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智慧的闪电--世界发明史话-第20部分
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公里。到1825年9月，他终于制成可供使用的蒸汽机车，每小时可行驶24
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公里，载重90吨，从而完成了火车的发明。
1826年至1830年9月，斯蒂芬逊和他的儿子一起制成第一台载客火车
“火箭式”，在竞赛中获胜，从此开始了蒸汽机车铁路运输的时代。1872年
英国开始普及有座位的车厢，正式出现客运火车。
铁路运输的发展将轨距的标准提到日程上来，至今国际通行的标准轨距
就是19世纪30年代英国人布鲁内尔提出来的，英国直到1892年才予以统
一。1870年世界铁路总长为21万公里，到1900年已达79万公里。
20世纪初，由于用三级膨胀式蒸汽机和带过热器的机车，燃料消耗率进
一步降低。机车和列车的结构有了较大改进。1936年至1938年间，英国的
格莱斯雷先后设计出非流线形的“太平洋”号和流线形的“大西洋”号机车，
时速分别达到182。5公里和203。5公里。1938年法国制成时速为202公里的
高速蒸汽机车。
由于蒸汽机车燃料消耗率高，体大笨重，污染严重，以后逐渐被柴油机
车和电力机车所取代。1926年至1929年间，德国制成直接用齿轮传动的和
压缩空气传动的柴油机车。1932年在德国的柏林至汉堡和英国的东北铁路上
分别出现时速为125和101。5公里的柴油机车。但由于柴油成本高和速度尚
低于蒸汽机车，在欧洲未能推广。美国则因柴油比较便宜，并在1935年出现
了标准化的组合式柴油机，大大促进了柴油机车的发展，1945年已有4000
台。
60年代初各发达国家开始成批生产4000—6000马力的柴油机车。到70
年代前期，柴油机车功率已成系列，数量满足要求，很多国家停止使用蒸汽
机车。1981年，英国制成时速高达270公里的高速柴油机车。
继柴油机车之后，电力机车又逐步发展起来。1879年柏林博览会展出第
一台可供实用的电力机车，并在德国使用。电动机的转速可随负载在一定范
围内变化，运行安全，设备简单，无污染，操纵和制动方便，而且还可以从
发电站接受强大电源，在短时间内产生必需的起动功率，便于高速行驶。
1955年，法国制成高速电力机车，时速达332公里，1981年又增加到
380公里。电力机车的最大困难是架空线路和变电设备成本过高问题，美国
用单相交流电进行远距离输电，其成本比直流线路低三分之二，因而被广泛
采用，迎来电力机车大发展的新时期。
音乐家发明了播种机
（19世纪初）
就像在人类发明史上经常发生的事情一样，有时一个聪明的门外汉却创
造了内行的人们所没有做出的奇迹。播种机的发明就说明了这一点。
播种机是由杰思罗·塔尔最先发明的。这位杰思罗·塔尔是个音乐家，
也是个律师，根本没有必要去种庄稼。但他却对农业很感兴趣。他曾在自己
的农场试种三叶草，结果被他的邻居嘲笑为“老爷农民”，意思是说他手无
缚鸡之力，干不了农活。
但塔尔却具有发明家的头脑。他看到，如果能发明一种机器来进行大面
积播种，他就能把自己关于农业的理论付诸实践。与此同时，还会减轻他对
雇佣劳动力的依赖。
当时人们认为播种机的原理很简单，研制并不困难，可是出乎意料的是，
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试制出来的播种机却根本无法使用。当时试制的播种机是一辆带轮子的车，
车上有个装种子的容器。车轮转动时，种子通过容器下面的金属管或空心犁
刀向下掉。每一个犁刀都在地上犁出一条小小的犁沟，种子便掉进犁沟里。
播种机后面有一个耙子，把犁开的土耙回来盖上种子。
这种播种机之所以不成功，主要是因为机器不能有效地控制种子从容器
掉进土里的速度。而塔尔则成功地解决了这个问题。他把风琴传声结构的作
用原理用在他研制的播种机上，采用一个铜盖和可调节的弹簧来控制种子向
下掉的速度，而铜盖和弹簧的作用方式就如风琴机构中的簧片。
塔尔认为，要是把播种机跟用马来进行的畜耕系统结合起来，就能够使
耕作发生变革，即可以把点播改成条播，从而使农民除草和松土更为方便。
但遗憾的是，塔尔发明的播种机只在自己的农场及周围地区使用，并没有得
