说143。5公分的轨宽,「没有任何科学理论上的依据,纯粹是因为已经有人在用了。」(Puffert 2000:939注11)。
美国早期的铁路建造者,参观L&M与其它地区的铁道,认为L&M的规格较适合,就把整套工程技术搬回美国。另有一批工程师,1829年参观英国铁路,回国后在巴尔的摩(Baltimore)与俄亥俄(Ohio)之间筑了另一条铁路(B&O),把原本的4呎6吋轨宽改为4呎8吋半,目的是要和L&M系统的火车「接轨」。
但有几批工程师却另有盘算,有些采用3呎5吋,有些认为5呎较易使用(整数较简洁),有些人用4呎9吋(何必用8吋「半」 这么奇怪的规格呢?),有人坚持4呎10吋也不错。简言之,在最复杂的时候,美国铁路有过9种轨宽并存。
现在回过头来,看铁道的发源国(英国)。他们在建筑Great Western Railways (GWR)时,把轨宽扩大为7呎(没错!213。4公分),几条较短的路线,用5呎或5呎6吋。有些美国工程师,看到铁路老大改为宽轨,为了迎头超越,就把纽约与爱力(Erie)之间的铁路,建为6呎宽(182。9公分),希望能达到三个目的:最高速、最舒适、最低成本。
但事与愿违,有些人认为5呎6吋就够了。几经实验,19世纪中叶的美国铁道工程师,在考虑火车头的拉牵力之后,觉得还是以5呎至5呎6吋之间较合适。加拿大的铁路学者也有同感,而这正是英国当时采用的轨宽。
1860年之后,又有人感觉宽轨太耗动能,对蒸汽机的负担过重,认为还是老规格(4呎8吋半)较合适。在地势变化较大的地区,其实3呎6吋更合用,因为较容易转弯。在多山的地区,若用3呎宽的铁轨,就不必挖太宽的隧道,可以省下不少成本:3呎的铁路成本,比4呎8吋半的建造费用便宜三分之一(枕木、石块、人工、管理都较省)。
建造铁路时,美国政府只负责土地与公共事务,对具体的投资、兴建、技术规范都不插手。如果你是第一位在某个区域的铁道投资者,只要考虑自己喜欢哪种轨宽;第二位投资者,或许也可以自由选择轨宽;但第三位投资者,就必须考虑接轨问题,没有多大选择空间。在这种机制下,美国的铁道系统就出现一项特质:地区性的轨宽整合度很高,但全国性的相似度很低。
简言之,美国的轨宽是由民间工程师决定,而这又受到他们之前的经验影响:或是向英国某个地区学来的,或是依所购买的火车头带动力,来决定轨宽。为什么4呎8吋半最后会成为主流?因为采用者最多,滚雪球效应最大。换个角度来问:政府为何不居间协调呢?南北战争之前,有谁能预期日后会建造出全国性的铁路网呢?
那时投资铁路的人,只想载运货物和非乘客的人员,从河运抢些生意做,占住某个地区的地盘。他们甚至不想和其它区域的铁路接轨,基本的心态是互不侵扰地盘。加拿大也不希望美国的火车驶入,铁道的规格因而形成割据。现在美加两国的铁路、电话号码、电压、影印纸规格都已统一化,那是很后来的事了。
其实加拿大的国会,很早就知道轨宽标准化的重要性:1851年主张采用5呎6吋(167。6公分),他们的GWR在1854年营运时,就是依这个规格。美国国会把横跨大陆的轨宽选择权,授给林肯总统,他决定采用5呎宽(152。4公分)。但是中西部的铁道业者不愿接受,就和东部的同行结盟,游说国会采用最老式的英国轨宽(4呎8吋半,143。5公分)。
某些较贫困的地区,资本不够,希望采用窄轨,就在1872年另组一个「国家窄轨联盟」(National NarrowGauge Railway Convention):之后全国各地的窄轨,95%采用3呎(91。4公分)的规格。在这种「地区性整合度高、全国性整合度低」的结构下,美国的铁道系统,怎么可能在20年内(186686),就完成规格统一呢?4呎8吋半的规格获胜,是因为它有特殊的优越性吗?
