从简单锁的合成到信息的转化（版权：SRG·万科会）

Lv.8仄米空洞

法拉第

出于好奇，将笔袋上的密码锁拆了下来，并将它拆解成零件，“研究”了一下它的内部构造与工作原理。拆分下来的零件总数为12个（我能够拆下来的，拆不下来的整体算作一个）此密码锁的功能有两个：1.记录密码；2.修改密码。现在，我们来仔细分析零件的构造，来推导功能的工作原理。首先要谈论的是密码锁的外壳兼底座。它的左部是较长的弹簧与可活动的拉杆（长得比较扁平罢了），可以看出，弹簧卡在其中，起到使拉杆复位的效果，大部分弹簧在作为零件时都具有这种特性。在左下方与右上方各有一个有孔圆柱支柱，这是为固定密码锁的螺丝钉准备的位孔。正下方有三个并排的细支柱，可以发现，这是用来固定转盘的。这个地方的工作原理之后会提到。正上方凹入的卡槽是上锁的位孔，因为这个密码锁是用于拉链上锁的，所以两个位孔正好对应两个拉链。现在谈论的是，密码锁的数字信息简单输入键——转盘。仔细观察，转盘由三个部分构成（弹簧，具有切口的齿轮，一周排有数字的转盘）。同样的，因为弹簧的中空结构，所以很容易被支柱固定，而弹簧在这里的作用，就跟圆珠笔中的弹簧效果差不多，用弹簧形变产生的弹力对施力物体起到支撑或者固定的作用。在这里，数字盘每转动到不同的数字，弹簧因为与上方的底板有压缩而产生的弹力作用，对转动后的数字有暂时固定的效果。这个力恰到好处，太大则转不动，太小则固定不稳。这就是数字信息的输入。但还没完，仔细的看数字盘与切口齿轮的接口处，会发现数字盘的一侧有六个凸起的圆点，而切口齿轮的一侧有10个凹入的卡槽。很明显，这也起到了固定数字的作用，这种设计在密码锁的修改密码功能有着很大的关系，之后会具体提到。好了，现在来谈一下开锁的原理。这个原理所涉及到的零件有切口齿轮和“一张开锁板”，这个板子在拆的时候出了一点小意外，其实开锁板和左侧的拉杆原本是相连的，但拆卸的时候把他们分尸了。回归正题，开锁板向左平稳移动，便能带动上方卡槽的移动，达到开锁的目的。那锁的原理是什么呢？即以某种方式阻碍开锁，只是在不同的零件下，阻碍的方式不同而已。而使用者能以另一种或同种但是特殊的方式解锁。举个例子，钥匙就是开锁的特殊方式，他能够解除锁当中的某种机制（而这种机制，用来阻碍开锁这个过程），从而开锁。现在我们要思考一下在这个密码锁当中，什么阻碍了我们开锁（即这种机制），而使用者经过怎样的改动就能开锁呢？很容易联想到两种特殊的零件，转盘与开锁板。因为转盘是使用者仅能改变的物体，也是数字信息的输入者，则开锁方式一定与他有关，而开关与开锁板相连，制造锁的人会在这上面作文章。值得注意的是转盘上有一个特殊零件“切口齿轮”，他不仅与数字盘有关联还与开锁板相接触，所以他是关键。开锁板的一侧有两个金属板，那是固定拉链的地方，与锁的原理关系不大，但另一侧三个凸起的长方体倒是可以观察一下。会发现，连续排列的三个长方体正好均在切口齿轮相同的一侧，且极为靠近。而长方体的宽与切口齿轮的切口正好吻合，可以穿过。于是，问题便迎刃而解了。当三个切口正对长方体时，开锁板能够在拉杆的拉动下向一方平移，若有一个及以上的切口并不对应，开锁板就会受到切口齿轮的阻碍，不能移动，即无法开锁。总的来说，切口齿轮是阻碍开锁的机制，而使用者通过数字盘改变切口的朝向（即输入密码）来达到开锁目的。如果升华一下，可以说，数字密码是切口朝向的信息转化，而转化的方式则为轮盘的转动。到了这里，开锁的原理就基本解决了。但还剩下一个问题，好像还有一个叫做“修改密码”的功能，就是使用者是如何改变密码的。不然，一个密码锁发明出来后，若只能是一种密码，那密码锁的实用性就会大大降低，比如密码锁的制造者就有极大的可能知道密码。因此，我们需要让密码锁拥有修改密码的功能。经过询问，这个密码锁的主人（因为这个密码锁不是我的，我心血来潮拆的我老朋友的密码锁）告诉我，密码的改变方式是输入正确的密码后，向一边长时间拉动开关，同时重新输入自己想要的密码，松开开锁板，则原先的密码就改成了现在输入的密码了。虽然方式很简单，但是很值得去推敲，让我们进行逆推，来反向思考密码改变的原理。现在让我们来进行信息转化，将上面提到的方式换一个说法，与我们的零件联系起来。输入原先正确的密码=切口齿轮的切口方向正对开锁板上的长方体拉动开关并保持=长方体穿过切口并保持不动，使切口齿轮不能转动重新输入自己想要的密码=使用者转动数字盘松动开关=密码更改完毕现在可以来分析一下，与开锁的步骤之间有什么区别。前后唯一发生改变的是数字盘与切口齿轮的相对位置。在更换密码之前，切口齿轮与数字盘是共同转动的，而使他们共同转动的小装置就是之前提到的那6个凸起的半球和10个凹槽。这就让两者在不受到太大的水平外力下，两者基本能够共同运动。而此时被半圆球固定的切口齿轮，是切口对应了一个数字（不一定是切口正对着齿轮所对应的数字）。因此，实现了小切口与数字的信息转化，转化的前提是两者产生了对应关系。更改密码时，开锁板的平移使长方体卡入切口，使切口齿轮固定，而转动数字盘产生的水平力足以让数字盘相对于切口齿轮发生转动，切口对应的数字便发生了变化，以此达到更改密码的效果。到了这里，一切主要的问题都得到了解决。总体来说，这个密码锁相对于那些更高级的锁来说，更为简单，但是不同的锁之间，原理基本相同：以某种方式阻碍解锁，但使用者可以通过特殊的方式解除阻碍机制，达到开锁的目的。其中，信息的转化方式极为灵活巧妙，只要存在对应关系，就可以实现信息的转化。作者：万科会化学科普讲师——乙酰水杨酸