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工业革命—正传:19.十八岁的小学生

 星光闪亮图书馆 2017-12-31


正传:19.十八岁的小学生 来自科学史评话 23:07

上文书讲到,富尔顿成功的搞出了蒸汽船,不仅在技术上获得了成功,在商业上也是大获成功的。美国就进入了蒸汽航运的时代,不过那仅限于内河。在当时跨越大西洋的航行是没人敢想的,怎么总觉得这事应该在几十年之后才能搞定,他们怎么也没想到成功来得如此之快。1819年萨凡纳号,穿越了大西洋,到达用英国的利物浦。开船的就是罗杰斯船长。这艘船本来并不是蒸汽船,是罗杰斯船长从纽约的一个船厂买来的。这是一艘320吨的小船,但是它很结实,是可以承受大西洋的风暴的。蒸汽机的锅炉来自纽约本地的铁工厂,其他的发动机部件和传动装置,则是新泽西州的一个炼铁厂提供的。锅炉有特殊的设计,可以防止结水垢。

这艘船看上去仍然像是一艘普通的三桅帆船。只是在桅杆之间有一个非常奇怪的大烟囱。因为船不大,装了75吨的煤和25捆木柴以后就装不了其他什么东西了。萨凡纳号可以搭乘32名旅客,里面儿的装饰也都是很不错的。地毯也是从国外进口的。船舱内部还装饰着黄铜饰品和红木。可是他们想找乘客,人家一个都不来,哪怕不要钱也没人来。没人来的话,能不能装少许货物呢?照样没人理他们,反正商业上是不成功的。

这艘船的首航就是从纽约到萨凡纳,萨凡纳位于佐治亚州和南卡罗莱纳州的交界处,萨凡纳河的入海口。这趟航程207个小时只有41.5个小时使用了蒸汽机。假如风大浪急船一直在摇晃,划水的明轮很容易就会露出水面空转,船往右边一歪,左边儿的浆轮就离了水面,反过来也是一样,这种情况还不如用帆呢。这也是大家不愿意在深海大洋使用明轮船的一个重要原因,在内河航运则没有这些麻烦。

萨凡纳号

到达萨凡纳港以后的几天,门罗总统登上了这艘船。门罗总统在战争部长卡尔霍恩的陪同下延着萨凡纳河巡视了城市的堡垒和防御。总统还非常开心的承诺了一个空头支票。萨凡纳号在完成了跨大西洋航行以后,政府应该把它买下来。最近经常有古巴海盗到佛罗里达沿岸来骚扰。正好,这艘船可以用来打海盗。结果这个许诺永远没有兑现,萨凡纳号从欧洲转了一大圈回来以后,政府根本就没买。而且蒸汽机又大又重,萨凡纳号根本装不了多少东西,最后反而是把蒸汽机拆掉,当做普通的帆船还多赚了点儿钱,这是后话不提。

5月24号,萨凡纳号开始了这段历史性航程,从萨凡纳直航利物浦。几天之后的5月29号,在大西洋上,有一艘船发现了一只发烟量非常大的船,看上去好像着了火,追了好几个钟头,死活追不上。毫无疑问,这就是萨凡纳号,人家正开着蒸汽机航行呢。第二天,他碰上一艘英国军舰。军舰也觉得新鲜。没见过这种冒着火还能跑得飞快的船。想追这艘船死活追不上,不得已开炮示警,罗杰斯船长把船停下来了。指挥官要求检查这艘船,万一这艘船是被海盗劫了呢。上了船一看,压根就不是这么回事儿。英国水手还非常好奇,这东西原来是用蒸汽机来驱动的。到了6月20号下午6点,这艘船停泊在利物浦港。航行经历了将近一个月。开蒸汽机的时间也只有80个小时,因为船上的燃料根本不够,只能省着点儿用了。

当时的利物浦港正是一派繁忙的景象,每年都有1万艘船停靠在利物浦港,不少是运棉花的船。因为50多公里之外,就是当时纺织业的中心曼彻斯特。利物浦港吞吐量非常大,每年来自美国的棉花就有40万包之多。美国现在是英国最大的棉花供应国,占了47%的份额。巴西的份额也非常大,占了16%。剩下就是印度东南亚之类的地方来的棉花。这些棉花运到曼彻斯特制成纺织品再运往世界各地。棉纺行业对气候有着非常特殊的要求。第一方面,温差不能太大,第二方面,空气中还要有足够的湿度,这样棉花纺出的纱线就会变得更加纤细。对于曼彻斯特来讲,它的东面和北面都有高大的丘陵拦截了西南的暖湿气流,因此这个地区每年的平均降水量可以达到一千毫米,而且这个地方温差也非常小,所以特别适合发展纺织业。