其实在1860年代时,谁也不知道4呎8吋半会成为日后的国际标准,当时存在9种规格,工程师并无明显的偏好。为何会有统一化的认知呢?主要是各地区的经济发展后,运输量大幅增加,东西两岸的产品与人员相互运送,无法透过较受地域性限制的水运。当时东西横向的铁路,大都采用4呎8吋半,产生大者恒大的雪球效应,市场占有率愈来愈高。各地区的铁路公司,在利益的考虑下愈来愈合作:发展跨区的铁道系统,共同管理相互协助,这是推动铁道标准化的重要因素。
大家会问:把原来不是4呎8吋半的轨宽,不论是拉宽或缩窄,转换的成本不是很高昂吗?是的,费用看起来是不小,但相对于铁道的总价值,百分比并不高。主要的花费是整修路基,尤其是在扩宽轨道时。如果只是把轨道稍微拉宽或缩小,这属于「移轨」的问题,成本并不高。较贵的部份,是更换为4呎8吋半的车厢和火车头(机头)。
1871年时,把Ohio和Mississippi铁路,从6呎缩为4呎8吋半的平均成本,是每英哩1;066美金,再加上价值5;060美金的新车头。到了18856年间,这些成本更低了:更动南方轨道与设备的成本,每英哩约只需150美金。把窄轨拉宽的成本,每英哩约7;500美金。
对那些和4呎8吋半较接近的轨道(例如4呎10吋),就建造可以调整轮子宽度的车体,来相互通车。一旦整合的意愿明确化,确知每英哩的更动成本,占铁道总价值的百分比不高后,20年内很快地就整合完成了。4呎8吋半成为美加的标准规格,1937年成为国际标准,沿用到今日。
美国轨宽的故事告诉我们:(1)市场的需求,是规格统一化的重要推手。(2) 1880年代统一的4呎8吋半,以今日的车头牵动能力而言,并不是最具能源效率的规格;但这已是国际标准,改动不了了。(3) 4呎8吋半能一统天下,并不在于规格上的优越性,而是历史的偶然造成。(4)并不是最有效率、最具优势的东西,就能存活得最好。(5)这种path dependence(历史的偶然)的现象,在度量衡上最常见。听说1英呎的定义,就是某位国王鼻尖和手指之间的距离。
对美国标准轨宽问题有兴趣的读者,请进一步参阅Puffert (2003) “Path dependence” (:eh。encyclopedia) 16页的长文,与2大页的参考书目。
参考文献
Puffert; Douglas (2000): “The standardization of track gauge on North American railways; 18301890”; Journal of Economic History; 60(4):93360。
Puffert; Douglas (2003): “Path dependence” (:eh。encyclopedia)。
附录:网络版美国铁轨的故事
经济学中有个名词称为「路径依赖」,它是类似于物理学中的〃惯性〃,一旦选择进入某一路径(无论是「好」的、还是「坏」的),就可能对这种路径产生依赖。以下美国铁轨的故事,也许有助于我们理解这一概念,并且加深对其后果的印象。
美国铁路两条铁轨之间的标准距离,是4。85英呎。这是一个很奇怪的标准,究竟从何而来的?原来这是英国的铁路标准,因为美国的铁路,最早是由英国人设计建造的。那么,为什么英国人用这个标准呢?原来英国的铁路,是由建电车轨道的人设计的,而这个4。85英呎,正是电车所用的标准。
电车轨标准又是从哪里来的呢?原来最先造电车的人,以前是造马车的。而他们是用马车的轮宽做标准。好了,那么,马车为什么要用这个轮距标准呢?因为如果那时候的马车,用任何其它轮距的话,马车的轮子很快就会在英国的老路上撞坏。为什么?因为这些路上的辙迹宽度,为4。85英呎。
这些辙迹又是从何而来呢?答案是古罗马人定的,4。85英呎正是罗马战车的宽度。如果任何人用不同的轮宽,在这些路上行车的话,轮子的寿命都不会长。我们再问:罗马人为什么用4。85英呎,作为战车的轮距宽度呢?原因很简单,这是两匹拉战车的马的屁股宽度。故事到此应该完结了,但事实上还没有完。
下次你在电视上看到,美国航天飞机立在发射台上的雄姿时,你留意看,它的燃料箱的两旁,有两个火箭推进器。这些推进器是犹他州的工厂所提供的,如果可能的话,这家工厂希望把推进器造得胖一些,容量就会大一些,但是他们不可以,为什么?
因为这些推进器造好后,要用火车从工厂运到发射点,路上要通过一些隧道。而这些隧道的宽度,只比火车轨道宽了一点点。然而我们不要忘记,火车轨道的宽度,是由马屁股的宽度决定的。
因此,我们可以断言:可能今天世界上最先进的运输系统的设计,是两千年前便由两匹马的屁股宽度决定了。这就是路径依赖,看起来有几许悖谬与幽默,但却是事实。
3环境与身高
吴念真导演在某个电视广告上,说过一句引人注意的话,大意是:他最得意的事,就是儿子长得和他完全不一样。像我们在1950年代初期出生的人,在物质匮乏的1960年代末期之前就完成发育。我身高170公分,在军队「9人1班」的队伍里排第4位,约是同龄男性身高的30%。我比1930年出生的父亲高10公分,吴念真的儿子,依他那种深以为傲的口气,应该至少比他高15公分。
20多年来,我的主要工作对象是18到22岁的清华学生。我常看到比我明显高的男孩,但我没有具体数字可用来说明,台湾男性从1930年代起,随着经济的急速成长,平均每10年增加几公分。电视上常可看到华裔美籍(ABC)青年,比台湾青年明显地高,神情也较开朗活泼。为什么同种族的人,橘化为枳之后会有这么显著的差异?台湾和美国的国民所得差异,能解释这件事吗?
