回到三国当校长-第76节

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虽然明朝的这些官员们就像后世总是要提议裁军、减少军费预算的议员一样，用意是好的，理由也是充分的。但是图纸烧了，船厂关了，工匠们也被遣散了，其结果就是等到日后倭寇、南蛮人的舰队打过来的时候，明朝已经根本造不出来大船了。

同样的，制造火药的工厂如果全部由国家来维持的话，那么在和平时期维持庞大的军工体系必然会拖累国家其它方面的发展。不过党爱国知道一个好办法——“军转民”，和平时期国家只要维持一部分核心军工企业，让另一部分军工企业利用原有设备和人员生产民用产品即可，不仅不需要国家再花钱维持那些企业，反而还能获得不少收益。

不过关于鼓励民间——尤其是中央大学的学生们背后的世家大族投资建立烟花爆竹作坊的事情，党爱国还不着急和他们说。在这之前，党爱国拉着学生们离开了火药作坊后，开始挨个前往坐落于洛阳附近，借助洛阳四周原有的村庄和城镇建立起来的各种工厂参观。

虽然洛阳周边生产各种物品的工厂不少，但大多数都只是零散分布的小型工厂，这些只要简单去转转看就可以了。中央大学校外教学团参观的重点，还是位于缑氏的大型造纸工厂，这是迄今为止党爱国所建的规模最大的工厂了。

在参观过程中，学生们对那些巨大而笨重的造纸机械十分惊讶：

比如说足有一人多高的大型高压蒸锅，需要工人站在很高的辅助台上才能把料投进去。不过这么大的锅，却不需要站在台上的人来回弯腰，把从下面擎上来的原料倒进锅中。为了方便投料，党爱国使用了传送带来向锅中送料。站在台上的人所需要做的，就是时不时地用巨大的木耙子将锅中的料铺平，并在投料结束后指挥下面的人停下传送带。

这种传送带很像是毕岚发明的翻车的变形产物。它是由竹板和木板一块块拼接成的，并不算十分结实，因此传送的速度不能太快。不过因为它使用的动力是人力，所以也转不了太快就是了。党爱国原本是想使用水车作为传送带的动力，但是后来又考虑到为了这种小事而安装一个水车性价比不高，所以改成了自行车动力。

所谓的自行车动力，就是让人在好像室内用的自行车式健身器材上猛蹬踏板，再用一个转动轴将自行车轮轴和传送带的动力轴连接在一起。说实在的，尽管党爱国还给自行车安上了差速齿轮，但是用这种自行车来启动传动带还是很需要花些力气的。不过等传送带转起来了之后，就可以依靠着惯性省一些劲了。

看过了蒸锅的传送投料机械之后，党爱国又带领着学生们看了机械制浆的过程。

制浆的机械有三种，结构都很简单，实现的也只是粉碎、舂捣、研磨这样极简单的功能，不过效率上比人力要高得多了。因为这三台机器是靠在一起的，所以党爱国给它们配备了水车动力。哪台机器需要运转，就将它的传动轴与水车的动力轴接在一起。

另外，这台当作动力源的水车是好像巨大的车轮——或者说是微型的高空观览车一样的翻车。它同时还负责提水，然后通过高高架起的木制水渠将水送到造纸工厂的各处，以满足造纸各环节中对水的大量需求。因为水车转动的速度不快，所以党爱国也在水车上安装了差速齿轮。

至于接下来的几个造纸步骤中，党爱国和木匠们暂时都没想出什么可以代替人力完成工作的机械，所以还是依靠造纸工人进行手工作业。但即使是这样，因为其它步骤变快了，需要的人手也少了许多，所以造纸的效率比原来提高了几倍以上。

看到学生们因为机械那令人感到有点恐怖的力量以及比人力高得多的生产效率而咂舌不已的样子，党爱国这样对他们说道：

“通过我刚才讲解说明的几种造纸机械，你们大概都了解了机械所代表的先进生产力，用机械代替人力的好处你们也看得很分明了。大家可以想一想，还有什么地方能够用机械来代替人手。

像我们之后还会去的木器厂，那里现在就使用各种机械来切割木材、制作器皿、打磨表面。如果将木器厂的机械上用的刀具换成更坚硬的钢刀，还可以用这些机械来切削铁器。另外农业上的播种、犁地、脱粒、磨面、榨油等工作都会使用到某种工具，如果将那些简易的工具改造一下，也可以变成更好用的机械。

