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《科技史笔记-蒸汽动力》:水与火的神奇结合,成为推动历史脚步向前的关键

 静逸阅读 2022-10-06 发布于北京

人们很早便发现,把水加热至沸腾,水由液体变为气体,体积会发生巨大的变化,增加到原来的100多倍。如果是在密封的容器里,这会产生巨大的动力。正是这个发现,促使工程师们创造出了推动工业革命出现的最重要的机械——蒸汽机。

《科技史笔记》分为《蒸汽动力》、《无形力场》、《原子之能》三本书,很有幸,我阅读了《蒸汽动力》这本。在这本书中我领悟到了科学技术之美,并且被每一项技术背后的故事深深吸引。

对于《蒸汽动力》这本书,不同的读者可以有两种不同的阅读方法。

一种是对有一定物理学基础的读者,或者对学校中学习的物理知识仍记忆犹新的读者,可以对书中描写的每一种机械的工作原理进行仔细阅读,从中可以了解到科学技术的先驱们是如何从无到有一步一步把如今看起来相当精密的机械研发出来。从刚开始的粗糙简陋一步步完善,其中走的一些错路弯路,其技术设想都不乏有可借鉴之处。在现在都来都是颇有趣味性和启发性的。

另一种就是像我这样,把在学校里学来的知识早早地还给老师,对作者列出的一些公式完全摸不到头绪,对作者仔细说明的一些貌似简单易懂的原理需要百般琢磨,才能大概了解其一二。但是这并不妨碍我们去通读这套书籍。因为在这套书里作者详细解释了诸如蒸汽车、轮船、火车如何通过人们的不懈努力和各种机缘巧合逐渐在历史中显露面貌,如何一点一点战胜原来以畜力为动力的运输工具。我们可以了解到当时的社会背景、生产和生活需求、以及为每一种机械出现而付出的各种努力。了解这些,对我们来说也是饶有趣味的。我们可以把这本书看作是一部人类生产力在特定历史时期的发展史。

从最初最原始的蒸汽机应用于矿井到被安装到车辆、轮船、火车上,担负起越来越重要的运输作用,作者对每一种蒸汽机和运输工具的设计都进行了详细说明。为了使读者能够看明白,还加入了大量的插图。不得不说,这些插图十分精美且详尽,像我这样一个对物理知识早已忘得一干二净的人,也可以通过这些插图大致了解到这些机械是怎样运作的。

但是随着阅读的继续,蒸汽机由粗糙转为精密,设计图也越来越复杂,就不是我能够轻易看懂的了。但是没关系,这时候我把这本书当做一本历史故事书来看。

在第二章第八节中,作者讲述了当时蒸汽轮船大多采用固定桨叶明轮。但是这种构造造成了能量的浪费,并且在行驶过程中产生剧烈的震动和噪声,不仅危害机械和船体结构,而且影响乘客的体验。为了解决这个问题,工程师发明了活叶明轮。

但是应用在远洋轮船上的明轮依然有无法解决的问题,船身时常被海浪顶起,这时明轮会脱离水面空转。而当船身砸入海水时,明轮又完全浸没在海水中,水阻过大,以至于明轮几乎停转。这使轮船上的蒸汽机很容易造成损坏。

这时有人开始研究用螺旋桨来替代明轮。而一位农场主出身的发明家史密斯在一次试验行驶的事故中无意发现了,螺旋桨越短,动力性反而越强。

在这一段书中,作者给出了活页明轮和螺旋桨的详细设计图和工作原理,这时我选择性地跳过了这段理论知识,而把注意力放在了——明轮给轮船公司和乘客造成了怎样的苦恼?为解决这个问题,工程师做了哪些努力?螺旋桨代替明轮的方式是怎样被科学家发现的?巴黎科学院悬赏征集造船的先进方案;古希腊的阿基米德发明了螺旋泵用来提水;达芬奇描绘过螺旋飞行器;史密斯驾驶着螺旋桨蒸汽轮船乘风破浪……

这些故事精彩纷呈,我读起来津津有味,在我的想象中,一艘巨轮正穿透海上的迷雾逐渐出现在我的面前。

在第二章的第十二节中,我认识了什么是迅捷如飞的飞剪船。为了对抗新生事物蒸汽机,旧技术的拥有者将古老的风帆动力发挥到了极致。这种帆船上至少会树立三根桅杆,这些桅杆总高度最高可达到60米,这是20层楼的高度。这些高耸的桅杆上最多可挂7层风帆,挂帆达到560平方米,超过五个标准游泳池的面积。这样的帆船从中国的广州出发到英国的伦敦,只需要100天左右。这样的速度在当时是让人瞠目结舌的。这些帆船在海上劈波斩浪,加上他船身细长,吃水深而船身窄,很像一把张开的剪刀,由此得名“飞剪船”。

在第三章的第五节和第六节中,作者介绍了一种神奇的气动火车。当时的工程师设计了一种直径为38厘米的密封管道,在管道中放置活塞,活塞的上端与火车的车厢相连。利用蒸汽机把活塞一端的管道抽成真空,大气压力便推动活塞向前运动,整列火车便被活塞带动着沿管道前行。这种火车速度极快,运行起来没有噪音,而且不需要车头,减轻了火车对铁轨的压力。简直如同今天的磁悬浮列车。看着就让人神往不已。

类似这种生动且极富趣味的描写,在书中比比皆是。正是这些故事,牢牢地抓住了我的注意力,使我成功地了解了蒸汽机从出现到在汽车轮船和火车上的应用的全过程。

通过阅读,我了解到了利益不仅是技术创新者的最强大动因,而且是技术的筛选器,经济,政治以及社会利益共同塑造了技术的发展轨迹。一个发明家是工程师与企业家的混合体,无法拆开。

这本书看似讲述的是枯燥的科学原理,在实际阅读中趣味性极强,对每一个科技小白都有很大的帮助,值得花时间去阅读。

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