蒸汽机的凯歌（下）

　　水面是人类在地上移动的天然通道，蒸汽机诞生伊始便最先和船舶结缘。1788年，美国人菲奇曾经用蒸汽机的连杆模拟人的手臂划桨并在进行实验。1807年，富尔顿的克莱蒙特号用24马力的瓦特蒸汽机驱动两只明轮，从纽约沿哈德逊河航行240公里至奥尔伯尼，宣告了蒸汽船的诞生。早期的单缸摇臂式蒸汽机和低压锅炉效率很差，随着蒸汽机的不断改进，复涨式、三涨式发动机逐渐成了蒸汽船的标准配置。将“高压汽缸”排出的废气和余热输入下一级“低压汽缸”再次膨胀，这便是“复式”蒸汽机的原理。远洋航运的一大困扰，是很难携带足够的燃料以获得持久的续航能力。1838年，第一个横渡大西洋的客轮天狼星号因为燃料耗尽只得烧掉船上的家具、门窗和一条桅杆。1858年下水的大东方号已经拥有2600标定马力，10个蒸汽锅炉，底舱如同矿井下结实的煤层，工作舱室之间都要靠铁管的“巷道”连接，储存的燃料足以确保环球航行。蒸汽机代替风帆不仅大大加强了轮船的动力，也彻底改变了远洋航行只能顺着信风按“大回环”航线行走的古老。

　　1801年的圣诞之夜，英国人特拉维斯科在坎伯恩试验成功的“喷气”标志着火车的诞生。比起瓦特的蒸汽机，特拉维斯科去掉了冷凝设备而将蒸汽直接通过烟囱排到空中，火车自身的惯性也不再需要额外的飞轮，特别使用了高压锅炉，让蒸汽机大大“减肥”和力气倍增，不仅能够自主行进而且可以牵引负荷。1803年特拉维斯科制造的锅炉发生爆炸事故，瓦特公开严厉高压蒸汽机和不宜使用。但“蒸汽泰斗”的“宣判”没有让特拉维斯科，他用低熔点金属栓制造了锅炉限压阀，实践最终确立了高压蒸汽机的主流地位。1829年10月，“现代火车之父”史蒂芬逊的火箭号在著名的“雨山竞赛”中使用横式火管锅炉一举胜出，极大提高了燃料的热效率。工业的先行者用蒸汽机为人类装配了“文明前进的火车头”。

　　蒸汽机在普通道上寻求突破的实验其实比铁更早，1769年，法国工程师卡格诺制造的三轮蒸汽车至今还珍藏在巴黎博物馆内；特拉维斯科1803年生产的蒸汽汽车不久前还被人复制并环游欧洲；斯坦利蒸汽车的销量直到1905年还领先于汽油车，但蒸汽车终于没成。在滚滚的道上烧一大锅开水颠簸行进，也许不是蒸汽机的优势所在。

　　世博会开幕式的设计无疑能够解读一个时代的价值取向。1893年5月1日，美国总统克利夫兰不再需要到现场扳动一个沉重的手柄，而是在大会上轻轻按动黄金和象牙制成的电报键钮，但其结果仍然是启动一个3000马力的埃利斯蒸汽机，以此标志世博会的开幕。和1876年世博会的考里斯蒸汽机相比，埃利斯蒸汽机的马力虽然大得多，但却不再是整个机器馆动力的唯一源泉了，动力中心1000英尺长、100英尺宽、50个锅炉推动43个蒸汽机进行着“大合唱”，总功率24000马力，其中不乏和1876年的考里斯蒸汽机“块头”相当者；燃料则来自半英里外标准石油公司的油库。在交通馆里，安装了先进发动机的轮船比试着“更高、更快、更强”；50多个火车头“四世同堂”，从史蒂芬逊的火箭号、美国最早的流星号、约翰牛号直到时速100英里的帝国高速999号，展示着蒸汽机阔步前进的历程。

　　1893年世博会的最大亮点，是欲与埃菲尔铁塔一争高下的菲利斯摩天轮，这个横空出世的全钢双环结构直径80米，36个比火车车厢还大的座舱可乘2160人，总重量达4300吨。推动菲利斯摩天轮旋转的力量则来自两台各1000马力的蒸汽机，它们安放在地下室里，通过齿轮和链条与摩天轮的轴相连。锅炉房则建造在180米开外的地方，以防止游客受到煤烟熏呛。说起菲利斯摩天轮的轴，可算当时世界上最大的单体锻件了：长14米，直径81厘米，重达56吨。这是伯利恒公司用125吨大汽锤“砸”出来的。仿效施耐德公司1878年在巴黎世博会的套，伯利恒公司也在博览会交通馆里展出了大汽锤的木制仿真模型。可以说，菲利斯摩天轮是蒸汽机历史上的一座。