台大经济系魏凯立(Kelly Olds)教授专研台湾经济史,2000年他发表一篇论文:〈身高与台湾人经济福利的变化,18541910〉。他运用192131年间,日本在台湾所做的成人平均身高调查,比较日本治台之前和之后的差别。这项研究显示,日治初年的男女身高都明显增加:190810年间出生的男性,比188789年间出生的男性,平均增高2。62公分,女性平均增高2。48公分。根据这项1920年代的调查结果,当时就有人相信,台湾的经济将会很快发展起来。
研究经济环境与身高、疾病的关系,最近已成为经济学的一个领域,还有一份专业期刊:Economics and Human Biology(2003年创刊,每年3期)。这个领域的主要议题之一,是研究营养净值(蛋白质和卡路里)对身高的影响。研究的地区遍及世界各地,基本上都支持发育时期的营养与身高密切相关。根据魏凯立的资料,185099年间出生的台湾男性,成年后的平均身高在160。3至162。8公分之间,女性在149至150。9公分之间。相对地,190210年间出生的男性,平均身高在164。2至165。3公分之间,女性在150。8至152。5公分之间。
我对欧洲人的身高有三件印象很深的事。(1) 1979年我初到巴黎时,感觉我在同年龄的法国男性中,大概在50%左右。后来去西班牙和意大利旅行时,感觉到拉丁民族的身高,和日耳曼族的德国、荷兰、丹麦有明显差距。荷兰人的高挺、冷静、(尤其是)节俭,让我印象深刻。
(2)西班牙国王菲利浦二世(152798),曾经雄霸地中海域。1984年我参观他建造的庞大皇宫时,注意到他的寝室相当高雅宽阔,风格与法国的凡尔赛宫非常不同。菲利浦二世的卧室宽敞通风,床铺看起来实在舒服,炎热夏天参观时,真想躺下去大睡一觉。我有点惊讶地看到,床相当短,几乎是正方型的,中央部位微隆。我刚刚才看到他的全身画像,明白一件事:这张床足够他嬉戏翻滚了。
(3)巴黎的军事博物馆,位于市中心拿破仑墓园边,一进门就可看到密集排列的各种精造武器,从刀箭到盔冑到各式枪炮,丰富到难以形容的程度。它的门票和一般博物馆很不同:48小时有效,两天内可随时进出,因为没有人能在一天内详细看完。其中有个展览室,是真人尺寸的各国战士馆,展示军人的服装与武器配备。我看到高卢(法国)战士时有点意外:怎么比预期的矮?根本无法和陜西的兵马俑相比,如果那时候中法两军肉搏战,法军恐怕不会占上风。
这些都是印象,没有具体的数字左证。身高体重的历史研究,也是近20多年来才累积出一些成果。《美国经济学刊》(American Economic Review)在2001年3月第91卷1期,刊出Steckel与Prince合着的一篇短文(页28793),提供一项跨国的对比数据。
以19世纪中叶出生的军人为例,澳洲、美国、加拿大军人的平均身高1712公分,挪威、爱尔兰、苏格兰、瑞典1689公分,英、法、俄、德、荷1646公分,西班牙和意大利1612公分。你如果去过英国和荷兰,很难相信一百年前他们保家卫国的军人,平均只有165公分。1840年鸦片战争时,如果英军的平均身高只有165公分,中国军人应该不超过160。
如果你以为19世纪中叶(1850年代),澳、美、加军人的身高领先世界,那就搞错了。Steckel和Prince的文章提供明确数据,说北美8个印第安族成年人的平均身高,是172。6公分(样本数1;123人)。这8个族群中最矮的,是anche族,平均168公分(样本数73人);最高的是Cheyenne族,平均176。7公分(样本数29人)。也就是说,已经有高度文明的欧洲人,平均竟然比迁移性的印第安人矮3至11公分。为什么?
这项研究是根据1892年调查的数千笔资料,由当时著名的人类学者Franz Boas主持,带领一个团队在各地区仔细调查。这些数据在1982年发现后,输入计算机得出上述的信息。这些印第安人8族的总人口,19世纪中叶时少于10万,散居中西部的广大平原区。而在他们的分布地区,在19世纪时总共约有3千万头野牛生存过。主因是地广草肥,资源丰富,人类的威胁小;印第安人饮食中的肉类蛋白质丰富,也用野牛皮交换其它地区的粮食与物品。
北美洲印第安人
举几个例子,说