到推广。
到19世纪初期，英国人才开始广泛使用播种机播种。在此过程中，两个
播种机的制造者——皮森霍尔的史密斯和利斯顿的加勒特起到了积极的作
用。为了推广播种机，史密斯甚至用车接送那些愿意播种两英亩土地以获取
5先令报酬的人。
虽然塔尔发明了播种机，但他却是一个被埋没的人。正是由于他的这项
发明，才为英国农业的发展奠定了重要基石。
矿工安全灯
（1815年）
矿工安全灯是由英国人发明的。19世纪初，随着英国工业革命的发展，
煤矿的矿井挖得越来越大，越来越深，这大大增加了瓦斯爆炸的危险性。瓦
斯是一种易燃的气体，其主要成份是甲烷。这种气体是从煤层的缝隙中冒出
来的。
瓦斯爆炸通常每年要使成百上千的矿工丧命。一点儿火星就能使矿井变
得像巨大的炮筒一样，引起猛烈的爆炸，1812年，在达勒姆的费林科利里发
生了一次瓦斯爆炸，死了92个矿工。当地的绅士们决定采取措施解决瓦斯爆
炸问题。第二年，他们成立了一个防止事故的团体。
当时有一位叫戴维的化学家，他出生于彭赞斯的科尼什，主要靠自学成
材，但他才华横溢，天赋极高，24岁就成了英国皇家协会的化学教授。1815
年，他被人们邀请解决瓦斯爆炸问题。
戴维对瓦斯进行了认真分析，他发现，瓦斯是氢和碳的化合物，如果不
足6倍或多于14倍的空气混合就不会爆炸。他还发现，这种气体无论以何种
比例跟空气混合，若装混合气体的小管子的直径小于八分之一英寸，也不会
爆炸。
戴维在弄清了瓦斯的这些特性和其他的一些特性之后，就开始试验四种
不同的灯。这些灯用途各异，但都很安全。其中最简单的一种是矿工安全灯。
戴维曾这样描述自己发明的矿工安全灯：“蜡烛或灯在四周都不透气的灯罩
里燃烧，燃烧所需的空气由灯罩下面的管子导入。灯罩上面有一个燃烧室，
废气由烟筒导出。这种灯像普通的灯那样便于携带，而且贵不了多少。”
戴维以后又发现，金属网丝能起到小管的作用，只要孔洞的直径跟它们
的深度相当就行。于是，他用每平方英寸有740个网眼的铁丝网来作灯台。
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这种铁丝网还有一个好处，就是只要有瓦斯，火焰就会变大。这样既给矿工
发出了警报，而变大的火焰又照明了道路，便于迅速逃避。
戴维研制成功矿工安全灯后，并没去申请发明专利。有个叫斯蒂芬森的
工程师也制造出了一种安全灯，他的支持者向戴维提出了挑战。但是戴维的
同时代人绝大多数都支持他，而矿工们则把他们使用的安全灯称为“戴维
灯”。
建筑材料的新发展——水泥
（1824年）
19世纪以前，建筑技术的进步是相当缓慢的，其中一个重要原因是受建
筑材料性能的限制。当时建筑材料不外乎几千年沿用下来的土、木、砖、瓦、
砂、石。19世纪20年代发明了水泥，以后又出现了钢材，从而使建筑技术
发生了飞跃性进步。那么，水泥是怎样发明的呢？
在水泥发明之前，人们为了把砖或石块连结在一起，最早使用的胶结材
料是天然粘土。后来人们发现石灰石经过火烧能变成石灰，具有比粘土更好
的胶凝性。古代罗马人，用一种火山喷射物生成的胶结材料把石块连结成坚
固的整体。火山灰是天然水泥，他们用这种材料建造斗兽场和其他宏伟建筑。
可是，火山灰很有限，而且运输不便。
工业革命以后，要求大规模地建造水上结构，如港口、堤坝、桥涵等，
推动人们去寻找耐水的胶结材料。1774年，英国工程师斯密顿在建造海上灯
塔时，试用石灰、粘土、砂和铁渣的混合物砌筑基础，效果良好。后来又发
现了在石灰浆中加进些砖的粉末后能提高耐火性能。经过反复试验，人们还
逐渐认识到把粘土同石灰石适当地配合并加以锻烧，再磨成细粉，可以制造
出性能良好的胶结材料。1824年，英国石匠营造者亚斯普丁取得了制造这种
材料的专利。他的产品硬化后的颜色和强度，同波特兰地方出产的石材很相
近，因而取名为“波特兰水泥”。
此后，人们逐步掌握水泥的化学成份和性质，不断地改进生产工艺过程，
出现了专门生产水泥的工厂。法国在1840年，德国在1855年分别建设了水
泥制造厂。
进入20世纪，特别是第二次世界大战后，水泥的标号不断提高，水泥产
量不断增加。1960年全世界水泥总产量为3。17亿吨，1970年为5。68亿吨；
1960年全世界平均每人消耗水泥104公斤，1970年为156�
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