曼彻斯特碰上的麻烦是交通问题。在利物浦和曼彻斯特之间用车拉的话,运送一吨货物最起码要40个先令。所以大家就受不了,这钱太贵了,走默西河水运的话,每吨的通行费大概是12个先令。后来又挖了若干条运河,把运费降到了6到7个先令。但是利物浦和曼彻斯特这两个城市的关系一直搞的不太好。利物浦总是用航运优势地位去卡曼彻斯特的脖子,曼彻斯特当然就很不爽。后来曼彻斯特自己咬牙发狠,开了一条通海运河,算是绕开了利物浦的限制。所以这两座城市之间的死对头关系就一直延续到了足球方面。你仔细去看曼联队的队徽,里面还画着一艘船。所以曼彻斯特这座城市是跟运河紧密捆绑在一起的。

 请注意曼联标志里面包含的船的元素

尽管这两座城市之间总是不对付,但是它们共同创造了一段历史。世界上第一段商业运行的干线铁路就是连接利物浦和曼彻斯特的。要讲到这条铁路,就不得不讲到我们的大主角乔治·斯蒂芬逊和他的儿子罗伯特·斯蒂芬逊。

乔治·斯蒂芬逊1781年出生在了纽卡斯尔的一个矿工家庭。他父亲是在煤矿蒸汽机房里烧锅炉的,工作也就是给蒸汽机加加煤,实在不行,加点儿柴也行,蒸汽机就这个好处,对燃料不是太挑剔。全家八口人就靠父亲微薄的工资来维持。老两口都是彻底的文盲,结婚登记要签名,他俩都不会,只能画叉叉了事。想来和阿Q是一个量级的,阿Q只会画圆圈。

穷人的孩子早当家,这话倒是一点儿没错。小乔治8岁就去给人家放牛了。他10岁就去赶马车,还当过矿井上的挑拣工。因为他父亲是鼓捣蒸汽机的,所以他从小就对矿井和蒸汽机是非常熟悉的。直到年满14岁,他才跟随在父亲身边成为一名助理司炉。但是,他从小根本就没上过学,没有机会去接受教育。他到18岁了,仍然是一个彻底的文盲。连字母都不认识。18岁的大小伙子,跟七八岁的娃娃一起坐在课堂里,听老师讲课。我想很多人是根本就拉不下这个脸的,我们也可以想象斯蒂芬逊要承受多大的压力,还要遭受无数小娃娃的嘲笑。一直到19岁,他才能写出自己的名字。可就是这么一个起点如此之低的人改变了世界。所以斯蒂芬逊已经成了一个励志的传奇。

1808年,特里维西克制造的最后一台蒸汽机车在伦敦当玩具挣钱,后来一直没什么大的进展。后来特里维西克跑去南美,蒸汽车也就不了了之了。过了4年,怀特黑文的煤矿工程师打算把一台纽可门蒸汽机装到车上,那怎么可能,纽可门机是最笨重的一种蒸汽机,效率极低。一上路,轨道就压坏了。后来有几个工程师又造了几个能跑的机器,都是中看不中用,跑不了几步就趴窝。

到了1812年,布伦金索普倒是成功的研制了一台有齿轮的蒸汽机车。说白了就是轮子上带齿,铁轨上也带齿,这两边的齿必须咬合在一起。这个车运行起来是成功的,但是投入商业运营的效果却非常差。一来造价非常高,二来是运行速度极慢,根本都没什么实用性。到了1813年,一个煤矿的监管人叫威廉,他也搞出一个火车头,就在他的煤矿上使用,这台机车倒是可以使用的,而且一用就是好多年。但是他始终就在自己的煤矿里面打转转,从来不出门。

各大煤矿的矿主也都在想办法制造蒸汽机车。他们也看出了这个门道。但是因为技术问题,都不成功。他们还派商业间谍到处去打探消息,还闹出不少笑话。那个年代的商业竞争远,不像现在这么规范。那是什么手段都会用的。即便如此,一台像样的蒸汽机车都没能研制出来。导致很多人彻底没了信心,放弃了研究。甚至连工程界和科学界的很多人都认为蒸汽机车没什么前途。打破这种局面的,就是乔治·斯蒂芬逊。

乔治·斯蒂芬逊

要说斯蒂芬逊,他的弱势非常明显。那就是他的学识水平太差了。他学会写自己的名字都足足花了一年的时间。可见错过了就教育的黄金期,要付出多么大的代价。他的思维就缺乏系统与规范。他几乎所有的经验都来自于他自己拆装机器。但是他有一点非常了不起,那就是他知道自己的不足,他知道自己的知识非常欠缺,所以他一辈子都在如饥似渴的学习,而且真正做到了不耻下问。他大部分知识是跟他的儿子罗伯特·斯蒂芬逊学的。斯蒂芬逊的成功,很大程度上就因为他有一个好儿子,儿子罗伯特是他最好的助手。乔治·斯蒂芬逊感受到受教育对这一辈子有多么重要。他的父母是彻头彻尾的文盲,他自己也是个文盲,他决不能让这种悲剧在发生在自己儿子身上。所以在他的儿子罗伯特·斯蒂芬逊这一代身上,他打破了恶性循环。

