初夏的午後,格物學社的理事房裡靜悄悄的,只有筆尖劃過紙面的輕響。方格翻著本月彙總的各地工匠呈報,薄薄一沓冊子,記著南北各地匠人的小改良。有改進的水力紡車,比舊款多紡三成線。有新式的鍊鐵風箱,風量穩了許多,鐵水成色也更好。看著都實用,卻總少了點突破性的東西。
他放下冊子,端起溫茶抿了一口,跟旁邊坐著整理賬目明細的蘇小暖唸叨。
熱學的道理散出去快三年了,怎麼還沒人往蒸汽動力上走。
蘇小暖抬頭笑了笑,指尖還按著算珠。哪有那麼容易。格物道理寫在書上是死的,真要落地做成能用的器物,得耗無數材料無數功夫。再說尋常匠人吃飽飯便夠了,哪有膽子賭上全部家當,琢磨從來沒人見過的東西。真失敗了,一家子生計都沒著落。
方格點點頭,沒再說什麼。
他早就在《格物綱要·理卷》裡寫清了熱脹冷縮與蒸汽壓力的原理,還特意加了一段註解,說水汽膨脹之力可資利用,能驅器械、代人力,算是把路都指到了明處。可道理是道理,落地是落地,從書本上的幾行字到實實在在的機器,隔著無數次試錯,隔著千山萬水。
前幾日趙弘召他進宮聊邊軍軍備,聊完火器與糧運,末了也問起格物的前路。說如今造器、種田、醫人都有了章法,再往下走,最要緊的是什麼。方格當時便說,最關鍵的是動力。如今做工靠人力畜力,磨面抽水靠水力,都受著拘束。要是能造出不用靠山靠水、不用喂草料的動力機,在哪都能用,力道還大,各行各業都能再上一個臺階。
老趙手指敲著御案,沉默片刻便開口。要多久能做出來?
方格搖頭,說不好說。得有人摸著石頭過河,一點點試錯,慢慢磨出來。理論是通的,可實物差一分都不行。
老趙聽完只說了一句,要錢給錢,要人給人。真做出來,便是功在千秋的大事。大寧要往前走,總得有新的東西撐著。
遠在山東章丘的鄉間,張鐵便是摸到這扇門的第一個人。
他是當地的鐵匠,祖上三代都守著鍛爐吃飯。十五歲便能獨立打製農具,二十歲上手藝便蓋過了老父親,是十里八鄉有名的好鐵匠。他性子沉穩手又巧,打出來的鋤頭鐮刀,比旁人的耐用一倍,村裡村外的人都願意找他打鐵。
當地初級學堂辦起掃盲班後,張鐵收了工便去旁聽。起初只是想學會認字算賬,免得被牙行的人騙。學著學著,便迷上了格物的道理。先生講水遇冷結冰遇熱化汽,講物件受熱膨脹受冷收縮,這些道理看著簡單,落到打鐵的活計裡卻處處有用。比如淬火的火候,比如鍛打的力道,順著格物的道理調整,成品總能更堅韌幾分。
後來他攢了三個月的工錢,託人從府城買了本《格物綱要·理卷》。書不厚,紙頁卻厚實,裡面講力學、講熱學、講物質變化,配著簡單的圖示,直白好懂。張鐵把書藏在鍛爐邊的木架上,歇火時便翻兩頁,翻來覆去讀了幾十遍,書頁邊角都磨得起了毛。書裡專門有一段講水汽,說水受熱化成汽,體積能脹大數百倍,封在密閉的容器裡,便能生出極大的力道。
這段文字像一顆火星,落進了張鐵心裡。
他天天守著鍛爐燒水,總看見壺蓋被蒸汽頂得砰砰作響。從前只當是尋常小事,看完格物書便動了心思。既然蒸汽有這麼大的力道,能不能用它來推動物件,代替人力幹活。本地靠山多有小煤窯,礦井裡抽水全靠人力往上提,又累又慢,遇上雨季水大,常常淹了礦道,燒壞不少煤。要是能用蒸汽帶動水泵,不知能省多少力氣,救下多少工本。
念頭一起,便再也壓不住。
張鐵說幹就幹,先在自家鐵匠鋪的角落搭了個小土爐,用舊鐵壺改了個簡易汽鍋,鑽了孔接上銅管,另一端連著個粗鐵管做的缸筒,裡面塞了個木活塞。第一次試驗時,他燒旺了爐子,等蒸汽灌滿鐵管,木活塞直接被衝得飛了出去,狠狠砸在對面的土牆上,震下一層灰土。他嚇了一跳,拍了拍胸口,隨即又喜上心頭。力道是有的,只是沒處使,也封不住氣。
接下來的日子,他便一頭扎進了改良裡。
最大的難題是密封。蒸汽最是刁鑽,缸壁上哪怕只有一點細紋,活塞哪怕有一絲縫隙,氣便會漏得乾乾淨淨,半分力道都剩不下。他換了無數種材料試。麻布浸了桐油裹在活塞上,用不了幾次便被高溫烤焦了。軟牛皮墊上,密封性倒是好了些,可摩擦力太大,蒸汽力道小了根本頂不動。他甚至試過用糯米漿混著細石棉抹在接縫處,幹了倒是硬實,可溫度一高便裂了口子,汽漏得更快。
光密封一項,他便試了兩個多月,耗掉了半張牛皮、幾十斤麻布,才勉強找到合用的法子。用兩層熟牛皮夾著浸過桐油的細麻布,縫在活塞外圈,既能貼緊缸壁,又耐得住高溫,漏汽的毛病總算輕了大半。
第二個難題是缸筒。氣缸內壁必須光滑圓整,差上半分,活塞便會卡澀漏汽。張鐵先請人用砂模鑄出生鐵缸筒,再拿細銼刀一點點打磨內壁。沒有精密的量具,他便用圓規反覆量,用手摸著找凸起的地方,磨一會兒便用活塞試一次。白天要接活打鐵養家,他便晚上磨,常常磨到後半夜,眼睛熬得通紅,手上磨出了好幾個血泡。一個半尺長的缸筒,他足足磨了一個多月,內壁光可鑑人,活塞放進去不鬆不緊,剛好能順暢滑動。
這一做便是整整兩年。
家裡的積蓄漸漸花光了,買鐵料、買煤炭都要錢,試驗卻總不見大的成效。老父親起初還由著他,後來見他天天折騰不賺錢,便常常罵他不務正業。說好好的鐵匠活不幹,天天對著水汽瞎琢磨,遲早要把家底敗光。街坊鄰里也跟著笑,說張鐵匠家的兒子魔怔了,居然想靠燒水煮水乾活,簡直是異想天開。
張鐵從不爭辯,只悶頭接著做。白天照常接活打農具,賺來的錢轉頭便買了鐵料煤炭。夜裡守著小爐子反覆試,炸過兩次汽鍋,最險的一次鐵屑擦著肩膀飛過去,燒破了衣衫,燙出一片紅印。他敷了點草藥,第二天照舊守在爐邊。
他心裡篤定,格物書上的道理不會錯。蒸汽有力道是真的,只要法子對,總能做成能用的物件。
兩年下來,他終於攢出了一臺像模像樣的蒸汽泵。
一人高的生鐵汽鍋立在地上,連著粗銅管通進氣缸,活塞連著木連桿,另一端接上抽水的皮筒。燒旺爐子,等蒸汽攢夠力道,便能推動活塞往復運動,順著皮筒把井裡的水抽上來。
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