车手们以相当慢的速度通过美洲赛道的第 11 个弯道。它很窄，他们只会以大约每小时 60 英里的速度行驶，具体取决于赛车。然后他们将冲刺主直道，这是一段四分之三英里长的下坡路段，可以让最好的赛车时速超过 200 英里。当我站在第 12 个弯道前的看台上时，一辆黑金相间的赛车迅速填满我的视野。今天的奥斯汀天气像德克萨斯一样炎热，接近 90 度并伴有湿气，但赛车带来了风。这风由噪音组成。车迷们为这种感官体验而来参加一级方程式比赛。当该系列赛于 1946 年，在第二次世界大战结束后不久启动时，奇妙的机器取代了可怕的炸弹噪音，取而代之的是速度相关的欢乐合唱。多年来，数百万粉丝蜂拥到赛道的边缘，聆听 F1 的轰鸣声。但你不仅仅是听到 F1 发动机。你还能感受到它。当赛车飞驰过看台时，其八个强劲气缸发出的冲击波打在我的胸部、后颈和眼后。称之为噪音公平吗？它感觉更像是一种情感。可惜我并没有真正看到一级方程式。我正在观看大师赛历史系列赛，这是第二天美国大奖赛的一项预赛。这辆全油门赛车确实是一辆 F1 赛车，但它已经是近 40 年未参加过锦标赛的赛车了。现代赛车的复杂混合动力发动机的功率是刚才从我身边飞驰而过的老式 V-8 发动机的两倍多，它们的声音不如以前那么震撼。你甚至无需佩戴耳塞就能站在当今一级方程式比赛的赛道边。这一发展让车迷和车队发出自己的喧闹声。分贝下降的转变发生在四年前，当时新的联赛法规将混合动力汽油和电动发动机投入 F1 赛车，以安抚日益关注环保的公众。虽然你可能不会将混合动力车——你知道，就像普锐斯那样——与地球上最杰出的赛车系列联系起来，但新款赛车比以往任何时候都更快、更先进。这对于竞争很重要，但对于技术溢出效应也非常重要，这对于 F1 在赛车界顶端的位置至关重要。许多一级方程式的创新最终会出现在我们的私人用车中：盘式制动器、碳纤维和牵引力控制就是几个例子，它们使我们自己的汽车更安全、更高效，是的，更快。
一级方程式的混合动力发动机确实带来了创新，但它们在感官刺激方面略有不足。
“这有点令人尴尬，”一级方程式赛车运动董事总经理罗斯·布朗当天晚些时候从距离赛道两个建筑和一个道路远处的密封白色接待室告诉我。“每个人都记得这些车过去的声音有多棒。”又一辆 V-8 发动机在赛道上尖叫，它的嘶吼声刺穿了我们空调房的圣所，他忍住了一丝微笑。布朗自 20 世纪 70 年代末以来一直在研究 F1 赛车，他回忆起一个更响亮的时代。“我们过去有过震耳欲聋的发动机，”他说。然后混合动力车出现了，“突然之间，你可以在一辆正在运行的汽车旁边进行交谈，”他说。
这暗示着一级方程式面临一个生存问题：在我们环保的未来，世界上最先进的赛车系列是否仍然会驱动我们公路汽车的创新，还是会变成纯粹的体育运动，以娱乐为唯一目标？或者全电动锦标赛是否会超越 F1，成为地球上最快的研发实验室？
一级方程式是世界上最烧钱的体育运动之一。比赛周末从三月到十一月在五大洲举行，每场比赛吸引超过 10 万名付费观众。车队预算高达数亿美元。其中大部分钱用于开发其纯种赛车的零部件、材料和系统。其中一些创新最终会进入我们的车库。
但随着消费世界趋势转向电动汽车，一级方程式丝毫没有放慢其燃油发动机的迹象。为了避免失去车迷和他们的钱包，F1 高管们寄希望于现代大奖赛的汽油驱动的感官冲击来维持兴趣。与此同时，为了维持环保车迷的兴趣，国际汽车联合会（FIA），负责管理大多数职业赛车运动的机构，最近资助了一个名为 Formula E 的新电动赛车系列。
你可能会认为一个全电动的比赛是最复杂的赛车，但 Formula E 的技术竞争性远不如 F1。为了吸引小型车队，FIA 使进入 Formula E（该系列赛只有三年历史）相对不具威胁性：许多主要部件是标准化的，所以你不需要像从头开始开发电池那样的大型研发部门。为了防止赛车巨头碾压新手，车队（车队）每年在他们的赛车上的花费不能超过 2500 万美元。这 apenas F1 预算的十分之一。在 Formula One 和 Formula E 中，FIA 对赛车队伍如何花钱拥有很大的发言权。最近，FIA 一直指示车队将资金投入绿色技术，即使是在注重性能的 F1 中。
每年，FIA 和一级方程式的管理团队都会向 F1 车队颁布技术法规；大约每七年，他们会制定一套经过彻底重新思考的规范。这些法规规定了赛车的各个方面：发动机配置、车手座椅的角度、赛车电池每圈可以放电的焦耳数等等。对这些规范的解读，甚至比在赛道上的竞争更重要，才是 F1 的真正赛场。
