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上文书讲到了斯蒂芬逊主持修建了达林顿的铁路。这条铁路还是很成功的。他同时也在争取曼彻斯特到利物浦的铁路修建权。但是议会辩论的时候，他表现不太好，导致被反对者攻击。最后议会没有通过铁路修建的法案。这也导致了他人生的最大一次挫折，他被开除了。 不过达林顿铁路的成功运营，使得他的声誉回升。最后人家不得不把他请回来，毕竟斯蒂芬逊父子是最有经验的铁路工程师。不过呢，达林顿铁路上一多半跑的是马拉货车，蒸汽车不占大头。这就让斯蒂芬逊父子很不爽。利物浦到曼彻斯特的铁路绝对不能再搞马拉货车了。不过这事儿他们俩说了不算，人家运营者非弄个马拉货车跑上去，你能怎么办呢？这是不能靠命令去阻止的，只能靠实力说话，假如蒸汽机车真的方便快捷，马拉货车自然就淘汰了。 切特莫斯沼泽中的道路 斯蒂芬逊父子俩大致上有个分工，儿子去管火车头，老爹管修铁路。老爹乔治·斯蒂芬逊碰上的最头痛的事儿就是自然环境的限制。在两座城市之间，有个大沼泽。按计划有7.6公里的路程要通过这片沼泽。大部分人认为沼泽是没办法修铁路的，到处是水，下边全是烂泥，还有好多水生植物经年累月一代一代堆在里边，火车一走，还不全陷进去啊。乔治在修建达林顿铁路的时候发现了一个问题。在完全水平的铁路上，10磅的牵引力可以拉动一吨的货物。假如有个0.5%的坡度，那么能拉动的重量就打了对折。因此铁路要求尽量保持水平。所以斯蒂芬逊就需要削平山头，或者架设桥梁。沼泽当然可以用架桥的办法来解决问题。现在很多地方就是这么做的，因为沼泽湿地是非常重要的生态资源，尽量减少破坏。但是在当年，斯蒂芬逊那个时代，并没有这样的观念。而且全程架桥也太贵了，经费上是没办法承受的。 以前根本没人在沼泽地上修过铁路，这是破天荒的第一次。沼泽上首先是碰到很多水，一般来讲最彻底的办法就是把水排干。但是这显然是做不到的，工程量太大了。另外一种办法是填进去大量的沙土石头之类的。但是，下边还有大量的淤泥，淤泥是软的，时间长了要沉降的。现在施工的话，先要想办法排水，不全弄干了，起码铁路线附近要弄成干的。可以把部分的淤泥挖掉，重新填土。而且填土的顺序还有讲究，沙子，碎石，土壤这些层的性质都不一样，顺序不能搞错。当然啦，现在可以动用大型工程机械去挖掘。那时候是没有办法把淤泥全部挖走的。所以斯蒂芬逊才头疼呢。 后来，斯蒂芬逊观察到，周围的居民有办法在沼泽的泥地里行走。道理也很简单，脚底下绑个长木板之类的就行了。反正是加大接触面积，那么就不容易陷进去。所以斯蒂芬逊最后的解决方案就要多管齐下，先是动用200民工，在两边建排水沟，尽量把水排出去。即便如此，脚下的土地也还是很容易冒出水来，地下水位也很高。 第二步是组织大批人马往路线上填土，填进去砂石之类的东西。然后在地下铺上木材，铺上草。或者是拿柳条编成的大网，反正就是这一类长条形的东西，或者是面积大的东西，为的是尽量把铁路和火车的重量分散开，这样的话是可以防止沉降的。为了防腐，还撒了不少的煤焦油。下一步，再在上边堆泥土砂石建立铁路的路基。 1833年，火车穿过切特莫斯沼泽 这么干的话的确是可以解决问题，但是随之而来的麻烦是工作量惊人。切特莫斯沼泽地的环境非常差。有的地区积水很深，地形环境不利，导致排水不畅。大量的土石扔进去就像扔进无底洞一样。那也没办法，董事会的人也清楚，开弓没有回头箭，只能硬着头皮干下去。工人们干的也辛苦啊，大家都纳闷儿，这种地方一个人都没法站立，踩下去淤泥和水底生长的各种腐败的植物残枝败叶能一直埋到膝盖。这怎么能走火车呢？后来从利物浦拿来不少的焦油桶，埋在了底下，还盖上了很多石板。这下解决问题了，最艰难的路段就这么对付过去了。这条穿过沼泽的铁路一直沿用到今天，到现在仍然在上边跑火车，现代火车的重量比斯蒂芬逊的车重了好几倍，但是仍然可以安全的行驶。只是某些特别敏感的人会发觉，似乎这一段铁路是软的。列车振动的节奏和别的地方有区别。 橄榄山被人工切出一道峡谷 不光是这一段沼泽路段，后边还有大工程呢，那就是穿越橄榄山的工程。那是活生生要把一座石头的小山包切开一个大切口，人工制造一个峡谷。