夜校生發(fā)明了世界第一列火車

利物浦和曼徹斯特鐵路開(kāi)通不久廣受歡迎。在1850年后的幾十年間，英國(guó)出現(xiàn)了其他許多鐵路設(shè)施。利物浦和曼徹斯特鐵路在開(kāi)通以前進(jìn)行全面試車時(shí)，“火箭號(hào)”最大速度達(dá)到每小時(shí)46.7千米，這在當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是極快的了。

在英國(guó)諾森伯蘭城附近的一所夜校里，有個(gè)18歲左右仍不識(shí)字的青年，同小孩子一道從簡(jiǎn)單的字母開(kāi)始學(xué)文化，經(jīng)過(guò)不懈的努力，在他19歲那年，他第一次驕傲地寫(xiě)出了自己的名字。這個(gè)青年，就是被后人稱為“鐵路之父”的斯蒂芬孫。

“文盲”小伙子設(shè)計(jì)蒸汽機(jī)

1781年6月9日，喬治·斯蒂芬孫出生在英國(guó)泰因河畔諾森伯蘭城西南的一個(gè)小村子。這里是英國(guó)的一個(gè)煤礦，斯蒂芬孫的父親是礦上一名抽水操作工，全家人擠在一間靠近礦井的小屋里，過(guò)著貧困的生活。父母親都目不識(shí)丁，在他們的結(jié)婚證書(shū)上，兩個(gè)人只是畫(huà)著十字代替簽名。

父親微薄的工資無(wú)法送6個(gè)孩子上學(xué)，剛滿8歲的小斯蒂芬孫只好去做放牛娃。由于父親的緣故，他從小就和蒸汽機(jī)結(jié)下了不解之緣。當(dāng)時(shí)礦井里已經(jīng)開(kāi)始用蒸汽機(jī)抽水，父親每天都和蒸汽機(jī)打交道，天天都干得滿身是汗，身上也熏得漆黑。對(duì)此，小斯蒂芬孫不但不反感，反而希望將來(lái)也能像父親那樣。

斯蒂芬孫很喜歡用泥土制作蒸汽機(jī)模型，把泥土捏成汽缸、活塞和飛輪等形狀，然后裝配好放在火上燒硬，還真像那么回事兒。父親見(jiàn)他如此喜愛(ài)蒸汽機(jī)，便在他14歲那年在礦上安排他做了個(gè)見(jiàn)習(xí)司爐。小斯蒂芬孫高興極了，因?yàn)閺拇怂涂梢院腿找箍释麛[弄的蒸汽機(jī)相伴了。好奇心很強(qiáng)的小斯蒂芬孫并不滿足于只是為蒸汽機(jī)添煤加油，他一有空兒就琢磨他的這個(gè)心愛(ài)的“朋友”。總是不停地思考，它為什么靠“吃煤”就能干活兒？它干起活兒來(lái)為什么總是發(fā)出“轟隆轟隆”的聲響？他有時(shí)甚至想，看這家伙提水的“勁兒”，力氣一定比牛大得多，能不能也用它代替牛來(lái)拉車呢？

在以后的工作中，他開(kāi)始留心機(jī)器的結(jié)構(gòu)。每當(dāng)機(jī)器發(fā)生毛病技師們來(lái)修理機(jī)器時(shí)，蒸汽機(jī)的司爐和操作工人都去休息了，可是斯蒂芬孫卻留下來(lái)為修理技師們打下手。他仔細(xì)觀察技師們的每一個(gè)動(dòng)作和拆下來(lái)的零部件，并詢問(wèn)技師們一些問(wèn)題，請(qǐng)求他們給以解答。這樣，他逐漸對(duì)蒸汽機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造有了初步的了解，并且對(duì)它的拆裝步驟也略知一二。但他仍不知足。