“车队正在进行一场技术战争，”布朗说，他曾是一名以残酷竞争闻名的技术主管。一旦车队收到这份超过 100 页的文件，工程师们就开始史诗般的“极客式”探索，寻找技术优势和漏洞来利用。
2014 年，该规范要求采用新的混合动力发动机，将一级方程式推向未来——或者至少是现在。法规要求使用小型汽油-电动组合，并将燃油使用量减少了 35%。这些被称为动力单元的装置高度先进。汽油动力部分仅排量 1.6 升——比丰田卡罗拉的排量还小——但其小巧的六个气缸却实现了惊人的效率。与电动机配合，它们能够产生超过 1000 马力。这些赛车和它们的小型发动机速度惊人，几乎在每场比赛中都打破了速度纪录。
然而，车迷们对混合动力车的首次亮相并不 impressed。“今年 F1 有点沉闷……我怀念……V8 发动机的震耳欲聋的声音，”一位 Twitter 用户写道。“#F1 in 2014 sucks. Hybrid v6 sound like my Jetta，”另一位用户发了推文。媒体也十分残酷。美联社的一篇报道称：“F1 的‘新声音得到差评’。”
右： 梅赛德斯车手刘易斯·汉密尔顿和车队负责人托托·沃尔夫。查尔斯·科茨/盖蒂图片社；马克·汤普森/盖蒂图片社
过去三年，赛车噪音水平有所提高，但对某些人来说仍然不够。目前负责制定所有控制法规的 F1 领导者布朗面临一个选择：是引导 F1 走向电动动力，还是推向燃油动力。毫无疑问，专注于电动动力将极大地惠及电动汽车研发；而燃油动力听起来会很棒。
布朗正在带回轰鸣声。
“表演必须是第一位的，”布朗说，然后开始拍桌子来强调他认为定义一级方程式的因素清单：“比赛[拍]，车手[拍]，历史[拍]，噪音[拍]，气味[拍]，氛围[拍]。”
FIA 下一套法规，目前正由布朗和他的团队起草，可能会提升气氛。它们将于 2021年生效，并可能允许更高的燃油流量，以便 V-6 动力单元——仍然是混合动力——可以提高转速并发出更响亮的轰鸣声。它们也可能取消一个通过从发动机收集能量来提高动力单元效率——也更安静——的装置。
不选择更环保的决定完全是出于商业考量。F1 成本高昂，布朗知道公司不会匆忙投入数亿美元来资助一个没有车迷的运动中的车队。“你创造了这场表演，因为你从制造商或技术合作伙伴那里获得了大量的投资，他们创造了这种一级方程式的魔力，”他说。
四次世界冠军梅赛德斯-AMG Petronas F1 车队的领队托托·沃尔夫也同意。“一级方程式是一场视听盛宴，”他说。“我们需要被赛车的纯粹速度、它们的观感以及发动机的声音所震撼。”
作为梅赛德斯-奔驰的一名公司高管（官方头衔：执行董事兼梅赛德斯-奔驰赛车运动主管），沃尔夫向一家上市公司负责，该公司每年销售的汽车超过 200 万辆。他的工作不仅仅是赢得比赛；他还必须确保他在赛道上取得的技术进步具有实际应用。
他可以把这个从他的待办事项清单上划掉。算是吧。2017 年末，梅赛德斯推出了 Project One，这基本上是一辆合法上路的 F1 赛车。“后桥配备了完全相同的动力单元，”梅赛德斯高性能动力总成总监安迪·考威尔说，他监督了该动力单元的开发。“唯一的区别是排气系统上增加了后处理装置以符合排放法规，并且调整了调校，使其能够适应普通汽油。”这是多么直接的技术转移！可惜我们大多数人都不会在当地的经销商那里看到 Project One。它们的售价为 280 万美元，梅赛德斯在销售当天就卖出了全部 275 辆。
至少，高性能混合动力车是快车领域的近期未来。但混合动力车燃烧汽油，而且它们已经在公共道路上使用了 20 年。很难看着装满碳氢化合物油箱的东西，并看到我们的动力未来。据大多数报道，Formula E 和涌向经销商的电动汽车浪潮将在未来几年主导我们的车库。
“每个人都赶上电动汽车的炒作，是因为 特斯拉 正在这样做，但没有一家走向纯电动的汽车制造商赚过一分钱的利润，”沃尔夫说，他带有德国口音的英语比平时稍微大声一点。
也许他只是紧张。第二天，他的首席车手刘易斯·汉密尔顿将驾驶他的 1000 马力混合动力赛车参加美国大奖赛，这场比赛让沃尔夫本周末来到奥斯汀。赌注不仅仅是击掌：一场胜利可能会为梅赛德斯赢得世界锦标赛——以及其约 1.5 亿美元的奖金。这算是一个高压力的日子。
尽管如此，沃尔夫仍在沉思电动汽车。“我个人的看法——我不是公路汽车专家——是混合动力是未来，”他说。“我可以看到城市里的全电动化作为第一步，其他地方都是混合动力。但我怀疑到 2030 年，电动汽车的比例不会超过 25%。”