在这方面，大家要注意的一点是，我在选择动力方面优先选择了人力和畜力以外的动力来源。人和家畜都会累，但机械却是不会累的。一个人和一头家畜的力量比较小，但一个庞大的机械力量却很大。人和家畜出完了力还得吃饭喝水，额外耗费物资，但机械只要一开始消耗些人力和材料做好了之后，就可以一直使用。

所以说，如果把机械的动力来源从某种活物换成自然中的某种力量的话，那么就等于我们依靠自己的智慧让大自然替我们出力了。大自然有多少种能够利用起来的力，那么我们就可以想办法做出多少种机械将这些力变成动力。

比如说水力，我们使用水车将流水的动力转化成水车轴的动力，再将轴的动力通过某种转化形式变成机械需要的动力。还有风力，我们只能张开帆用它来当作船只行驶的动力吗？我曾经说过，空气和水都是流动的物质，它们的某些特性是相同或相似的。所以有水车自然可以有风车，将风的动力转变成风车轴的动力。

除了以上两种常见的动力来源之外，其实还有一些现在还没有广泛使用的动力——比如蒸汽。不过如何发现并应用这些动力，就需要更多的知识才能办到。大家如果对这方面感兴趣，就有必要再深入地学习研究了。”

0107动力机械研究所

正如同党爱国对学生们说的，对于机械而言，强大而持续的动力是非常重要的，它决定了机械到底能够取代多少宝贵的人力资源。

而另一个影响机械性能的重要因素不是设计，而是材料。材料性能制约着机械的发展，而机械设计这方面反而是次要的了。

在春秋战国时期，就不乏公输班和墨翟这样的能工巧匠，能够设计出令后世的工程师们也叹为观止的机械来。何况就算不是鲁班和墨子这样宗师级水平的匠人，在长期的实践作业中也有可能改进某种机械的某一个方面。

哪怕这种改变只是极其微小的，但就是这样许许多多个可能一辈子没有什么流芳千古的，深刻地影响了整个世界的发明创造的“技术人员”的努力，才令某位天才的某个重大发明一点一滴地提高效率、减少故障、减低成本，最后达到这个发明的极致。

党爱国在影响机械的三个方向上，最主抓的是动力机械研究，其次是材料研究，再次才是机械原理及设计研究。这倒不是根据影响机械的几个要素的重要性排列的，而是根据三国时期的生产需求和科技现状排列的。

其实对于这时的机械而言，制约其发展的最大因素是材料，而研究材料学就必须要先研究化学。

但是，此时的化学只能算是出现了一个雏形而已，其理论研究压根就是道士们炼丹合药的副产品。就算在现代化学的诞生地——欧洲，那些炼金术士们进行研究的动机，也只不过是想炼制出那个传说中能将普通金属转化成黄金的“贤者之石”罢了。还有另一部分不以此为目的的炼金术士，则是和中国的道士一样想要炼制出传说中的不死之药。

而这一时期真正有用的化学，却是并没有形成系统的研究理论的应用化学。人们制造各种物品时，不可避免地会与化学打交道。比如冶金、制陶、玻璃、造纸、印染等行业，其中的矿石、陶土、石英砂、纸浆、染料等原材料，最终要生产出成品来就必须得用到化学。

只是党爱国对化学的研究方法并不是十分清楚，他所能做的也只有将自己能够记得的化学知识，以及空白的位置远比填上的位置多得多的元素周期表给默写出来而已。除此之外就是将自己见过的各种化学实验器械给设计出来，以便让那些“研究人员”——多半是道士，能够更精确更安全地进行化学研究。

正因为知道自己所能做的有限，所以党爱国整理完了自己记忆中的化学知识之后，就招来了一批将他奉为天人的丹鼎派道士，从事具体的理论研究工作。党爱国只要没事给他们上上化学课，指导一下研究课题，划拨资金支持研究，最后再审核一下研究成果就足够了，其它的就算他干着急也没有用。

而机械原理和设计的研究就简单了。正因为这两门学科很有“群众基础”，所以党爱国要做的就是把他知道的那点物理、力学、机械知识以及他见过的某些机械的设计理念讲出来，让工匠们自己研究就行了。

