遼東的工坊區(qū),在周明“固石灰”的加持下,煥發(fā)出了前所未有的活力。堅固的房舍拔地而起,冶鐵爐火熊熊,紡織機梭聲不斷。各地慕名而來的能工巧匠們,在周明的引導(dǎo)下,將傳統(tǒng)的技藝與“科學(xué)”理念相結(jié)合,使得遼東的生產(chǎn)力一日千里。然而,周明的心中,卻始終有一個更為宏偉的構(gòu)想,一個足以徹底改變?nèi)祟愇拿鬟M(jìn)程的偉大設(shè)想——蒸汽機。
他行走在繁忙的工坊內(nèi),看著工匠們揮汗如雨地操作著改良后的水力鍛錘、腳踏紡車。這些雖然比以往的工具高效百倍,但它們終究依賴于自然力量(水力、風(fēng)力)或人畜之力。周明深知,若要真正實現(xiàn)生產(chǎn)力的飛躍,必須找到一種能夠持續(xù)、穩(wěn)定、強大的機械動力。
“水力,受限于河流;風(fēng)力,受限于風(fēng)向;人畜之力,終有極限……”周明在心中盤算著。他想起了前世工業(yè)革命的標(biāo)志——蒸汽機。那咆哮著噴吐蒸汽的鋼鐵巨獸,曾將人類社會帶入一個全新的紀(jì)元。他知道,這才是他真正要攻克的難關(guān)。
然而,蒸汽機的原理對于這個時代的人來說,簡直是天方夜譚。如何向他們解釋“壓力”、“膨脹”、“做功”這些抽象的概念,如何引導(dǎo)他們從零開始“摸索”出蒸汽機的雛形,這無疑是周明面臨的最大挑戰(zhàn)。
他找到了最信任的幾位核心工匠,包括鐵山師傅,以及幾位在冶鐵和機械方面表現(xiàn)出極高天賦的年輕人。他將他們帶到工坊深處一間隱秘的密室,這里擺放著一些他平時用于實驗的奇怪器械。
“今日召集你們前來,是有一件比‘轟鳴果’和‘固石灰’更為重要的事,需要你們協(xié)助周明進(jìn)行‘摸索’。”周明語氣嚴(yán)肅,眼神中帶著一絲神秘的光芒。
工匠們聞言,皆露出疑惑而又期待的神色。他們知道周明總能帶來驚喜。
“你們可曾想過,水在燒開之后,會變成什么?”周明沒有直接切入主題,而是循循善誘地問道。
“水會變成水蒸氣,然后消散于空中。”一名年輕的工匠答道。
“那若是我們將水放在一個密不透風(fēng)的鐵罐中燒開,又會如何?”周明繼續(xù)追問。
鐵山師傅想了想:“那鐵罐會變得很燙,甚至可能會被脹裂!”他親眼見過燒水時不小心蓋緊鍋蓋,導(dǎo)致鍋蓋被頂飛的情形。
“沒錯!”周明眼中閃過一絲贊許,“這便是‘蒸汽’的力量!它雖然無形無質(zhì),但當(dāng)它被困于狹小空間時,便會產(chǎn)生一股巨大的‘推力’!我們今日要‘摸索’的,便是如何利用這股‘推力’!”
工匠們面面相覷,顯然對周明的想法感到匪夷所思。水蒸氣能有什么用?難道還能推動重物不成?
“墨子芯片,模擬原始蒸汽機的基本原理和結(jié)構(gòu),以及所需的材料和工藝,進(jìn)行簡易可視化演示。”周明在心中對墨子芯片下達(dá)指令。
墨子芯片立刻在他腦海中呈現(xiàn)出各種蒸汽機的演變過程,從古希臘赫倫的“汽轉(zhuǎn)球”,到薩繆爾·薩默斯的蒸汽抽水機,再到瓦特的改良蒸汽機。周明迅速從中篩選出最簡單、最符合當(dāng)前時代技術(shù)條件的原理。
“我們要做的第一個嘗試,便是制作一個‘汽轉(zhuǎn)球’。”周明示意工匠們看向桌上他繪制的簡易圖紙。
圖紙上,一個中空的銅球,下方連接著一根通向沸水鍋爐的管道。銅球兩側(cè),各有一個彎曲的噴口。
“將水燒開,水蒸氣會通過管道進(jìn)入銅球。當(dāng)蒸汽從兩側(cè)的噴口噴出時,這銅球便會自行轉(zhuǎn)動起來!”周明解釋道。
工匠們聽得目瞪口呆。他們從未想過,無形的水蒸氣,竟然能產(chǎn)生如此奇妙的推動力!
接下來的日子,這間密室成了周明和幾位核心工匠們的“實驗室”。
他們首先要解決的,是鍋爐。要產(chǎn)生足夠高壓的蒸汽,普通的鐵鍋顯然不行。周明指導(dǎo)工匠們利用遼東改良后的冶鐵技術(shù),鍛造出了一口壁更厚、密封性更好的“耐壓鐵鍋”。鍋爐的底部,則鋪滿了燃燒效率更高的煤炭。
然后是“汽轉(zhuǎn)球”。工匠們用精銅鑄造了一個空心的球體,并在周明的指導(dǎo)下,在球體兩側(cè)對稱地鉆出兩個彎曲的孔洞作為噴口。連接鍋爐的管道,也經(jīng)過了多次嘗試,最終確定了最佳的材質(zhì)和連接方式,以確保蒸汽不會泄漏。
第一次實驗,當(dāng)鍋爐內(nèi)的水被加熱至沸騰,蒸汽源源不斷地涌入銅球時,工匠們都屏住了呼吸。蒸汽從噴口中噴出,發(fā)出“嗤嗤”的聲響。然而,銅球卻紋絲不動。
“公子,這……這似乎沒用啊!”一名年輕工匠失望地說道。
周明檢查了一下,發(fā)現(xiàn)是噴口的方向和蒸汽的壓力不足。他示意工匠們調(diào)整噴口角度,并加大煤炭的燃燒,提高鍋爐溫度。
第二次嘗試,當(dāng)蒸汽再次噴出時,銅球終于發(fā)出了細(xì)微的顫動。緊接著,它便開始緩慢地、不規(guī)則地轉(zhuǎn)動起來!
