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鐵路留給人們的最直觀的印象就是力量與速度，從轟鳴咆哮的蒸汽機(jī)車到吐著淡淡白煙的內(nèi)燃機(jī)車，再到快捷環(huán)保的電力機(jī)車，最終發(fā)展到機(jī)車與車輛完美合一的高速動(dòng)車組。
一百九十年的高齡，卻重新煥發(fā)了生機(jī)和活力，蜿蜒到天際的閃亮鋼軌與綿延數(shù)公里的鋼鐵巨龍，猶如穿梭于小小寰球上的蛛網(wǎng)動(dòng)脈，流淌著一列列奔馳不休的鋼鐵血液，改變著速度，改變著時(shí)空，也改變著整個(gè)世界。
鐵路和英國(guó)的工業(yè)革命互為催化劑。鐵路的出現(xiàn)是近代工業(yè)革命誕生的成果，同時(shí)它在很大程度上也促進(jìn)了工業(yè)革命的發(fā)展，締造了近現(xiàn)代最為富足和強(qiáng)大的歐美國(guó)家。鐵路的身影首先出現(xiàn)在英倫三島之上，而不是世界其他地方，是與英國(guó)當(dāng)時(shí)的政治、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件密切相關(guān)的。在十四世紀(jì)中葉，從意大利開(kāi)啟的文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)一直延續(xù)到了十七世紀(jì)，整個(gè)歐洲得以走出了黑暗愚昧的中世紀(jì)，再次將文明的火種點(diǎn)亮。
思想的解放帶來(lái)的是科技的勃興，而英國(guó)抓住了這次千載難逢的機(jī)遇，以彈丸島國(guó)之地，在全球進(jìn)行殖民擴(kuò)張，造就了稱霸全球幾百年的日不落帝國(guó)。而如今強(qiáng)大的美國(guó)，在十八世紀(jì)末期依舊是英國(guó)的殖民地。英國(guó)對(duì)殖民地的資源掠奪，完成了原始的資本積累，并刺激了市場(chǎng)的需求。
高效運(yùn)轉(zhuǎn)的政府、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步也都大大刺激了社會(huì)的發(fā)展，解放了生產(chǎn)力。在十九世紀(jì)初期，英國(guó)就成了世界工廠，倫敦成了世界金融中心，英鎊成為地位最高的貨幣，擁有世界上最廣最多的殖民地，產(chǎn)品與資本輸出全球第一。不但歐美，當(dāng)時(shí)世界上沒(méi)有一個(gè)國(guó)家可與之抗衡，連一直沉醉于康乾盛世的中國(guó)都不是其對(duì)手。因此，工業(yè)革命誕生于英國(guó)也是水到渠成的事情。
而鐵路的出現(xiàn)，是為了滿足英國(guó)礦山開(kāi)采運(yùn)輸而直接催生的結(jié)果，而其中的煤礦，則是鐵路誕生的第一推手。在工業(yè)革命時(shí)期，英國(guó)的幾大產(chǎn)煤地分布在紐卡斯?fàn)?、南威爾士和英格蘭中部。讓我們?cè)僦販匾幌禄疖囍竼讨嗡沟俜疑募亦l(xiāng)，他于1781年出生于英國(guó)泰恩河畔紐卡斯?fàn)柺幸晕鞯耐反濉？梢?jiàn)，火車之父的誕生地也是英國(guó)重要產(chǎn)煤地之一，這就從側(cè)面證明了世界上第一條運(yùn)營(yíng)鐵路的出現(xiàn)與煤礦的關(guān)系是非常密切的。
其實(shí)，不但第一條運(yùn)營(yíng)鐵路與煤炭密不可分，甚至在1825年斯托克頓至達(dá)林頓的商業(yè)線建成之前，鐵路就已經(jīng)在英倫三島上默默無(wú)聞地存在了幾十年了。如果繼續(xù)向前追溯，在這些為煤礦服務(wù)的專用鐵路出現(xiàn)之前，很多礦井為了減輕馬拉煤車的阻力，就采用兩根木軌鋪設(shè)在礦井與卸車站之間，進(jìn)行運(yùn)輸嘗試。所以說(shuō)，一部鐵路傳奇是從兩根普普通通的木軌條開(kāi)始的。
如果追溯木質(zhì)軌道的出現(xiàn)時(shí)間，可以將日歷翻回到1530年。在一副描繪德國(guó)煤礦的畫作上面，出現(xiàn)了最早的馬拉木制礦車運(yùn)行于木軌道上的形象。到了1600年至1649年，也就是被克倫威爾處死的英王查理一世在位時(shí)期，有一個(gè)叫布蒙特的多才多藝的紳士，花了三萬(wàn)英鎊在紐卡斯?fàn)柮旱V上鋪設(shè)了歷史上第一條木質(zhì)軌道，就是將兩根木條固定在枕木上面，以方便煤車運(yùn)行，但是在商業(yè)上卻不成功。布蒙特的大筆資金打了水漂。
