他完成了人类历史上最伟大的旅行

作者:SME来源:科学网发布时间:2016-12-27

从目不识丁到“铁道之父”,他完成了人类历史上最伟大的旅行。

如果一件事一开始不是荒谬的

那它一定是没有希望的

  又是一年春运时,抢票大军又开始了无休无止的刷新。每年的这个时候,人们之间打招呼的话就会变成,“你买到票了吗?”可在200年前,人们回家是要坐马车的。

  1814年7月25日,一台叫做“布鲁克”号的机车开始运行。“布鲁克”号有两个汽缸,一只2.5米长的锅炉,它的车轮是有凸缘的,防止打滑,而供它行驶的铁轨是平缘的,它可以拉着8节矿车,载重30吨,以6.4km的时速前进,“布鲁克”号机车在一家煤矿里的轨道上行驶着,当煤矿上的居民第一次看到“布鲁克”号运行起来的时候,都惊得说不出话来。

  早期的蒸汽机车

  人们不知道这个“怪物”是什么东西,一直以来,运煤都是用马匹的,“布鲁克”号的烟囱一直向外喷火,于是人们给了它一个名字——火车。蒸汽机车的出现,使得陆地运输的革命又一次达到了新的高度,“火车”这个词,一下子取代了又慢载重又低的马车的地位。

  1825年,全球第一条现代铁路在英国诞生,这条铁路首次采用了1435mm的标准轨距,全长27km,由英国斯托克顿到达林顿,可以搭载450人,最高时速为24km/h。

乔治·史蒂芬森(George Stephenson)

  乔治·史蒂芬森George Stephenson),18世纪的伟大发明家。他改进了蒸汽机车,让“玩具式”的蒸汽机车成了重要的陆地运输工具,他设计制造了世界上第一条现代铁路,被誉为“铁道之父”

        1781年,史蒂芬森出生于英国一个普通的矿工家庭,他的爸爸妈妈有6个孩子,他是第二个孩子,一家7口人挤在一间小小的屋子里,他的爸爸妈妈都是文盲,目不识丁,长期的营养不良让他的爸爸妈妈身体十分羸弱,据说两人结婚登记的时候也只是拿笔画叉。

史蒂芬森故居

  清贫的家境没有给他读书的机会,身为家里的二哥,他自小就开始分担家庭的责任。8岁,是正常孩子在学校里读书的时候,史蒂芬森却只能帮人放牛、当矿井的挑拣工补贴家用,每天工作完回到家里的史蒂芬森都会看着家门口的铁道发呆,他经常看着父亲将煤铲进那台纽科门蒸汽机,看着蒸汽机冒着烟奔跑着,这台蒸汽机让史蒂芬森深深沉醉。

纽科门蒸汽机

  14岁那年,史蒂芬森成为了父亲身边的一位助理司炉,而这个职位,从此改变了他的命运,史蒂芬森对学习蒸汽机的知识充满了热情,加上他常年与蒸汽机打交道的基础,他很快就将蒸汽机的原理了解得一清二楚,空闲的时候,他会将报废的泵机拆开,再一个个零件重新组装好。

  史蒂芬森在学习蒸汽机原理

  史蒂芬森对机械有着极大的热情和天赋,他担任了矿井里重要的技术职务,渐渐地有了名气,很多矿主都称赞他,“有发明头脑,技术水平很高,满脑子的奇思妙想,还有着高涨的热情”。17岁那年,史蒂芬森想要学习瓦特新蒸汽机的原理,可不识字的他对着书只能一脸懵逼,无能为力,于是,他做出了一个决定,他要去上学。

詹姆斯·瓦特发明的改良蒸汽机,为蒸汽动力成功用于铁路运输奠定了基础

  他白天工作赚钱,晚上就去学校里读书,已经18岁的他坐在一群7、8岁的孩子中间,从26个字母学起,身边的嘲笑声此起彼伏,他也从不在乎。当他第一次歪歪斜斜地在纸上写下自己的名字的时候,他激动地笑了半天

乔治·史蒂芬森(George Stephenson)

  两年后,20岁的他得到了矿井上薪水最高的一份工作,负责卷绕装置,史蒂芬森是个聪明又勤奋的年轻人,12个小时的高强度工作之外,他还制作钟表和鞋子换取额外的收入,除去补贴家用的钱,他会买来很多机械和科技书籍,津津有味地读着。

乔治·史蒂芬森(George Stephenson)

  他结婚了,有了一个儿子和一个女儿,有着高薪的工作,家庭幸福美满,他似乎已经成为了人生赢家,然而,美好的生活并没有持续多久,他的小女儿刚出生3个星期就夭折了,第二年,他的妻子也因为肺结核离他而去,随后,他的父亲也遭遇横祸,父亲的工友在修理蒸汽机的时候突然放出蒸汽,烫瞎了他父亲的双眼。25岁的史蒂芬森一个人照顾着年幼的儿子和伤残的父亲,为了治疗父亲的眼睛,家里还欠下了不少的债务。

