在“鐵橋組”和“開山組”兩大技術攻關專項組如同兩隻蓄勢待發的猛虎，在格物院內掀起研發狂潮的同時，另一場同樣關鍵甚至更為緊迫的技術攻堅戰，在京郊西苑那座已正式掛牌的“皇家蒸汽機車總營造司”內悄然打響。
這裡的總負責人是張家的長子——張鐵牛，那個曾在京城獻技、一錘砸斷軍器監百年驕傲的硬漢。此刻，他正站在一間巨大而空曠的廠房中央，眉頭緊鎖，眼神凝重如鐵。
在他面前，停放著一輛剛從試驗軌道上開下來的“開拓者”三號蒸汽機車。這輛機車是目前最先進的型號，馬力強勁，在平坦軌道上甚至能拖拽三十節滿載車廂，跑出日行八百里的驚人高速。
然而，就在半個時辰前，它在營造司內一段專門模擬山區坡度的試驗鐵軌上，遭遇了一場恥辱性的徹底失敗。那段試驗鐵軌的坡度僅五度，遠低於太行山脈中動輒十幾二十度的陡坡，可就是這區區五度的坡，卻成了這頭平原猛虎無法逾越的天塹。
當機車頭拖拽著僅十節空車廂開始爬坡時，巨大的驅動輪在鐵軌上瘋狂空轉打滑，發出陣陣令人牙酸的“吱嘎”聲，黑色濃煙從煙囪噴湧而出，將整個車頭籠罩，可車身只是在原地徒勞掙扎，最終甚至因動力不足而後退了幾分。
“問題到底出在哪裡？”張鐵牛圍著這頭沉默的鋼鐵巨獸一遍遍地踱步，粗糙的手掌撫摸著冰冷的車身，口中喃喃自語。
他身後站著十幾名從格物院機械司抽調的頂尖工程師和老匠人，一個個同樣面色凝重、愁眉不展。
“總司大人，”負責鍋爐系統的老匠人上前一步，不解地說，“咱們這鍋爐的蒸汽壓力已是目前極限，論力氣絕對天下第一，可為何……為何一遇這小小的上坡就……就使不出勁兒了呢？”
他的話問出了在場所有人的心聲。在他們的認知裡，力氣大就該能拉動更重的東西、爬上更高的山坡，可眼前的現實徹底顛覆了他們的常識。
就在眾人百思不得其解之際，一個沉穩的聲音從廠房門口傳來：“因為它只有一身蠻力，卻沒學會如何去用這身力氣。”
眾人回頭，只見青石縣伯張大山不知何時已站在門口。
“爹！”張鐵牛又驚又喜，連忙迎上去。
張大山擺了擺手，徑直走到巨大的驅動輪前，蹲下身仔細觀察。
“鐵牛，我問你，一個百步穿楊的神射手和一個力能扛鼎的壯士，讓他們拉同一張強弓，誰能把箭射得更遠？”
張鐵牛不假思索地答：“自然是神射手。壯士雖有力，卻不知如何在開弓瞬間將力道完美施加於弓弦之上。”
“對嘍！”張大山站起身，拍了拍手上的灰，“這臺機車現在就是那個空有一身蠻力的壯士。它力氣大、蒸汽壓力足，但所有設計都是為了在平地上將力氣轉化為最快‘速度’。”
“可爬坡需要的是什麼？”他看向眾人。
一個年輕的格物院學子試探著回答：“是……是更大的力氣？”
“不。”張大山搖頭，“爬坡需要的不是更快的速度，而是更強的‘扭力’——一種能讓車輪在極慢速度下依舊爆發出巨大能量，牢牢‘咬’住地面，一步一步向上攀登的力量！”
“扭力？”這是一個全新的詞彙，在場眾人聞所未聞。
張大山沒有過多解釋複雜的物理學概念，只是撿起一根木炭，在地上畫了兩個一大一小的圓形。
“你們看，”他指著地上的圖，“如果讓一個小的、轉得飛快的齒輪去帶動一個大的、轉得慢的齒輪，大齒輪輸出的力量就會被放大數倍！它會轉得很慢，但‘勁兒’會無比巨大！這就是‘降速增扭’的原理！”
“我們要給這頭猛虎裝上一套可以變換的‘筋骨’！”
“在平地上，讓它用現在的方式跑，追求最快速度；到了山腳下，就讓它換一副‘筋骨’，慢下來，把所有力氣凝聚成一股無堅不摧的‘扭力’，專門用來爬坡！”
張大山的話如同一道閃電，瞬間劈開了眾人腦中的迷霧！
“我明白了！”張鐵牛第一個反應過來，激動地一拍大腿，“爹！您是說，咱們要在蒸汽機和驅動輪之間，再加裝一套可以變換大小的齒輪組！就像……就像咱們磨坊裡控制磨盤快慢的齒輪一樣！”
“孺子可教！”張大山欣慰地笑了，“這個東西，我稱之為——‘變速齒輪箱’！”
這個方案瞬間點燃了所有工程師和工匠的熱情！他們立刻圍在一起，激烈討論起來：
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