一天，別人都下班走了，斯蒂芬孫找到工頭向他匯報(bào)說(shuō)，這幾天機(jī)器噪音甚大，恐怕是機(jī)器內(nèi)部的泥灰阻礙了部件的運(yùn)動(dòng)。他主動(dòng)提出，愿利用下班時(shí)間將其內(nèi)部清理一下。在工頭同意后，他對(duì)蒸汽機(jī)來(lái)了個(gè)大拆卸，把所有的零部件都拆開(kāi)來(lái)，加以歸類，并分析了各種零部件的作用和功能。這時(shí)，他感到從沒(méi)有過(guò)的暢快，他對(duì)自己的這個(gè)伙伴可以說(shuō)是完全了解了。裝機(jī)時(shí)，他發(fā)現(xiàn)重新裝配比拆一臺(tái)機(jī)器難多了。好在平時(shí)的觀察積累了一些經(jīng)驗(yàn)。他忙活了好半天，終于把蒸汽機(jī)重新又裝了起來(lái)。

了解了蒸汽機(jī)的構(gòu)造，斯蒂芬孫想自己也設(shè)計(jì)制作一臺(tái)小型蒸汽機(jī)。于是，他先畫(huà)好了圖，然后拿去給煤礦的機(jī)械技師長(zhǎng)看。技師長(zhǎng)看到設(shè)計(jì)圖后深感驚奇，這位愛(ài)才的老技師長(zhǎng)勸他先不要急于制造機(jī)器，而是要先學(xué)習(xí)文化，掌握一些科學(xué)技術(shù)知識(shí)，那樣就可以不光模仿人家的東西，還可以創(chuàng)制出更好的機(jī)器。從此，斯蒂芬孫白天在煤礦做工，晚上到夜校學(xué)習(xí)。到21歲那年，他終于掌握了讀書(shū)的基本知識(shí)。一旦掌握了打開(kāi)知識(shí)大門(mén)的鑰匙，斯蒂芬孫的技能更上了一層樓。

研制改進(jìn)蒸汽機(jī)車

當(dāng)時(shí)的英國(guó)，正處于工業(yè)革命的高潮，工業(yè)生產(chǎn)飛速發(fā)展，推動(dòng)著社會(huì)生產(chǎn)和生活各個(gè)領(lǐng)域的變革，而工場(chǎng)手工業(yè)時(shí)期的交通運(yùn)輸手段對(duì)于大工業(yè)來(lái)說(shuō)，已經(jīng)滿足不了要求，一場(chǎng)交通運(yùn)輸工具的革命即將來(lái)臨。當(dāng)時(shí)的英國(guó)修筑了大量公路，開(kāi)鑿了大批運(yùn)河，并鋪設(shè)了不少供馬車運(yùn)行的“鐵路”（兩行用鐵皮包著的木軌），但仍然滿足不了社會(huì)的需求。在這種情況下，水上交通工具率先完成了革命性變革。1807年，美國(guó)人富爾頓發(fā)明了蒸汽輪船，為陸地交通工具的變革作出了榜樣。

此時(shí)的斯蒂芬孫已是大煤礦的機(jī)械技師長(zhǎng)，他從大城市的“鐵路”中受到啟示，將木制鐵皮軌道改成完全用鐵制成的軌道，率先在礦山鋪設(shè)鐵路，不但提高了搬運(yùn)效率，而且大大減輕了搬運(yùn)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。但他不久又發(fā)現(xiàn)，僅僅改革道路還不行，靠畜力所提供的有限動(dòng)力，仍無(wú)法滿足大量煤炭的運(yùn)輸要求。必須設(shè)法搞出一種新的動(dòng)力機(jī)械來(lái)取代馬車才行。自己不是早就設(shè)想過(guò)要用蒸汽機(jī)取代馬拉車嗎？現(xiàn)在，既然蒸汽機(jī)能用來(lái)開(kāi)船，那它也一定可以用來(lái)開(kāi)動(dòng)車輛！