“動了!它動了!”工匠們發(fā)出興奮的歡呼聲。雖然轉(zhuǎn)動速度緩慢,也不穩(wěn)定,但他們親眼見證了“水蒸氣推動物體轉(zhuǎn)動”的奇跡!
周明看著轉(zhuǎn)動的銅球,眼中閃爍著更深層次的光芒。他知道,這只是最原始的“蒸汽雛形”,一個簡單的“反作用力”原理演示。距離真正實用化的蒸汽機,還有著天壤之別。
他開始構(gòu)思更為復(fù)雜的原理。如何將蒸汽的膨脹力轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運動?如何通過曲軸將往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動?如何控制蒸汽的進(jìn)入和排出,實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的動力輸出?
他向工匠們解釋“活塞”的概念:一個能在筒中上下移動的部件。他解釋“汽缸”:一個密閉的筒狀容器。他甚至嘗試用簡易的木質(zhì)模型,模擬蒸汽推動活塞的過程。
“當(dāng)蒸汽進(jìn)入汽缸,推動活塞向上移動。當(dāng)蒸汽排出,活塞又會向下……”周明用手比劃著,工匠們聽得云里霧里,卻又隱約覺得周明所描繪的畫面,充滿了強大的力量。
“這……這比那汽轉(zhuǎn)球更加復(fù)雜!”鐵山師傅撓了撓頭,他雖然看到了蒸汽的潛力,但要將其轉(zhuǎn)化為周明所說的“持續(xù)穩(wěn)定的動力”,簡直是癡人說夢。
周明也清楚其中的難度。要建造一個高效實用的蒸汽機,需要解決一系列更為嚴(yán)峻的技術(shù)難題:
高壓鍋爐的制造:銅和鐵雖然可以制作鍋爐,但在高壓下,其強度和密封性都面臨嚴(yán)峻考驗。他需要更堅韌的合金,更精密的鍛造和鉚接技術(shù)。
活塞和汽缸的精密加工:活塞要在汽缸內(nèi)做高精度往復(fù)運動,汽缸內(nèi)壁必須極其光滑,活塞與汽缸之間的密封性也至關(guān)重要。這需要超前的精密加工技術(shù),遠(yuǎn)非現(xiàn)有工具所能達(dá)到。
閥門和調(diào)速機構(gòu):如何精確控制蒸汽的進(jìn)出?如何調(diào)節(jié)蒸汽機的轉(zhuǎn)速和功率?這需要復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)和精密的控制系統(tǒng),對工匠們的理解和制造能力提出了極高的要求。
能源效率:早期的蒸汽機效率低下,煤炭消耗巨大。如何更有效地利用燃料,將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機械能,也是一個巨大的挑戰(zhàn)。
安全問題:高壓蒸汽的危險性不言而喻,一旦鍋爐爆炸,后果不堪設(shè)想。如何設(shè)計安全的蒸汽機,也是周明必須考慮的問題。
這些難題,每一個都足以困擾這個時代數(shù)百年。周明知道,他現(xiàn)在所做的,僅僅是“理論構(gòu)思”和“小規(guī)模實驗”,距離實用化還有著非常非常漫長的距離。
但他并不氣餒。他相信,只要方向正確,只要不斷投入資源,只要有這群充滿求知欲的工匠們,總有一天,蒸汽機的轟鳴聲,會響徹遼東大地。
“這僅僅是第一步。”周明對著工匠們說道,“我們現(xiàn)在所做的,是為未來埋下‘種子’。或許不是我這一代人,也不是你們這一代人能夠完全實現(xiàn)。但只要我們將這些理論和實驗記錄下來,不斷傳承下去,終有一天,它將徹底改變這個世界!”
工匠們雖然不完全理解周明所描繪的宏偉未來,但他們看到了周明眼中那份堅定和執(zhí)著。他們知道,他們正在參與的,是一項足以流芳百世的偉大事業(yè)。
從這一刻起,在遼東工坊的深處,一個名為“蒸汽動力研究小組”的秘密團隊悄然成立。他們沒有日夜趕工的壓力,只有無盡的探索和嘗試。他們記錄著每一次實驗的數(shù)據(jù),繪制著每一個構(gòu)思的草圖。他們是遼東未來的工程師,也是這個時代最早接觸“工業(yè)革命”火種的人。
周明明白,工業(yè)革命的啟動,需要社會體系、人才儲備、資源供應(yīng)、科技水平等多方面的協(xié)同發(fā)展。他現(xiàn)在做的,是超前于時代,理論先行,為未來工業(yè)化打下基礎(chǔ)。這就像在貧瘠的土地上播撒下一粒珍貴的種子,它需要時間,需要呵護,才能生根發(fā)芽,最終長成參天大樹。