  史蒂芬森与儿子一起读书学习

  他家里的情况已然十分糟糕,可这时候,他又被招募到了拿破仑战争的前线,史蒂芬森本来还节衣缩食供养着一个替他在民兵团服役的人,可要上战场,谁又愿意冒着生命危险帮他去呢,从战场归来,他变得萎靡不振,甚至想过要移居美国,可看到年幼的儿子和行动不便的父亲,他最终还是打消了这个想法,继续留在了矿井工作。

拿破仑战争

  迫于生计,他带着一家人从华勒姆村搬到了威灵顿,来到威灵顿的史蒂芬森被一种新奇的玩意儿吸引住了。当地的煤矿工程师们用固定的蒸汽动力机械牵引煤车,当煤车要翻越山头的时候,他们就在山顶上安装一台蒸汽机,用绳子或铁链连接车辆,将煤车拉到山顶,再通过车辆的自重滚落山坡,这就解决了煤车上山的问题。

乔治·史蒂芬森(George Stephenson)

  看到这样的情景,史蒂芬森暗暗思索着,蒸汽机既然能将煤车拉上山顶,那平地上应该更能拉动煤车了吧,用蒸汽机做牵引,那可比用马匹要好多了也快多了,其实,早在好几年前,就有人制造出过蒸汽机车。

  1802年,特里维西克制造出了世界上第一辆利用轨道行驶的机车,那是一条在环形轨道上开动的机车,可特里维西克却只是邀请喜欢新奇玩意儿的人乘坐机车并且收费,这玩具似的机车并不能说服人们放弃马匹选择蒸汽机车。况且,笨重的机车还会将铺设的轨道压裂,很快,特里维西克放弃了蒸汽机车的研制。

特里维西克发明的“鼻祖”蒸汽机车

  特里维西克失败了,可对蒸汽机车感兴趣的工程师大有人在,怀特黑文的煤矿工程师们用纽科门蒸汽机制造出了一台机车,可这样的机车同样十分笨重,会将木质轨道压裂,效率十分低下。1812年,威廉·查普曼制造除了能够自身牵引的链式动力机,威廉·布鲁顿制造了一台能够利用固定在支架上的脚轮走路的动力车,这两个看似很厉害的发明却是纸老虎,中看不中用,根本没办法投入应用。

特里维西克将蒸汽机车作为伦敦市民的猎奇玩物,实用性不足

  蒸汽机车比起马车自然有着无法比拟的优越性,可各个煤矿主互相窥探打听,折腾了近十年,却都一无所获,根本就连一台像样的蒸汽机车都做不出来,接连的挫折让主流的工程界和科学界十分失望,甚至有人断言:蒸汽机车根本就没有任何前途。

英国工业时期的煤矿

  可史蒂芬森却不那么想,多年的煤矿工作经历告诉他,蒸汽机车可以解决煤在运输上的困难,他决心要研制出能适用于运输的蒸汽机车,改变人们“看新机器表演就是为了看锅炉爆炸”的想法。1814年,他在前人制造的蒸汽机车的模型之上经过多次的实验与改进,制造出了一台能够使用的蒸汽机车,这台被命名为“布鲁克”号的机车能牵引30吨的货物,还解决了蒸汽机车经常脱离轨道的问题。

  乔治·史蒂芬森(George Stephenson)

  可这台机车仍然有着很多的缺陷,最高时速只能达到6.4km/h,震动厉害,噪声很大,而且烟筒里还冒出了很高的火苗(因此被人们叫做“火车”,并沿用至今),这样的机车显然还不能被用于运输,于是,史蒂芬森继续着自己的研究与改进。

乔治·史蒂芬森(George Stephenson)

  1815年,他发现在很多矿井里都发生过瓦斯遇到明火爆炸的惨剧,他不忍看到矿工们遇难,导致妻离子散。于是,他发明出了一种矿山安全照明灯,可就在同时,另一位著名的科学家戴维也发明了类似的照明灯。与这位著名的科学家相比,史蒂芬森实在是太不值一提,几乎所有的人都觉得,一定是史蒂芬森剽窃了戴维的发明成果,即便史蒂芬森研究安全灯比戴维要早,可人们还是将发明安全灯的美誉给了戴维,安全灯事件让史蒂芬森背上了坏名声,可他却没有气馁,而是继续着自己喜爱的发明事业。

史蒂芬森发明的矿山安全照明灯

  他发明了将废气从烟囱排出从而使得锅炉的燃烧室形成负压的抽风方法,这样的方法提高了燃料的燃烧效果,不仅节约了燃料,还使得机车的速度提高了2~3倍(这可能是世界上第一次的火车大提速),他改进了产生蒸汽的锅炉,把立式锅炉改成了卧式锅炉,高度降低后,蒸汽机车的行走、转弯变得平稳了许多,也更灵活了,他在车轮的边上加了轮缘,防止火车出轨,又在承重的两条铁轨之间加装了有齿的轨道。

