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通不久廣受歡迎。在1850年后的幾十年間，英國出現(xiàn)了其他許多鐵路設施。利物浦和曼徹斯特鐵路在開通以前進行全面試車時，“火箭號”最大速度達到每小時46.7千米，這在當時被認為是極快的了。

在英國諾森伯蘭城附近的一所夜校里，有個18歲左右仍不識字的青年，同小孩子一道從簡單的字母開始學文化，經過不懈的努力，在他19歲那年，他第一次驕傲地寫出了自己的名字。這個青年，就是被后人稱為“鐵路之父”的斯蒂芬孫。

“文盲”小伙子設計蒸汽機

1781年6月9日，喬治·斯蒂芬孫出生在英國泰因河畔諾森伯蘭城西南的一個小村子。這里是英國的一個煤礦，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，過著貧困的生活。父母親都目不識丁，在他們的結婚證書上，兩個人只是畫著十字代替簽名。

父親微薄的工資無法送6個孩子上學，剛滿8歲的小斯蒂芬孫只好去做放牛娃。由于父親的緣故，他從小就和蒸汽機結下了不解之緣。當時礦井里已經開始用蒸汽機抽水，父親每天都和蒸汽機打交道，天天都干得滿身是汗，身上也熏得漆黑。對此，小斯蒂芬孫不但不反感，反而希望將來也能像父親那樣。

斯蒂芬孫很喜歡用泥土制作蒸汽機模型，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。父親見他如此喜愛蒸汽機，便在他14歲那年在礦上安排他做了個見習司爐。小斯蒂芬孫高興極了，因為從此他就可以和日夜渴望擺弄的蒸汽機相伴了。好奇心很強的小斯蒂芬孫并不滿足于只是為蒸汽機添煤加油，他一有空兒就琢磨他的這個心愛的“朋友”。總是不停地思考，它為什么靠“吃煤”就能干活兒？它干起活兒來為什么總是發(fā)出“轟隆轟隆”的聲響？他有時甚至想，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拉車呢？

在以后的工作中，他開始留心機器的結構。每當機器發(fā)生毛病技師們來修理機器時，蒸汽機的司爐和操作工人都去休息了，可是斯蒂芬孫卻留下來為修理技師們打下手。他仔細觀察技師們的每一個動作和拆下來的零部件，并詢問技師們一些問題，請求他們給以解答。這樣，他逐漸對蒸汽機的內部構造有了初步的了解，并且對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說，這幾天機器噪音甚大，恐怕是機器內部的泥灰阻礙了部件的運動。他主動提出，愿利用下班時間將其內部清理一下。在工頭同意后，他對蒸汽機來了個大拆卸，把所有的零部件都拆開來，加以歸類，并分析了各種零部件的作用和功能。這時，他感到從沒有過的暢快，他對自己的這個伙伴可以說是完全了解了。裝機時，他發(fā)現(xiàn)重新裝配比拆一臺機器難多了。好在平時的觀察積累了一些經驗。他忙活了好半天，終于把蒸汽機重新又裝了起來。

了解了蒸汽機的構造，斯蒂芬孫想自己也設計制作一臺小型蒸汽機。于是，他先畫好了圖，然后拿去給煤礦的機械技師長看。技師長看到設計圖后深感驚奇，這位愛才的老技師長勸他先不要急于制造機器，而是要先學習文化，掌握一些科學技術知識，那樣就可以不光模仿人家的東西，還可以創(chuàng)制出更好的機器。從此，斯蒂芬孫白天在煤礦做工，晚上到夜校學習。到21歲那年，他終于掌握了讀書的基本知識。一旦掌握了打開知識大門的鑰匙，斯蒂芬孫的技能更上了一層樓。

研制改進蒸汽機車

當時的英國，正處于工業(yè)革命的高潮，工業(yè)生產飛速發(fā)展，推動著社會生產和生活各個領域的變革，而工場手工業(yè)時期的交通運輸手段對于大工業(yè)來說，已經滿足不了要求，一場交通運輸工具的革命即將來臨。當時的英國修筑了大量公路，開鑿了大批運河，并鋪設了不少供馬車運行的“鐵路”（兩行用鐵皮包著的木軌），但仍然滿足不了社會的需求。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。

此時的斯蒂芬孫已是大煤礦的機械技師長，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，率先在礦山鋪設鐵路，不但提高了搬運效率，而且大大減輕了搬運工人的勞動強度。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力，仍無法滿足大量煤炭的運輸要求。必須設法搞出一種新的動力機械來取代馬車才行。自己不是早就設想過要用蒸汽機取代馬拉車嗎？現(xiàn)在，既然蒸汽機能用來開船，那它也一定可以用來開動車輛！