斯蒂芬孫開(kāi)始考慮研制蒸汽機(jī)車時(shí)，鐵軌已改用鑄鋼制作，克服了鑄鐵的脆性。斯蒂芬孫總結(jié)了前人的成果后認(rèn)為，以往的蒸汽機(jī)車之所以失敗，就在于它們都存在妨礙實(shí)際使用的缺點(diǎn)。其中最主要的有兩點(diǎn)：一是機(jī)器和燃料的自重與有效載荷之比不合理，造成運(yùn)載量過(guò)低；二是速度太慢，與馬車相比顯示不出什么優(yōu)勢(shì)。

針對(duì)這兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，斯蒂芬孫開(kāi)始了自己的研制工作。經(jīng)過(guò)兩年多的苦心鉆研，他終于成功地研制了自己的第一部蒸汽機(jī)車，取名“布魯海爾”，并于1814年7月25日投入運(yùn)行，奔馳于基林格沃斯煤礦到港口之間15千米長(zhǎng)的軌道上。它拖有8節(jié)車廂，載重80噸，時(shí)速達(dá)到每小時(shí)6.5千米。

這部蒸汽機(jī)車初步解決了運(yùn)輸效率問(wèn)題。可是它仍存在明顯的缺點(diǎn)：不僅外形難看，而且由于沒(méi)有減震裝置，跑起來(lái)震動(dòng)很厲害，有時(shí)甚至震壞了鐵軌。此外，它放起汽來(lái)聲音尖得厲害，把附近的牲口嚇得亂跑亂叫，引起沿線居民的不滿。有些人找上門(mén)來(lái)，指責(zé)斯蒂芬孫的“蠢家伙”聲音太響，把他們家的牛嚇跑了；有的說(shuō)車上冒出的火星燒著了他家的樹(shù)，震壞了他的房屋，要求賠償……

為此，斯蒂芬孫不斷改進(jìn)機(jī)車，加設(shè)了減震彈簧，同時(shí)，把汽筒與向上的煙筒相連，讓廢氣從煙筒中排出，這樣既減小了噪音，又增加了煙氣向上的沖力，從而使?fàn)t中空氣循環(huán)加速，使煤燃燒更旺，反過(guò)來(lái)又使汽鍋內(nèi)蒸汽發(fā)生量增加，火車的推動(dòng)力增加了好幾倍。在不斷改進(jìn)的基礎(chǔ)上，斯蒂芬孫又為礦山制造了第二臺(tái)、第三臺(tái)蒸汽機(jī)車。在此期間，他的蒸汽機(jī)車仍僅限于為本礦山運(yùn)煤，并沒(méi)有向社會(huì)推廣。

“全英國(guó)的鐵路，都和我有關(guān)系”

1821年，英國(guó)政府決定在斯托克敦至達(dá)林頓之間鋪設(shè)鐵路。建成后，它將成為英國(guó)第一條公用鐵路，總長(zhǎng)約為40千米。斯蒂芬孫被聘請(qǐng)擔(dān)任該項(xiàng)鐵路建設(shè)工程的總工程師。為此，他在指導(dǎo)鐵路建設(shè)工程的同時(shí)，于1832年與兩個(gè)共同出資者建立了世界上第一個(gè)機(jī)車制造工廠，并在廠內(nèi)開(kāi)始研制新型機(jī)車。

1825年，斯蒂芬孫在長(zhǎng)期積累經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研制成功了世界上第一臺(tái)比較完善的客貨兩用機(jī)車。它拖有38節(jié)車廂，載重90噸，時(shí)速達(dá)到24千米，命名為“旅行1號(hào)”。同年9月27日，在斯托克敦至達(dá)林頓之間的鐵路建成之日，他親自駕駛“旅行1號(hào)”舉行了通車儀式。

這一天，斯托克敦市市民以及周圍的村民們，早早地便聚集在“旅行1號(hào)”周圍，好奇地打量著這個(gè)漆黑龐大的“鐵家伙”，興奮地議論著。很多人特意騎馬前來(lái)，要與它比速度，一爭(zhēng)高下。時(shí)鐘指向9點(diǎn)，斯蒂芬孫和600多名特約乘客，一起登上“旅行1號(hào)”。隨著一聲汽笛長(zhǎng)鳴，煙囪里冒出了大團(tuán)乳白色的煙霧，機(jī)車在轟鳴聲中開(kāi)動(dòng)起來(lái)，車下頓時(shí)一片歡騰。人們?cè)诠餐瑸檎羝麢C(jī)車的成功而歡呼。這宣告了具有廣泛用途的蒸汽機(jī)車正式誕生。