  史蒂芬森1816年设计的机车

  渐渐地,原来只在矿山上使用的铁路进入了越来越多人的视野,一位居住在达林顿的富商爱德华·皮斯对铁路很感兴趣,将大半生的精力都投入了铁路的建设中,皮斯决定要修建一条从斯托克顿到达林顿之间的铁路。皮斯组织成立了“斯托克顿至达林顿铁路委员会”、筹措资金、确定线路…终于,将铁路的修建提上了日程。

斯托克顿至达林顿铁路

  史蒂芬森听说了这条铁路的修建消息,他觉得,这是个绝好的机会。1821年4月19日,他来到了皮斯的住处,史蒂芬森给皮斯介绍了蒸汽机车的各种优势与好处,尽最大努力游说皮斯,他让皮斯接受了一个不容辩驳的事实:蒸汽机车牵引火车比马拉货车有效率得多,史蒂芬森的拜访十分有效。傍晚时分,当史蒂芬森从皮斯的家中离开的时候,皮斯已经从一个马拉货车派变成了蒸汽机车牵引派。

斯托克顿至达林顿铁路

  可除了皮斯之外,其他的投资者并不信任蒸汽机车这种东西,在人们看来,这种笨重又难看的蒸汽机车根本跑不过马车,更跑不过在河中行驶的蒸汽轮船。史蒂芬森只好又不遗余力地奔走于投资者之间,说服那些人采用蒸汽机车,听完史蒂芬森的话,投资者们也有了动摇,可他们并不敢完全相信史蒂芬森,于是,史蒂芬森在铺设轨道的时候并没有使用木枕,而是也为马匹留出了行走的空间。

  在皮斯的授意下,史蒂芬森成为了“斯托克顿至达林顿铁路公司”的总工程师,他像个拓荒者一样,开始了这项前无古人的开创性工作,他首次采用了1435mm的标准轨距,1435mm的铁道轨距被称为“史蒂芬森轨距”,如今已成为世界铁道的标准轨距。据了解,这个数据最早是罗马战车的宽度,罗马城堡的大门也是采用的这个宽度,而史蒂芬森出生地不远处就有罗马遗迹,残存着一些城堡,他可能受此影响。

  史蒂芬森发现极小的上坡路也会让蒸汽机车耗费极大的功率,即使只存在1/260的坡度,蒸汽机车也会浪费一半的功率,于是,他尽可能将铁轨水平铺设,以节约燃料。

罗马战车

  1822年5月23日,铁路的第一根铁轨铺设完成。为了提高铁轨的耐用性,史蒂芬森还主动放弃使用自己公司铸造的铸铁,他给铁路公司写了一封信,宣称为了采用更好的铁轨,他愿意损失一部分专利收入,在铁路建设的3年时间里,各种耸人听闻的谣言满天飞,街头的小报也充斥着各种质疑与嘲笑,可史蒂芬森丝毫没有受到影响,只是沉浸在铁轨的铺设中。

史蒂芬森坚持使用更好的铁铺设铁道

  1825年9月27日清晨,世界上第一条现代铁路全线通车,举行开通典礼的这一天,天气异常晴朗,四面八方的居民都好奇地来到了典礼上,虽然蒸汽机车已经诞生了20多年,可很多人根本没有见过蒸汽机车,人们抱着看四腿怪物的期望来到了典礼,却发现蒸汽机车和他们想象中的四腿铁马完全不一样,而是长着圆圆的车轮。

通车典礼

  史蒂芬森早已为铁路设计制造了一辆实用型机车——“运动号”。“运动号”的后面还挂着一节客车“试验号”,里面乘坐着好奇的达官贵人们,还有11节拉着煤和面粉的货车,14节拉着工人的货车,整列货车全长122米,搭载着300多名乘客。随着一声长鸣,蒸汽机车的烟囱里喷出了浓浓的烟雾,飘散出来的火星甚至将一些人的衣服烧出了窟窿,周围的人们看着蒸汽机车从面前呼啸而过,吓得惊慌失措、抱头鼠窜。

  下午3点45分,史蒂芬森设计建设的商用铁路完成了处女行,而作为牵引的蒸汽机车,除了两次抛锚之外,没有发生其他的事故,当到达终点的时候,车上已经载满650人,总重量达到90吨,平均时速12.8km,最高时速更是高达28km,将马车远远甩在了后面。7尊重炮发出震耳欲聋的炮声进行敬礼,教堂纷纷鸣起了钟声,庆祝人类历史上这一次不平凡的旅行,这是一场开辟了路上运输新纪元的旅行。

“火箭号”

  1829年,史蒂芬森又成功研制了“火箭号”新机车在优秀铁路机车的比赛中,以最高时速46km并且没有任何故障发生的成绩获得了优胜。从此,火车,正式成为了交通运输的新工具。

  

  它曾经被视为怪物,被断言不会有任何前途,直到他,给了它新的生命。

扫码加蝌蚪五线谱微信