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

針對這兩個關鍵問題，斯蒂芬孫開始了自己的研制工作。經過兩年多的苦心鉆研，他終于成功地研制了自己的第一部蒸汽機車，取名“布魯海爾”，并于1814年7月25日投入運行，奔馳于基林格沃斯煤礦到港口之間15千米長的軌道上。它拖有8節(jié)車廂，載重80噸，時速達到每小時6.5千米。

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

為此，斯蒂芬孫不斷改進機車，加設了減震彈簧，同時，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，從而使爐中空氣循環(huán)加速，使煤燃燒更旺，反過來又使汽鍋內蒸汽發(fā)生量增加，火車的推動力增加了好幾倍。在不斷改進的基礎上，斯蒂芬孫又為礦山制造了第二臺、第三臺蒸汽機車。在此期間，他的蒸汽機車仍僅限于為本礦山運煤，并沒有向社會推廣。

“全英國的鐵路，都和我有關系”

1821年，英國政府決定在斯托克敦至達林頓之間鋪設鐵路。建成后，它將成為英國第一條公用鐵路，總長約為40千米。斯蒂芬孫被聘請擔任該項鐵路建設工程的總工程師。為此，他在指導鐵路建設工程的同時，于1832年與兩個共同出資者建立了世界上第一個機車制造工廠，并在廠內開始研制新型機車。

1825年，斯蒂芬孫在長期積累經驗的基礎上，研制成功了世界上第一臺比較完善的客貨兩用機車。它拖有38節(jié)車廂，載重90噸，時速達到24千米，命名為“旅行1號”。同年9月27日，在斯托克敦至達林頓之間的鐵路建成之日，他親自駕駛“旅行1號”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”周圍，好奇地打量著這個漆黑龐大的“鐵家伙”，興奮地議論著。很多人特意騎馬前來，要與它比速度，一爭高下。時鐘指向9點，斯蒂芬孫和600多名特約乘客，一起登上“旅行1號”。隨著一聲汽笛長鳴，煙囪里冒出了大團乳白色的煙霧，機車在轟鳴聲中開動起來，車下頓時一片歡騰。人們在共同為蒸汽機車的成功而歡呼。這宣告了具有廣泛用途的蒸汽機車正式誕生。

然而，圍繞著是否發(fā)展蒸汽機車鐵路運輸?shù)臓幷搮s很激烈。特別是當1826年英國最大規(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備上馬時，那些經營運河航運的資本家因經濟利益受損而強烈反對。由于受到反對，英國議會經過了很長時間的辯論才批準了這項工程。承擔該項工程的建筑公司再次聘請斯蒂芬孫擔任筑路總工程師。在工程建設過程中，斯蒂芬孫碰到許多非常困難的技術問題。這一帶地理條件非常不利，必須建造很多隧道和涵洞。此外，鐵路還要穿過沼澤和河流地帶，為此必須筑堤以及修建橋梁。好在他的兒子羅伯特已經長大，成了他的得力助手。在工程中，羅伯特多次獨立擔當起架橋的重任。有時為了求出最佳橋形，斯蒂芬孫也和兒子一起做試驗，最后搞清了橫梁的剛性所起的作用。在這些實驗中，斯蒂芬孫對板結構梁的設計理論研究，有了較大的突破。

鐵路建成了，至于選什么樣的機車一時還無法確定。政府決定在萊茵希爾舉行一次“機車競賽會”，以選出最佳機車。斯蒂芬孫為了參加比賽，他同兒子一起，特別制作了一臺新的機車“火箭號”。

1829年秋，候選者集合在出發(fā)地點，參賽的共有5臺機車。據當天的《利物浦光明報》報道，觀看這次比賽的觀眾達一萬多人。“火箭號”在車廂滿載旅客的情況下，達到時速40千米。報紙在報道中驚呼：“這次比賽將改變國內整個交通結構。”的確，1830年9月15日利物浦至曼徹斯特的鐵路正式通車后，英國便掀起了修建鐵路的熱潮。1838年英國鋪設的鐵路里程為790千米，1848年達8000千米，10年增加了10倍。

斯蒂芬孫作為蒸汽機車的奠基人，受到人們無比的敬仰，各家鐵路公司都爭先恐后地聘請他當顧問。在一次眾議院的演講中，斯蒂芬孫不無自豪地說：“全英國所有的鐵路，沒有一條與我沒有關系。”

受英國的影響，歐洲各國也紛紛修建鐵路，鐵路很快成了世界各國最大的產業(yè)，蒸汽機車和鐵路成了人類交通運輸?shù)闹饕ぞ摺?/p>