18世紀(jì)60年，,在英國(guó)的資本主義生產(chǎn)中，大機(jī)器生產(chǎn)開(kāi)始取代工廠手工業(yè)。這一過(guò)程在歷史上被稱為工業(yè)革命。18世紀(jì)末，發(fā)端于英國(guó)的工業(yè)雄命開(kāi)始向歐洲大陸和北美傳播，在世界范圍內(nèi)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。工業(yè)革命以紡織機(jī)械的革新為起點(diǎn),，以蒸汽機(jī)的發(fā)明和廣泛使用為標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)從手工工具到機(jī)械化的轉(zhuǎn)變。這一時(shí)期眾多的發(fā)明，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)全新的時(shí)代。
瓦特（1736-1819）誕生于蘇格蘭格拉斯哥附近的格里諾克，原在一所大學(xué)里制造和修理實(shí)驗(yàn)儀器。1763年底，瓦特修理一臺(tái)紐科門(mén)式蒸汽機(jī)的模型，從此開(kāi)啟了他改良蒸汽設(shè)計(jì)制造出了人類歷史上第一臺(tái)蒸汽機(jī)車機(jī)的研究之路。他發(fā)現(xiàn)這種機(jī)器造得很不合理，工作時(shí)活塞每推動(dòng)一次,，汽缸里的蒸汽必須冷卻濃縮,，然后重新加熱，準(zhǔn)備第二次推動(dòng)。這樣許多熱量和時(shí)間都被浪費(fèi)，他反復(fù)思索后，決定讓蒸汽通過(guò)閥門(mén)進(jìn)入另個(gè)冷卻箱，使汽缸保持熱量。當(dāng)時(shí)的制鐵工藝還不能制造非常光滑的活塞和封閉性很強(qiáng)的閥門(mén)，同時(shí)，經(jīng)費(fèi)上也有困難。但瓦特堅(jiān)持鉆研，制造出功率較大的單動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)，后來(lái)又不斷改，,制造出聯(lián)動(dòng)式蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)。1785年，瓦特改良的蒸汽機(jī)終于為紡織業(yè)所采用。瓦特的發(fā)明和改良，讓蒸汽機(jī)廣泛用于各種工業(yè)用途，產(chǎn)生穩(wěn)定、大量而有效率的動(dòng)力來(lái)源，進(jìn)而帶動(dòng)了整個(gè)歐洲的工業(yè)革命。
1781年6月9日，斯蒂芬森出生于泰恩河畔威廉姆的一個(gè)礦工家庭。早年做工，沒(méi)有受過(guò)學(xué)校教育。父親是個(gè)煤礦工人，在蒸汽機(jī)房里燒鍋爐，全家8口人的生活全靠父親微薄的工資收入來(lái)維持。斯蒂芬森8歲便去給人家放牛，飽受風(fēng)霜雨雪，由于是機(jī)械師家庭出身，又是一位煤礦工人的兒子，斯蒂芬森從小熟悉礦井里用來(lái)抽水的蒸汽機(jī)。
14歲那年，史蒂芬森成為了父親身邊的一位助理司爐而這個(gè)職位，從此改變了他的命運(yùn)。史蒂芬森對(duì)學(xué)習(xí)蒸汽機(jī)的知識(shí)充滿了熱情加上他常年與蒸汽機(jī)打交道的基礎(chǔ)，他很快就將蒸汽機(jī)的原理了解得一清二楚?？臻e的時(shí)候，他會(huì)將報(bào)廢的泵機(jī)拆開(kāi)，再一個(gè)個(gè)零件重新組裝好。史蒂芬森對(duì)機(jī)械有著極大的熱情和天賦，他擔(dān)任了礦井里重要的技術(shù)職務(wù)，漸漸地有了名氣。17歲那年，史蒂芬森想要學(xué)習(xí)瓦特新蒸汽機(jī)的原理，可不識(shí)字的他對(duì)著書(shū)只能一臉懵逼，無(wú)能為力。于是，他做出了一個(gè)決定，他要去上學(xué)。他白天工作賺錢(qián)，晚上就去學(xué)校里讀書(shū)，已經(jīng)18歲的他坐在一群7、8歲的孩子中間，身邊的嘲笑聲此起彼伏，他也從不在乎。當(dāng)他第一次歪歪斜斜地在紙上寫(xiě)下自己的名字的時(shí)候，他激動(dòng)地笑了半天。
