第一百零五章蒸汽机车(1/2)

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1505年（弘治十八年）八月初三，宋应星、孙冠球、方以智、王文素、冯伦、马亮等看着成都工业区机车厂试制出来的首台“蒸汽机车”。

用马车在铁路上拉货固然可行，但作为一个穿越者，作为已经掌握蒸汽机技术的穿越者，朱厚炜当然是要把火车头弄出来的。

不过朱厚炜实在太忙，这一次攻坚蒸汽机车他没有亲自带队亲力亲为。他把从百科全书上的关于蒸汽机车的图纸交给宋应星挑头搞攻坚。宋应星是科学院院长，完全有能力完成。

上一次开会后王文素和马亮、冯伦、孙和斗接受任务后，方以智十分卖力，立即带领三十多个科学院和成都蓉城大学的学生开始研究。朱厚炜承诺如果攻关成功，三十多人的科研团队可以得到二千两的奖金，这让学生们干劲十足。

王文素，字尚彬，明代数学家。山西汾州（今汾阳市）人，约生于1465年，于明朝成化年间（1465－1487）随父王林到河北饶阳经商，遂定居。

他集毕生所学，撰写出四十二卷十二册约45万字的数学巨著《新集通证古今算学宝鉴》以及十二卷三册算学诗文集，为我国和世界算学界留下难以估量的文化遗产。

王文素在《算学宝鉴》中对研究数字排列组合的纵横图的研究，其复杂程度远远高于宋朝杨辉、明朝程大位，可称中国算史之最；该书中加、减、乘、除、开方等由简单到复杂的运算，均是用珠算完成的，被珠算专家称为中国第一部珠算书。 王文素献身数学，他用30年时间，以“吹开毛孔寻疵病，使碎心机觅本流”的认真精神和艰苦卓绝的劳动著成《算学宝鉴》，得到“数学中之纯粹而精者”的赞誉是当之无愧的。

后人通过对其《算学宝鉴》的挖掘、整理与研究发现：《算学宝鉴》是一部应用数学书，书中例题均取材于现实生活。可以说，《算学宝鉴》对当时社会商业、人文等方面的记实，是人们了解明代社会的珍贵史料。也是明代引领当时我国和世界数学研究最高水平的著作，其高次方程解法比英国的霍纳尔、意大利的鲁非尼早200年，比英国的牛顿、拉夫森早160年。

捣鼓了半个月，设计出了一台勉强算得上是机车的蒸汽机火车头。拉到工厂组装以后显然是设计技术不过关，对于管道铺设没有经验，这人类历史上的第一台蒸汽机车有些不王文素伦不类。

王文素把用于炮舰的小型蒸汽机直接移植到了火车上，这台机车拥有一个巨大的肚子。机车很高，机车外面布满了各种曲柄和杠杆。和轮船上的蒸汽机一样，燃烧室在蒸汽机的下方，因此整个蒸汽机车极高，足有两层楼高。

这和朱厚炜提供的圆柱形的蒸汽机车图片完全不同。

宋应星站在机车旁边看了半天，没有说话。

王文素有些紧张，这是他第一次独立设计的项目。顺便说一句王文素虽然是数学家，但数学是物理、天文等理工科的基础很多科学家如牛顿、钱学森等都是数学家，所以王文素完全没有问题。他弯腰站在宋应星的身边，说道：“院长，这台机车是我们第一次试制的，还很粗犷。主要是我们第一次在钢轨上跑蒸汽机，没有经验，不敢随便改动蒸汽机的结构。”

宋应星点了点头，说道：“跑起来试试吧。”

呜呜的汽笛声中，蒸汽机车喷出浓重的黑烟和炙热的白雾，渐渐运转起来。

不过令宋应星感到欣慰的是，这台样貌丑陋的蒸汽机车烧煤运转起来后，确实能够带动后面的车厢。机车带动了钢轨上的一辆装货车厢慢慢往前行驶，最后一路加速，在钢轨上跑出了十多公里的速度。

看到蒸汽机车动起来了，宋应星点了点头。王文素他们的第一次尝试能造出这样一台蒸汽机车，已经算是不容易了。

实际上，火车的蒸汽机车的技术难度高于轮船的蒸汽轮机，因为轮船上的轮机可以做得很大，占用空间多一些也无所谓，只要把蒸汽机做大并且搬上轮船就可以。而蒸汽机车是要在极为有限的空间中施展力量，对工业设计和管道布局都提出了挑战。

在原先的历史上，瓦特的蒸汽机刚刚经过改进能够带动转轮设备，18世纪使用蒸汽机的轮船就下水了。而第一台蒸汽机车要到19世纪才由乔治斯蒂芬森研制成功。可见火车头的技术难度远高于轮船。

詹姆斯·瓦特（james watt，1736年1月19日-1819年8月19日），出生于苏格兰的格里诺克，英国著名发明家，英国皇家学会院士，爱丁堡皇家学会院士，工业革命时的重要人物。

他改良了蒸汽机，发明了气压表、汽动锤，开辟了人类利用能源的新时代，后人为了纪念他，把功率的单位定为“瓦特”。

蒸汽机在他之前就有了蒸汽机并不是他看着水壶的蒸汽发明的，1763年，瓦特得知格拉斯哥大学有一台纽科门蒸汽机(newen steam engine)，但是正在伦敦修理，他请求学校取回了这台蒸汽机并亲自进行了修理。修理后这台蒸汽机勉强可以工作，但是效率很低。经过大量实验，瓦特发现效率低的原因是由于活塞每推动一次，气缸里的蒸汽都要先冷凝，然后再加热进行下一次推动，从而使得蒸汽80的热量都耗费在维持气缸的温度上面。

但是要想建造一台实际的蒸汽机还有很长的路要走。

1782年瓦特的双向式蒸汽机取得专利，同年他发明了一种标准单位:马力。

1782年，韦奇伍德在伊特鲁里亚陶瓷厂大规模采用博尔顿--瓦特铸造厂生产的联协式蒸汽机和伯明翰厂生产的动力机床，进行机械化陶瓷生产。

1784年，瓦特对联协式蒸汽机进行了改进，增加了一种自动调节蒸汽机速率的装置，使它能适用于各种机械的运动。从此之后，纺织业、采矿业、冶金业、造纸业等工业部门，都先后采用蒸汽机做为动力。

1785年以后，瓦特改进的蒸汽机首先在纺织部门投入使用，受到广泛欢迎。

1794年，瓦特与博尔顿合伙组建了专门制造蒸汽机的公司。在博尔顿的成功经营下，到1824年就生产了1165台蒸汽机。瓦特与博尔顿都赚到了不少钱。

斯蒂芬森(george stephenson，stephenson又译作史蒂芬孙或斯蒂芬逊等)早年做工，没有受过学校教育。父亲是个煤矿工人，在蒸汽机房里烧锅炉，全家8口人的生活全靠父亲微薄的工资收入来维持。

斯蒂芬森8岁便去给人家放牛，饱受风霜雨雪，由于是机械师家庭出身，又是一位煤矿工人的儿子，斯蒂芬森从小熟悉矿井里用来抽水的蒸汽机。

青年时期的斯蒂芬森，常常是白天在煤矿做工，夜里参加夜校学习并坚持自学，同时还替人擦皮鞋，以维持艰苦的生活。

1810年斯蒂芬森开始着手制造蒸汽机车。经过几年的努力，他终于在1814年发明了一台蒸汽机车，被称为"旅行者号"，它在前进时不断从烟囱里冒出火来，因此被称为"火车"。