布蒙特作為木質(zhì)軌道的發(fā)明人，并未從中獲得什么好處，而他的發(fā)明卻不脛而走，在很多煤礦上面被采用。除了紐卡斯?fàn)柍霈F(xiàn)第一條木質(zhì)軌道之外，后來(lái)幾十年間，英國(guó)其他煤礦也開(kāi)始修建這種木軌，到了喬治·斯蒂芬森出生的1781年，整個(gè)英國(guó)東北部煤礦已經(jīng)布滿了蛛網(wǎng)般的煤礦木質(zhì)軌道。這些都是煤礦主的私有財(cái)產(chǎn)，用來(lái)將煤炭迅速在礦井與附近的河道之間轉(zhuǎn)移。
在被淘汰之前，這種木軌技術(shù)不斷被改進(jìn)，比如因木質(zhì)軌道耐久性比較差，用不了多久就會(huì)損壞，為了不觸動(dòng)枕木更換木質(zhì)軌道，就在原有的木軌條上面再順?lè)艃筛拒墬l，這樣隨壞隨換，十分方便。再后來(lái)，為了減少木軌的更換次數(shù)，工程師們又給木軌表層包了一層鐵皮，以提高其壽命。
木質(zhì)軌道的出現(xiàn)只是過(guò)渡，最終便被鐵質(zhì)軌道替代了。到了1750年，木輪貨車改為鐵輪貨車，1767年至1776年之間，在斯塔福德郡與南約克郡開(kāi)始使用內(nèi)側(cè)帶有凸緣的生鐵板作為承載軌道。
1789年，英國(guó)土木工程師威廉·杰索普首次設(shè)計(jì)出凸型鐵軌和外輪緣凸出的鑄鐵車輪，并在拉夫堡—萊斯特的馬拉鐵路上得到應(yīng)用，這就是現(xiàn)代鐵路的雛形。杰索普后來(lái)對(duì)外緣突出的車輪進(jìn)行了改進(jìn)，研制出內(nèi)輪緣凸出的鑄鐵車輪和鐵路道岔，成為現(xiàn)代鐵路輪軌的標(biāo)準(zhǔn)形式，從此真正意義上的鐵路誕生了。
鐵路作為各類礦坑的附屬品，隨著采礦業(yè)和冶金業(yè)的不斷進(jìn)步而發(fā)展了起來(lái)，此時(shí)，距離斯蒂芬森開(kāi)通世界上第一條商業(yè)鐵路還有三十五年的時(shí)間。
作為礦坑附屬品的鐵路發(fā)展極為迅速，而始作俑者就是拿破侖戰(zhàn)爭(zhēng)。英國(guó)為了戰(zhàn)時(shí)之需，大力發(fā)展采礦業(yè)，使得南威爾士的礦業(yè)蓬勃發(fā)展。在1791年，蒙莫斯、格拉摩根以及卡馬森等地方還沒(méi)有一條鐵路，僅僅過(guò)了二十年，該地區(qū)已經(jīng)有一百五十英里的鐵路同運(yùn)河、礦井、鋼鐵廠銜接在一起。
那么，在斯托克頓至達(dá)林頓商業(yè)鐵路運(yùn)營(yíng)之前，英國(guó)已經(jīng)有哪些鐵路已經(jīng)投入使用了呢？
第一條是1790年以后修建的加迪夫—莫爾瑟線，鐵路機(jī)車發(fā)明者之一特里維西克曾經(jīng)利用這條線路試驗(yàn)他的機(jī)車；其二是1802年建成的色浩威線，長(zhǎng)達(dá)20多英里，是當(dāng)時(shí)最長(zhǎng)的鐵路線；其三是十九世紀(jì)初期修建的拉內(nèi)利線，長(zhǎng)16英里；其四是穿越英國(guó)南北森林的賽佛恩—懷河線，長(zhǎng)13英里；其五是辛德福德—賽佛恩河的東西向的鐵路線。到了十九世紀(jì)二十年代末期，僅僅泰恩賽德地區(qū)就有225英里的鐵路線，在南威爾士工業(yè)區(qū)則只多不少，英國(guó)的其他地區(qū)也零零星星修建了很多鐵路，合計(jì)下來(lái)是一個(gè)非常可觀的數(shù)字。
從上可知，斯蒂芬森修建的斯托克頓至達(dá)林頓的那條鐵路，絕非世界上第一條鐵路，在它之前，已經(jīng)有兩百多英里的鐵路縱橫交錯(cuò)于各大礦區(qū)、運(yùn)河和冶煉廠之間。那么，為何這么多鐵路都沒(méi)什么名氣，反而斯蒂芬森修建的鐵路一鳴驚人了呢？原因很簡(jiǎn)單，是因?yàn)橛幸粋€(gè)重要的因素造就了這一切，那就是赫赫有名的蒸汽機(jī)車。
在機(jī)車發(fā)明人特里維西克與斯蒂芬森橫空出世之前，英國(guó)因?yàn)榈V區(qū)運(yùn)輸需要，修建了很多附屬鐵路。但是，這些鐵路并非我們所熟悉的那樣，上面跑著機(jī)車，牽引著龐然大物，一路轟鳴而去。