这条峡谷长两英里，有的地方深度超过了80英尺，大约是24米深，两边是直上直下的石壁，火车将从这个深沟里面穿越橄榄山。不得已用炸药吧，那时候用的都是黑火药，这总比人力要快点儿。 跨越桑基运河的高架桥，世界上第一座铁路高架桥，现在是英国的国家文物整条路还修建了64座桥梁，路上要跨越很多的河流。火车要求尽量走直线，最好避免上下坡，否则要损失运力。桥梁都是用砖石结构修建的，跨越运河的桥梁还要考虑桥拱的宽度，太窄了严重影响船只通行。有的桥梁就没办法采用砖石结构，斯蒂芬逊用了铸铁横梁，很多地方斯蒂芬逊都是有创新的。当然啦，逢山开路，遇水迭桥，需要的人手就非常多。 斯蒂芬逊带领无数工人奋战在铁路工地上。这些工人不过都是些失业者罢了，是啊，从1825年开始，英国就在闹经济危机，很多商品价格暴跌都没人要，当然就有很多人失业啦。这是一次相对过剩造成的经济危机，就像课本上学到过的那种。英格兰银行的黄金储备从1070万磅降到120万磅，银行有70多家破产。最重要的棉布出口减少了23%，可见经济危机来势汹汹。不管修铁路有多苦多累，有工作就不错啦。 包工头负责招聘，过来一位应聘的。包工头一看，这位身体健壮，又粗又胖，手提哨棒，脑门儿倍儿亮。这是农民工？这是武松！ 不管到什么时候，包工头都会尽量选能吃苦耐劳，能有把子力气干活的。一看这位，鞋子上全是泥，看来是个干活的人。行了，收下了。 过去在城里打工，修个房子修座桥，都是在人多的地方，唯独修铁路，一直在野外工作。工人们生活条件当然是很差的，自己搭个窝棚住。几年下来病死或者工伤致死的就不少人呢，每拖下去一天，就是无数的钱。董事会的人一直在催斯蒂芬逊，您快点儿吧，这都1828年了，开工多长时间了，我们陆陆续续投资46万英镑了，啥时候能建成通车啊？斯蒂芬逊两手一摊，快不了啊，除非给钱给资源，否则怎么加快啊。董事会说啦，拿破仑说过，他的字典里就没有不可能这个词。斯蒂芬逊鼻子差点儿气歪了，1821年拿破仑就死了，这都好几年了，坟头上草都好高了，别拿拿破仑说事儿。你们只要给我钱，给我人手给我材料，我能做到拿破仑也做不到的事儿，董事会也没辙。 没钱是万万不能的，不得已，董事会向利物浦政府贷款10万英镑。政府就要派人考察这条路的建设情况，铁路建设是没多少可说的，但是很多人在政府派出的工程师托马斯·特尔福特耳边说坏话，主要是说，蒸汽机车不灵，还是用马车比较靠谱儿。董事会里也有支持用马车的，这下又开始无穷尽的吵架了。 达林顿铁路的大股东爱德华·皮斯跟斯蒂芬逊是一伙儿的，他提议，你们组织代表团，到我们的达林顿铁路来实地调查一下看看再说。结果考察团认为，还是用固定蒸汽机车拉纤比较好。所以这也不能定纷止争。最后没辙，董事会出了个主意，来个比赛吧。是骡子是马拉出来溜溜，拉不出来的是驴。这是智慧与技术的较量，也是新观念与保守派的较量，意义重大，这场比赛势必会载入史册。 公司董事会决定，他们公开悬赏，征集一种最好的蒸汽机车。什么叫好蒸汽机车呢？根据速度、重量、马力、耗煤量、排烟量等指标进行综合打分，谁的分数高谁赢啊，胜者奖金为500英镑，这相当于乔治斯蒂芬逊当总工程师一年的收入，钱不老少啊。比赛的地点就在利物浦-曼彻斯特铁路已经完工的雨山段，时间是1829年10月份。路长一英里，比的就是来回跑圈。 悬赏告示一贴出，立刻就炸窝了，全英国甚至欧美的工程师们欣喜若狂，机会太难得了。这事儿既能展现自己的机械才华，又能拿到大笔的奖金，何乐而不为呢？各地的工程师们发狂了，外带不少铁匠跟着起哄，那年头不少工程师其实就是铁匠。学校里的学者也不甘寂寞，那些幻想家、发明家、哲学教授、机械工人、各色人等纷纷登场。民间隐藏的高人，类似扫地僧这样的纷纷出马。各种机车制造计划和方案甚至实物，源源不断的涌向利物浦铁路公司。铁路公司的人快招架不住了，拿过来一看，这个是减小机车摩擦力的方法，只用一根丝线就能拉动。那个是啥？那个是大马力机车，能够拉断碗口粗的绳索。还有的说机车采用氢气，氢气这玩意儿容易炸，这家伙也不怕爆炸。更搞笑的是有人提出不用燃料和蒸汽就能让机器循环运转，专家们一看，这不是永动机嘛。法国科学院1775年就提出永远不接受有关永动机的提案。尽管当时人们并不清楚为什么造不出永动机。但是这么多年来，各路神仙都试过了，没有一个能成的，本宇宙基本法则是出来混总要还的，怎么总想不劳而获啊。 