想，梅德赫斯特於1810年提出真空郵遞線的設想，並認為這種利用氣壓差在管道中傳送信件和貨品的方法，比郵遞員挨家挨戶運送要更加快捷、高效。進一步地，他開始想象用規模更大的管道運輸列車的可能性。
大氣鐵路利用氣壓使車體沿軌道前進，而非用車頭作為動力。圖/《科學》雜誌
1812年，他首次發表了一篇關於大氣鐵路的理論計算文章，論證了在鐵軌上方架設直徑數米的管道，通過氣壓差來快速運送貨物和乘客的可行性、效果和優勢。此外，他還構想了另一種大氣鐵路的形式，即在鐵軌下方鋪設一根長管，管道內有器件與列車相連，器件在氣壓差的驅動下運動，從而帶動列車行進，列車的動力源不是車頭，而是車體下方的管道。在他去世前不久的1827年9月，出版了著作《新型內陸運輸系統》，對氣動推進推崇備至，認為這種方式即使沒有馬匹或其他動物提供動力，也能達到96公里的時速。
大氣鐵路的主要機車及其下方的管道
大氣鐵路的主要機車及其下方的管道
然而，由於這樣那樣的原因，大氣鐵路並沒有成功實施，這一設想也就逐漸被束之高閣。直到2018年，一位89歲的美國工程師馬克斯·施力格把它變成現實：他在自家的葡萄園裡架設了一條軌道，鐵軌之間有一根直徑30釐米的聚氯乙烯管，管道外連一臺泵，用以抽出管中的空氣或將空氣注入管中。
馬克斯·施力格的大氣鐵路
在氣壓差的作用下，管道內的“推力車”便帶動與之通過磁鐵相連的列車行駛起來。這套只有標準鐵路系統六分之一大小的模型運行結果表明，它能夠輕易克服傳統列車無法逾越的陡峭坡度，而且運行噪音更小，不需要高架輸電線路，泵也能用可再生能源驅動。
馬克思·施力格用大氣鐵路的模型進行演示：在管道一端向內吹氣，列車模型就會在氣壓推動下行進。
未完待續。
接下來將繼續分享2.從舊理論到科幻再到新理論3.超級高鐵應時而生4.飛向太空，敬請期待！
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