　　世博会的另一杰作，是菲利斯摩天轮南面铺设的260米长、1.2米宽的冰橇滑道。赤日炎炎的盛夏季节，滑道始终保持3厘米厚的冰雪层供游人嬉戏。世界最大的纽约拉文恩冷藏公司，用两台65吨和50吨压缩氨冷冻机制造了这一神奇景观。而冷冻机靠的是两台145马力的考里斯蒸汽机发动。

　　1904年圣易斯世博会是蒸汽机的鼎盛时期。4月30日的开幕式仍旧以蒸汽机启动为标志，要说增添了新科技含量的话，便是罗斯福总统从白宫发来电报信号为蒸汽机的运行指令。通用公司8000马力的柯蒂斯蒸汽轮机以每分钟3600转的速度连续运行了7个月。和“巨人如林”的圣易斯蒸汽机群相比，当年世博会的考里斯蒸汽机只能算是侏儒了。圣易斯世博会每天烧煤500吨，消耗水62万吨，而整个圣易斯城的用水量不过24万吨。让兴趣盎然的是，圣易斯世博会发电厂的规模仅仅略逊于世界最大的纽约中心铁发电厂和纽约地铁发电厂，但基本设计是完全相同的。

　　毫无疑问，蒸汽机也有过插上翅膀飞向蓝天的雄心。惜乎“功率重量比”始终不尽如人意，因此多种努力成效甚少。但不应该忘记，金字旁的女孩名字人类第一个“重于空气的飞行器”是用蒸汽机送空的：1896年5月6日，美国航空事业兰利在弗吉尼亚让一架12公斤重的飞机在30米的空中飞行了3公里，速度约每小时40公里。兰利使用的是以汽油为燃料的单缸蒸汽机，重3.2公斤，功率为1马力。1915年世博会上，史密森尼学会馆展出了大量珍贵收藏，兰利这架最早问鼎天空的飞机便赫然高挂在展厅中央。

　　我们不应该忘记人类在驾驭蒸汽机过程中的疏失和教训。由于设计和制造工艺的缺陷，使用和技术的差错，锅炉爆炸几乎是蒸汽机与生俱来的事故。水垢也成为天然大敌：当锅炉内壁形成了钙盐、镁盐结成的“隔热层”，不仅会降低功效，一旦水垢出现裂痕，灼热的炉壁便会引起水的急剧汽化而导致爆炸。

　　19世纪初期，美国和欧洲每年发生锅炉爆炸数千起，死伤几十万人。1865年4月27日，美国内战结束后解甲归田的2400名战俘乘坐苏尔塔纳号汽船在密西西比河上航行，猛烈的锅炉爆炸夺去了1800人的生命，这场航运史上最大的灾难压倒了林肯遇刺的消息。1905年3月10日，世界名牌企业布洛克顿鞋厂锅炉爆炸，整个大楼夷为平地，58人炸死、117人受伤，，委派5人小组制定了锅炉安全规范，确保蒸汽机“水火相容”。1914年，美国工程师协会出台了全美统一的强制性锅炉法，从技术标准、检测程序到人员素质、操作守则，长达116页，被世界广泛采用。1915年世博会第一次专门设置了锅炉燃料展馆，这是蒸汽机发展史上沉重的反思和可贵的进步。

　　尽管用高压蒸汽直接推动叶轮旋转的蒸汽轮机在19世纪末期已经广泛使用，但作为一种“外燃机”，蒸汽机的效率受到诸多。汽油内燃机、柴油发动机的长足进展表现了巨大的优越性，在许多领域渐次取代了蒸汽机。虽然许多大型火力发电厂至今仍然以蒸汽机为首选，虽然核锅炉、太阳能锅炉仍需以水为工质，基本上还是蒸汽机，但在人类文明的整体进程中，传统意义的蒸汽机显然“过气了”。任何技术都有自己的生命周期。

　　走进每一个“历史的博物馆”，这些产业的“老爷爷”总是最能人们深长的和无尽的怀想。蒸汽机作为工业化的第一推动力，创造了人类文明大气磅礴的时代，而对世博会的重温，则让我们再次回到那些燃烧的岁月。