而且党爱国的这些知识并不是孤立的，它们与各种古代科学著作是能够对应上的。关于机械原理和设计方面，鲁班和墨子都分别留下了各自的传承——那可都是货真价实的古代物理学和机械学专业知识。另外像数学、天文学、农业科学等，在东汉末年之前也都已经产生了不少理论著作——虽然其中天文学的研究中，有一个很重要的目的是占卜吉凶。

因此党爱国在教了他们现代知识之后，也安排了其中精研过古代科学专著的人，对古代科学知识进行了符合党爱国所教授的现代知识描述方式的“翻译”。如果有必要，党爱国还会亲自上阵翻译。只是这些古代科技文献太杂，他的古文造诣又不高，所以他一般都只负责最后的译文审核，改正或去除其中的某些错误理论。

这项翻译工作不只限于机械方面，而是涉及到所有古代科学著作的庞大工程。党爱国对此很看重，亲自担纲监督。毕竟他头脑中记住的东西有限，很多时候都只有一个孤立的结论而已。只有将古代科学著作整理翻译出来，各个学科的研究的理论体系才算搭建了起来。

在机械设计方面，党爱国另外能够做的就是建立“标准化”的体系，让机械的设计和制造更加规范。并对“专利”进行保护，以此来鼓励工匠们进行发明创造。其它的就暂时没有什么需要他的地方了，只要让这些工匠们自己进行理论研究和更新就可以了。

不过动力机械的研究，这是党爱国重点主抓的项目。毕竟工业革命的初期又可以被称为“蒸汽机时代”，接下来则是“内燃机时代”和“电动机时代”。机器之所以能够代替人力和畜力，就是因为动力机械的进步，让人类可以通过消耗某种燃料来获得更加强大的动力。

而党爱国所建立的动力机械研究所，就在缑氏的造纸工厂附近的河边。毕竟现在有必要大量使用机械的，也只有造纸工厂了。他以后预定建立的印刷工厂，大概也是需要机械的大户。党爱国现在最看重的就是普及知识，那么就需要大量的书籍，因此造纸厂和印刷厂不管有多少都不会嫌多。

中央大学校外教学团参观完了造纸工厂之后，党爱国紧接着就带学生参观了动力机械研究所。

在这里，学生们首先看到了还没有在造纸工厂使用的蒸汽机。不过这个简陋的蒸汽机只是一个带有活塞的锅炉罢了，活塞的另一头通过连杆和一个好像在古老的蒸汽火车上才会使用的大轮子连在一起。

蒸汽机的工作原理党爱国早已经讲过了，此时看到了实物，跟在他身边的刘辩指着“咕噜咕噜”地旋转着的轮子直接问道：“校长既然已经造出了蒸汽机，为何不用在造纸工坊的机器上？我看蒸汽机比水车可快多了，也不需要人去费力蹬轮子。”

“蒸汽机的确比水车更好用，只不过现在的蒸汽机设计得还不太好，漏气漏得太快了。如果想让蒸汽机一直运转，就要一直往里面加水和燃料，使用起来耗费的能源太多。能源消耗也算是一种成本，如果这种成本过于高昂，使得最后的收益比使用水力和人力还少，那么用蒸汽机反而更不划算。

另外一点就是蒸汽机锅炉的制造材料还不太过关，这使得我们即使有办法让蒸汽机少漏气也不敢那样设计。因为漏气少了锅炉内部的气压就更高了，气压太高锅炉就有可能爆炸。你们在锅炉旁看到的这个大盘子就是气压计，上面的指针代表着锅炉内的压力。这个气压计的设计很简陋，只能大概看出气压高低，不过也能凑合着用。

现在唯一使用了蒸汽机的地方，就是荥阳的河一工坊——我们接下来也会参观那里。在河一工坊中新建的锻造厂里，有需要用蒸汽机来举起巨大锻锤的蒸汽锻造机。而且河一工坊中还有新建的炼焦厂，所以蒸汽机锅炉可以获得大量被筛选下来，不适合炼焦用的煤作为燃料。”

党爱国回答完了刘辩的话之后，又带着他们看了浸在河中的涡轮机，并对照