运输网

公元前221年，秦始皇统一六国后，第二年即着手修建以都城咸阳为中心的驰道。驰道全长6800公里，通向新征服的东方六国。跑在这张全国性公路网上的是皇帝和他的扈从，以及经皇帝许可的政府官员及军队。

罗马人修路架桥的历史似乎更早，从公元前5世纪开始，随着统治疆域的扩大，罗马大道伸向已知西方文明世界的各个地区，连接欧、亚、非三大洲，形成环抱地中海的空前格局。[1]根据现代学者的估计，罗马大道总共12万多公里，其中铺设石块路面的就有8万公里（见图1-1）。这张古老的道路网无异于罗马帝国的血管系统和神经系统，离开了这张网，罗马帝国的军事、行政、财政、邮政和贸易便无法正常运转。西谚有云：“条条大路通罗马。”实际上，罗马通过条条大路掌控着各行省和主要城市的局势，维持了长达七八百年的地中海霸权。直到今天，部分罗马大道仍在意大利、法国、英国、西班牙等地使用。

图1-1 罗马大道网络

资料来源：https://worldhistory.org/article/758/roman-roads/.

现代世界的早期网络出现在英国。18世纪下半叶，蒸汽机的应用拉开了工业革命的序幕，马车已无法满足搬运煤炭、铁矿石和重型机器的需要，于是英国人开挖了运河，随后又将运输的重心转移到了铁路网。1825年9月27日，第一条蒸汽机驱动的公共铁路线在斯托克顿和达灵顿之间通车，全长40公里，由被称为“铁路之父”的乔治·斯蒂芬森（George Stephenson）设计，这一年亦被公认为“铁路世纪”的元年。斯蒂芬森既是具有创新精神的工程师，也是出色的企业家，他和儿子以及另外两个合伙人成立了公司，专门生产机车车头。1829年，斯蒂芬森以“火箭”号牵引车头在技术竞赛中胜出，除了500英镑奖金，还赢得了一份设计与建筑从利物浦到曼彻斯特铁路线的合同。1830年9月15日，这条线路建成投入使用，开幕式成了新技术的盛大庆典，吸引了包括英国首相在内的政界和工业界人士到场，斯蒂芬森等人亲自驾驶八列火车从利物浦出发，在人们热烈的欢呼声中抵达曼彻斯特（见图1-2）。

图1-2 1830年从利物浦到曼彻斯特的蒸汽机车

资料来源：https://en.wikipedia.org。A. B.克莱顿（A. B. Clayton）绘制。

● 人物

乔治·斯蒂芬森（1781—1848），英国机械工程师、发明家，出生在英国诺森伯兰的一个煤矿工人家庭里。由于家境贫困，斯蒂芬森8岁时帮人放牛，14岁时当上蒸汽机司炉的助手，繁重的劳动使他产生革新机械的愿望。从未接受过正式教育的斯蒂芬森17岁时才开始进夜校读书。因工作成绩优秀，他被破例提拔为矿上第一个工匠出身的工程师。经过多次试验，斯蒂芬森在1814年制造出了一辆能够使用的蒸汽机车，11年后试制成功世界上第一台客货运蒸汽机车“旅行号”。1829年，斯蒂芬森以“火箭号”新机车赢得建造利物浦到曼彻斯特铁路的合同，并于次年建成该段铁路，是为世界上第一条城际蒸汽客运铁路线。斯蒂芬森于1847年当选为英国机械工程师学会的第一届主席。

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利物浦到曼彻斯特铁路线的开通激发了英国人的投资热情，多条城际铁路接连开工。斯蒂芬森敏锐地预见到，单条铁路线最终会连接成一张网络，需要尽快统一各条线路的轨道宽度。在斯蒂芬森的倡导下，英国于1845年立法确定铁路标准轨宽为1.435米，这个宽度后来成了世界标准。19世纪中期，英国已有铁路3600公里，年运送旅客3000万人次，相当于同年的人口总数。到19世纪下半叶，铁路已接通了英国大大小小的城镇，形成全国性的运输网络。

大西洋彼岸，19世纪晚期的美国也在其工业发达地区建成了密如蛛网的铁路网（见图1-3）。

图1-3 19世纪晚期美国的铁路网

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事实证明，斯蒂芬森的轨道标准对铁路技术的推广起到了至关重要的作用。从理论的角度看，如果轨道宽窄不同，运输线路局限于一国一地而不能相互连通，将大大地降低网络特有的梅特卡夫效应（详见本书第4章）。秦始皇在修建驰道的同时，规定了车轨的宽度，“车同轨”才可形成交通网络，正如“书同文”才能顺畅地沟通交流。罗马帝国也规定了道路和车轨的宽度，保证不同的车辆在帝国境内畅通无阻。在本书的第2章我们将看到，当局域网扩展延伸到彼此相连时，通信协议成为必需，TCP/IP等协议之于通信相当于轨道标准之于道路网，为不同的电脑硬件和操作系统提供了统一的标准语言，使覆盖全球的互联网成为可能。

继铁路网之后，下一个登台的运输网是电网（见图1-4）。铁路网运送煤炭，而电网运送由煤炭等转化成的电能。

图1-4 19世纪美国全国性电网

注：美国电网目前由东部电网、得克萨斯电网和西部电网三大部分组成。20世纪90年代，美国联邦政府放松了对电力行业的管制，放开了供电市场和价格。面对复杂多变的需求，电力供应商们运用人工智能进行电力的调度，就像电话公司用自动电子交换机控制话音和数据传输一样。

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和蒸汽动力相比，电力传输没有噪声和空气污染，不需要建造大型厂房和安装笨重的机器，也不必靠近蒸汽机必需的水源，并且免去了煤炭运输的麻烦。电力对人们生活的影响更大（见图1-5），电灯取代了煤气灯和蜡烛；机器从工厂走进家庭，开创了家用电器的时代；与人们生活密切相关的服务业在制造业之后兴起，成为发达市场经济的主体；电力也为后续的技术创新，如电话、电视、电脑、无线通信和互联网奠定了基础。

铁路运输受轨道的限制，电力传送需要架设高压线。为了寻求更为灵活的运输工具，德国工程师卡尔·本茨（Karl Benz）经过多年研发，于1886年首先推出了内燃机汽车的商业化产品；1908年美国企业家亨利·福特（Henry Ford）采用流水线生产T型车，大幅度降低了汽车的成本和价格，汽车从奢侈品变成了中产阶级家庭的生活必需品。随着汽车的普及，公路再次兴盛，并替代铁路成为区域性中短途交通运输的主要渠道。1965年前后美国动工修建连接各州的公路网，在长途运输上也将铁路边缘化了。

图1-5 19世纪美国电力经济

注：1888年的纽约市，各个电力公司和电话公司密如蛛网般的电线布满天空。一场暴风雪造成大面积停电和通信中断，电力公司和电话公司吸取教训，将空中的电线埋入地下。

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自工业革命开始，技术进步便从未停顿，从蒸汽机到互联网，所有这些创新无不强有力地推动了经济的增长。