兩年后，20歲的他得到了礦井上薪水最高的一份工作，負(fù)責(zé)卷繞裝置。史蒂芬森是個(gè)聰明又勤奮的年輕人，12個(gè)小時(shí)的高強(qiáng)度工作之外，他還制作鐘表和鞋子換取額外的收入。除去補(bǔ)貼家用的錢(qián)，他會(huì)買來(lái)很多機(jī)械和科技書(shū)籍，津津有味地讀著。他結(jié)婚了，有了一個(gè)兒子和一個(gè)女兒。有著高薪的工作，家庭幸福美滿，他似乎已經(jīng)成為了人生贏家。然而，美好的生活并沒(méi)有持續(xù)多久，他的小女兒剛出生3個(gè)星期就夭折了。第二年，他的妻子也因?yàn)榉谓Y(jié)核離他而去。隨后，他的父親也遭遇橫禍，父親的工友在修理蒸汽機(jī)的時(shí)候突然放出蒸汽，燙瞎了他父親的雙眼。
25歲的史蒂芬森一個(gè)人照顧著年幼的兒子和傷殘的父親。為了治療父親的眼睛，家里還欠下了不少的債務(wù)?？蛇@時(shí)候，他又被招募到了拿破侖戰(zhàn)爭(zhēng)的前線。從戰(zhàn)場(chǎng)歸來(lái)，他變得萎靡不振，甚至想過(guò)要移居美國(guó)，可看到年幼的兒子和行動(dòng)不便的父親，他最終還是打消了這個(gè)想法，繼續(xù)留在了礦井工作。迫于生計(jì)，他帶著一家人從華勒姆村搬到了威靈頓。來(lái)到威靈頓的史蒂芬森被一種新奇的玩意兒吸引住了，當(dāng)?shù)氐拿旱V工程師們用固定的蒸汽動(dòng)力機(jī)械牽引煤車，當(dāng)煤車要翻越山頭的時(shí)候，他們就在山頂上安裝一臺(tái)蒸汽機(jī)，用繩子或鐵鏈連接車輛，將煤車?yán)缴巾敚偻ㄟ^(guò)車輛的自重滾落山坡，這就解決了煤車上山的問(wèn)題。
多年的煤礦工作經(jīng)歷告訴他，蒸汽機(jī)車可以解決煤在運(yùn)輸上的困難。他決心要研制出能適用于運(yùn)輸?shù)恼羝麢C(jī)車，改變?nèi)藗儭翱葱聶C(jī)器表演就是為了看鍋爐爆炸”的想法。1814年2月21日，他在前人制造的蒸汽機(jī)車的模型之上，經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)與改進(jìn)，制造出了一臺(tái)能夠使用的蒸汽機(jī)車，這臺(tái)被命名為“布魯克”號(hào)的機(jī)車能牽引30噸的貨物，還解決了蒸汽機(jī)車經(jīng)常脫離軌道的問(wèn)題?？蛇@臺(tái)機(jī)車仍然有著很多的缺陷，最高時(shí)速只能達(dá)到6.4km/h，震動(dòng)厲害，噪聲很大，而且煙筒里還冒出了很高的火苗，因此被人們叫做“火車”，并沿用至今，這樣的機(jī)車顯然還不能被用于運(yùn)輸。于是，史蒂芬森繼續(xù)著自己的研究與改進(jìn)。
1821年，他開(kāi)始建造英國(guó)第一條公用鐵路，從斯托克頓到達(dá)林頓。兩年后，他建立了英國(guó)第一家機(jī)車廠。1825年9月27日清晨，世界上第一條現(xiàn)代鐵路全線通車。舉行開(kāi)通典禮的這一天，天氣異常晴朗，四面八方的居民都好奇地來(lái)到了典禮上。人們抱著看四腿怪物的期望來(lái)到了典禮，卻發(fā)現(xiàn)蒸汽機(jī)車和他們想象中的四腿鐵馬完全不一樣，而是長(zhǎng)著圓圓的車輪。后來(lái)由車票、站臺(tái)、鐵軌和信號(hào)，就組成的“史蒂芬森體系”形成了。它滿足了因?yàn)楣I(yè)革命而發(fā)生變化的經(jīng)濟(jì)界的要求。1840年，英國(guó)的鐵路線總長(zhǎng)度已經(jīng)達(dá)到4000千米。
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