初夏的午后,格物学社的理事房里静悄悄的,只有笔尖划过纸面的轻响。方格翻着本月汇总的各地工匠呈报,薄薄一沓册子,记着南北各地匠人的小改良。有改进的水力纺车,比旧款多纺三成线。有新式的炼铁风箱,风量稳了许多,铁水成色也更好。看着都实用,却总少了点突破性的东西。
他放下册子,端起温茶抿了一口,跟旁边坐着整理账目明细的苏小暖念叨。
热学的道理散出去快三年了,怎么还没人往蒸汽动力上走。
苏小暖抬头笑了笑,指尖还按着算珠。哪有那么容易。格物道理写在书上是死的,真要落地做成能用的器物,得耗无数材料无数功夫。再说寻常匠人吃饱饭便够了,哪有胆子赌上全部家当,琢磨从来没人见过的东西。真失败了,一家子生计都没着落。
方格点点头,没再说什么。
他早就在《格物纲要·理卷》里写清了热胀冷缩与蒸汽压力的原理,还特意加了一段注解,说水汽膨胀之力可资利用,能驱器械、代人力,算是把路都指到了明处。可道理是道理,落地是落地,从书本上的几行字到实实在在的机器,隔着无数次试错,隔着千山万水。
前几日赵弘召他进宫聊边军军备,聊完火器与粮运,末了也问起格物的前路。说如今造器、种田、医人都有了章法,再往下走,最要紧的是什么。方格当时便说,最关键的是动力。如今做工靠人力畜力,磨面抽水靠水力,都受着拘束。要是能造出不用靠山靠水、不用喂草料的动力机,在哪都能用,力道还大,各行各业都能再上一个台阶。
老赵手指敲着御案,沉默片刻便开口。要多久能做出来?
方格摇头,说不好说。得有人摸着石头过河,一点点试错,慢慢磨出来。理论是通的,可实物差一分都不行。
老赵听完只说了一句,要钱给钱,要人给人。真做出来,便是功在千秋的大事。大宁要往前走,总得有新的东西撑着。
远在山东章丘的乡间,张铁便是摸到这扇门的第一个人。
他是当地的铁匠,祖上三代都守着锻炉吃饭。十五岁便能独立打制农具,二十岁上手艺便盖过了老父亲,是十里八乡有名的好铁匠。他性子沉稳手又巧,打出来的锄头镰刀,比旁人的耐用一倍,村里村外的人都愿意找他打铁。
当地初级学堂办起扫盲班后,张铁收了工便去旁听。起初只是想学会认字算账,免得被牙行的人骗。学着学着,便迷上了格物的道理。先生讲水遇冷结冰遇热化汽,讲物件受热膨胀受冷收缩,这些道理看着简单,落到打铁的活计里却处处有用。比如淬火的火候,比如锻打的力道,顺着格物的道理调整,成品总能更坚韧几分。
后来他攒了三个月的工钱,托人从府城买了本《格物纲要·理卷》。书不厚,纸页却厚实,里面讲力学、讲热学、讲物质变化,配着简单的图示,直白好懂。张铁把书藏在锻炉边的木架上,歇火时便翻两页,翻来覆去读了几十遍,书页边角都磨得起了毛。书里专门有一段讲水汽,说水受热化成汽,体积能胀大数百倍,封在密闭的容器里,便能生出极大的力道。
这段文字像一颗火星,落进了张铁心里。
他天天守着锻炉烧水,总看见壶盖被蒸汽顶得砰砰作响。从前只当是寻常小事,看完格物书便动了心思。既然蒸汽有这么大的力道,能不能用它来推动物件,代替人力干活。本地靠山多有小煤窑,矿井里抽水全靠人力往上提,又累又慢,遇上雨季水大,常常淹了矿道,烧坏不少煤。要是能用蒸汽带动水泵,不知能省多少力气,救下多少工本。
念头一起,便再也压不住。
张铁说干就干,先在自家铁匠铺的角落搭了个小土炉,用旧铁壶改了个简易汽锅,钻了孔接上铜管,另一端连着个粗铁管做的缸筒,里面塞了个木活塞。第一次试验时,他烧旺了炉子,等蒸汽灌满铁管,木活塞直接被冲得飞了出去,狠狠砸在对面的土墙上,震下一层灰土。他吓了一跳,拍了拍胸口,随即又喜上心头。力道是有的,只是没处使,也封不住气。
接下来的日子,他便一头扎进了改良里。
最大的难题是密封。蒸汽最是刁钻,缸壁上哪怕只有一点细纹,活塞哪怕有一丝缝隙,气便会漏得干干净净,半分力道都剩不下。他换了无数种材料试。麻布浸了桐油裹在活塞上,用不了几次便被高温烤焦了。软牛皮垫上,密封性倒是好了些,可摩擦力太大,蒸汽力道小了根本顶不动。他甚至试过用糯米浆混着细石棉抹在接缝处,干了倒是硬实,可温度一高便裂了口子,汽漏得更快。
光密封一项,他便试了两个多月,耗掉了半张牛皮、几十斤麻布,才勉强找到合用的法子。用两层熟牛皮夹着浸过桐油的细麻布,缝在活塞外圈,既能贴紧缸壁,又耐得住高温,漏汽的毛病总算轻了大半。
第二个难题是缸筒。气缸内壁必须光滑圆整,差上半分,活塞便会卡涩漏汽。张铁先请人用砂模铸出生铁缸筒,再拿细锉刀一点点打磨内壁。没有精密的量具,他便用圆规反复量,用手摸着找凸起的地方,磨一会儿便用活塞试一次。白天要接活打铁养家,他便晚上磨,常常磨到后半夜,眼睛熬得通红,手上磨出了好几个血泡。一个半尺长的缸筒,他足足磨了一个多月,内壁光可鉴人,活塞放进去不松不紧,刚好能顺畅滑动。
