第四十四章 长大了当科学家（2 / 2）

由黄复华担任总指挥，出资人，主要研究骨干这三大要职的“蒸汽机”发明课题，如今正到了最关键的时刻。未来，铭记在史册的，将是中国的伟大科学家——黄复华，历经千苦，排除万难，带领着自己的学生们发明了“蒸汽机”，带领全世界进入了近代工业革命。

黄复华充分地应用自己学过的现代项目管理知识，分解子任务，安排进度，包括资金，物资，和人员方面的合理调配。然后，自己又拿出了十二分的热情，亲自上阵，查阅资料，实际参与各个方面的研究，忙得是不可开交。

历史上，最早发现蒸汽的力量，并且利用这股力量制作出了相应器具的人，应该是公元60年前后的古希腊工程师希罗。希罗利用蒸汽的力量，去推动神殿大门的开启，在当时简直就是神迹。希罗写了一本《压缩空气的理论和应用》的著作，里面描述了怎么利用蒸汽来推动神殿的大门：在祭坛上点着火，使祭坛内部的空气压力增加，挤压着空心球里贮藏的水，水流通过水管流入一个水桶，当水桶的重量渐渐增加而向下沉坠时，就会拉动盘绕在殿门旋转轴上的绳子，绳子带着旋转轴回转，殿门于是缓缓打开。当祭坛的火熄灭以后，空气的压力恢复正常，安装在旋转轴下方的配重就会下坠，同时拉动着以相反方向绕着的绳子，旋转轴于是朝着相反的方向转动，徐徐关闭殿门。

而近代对于蒸汽机的创造发明，就要到17世纪末了。

那时候是在英国，由于炼钢的需要，英国的森林都快要被砍光了，但是大家对燃料的需要仍然十分地迫切，幸亏这时候人们发现地底下还蕴藏着丰富的煤。煤矿越挖越深，从矿井里渗透出来的地下水使矿主们伤透了脑筋。为了将矿井里的地下水排除出去，不得不动用马来拉动辘轳，把地下深处的水提上来，规模大的矿井甚至要用500匹马来干这活。现在还经常用到的功率单位“马力”，源头就在这里。

1650年出生的萨弗里是英国皇家工程师队的大尉军官，他的出生地是出产铜矿的康沃尔。萨弗里亲眼看到，当矿井掘到一定深度的时候，地下水就会不断地渗透出来，矿工们许多时候都是双腿浸没在冷水中操作。为了排出坑道的积水，当时有些人利用手压泵造成真空的办法提水。但用这种方法，不能一次就将水提到所需要的高度，需要在几个高度安装几台水泵，接力提水。

萨弗里就设计发明了一种利用蒸汽的抽水机，其工作原理是：锅炉里的水烧开以后，蒸汽从上面的管道送出，通过一个汽桶，蒸汽挤压着汽桶里的水从通向上方的管子中排出，等汽桶里的水排空了，蒸汽又冷凝以后，汽桶就又变成真空状态，大气压力就会挤压着地下水从通向下方的管子中涌上来，将汽桶又给灌满。在这种循环的过程中，从锅炉到汽桶的连通管道有一个阀门，可以打开通入蒸汽，也可以关闭不让蒸汽进入。而与汽桶相通的上下两根管子，则各有一个单向阀门，只能让水流进和流出。

萨弗里发明的这种机器，原理和构造都比较简单，但却同时利用了两种力量：利用蒸汽的张力把水送出去，并利用大气的压力将水从地下提上来。

但是萨弗里的蒸汽机缺点太多了，它动作缓慢，抽提水的高度和数量还很有限，用于花园式私人住宅中进行装饰性喷水的效果倒还不错。萨弗里的蒸汽机还需要有人在那里不断地定时启闭阀门，既没有压力计来测量锅炉里的压力，也没有调节装置例如减压阀之类的来减少压力，存在着爆炸的巨大危险性。

真正得到广泛应用的蒸汽机，是纽科门蒸汽机。出生于1663年的纽科门，只是一位小五金商和铁匠，他设计的蒸汽机比萨弗里的更简单，其原理是：锅炉与汽缸相连通，汽缸上面有一个活塞A在动作，这个活塞A连着杠杆的一端。当汽缸里的蒸汽膨胀时，推动活塞上升，使杠杆的另一端下降，这杠杆下降端下面连接着有重量的平衡锤，挤压着水泵上的活塞B下降；当汽缸里的蒸汽冷凝成为真空时，大气压力就会推动活塞A下降，它就带动着杠杆将平衡锤提起来，使地下水被大气压力挤压着，冲开活塞B涌入水泵。就这样，只要连接着锅炉的汽缸不断地充汽、冷凝，它的活塞A就会不断地上下往复，抽水机也就能连续不断地工作了。

纽科门没有利用蒸汽的张力，只是利用了蒸汽经过冷凝而使气缸产生真空这一点，但正因为这样，纽科门蒸汽机不需要像萨弗里蒸汽机那样，将机器建在矿井下，也不必担心由于蒸汽压力而使锅炉爆炸，因此纽科门蒸汽机很快在整个欧洲矿业界得到了推广。一台纽科门蒸汽机所抽的水，等于50匹马所做的工作。蒸汽机不需要喂饲料和细心的照管，所以其费用仅需用马抽水的六分之一。后来，人们还利用纽科门蒸汽机在运河边给蓄水池和水闸供水。

1712年首次制成，可供实用的纽科门蒸汽机，其汽缸活塞直径为30.48厘米，每分钟往复12次，功率仅为5.5马力，即4千瓦。