恰恰相反，這些鐵路其實(shí)和普通的驛道沒(méi)太大區(qū)別。在蒸汽機(jī)被瓦特改良并大范圍推廣之前，在鐵路上主要的牽引動(dòng)力還是最原始的畜力。牲畜已經(jīng)被人馴化利用了上萬(wàn)年，直到英國(guó)工業(yè)革命之后才被取代。也可以這么說(shuō)，幾千年來(lái)之所以社會(huì)文明發(fā)展緩慢，無(wú)法突破畜力限制是最主要原因。而一旦畜力被突破，有了更加革命性的動(dòng)力，社會(huì)發(fā)展才呈幾何級(jí)增長(zhǎng)。
近兩百年間科技的進(jìn)步，已經(jīng)遠(yuǎn)超過(guò)去幾千年的總和，這一切進(jìn)步的火種，都要?dú)w功于蒸汽機(jī)的發(fā)明。
談起蒸汽機(jī)，很多人不約而同都想到一個(gè)人，那就是詹姆斯·瓦特。其實(shí)在瓦特之前，蒸汽機(jī)就已經(jīng)被發(fā)明出來(lái)，并不斷被能工巧匠進(jìn)行改進(jìn)，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)九十年。將蒸汽作為動(dòng)力，是人類文明史上的一次創(chuàng)舉，使得人類駕馭地球上能源的能力有了質(zhì)的變化。
早在1680年，法國(guó)物理學(xué)家尼斯帕旁就開(kāi)始第一次蒸汽力試驗(yàn)，并研制成功世界上第一臺(tái)將熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的蒸汽泵。但是，尼斯畢竟不是企業(yè)家和實(shí)業(yè)家，他只是一名物理學(xué)家，完成自己的杰作之后，他沒(méi)有繼續(xù)深入研究，也沒(méi)有將這臺(tái)能夠改變世界的發(fā)明用于實(shí)際生產(chǎn)。
蒸汽機(jī)械研究沉寂了十八年后，英國(guó)人托馬斯·塞維利發(fā)明了利用蒸汽動(dòng)力的抽水機(jī)。塞維利的抽水機(jī)應(yīng)該是第一臺(tái)用于實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)器，但是該機(jī)械強(qiáng)度不夠，在蒸汽的強(qiáng)壓力之下時(shí)常爆缸。最終還是一位鐵匠托馬斯·紐科門解決了這個(gè)難題，制造出了第一臺(tái)能夠長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)使用的蒸汽抽水機(jī)，主要用于煤礦礦井的抽水。
但是，紐科門的蒸汽機(jī)還存在巨大缺陷，那就是氣缸里的蒸汽和冷凝水是混合在一起的，使得熱蒸汽還沒(méi)產(chǎn)生多大作用就被冷凝變涼，造成能量的極大浪費(fèi)，并且效率極低，而這個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題被詹姆斯·瓦特解決了。
從1765年到1782年，瓦特花了十七年時(shí)間對(duì)蒸汽機(jī)不斷改進(jìn)，他首先發(fā)明了分離式冷凝器，使得蒸汽和冷凝水分開(kāi)，保證了蒸汽在做功之前不被冷凝；發(fā)明了齒輪聯(lián)動(dòng)裝置，解決了蒸汽機(jī)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的難題，使得蒸汽機(jī)成為能夠帶動(dòng)各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)機(jī)；為了繼續(xù)提高蒸汽機(jī)的效率，瓦特又發(fā)明了帶有雙向裝置的新氣缸，首次將引入氣缸的蒸汽由低壓改成高壓，極大提高了做功效率。
從此之后，已經(jīng)臻于完美蒸汽機(jī)將走出深閨，在工業(yè)革命中大展宏圖，并直接催生了鐵路機(jī)車的誕生。（本文選自山西教育出版社《鐵路傳奇》一書，作者王麟，配圖源自網(wǎng)絡(luò)。）
【作者簡(jiǎn)介】王麟：本名王俊永，天津市作家協(xié)會(huì)會(huì)員，中國(guó)科普作家協(xié)會(huì)會(huì)員。已出版《納米殺手》、《鐵路傳奇》、《鐵路擎起的朝陽(yáng)》、《海門開(kāi)》等著作。新浪微博：@天津王麟
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