斯蒂芬逊也有很多的优势。首先他对机械有一种特别的天分,第二点就是他有足够的耐心和毅力。第三点是他懂得,成功绝不是孤立的。一件事儿要做成,需要方方面面的支撑。

当时的蒸汽机车有几个大问题要解决。

  1. 蒸汽引擎体积太大,功率太小。

  2. 运行起来不平稳,跑起来的时候经常会翻车。

  3. 只能前进,不能倒车。

  4. 火车跑的太慢了。

  5. 轨道承受不住。

斯蒂芬逊非常可贵的就在于他认识到这些事情是彼此关联的,牵一发动全身。有一个环节做不好,火车与铁路就不可能成功。在他之前的那些工程师,统统没有想到系统的配套问题。他们只是一味的关心火车头,忘了考虑别的问题。

布吕歇尔号蒸汽机车

1814年,斯蒂芬逊造了一台蒸汽机车,起名字叫布吕歇尔号。这个名字就来自于著名的普鲁士元帅布吕歇尔。这位老元帅是个屡败屡战的典型,他多次被拿破仑打败,但他就是不服输。很可能是这种精神与品质引起了斯蒂芬逊的共鸣,斯蒂芬逊自己就是个命运的逆袭者。

我在这儿插一句,1814年的3月份,巴黎被第六次反法同盟的军队占领。拿破仑4月份宣布退位,他被流放到厄尔巴岛上。斯蒂芬逊当然不会想到,第二年1815年拿破仑居然会跑出来,又搞了个百日王朝,直到遭遇他人生中的滑铁卢。结束歪楼,咱们继续说正题。

斯蒂芬逊在研制布吕歇尔号的过程中解决了很多问题。比如说动力不足的问题。当然斯蒂芬逊并不知道,到底是怎么回事,他只是把排气管插到了烟囱里。后来的科学史专家去考证,也没有查出个所以然。一般认为斯蒂芬逊是误导误撞搞出来的。那么行车不稳的问题他又是如何解决的呢?那是因为。齿轮生产不过关,斯蒂芬逊开发了一整套连杆系统把这个问题就解决了。现在我们在老式蒸汽机车轮子上看到的那一套连杆系统,最早就是斯蒂芬逊搞出来的,后来又经过不断的改进才形成现在这个样子。所以这个布吕歇尔号能平稳地在铁轨上运行,拉着八节煤矿车,载重30吨,速度达到了每小时6.4公里。

罗伯特·斯蒂芬逊

此后的十年间,斯蒂芬逊和他儿子罗伯特一起先后搞了16台蒸汽机车,每一台都有所改进。用今天的术语来讲,叫不断的迭代,不断的升级,也叫小步快跑。火车头速度也从6.24公里提高到了40公里。这已经产生了质变,因为40公里已经超越了以前人类所达到的最高速度。

解决了蒸汽机车本身的问题,那就该解决外部配套的问题了。首要问题,就是解决铁轨的问题。生铁制成的轨道非常的脆,沉重的机车经常把轨道压碎,1818年,爱丁堡的一个工程师写信给斯蒂芬逊。建议采用熟铁锻造的铁轨。那个时代钢的造价是非常高的,所以当时钢还没有被大规模采用。等到钢的造价下来了,工业生产中也就很少看到熟铁了。等到19世纪中期,铁轨基本上就被钢轨取代了。那已经是很晚的事情了。有人说属铁是不是太软了?但实际上在当时来讲强度是够用了。斯蒂芬逊多加几个轮子就可以有效的减少压强。

尽管已经得到了改进,但是蒸汽机车仍然只是在矿山上使用,并没有介入一般市民的生活。一个新生的事物要想被公众接受,并不能只依靠工程师的努力,当时的一部分作家和艺术家也介入了这件事儿,因为他们在用想象力描绘一个未来的世界。将来的生活方式又是怎么样的呢?这需要想象力。当时一位英国作家托马斯·格雷就干了一件后来孙中山曾经干过的事情。那就是画地图,他为英国铁路的发展构建了宏伟的蓝图。这家伙不干别的,就趴在地图前面盘算着哪些城镇应该连在一起,他最后画了一张全新的英国铁路交通网规划图。可惜,这种事儿不是他能干的,因该是首相去干才对嘛。所以他到处呼吁,折腾了20年,照样没人理他。最后托马斯·格雷穷困潦倒而死。

现在回过头去看,英国的铁路网和格雷的规划大差不差。先驱往往变成先烈,这是个普遍规律。天下那么大,能工巧匠那么多,偶尔冒出个思维的火花,作出两个划时代的产品,那是很容易的事情。但是一个产品要想成功,必须有它生存的土壤与环境。只有周边所有的条件都凑齐了,才能够迅速成长。这也就是先驱往往变成先烈的一个很重要的原因。

我们去翻遍工业史。你总会发现,成功的发明家总是和优秀的企业家互相帮助,互相促进的。斯蒂芬逊也不例外,他还没遇到那个给他机会的人,那么给他机会的人又是谁呢?

下回再说……


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