然而，圍繞著是否發(fā)展蒸汽機(jī)車鐵路運(yùn)輸?shù)臓?zhēng)論卻很激烈。特別是當(dāng)1826年英國(guó)最大規(guī)模的鐵路工程——曼切斯特至利物浦兩大城市之間的鐵路工程準(zhǔn)備上馬時(shí)，那些經(jīng)營(yíng)運(yùn)河航運(yùn)的資本家因經(jīng)濟(jì)利益受損而強(qiáng)烈反對(duì)。由于受到反對(duì)，英國(guó)議會(huì)經(jīng)過(guò)了很長(zhǎng)時(shí)間的辯論才批準(zhǔn)了這項(xiàng)工程。承擔(dān)該項(xiàng)工程的建筑公司再次聘請(qǐng)斯蒂芬孫擔(dān)任筑路總工程師。在工程建設(shè)過(guò)程中，斯蒂芬孫碰到許多非常困難的技術(shù)問(wèn)題。這一帶地理?xiàng)l件非常不利，必須建造很多隧道和涵洞。此外，鐵路還要穿過(guò)沼澤和河流地帶，為此必須筑堤以及修建橋梁。好在他的兒子羅伯特已經(jīng)長(zhǎng)大，成了他的得力助手。在工程中，羅伯特多次獨(dú)立擔(dān)當(dāng)起架橋的重任。有時(shí)為了求出最佳橋形，斯蒂芬孫也和兒子一起做試驗(yàn)，最后搞清了橫梁的剛性所起的作用。在這些實(shí)驗(yàn)中，斯蒂芬孫對(duì)板結(jié)構(gòu)梁的設(shè)計(jì)理論研究，有了較大的突破。

鐵路建成了，至于選什么樣的機(jī)車一時(shí)還無(wú)法確定。政府決定在萊茵希爾舉行一次“機(jī)車競(jìng)賽會(huì)”，以選出最佳機(jī)車。斯蒂芬孫為了參加比賽，他同兒子一起，特別制作了一臺(tái)新的機(jī)車“火箭號(hào)”。

1829年秋，候選者集合在出發(fā)地點(diǎn)，參賽的共有5臺(tái)機(jī)車。據(jù)當(dāng)天的《利物浦光明報(bào)》報(bào)道，觀看這次比賽的觀眾達(dá)一萬(wàn)多人。“火箭號(hào)”在車廂滿載旅客的情況下，達(dá)到時(shí)速40千米。報(bào)紙?jiān)趫?bào)道中驚呼：“這次比賽將改變國(guó)內(nèi)整個(gè)交通結(jié)構(gòu)。”的確，1830年9月15日利物浦至曼徹斯特的鐵路正式通車后，英國(guó)便掀起了修建鐵路的熱潮。1838年英國(guó)鋪設(shè)的鐵路里程為790千米，1848年達(dá)8000千米，10年增加了10倍。

斯蒂芬孫作為蒸汽機(jī)車的奠基人，受到人們無(wú)比的敬仰，各家鐵路公司都爭(zhēng)先恐后地聘請(qǐng)他當(dāng)顧問(wèn)。在一次眾議院的演講中，斯蒂芬孫不無(wú)自豪地說(shuō)：“全英國(guó)所有的鐵路，沒(méi)有一條與我沒(méi)有關(guān)系。”

受英國(guó)的影響，歐洲各國(guó)也紛紛修建鐵路，鐵路很快成了世界各國(guó)最大的產(chǎn)業(yè)，蒸汽機(jī)車和鐵路成了人類交通運(yùn)輸?shù)闹饕ぞ摺?/p>