这一做便是整整两年。
家里的积蓄渐渐花光了,买铁料、买煤炭都要钱,试验却总不见大的成效。老父亲起初还由着他,后来见他天天折腾不赚钱,便常常骂他不务正业。说好好的铁匠活不干,天天对着水汽瞎琢磨,迟早要把家底败光。街坊邻里也跟着笑,说张铁匠家的儿子魔怔了,居然想靠烧水煮水干活,简直是异想天开。
张铁从不争辩,只闷头接着做。白天照常接活打农具,赚来的钱转头便买了铁料煤炭。夜里守着小炉子反复试,炸过两次汽锅,最险的一次铁屑擦着肩膀飞过去,烧破了衣衫,烫出一片红印。他敷了点草药,第二天照旧守在炉边。
他心里笃定,格物书上的道理不会错。蒸汽有力道是真的,只要法子对,总能做成能用的物件。
两年下来,他终于攒出了一台像模像样的蒸汽泵。
一人高的生铁汽锅立在地上,连着粗铜管通进气缸,活塞连着木连杆,另一端接上抽水的皮筒。烧旺炉子,等蒸汽攒够力道,便能推动活塞往复运动,顺着皮筒把井里的水抽上来。
做成的那天,他特意把老父亲拉到院子里。烧了小半个时辰,蒸汽渐渐足了,活塞慢慢动了起来,一下一下推着连杆。井水顺着皮筒流出来,落在木桶里,发出哗哗的声响。
老父亲蹲在木桶边,看着水流出来,手指颤巍巍碰了碰水面,半天没说出话。从前他总觉得儿子是瞎胡闹,今日亲眼看见,才知道这水汽居然真的能干活。他没夸张铁,只转身去库房搬了块上好的煤块,轻轻投进了炉子里。
消息很快在乡里传开,不少人跑来看新鲜。围着蒸汽泵转了一圈又一圈,啧啧称奇,说真是开了眼界。可赞叹归赞叹,没人觉得这东西能派上大用场。烧半天煤才抽几桶水,还得专人守着添煤看火,算下来成本比雇人抽水还贵,中看不中用。
张铁却不这么想。他知道这只是个雏形,效率低、毛病多都是暂时的。只要接着改,总能越做越好。他早听说京城有个格物学社,藏着无数格物的道理,还有方参议能指点迷津。好多匠人带着自己的发明去了京城,经方参议点透几句,回去便做出了更好的东西。
他打定主意,要带着这台蒸汽泵去京城。哪怕见不到方参议,能让格物院的先生们看看,提两句意见,也值了。
他把铁匠铺托付给老父亲,收拾了简单的行李,又雇了辆结实的牛车,把蒸汽泵牢牢绑在车上。带足了干粮盘缠,选了个晴朗的日子,一早便动身往京城去。
路途遥远,走了二十多天才到京郊。路上颠簸,零件颠松了好几处,他便在路边找铁匠铺借工具修,走走停停,终于在初夏的一个清晨,看见了京城高大的城墙。
张铁牵着牛车站在永定门外,抬头望着巍峨的城楼,手心全是汗。他低头看了看牛车上蒙着粗布的蒸汽泵,又摸了摸怀里揣着的《格物纲要》,书角已经翻得起了毛。
深吸一口气,他牵着牛车,跟着人流慢慢走进了城门。
街上车水马龙,人声鼎沸。格物学社的方向,隐隐能看见高高的烟囱,在初夏的天光里直直指向天际。
几乎是同一时刻,格物学社的管事拿着名帖,快步走进了理事房。
“方参议,门外来了个山东的铁匠,叫张铁,说带了台靠蒸汽驱动的抽水机,想请学社的先生们验看。”
方格正准备起身回家,听见这话,脚步顿了顿,嘴角露出一点笑意。
来了。
他轻声说了一句,又坐回椅子上,端起凉了半截的茶抿了一口。
管事应了声正要退下,方格又开口补了两句。
“腾出工坊西头的空院子给他住,机器先抬到演示场,找两个手脚稳当的工匠帮忙卸车。一路从山东过来不容易,吃住都安排妥当,别怠慢了人家。”
“是。”管事躬身应下,快步出去安排了。
苏小暖合上账册,抬眼笑道。
“这就要进宫禀报陛下?”
“嗯。”方格站起身,理了理官袍的褶皱,“老赵前阵子还问起动力的事,记挂得很。既然有人做出来了,自然要告诉他一声。他要是有空,明天一起过去看看。”
他说着便往外走,刚到月亮门,便让人备马,径直往皇宫去了。
到御书房时,赵弘正低头批奏折,案头堆着各地的钱粮册子。听见脚步声,他头也没抬,随口道,格子你怎么这个点过来,又来蹭饭?
方格在对面坐下,自己倒了杯茶,语气闲散。
“给你带个好消息。你之前念叨的蒸汽动力,有人做出雏形了。山东过来的铁匠,做了台蒸汽抽水机,明天在格物学社演示。你有空没,一起去瞧瞧?”
赵弘手里的朱笔一顿,猛地抬起头,眼里亮得很。
“真做出来了?不是说只是书上的道理吗?”
“雏形罢了,效率估计高不了,能转起来抽水就算不错。”方格实话实说,“但路子是对的。只要方向没错,慢慢改,总能越做越好。”
“去,怎么不去。”赵弘当即放下笔,把奏疏推到一边,“朕明天推了早朝的议事,专门过去。这么大的事,总得亲眼看看才踏实。”
他说着便站起身,走到窗边,望着格物院的方向,语气里带着几分按捺不住的振奋。