即便如此，梅赛德斯仍承诺在 2019 年进入 Formula E。“我们加入的原因是我们的公路汽车将走向电动化——这是事实，”沃尔夫说。这听起来像是一个矛盾，但事实并非如此。梅赛德斯最近宣布计划生产一系列面向城市的电动汽车，称为 EQ，而赛车系列是该公司推广它的方式。“营销方面吸引我们，”他证实。当我问他 Formula E 的技术是否会对梅赛德斯在电动汽车方面的创新产生有意义的影响时，沃尔夫的回答很明确：“现在还没有。”
这是因为 Formula E 的法规相当严格。工程师可以玩动力总成，也就是物理上驱动车轮的部件。这似乎是一件大事，但每支车队都使用相同的底盘——决定汽车操控性的部件——和相同的电池。与内燃机不同，电池是电动汽车最重要的组成部分。正是它吸引了梅赛德斯来到起点。
目前的 Formula E 电池组无法持续 50 分钟的比赛，而且由于重约 440 磅，在比赛中途更换电池是不切实际的。这就是为什么，在 ePrix 的中途，会发生这种情况：赛车进入维修站。车手解开他的五点式安全带，取下方向盘，爬出赛车，跳几步到一辆充满电的赛车旁，爬进去，让车队系好他的安全带并装上他的方向盘，然后飞驰而去，马达发出愤怒的吸尘器般的嗡嗡声。
一次进站需要大约 40 秒——40 秒的安全带和在汽车之间跳跃。这很无聊，而且有点令人尴尬。哪家公司想要无法完成比赛的赛车？“因为电池撑不到比赛结束，这并不吸引我们，”沃尔夫说。
他并非孤例。“目前的配置鼓励人们产生里程焦虑，”迈凯伦应用技术公司（MAT）的首席技术官迪克·格洛弗说。自 20 世纪 60 年代以来，迈凯伦一直是 F1 的主要参与者：该公司不只是赛车：该公司的应用技术部门为 F1 的所有车队提供零部件。
MAT 正在开发一种电池，以解决 Formula E 的续航里程焦虑问题。猜猜新电池什么时候准备好。是的——2019 年，这也是梅赛德斯计划参加 Formula E 的时候。保时捷最近也宣布计划在那一年参赛。日产，这家电动车 Leaf 的制造商，将于 2018 年开始参赛。这些新车队可能会将 Formula E 变成一种技术战争，就像今天让 F1 如此引人注目一样。甚至可能取代它成为新一代的首要研发场所。
也许吧。
如果你问布朗，Formula E 的巨大挑战就像一只非常快的鸡和它昂贵的蛋：没有公众的关注和门票销售，车队就不会往这项运动里投入巨资，即使你允许他们这样做。但如果没有这些大金主的疯狂技术，全电动系列赛就不会吸引到人群……吸引到大笔资金。如此循环往复。
一个显而易见的解决方案似乎是：一级方程式可以走向电动化。几代人的历史使得法拉利这样的制造商很难退出。而大量的粉丝会购买门票和电视套餐，支持创造壮观机器所需的数十亿美元。正如那些同样的粉丝放弃了他们的 DVD 转而使用 Netflix，放弃了固定电话转而使用手机一样，他们也会欣赏除噪音之外的赛车方面。对吧？
“我看不出在未来五到十年内，”布朗说。“我看不出。”他指的只是运行 F1 每小时 186 英里速度所需的技术。“我们必须问自己一些棘手的问题，”他说。
这里有一个问题：如果 F1 仅仅是一项运动，没有现实世界的类比呢？军队不再用长矛作战，但奥运选手仍然赢得掷标枪的奖牌。为什么 24 辆燃油赛车在赛道上比赛不能成为我们全电动（或核动力、氢动力或其他）未来的组成部分？“交通运输可以变成一种商品；它不必在你身上激发任何情感，”沃尔夫说。“赛车——危险和技术——这会激发情感。我绝对可以看到两者并不总是一致的。”
或者也许这取决于你住在哪里。“我们习惯了相当同质化的世界，”迈凯伦的格洛弗说。“在未来，情况将完全不同。一些国家将大力推行电气化。在其他国家，情况不会与你现在拥有的有太大区别。”因此，F1 赛道上的技术可能在那些直到城市和基础设施密集型市场采用后数十年才能适合电气化的领域得到应用。对于一个以其全球影响力为荣的运动来说，这很有意义。
那天在奥斯汀，在周末的主要赛事中，梅赛德斯的刘易斯·汉密尔顿起步不佳，落后于他的法拉利对手，位居第二。然而，五圈后，汉密尔顿以每小时 200 英里以上的速度冲刺过四分之三英里的主直道，就在第 12 个弯道看台前，超越了法拉利。他取得了领先。他赢得了锦标赛。你只能听到人群的欢呼声。
本文最初发表于《大众科学》2018 年 1 月/2 月刊的“动力”特刊。