卡诺 热力学的几个定律发现过程都很曲折，正是因为永动机始终都搞不出来，冥冥之中大家意识到，一定有什么规律在暗中支配着能量的转化运行。当时的人们可能没想到，解开热机效率之谜的那个人正在法国闷头研究呢，暂时还没人去打搅他，他叫卡诺，历史留给他的日子也不多了，他的研究成果要到半个世纪之后才能被人们所认识。我们后文书再提到他。 董事会组织的这个活动起到了非常大的作用，铁路这个新生事物，这么一折腾，等于宣传给了全世界，为英国铁路将来走出国门做出了贡献。 斯蒂芬逊父子当然很开心，罗伯特·斯蒂芬逊先前去了南美，回到英国先没回家，而是到处走访，把英国当时蒸汽机车的状况了解了一下，摸了个底。他心里有谱儿了，他家的机车肯定是最强的。别人还不如他家的呢。父子俩信心十足。精心准备，调试机车，就等着比赛的到来。 火管锅炉和传动系统 他们改进后的机车是用的所谓火管锅炉，也就是一个大水包，许多根管子在水包里边通过。燃料燃烧的烟气就从这些管子里面通过，把外边的水加热。烟气和水接触的面积越大，那么传热效率就越高。管子多，表面积就非常大，效率就非常高。有没有反过来的呢？水在管子里跑，烟气在外边。有啊，这叫水管锅炉，家用燃气热水器就是典型的水管锅炉。 燃烧的废气直接从烟囱排走，乔治·斯蒂芬逊偶然发现，加高烟囱就能提高效率，他也不懂这是为什么。可能北方的朋友，自己家生过煤炉子就会有体会，烟囱高一点，粗一点，拔烟效果就更好。上边烟拔得快，下边新鲜空气就不断补充进炉膛，里边烧得旺，火力就大。这是因为烟囱里面有一管子高温的烟气。这一管子高温烟气比周围的冷空气要轻得多，当然会有很大的浮力。现在这个拔力是有经验公式可以计算的，跟烟囱高度成正比。也和冷空气的密度以及烟气的密度有关系，归根到底是温度差，温度差越大，拔力越大。 火箭号、新奇号、无敌号 经过第一轮的淘汰，有5辆机车进入了下一轮。“新奇号”，自重2吨；“无敌号”，自重4吨；“火箭号”，自重4吨；“独眼巨人号”，自重3吨；“坚定号”，自重2吨。新奇号的颜值最高，一下就获得了大家的青睐。长得漂亮就是有好处啊。而且表现也不错，第一天人家飙出了28公里的时速，但是锅炉爆管子了，而且修了半天没修好。第二天新奇号就瘸了，带伤上阵，还能跑到15英里的时速。但是又一次出了故障。不得不推出比赛。 独眼巨人号原理图 负责搞笑的是独眼巨人号，别的车都是喷烟吐火的蒸汽机车，独眼巨人号不是，人家是一辆马车，说马车也不正确，人家是在车上装了个跑步机，然后让高八尺，长丈二的大洋马在跑步机上跑，然后带动车辆前行。能允许这种车上来凑热闹，真是服了这帮评委了。跑不了几步就不行了，直接退出比赛。 坚定号 坚定号一开始就坏了，连修了5天都没修好，最后一天的比赛是参加了，跑出了每小时10英里的速度，最后拿了一个安慰奖，26英镑。无敌号，几乎跑完全程，但是最后一刻锅炉烧坏了，不得已退出比赛。但是落选的选手未必没有好运，有人盯上这辆车了，发明人蒂莫西·哈克沃思还接到了两个订单，算是没白来啊。
火箭号模型 斯蒂芬逊父子的火箭号则是表现完美，没有出任何故障，稳稳当当以19公里的时速跑完全程。大家虽然觉得这辆车长得不好看，但是不得不佩服人家的动力性能。这辆车主要是儿子罗伯特的功劳。这父子俩成了世界上最大牌的铁路工程师。围观的人群里边有不少的外国铁路专家，从此蒸汽火车开始得到全欧洲的青睐。各国开始大力发展火车，连美国也不例外。 在利物浦到曼彻斯特的铁路线上，后来火箭号再创纪录，跑出了57.6公里的时速，铁路之父的桂冠就戴在了乔治·斯蒂芬逊的头上。英国掀起了建造铁路的狂潮，狂飙猛进二十多年，英国正式商业运营的铁路也从几十公里猛增到上万公里，并且影响了全世界的运输格局。
斯蒂芬逊的头像被印在了钞票上 虽然乔治·斯蒂芬逊功成名就，但是他心里还有一个小小的隐痛。这个隐痛导致了他与科学家群体的隔阂，他从不相信那帮伦敦的科学家。因为之前他们闹出过一场专利纠纷。直到最近，1833年，议会才宣布斯蒂芬逊的设计和戴维爵士是不一样的，并没有抄袭的问题。那么到底是什么纠纷纠缠了十几年呢？
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