方以智的筆尖在紙上飛快掠過(guò),蒸汽機(jī)的雛形逐漸清晰。
然而,隨著他不斷深入思考,問(wèn)題接連出現(xiàn),而且越來(lái)越多。
比如說(shuō),蒸汽的力量雖然可以推動(dòng)活塞,但如何讓活塞持續(xù)運(yùn)動(dòng)呢?
科學(xué)院的宗旨是學(xué)以致用,既然有想法,那就付諸于實(shí)驗(yàn)。
接下來(lái)的幾天,方以智帶領(lǐng)小組日夜鉆研,嘗試了各種方法,比如在活塞上加裝簧片,或者設(shè)計(jì)一個(gè)閥門系統(tǒng)來(lái)控制蒸汽的進(jìn)出。然而,每一次實(shí)驗(yàn)都以失敗告終。
楊廷鑒現(xiàn)在是科學(xué)院副院長(zhǎng),雖然沒(méi)有直接負(fù)責(zé)這個(gè)項(xiàng)目,但是也很上心,親自過(guò)來(lái)指導(dǎo)。
面對(duì)失敗的結(jié)果,方以智有些沮喪,說(shuō)道:“蒸汽的力量太不穩(wěn)定了,一旦水燒干,蒸汽就沒(méi)了,活塞也就停了。”
楊廷鑒拍了拍他的肩膀,安慰道:“別急,科學(xué)本就是不斷試錯(cuò)的過(guò)程。既然蒸汽的力量不穩(wěn)定,那我們就想辦法讓它穩(wěn)定下來(lái)。”
方以智點(diǎn)點(diǎn)頭,思索良久,突然靈光一閃:“既然蒸汽的力量不穩(wěn)定,那我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)系統(tǒng),讓蒸汽不斷產(chǎn)生,同時(shí)將用過(guò)的蒸汽冷凝成水,再重新加熱!”
楊廷鑒問(wèn)道:“可是,如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)循環(huán)呢?”
方以智拿起筆,在紙上畫(huà)了一個(gè)簡(jiǎn)單的示意圖:“我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)鍋爐,專門用來(lái)產(chǎn)生蒸汽。蒸汽通過(guò)管道進(jìn)入氣缸,推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。然后,蒸汽從氣缸的另一端排出,進(jìn)入冷凝器,冷卻成水后,再通過(guò)水泵送回鍋爐,重新加熱。”
楊廷鑒贊許道:“有點(diǎn)意思,可以試一試!”
兩人說(shuō)話間,有人氣喘吁吁地跑過(guò)來(lái),說(shuō)道:“楊學(xué)士,快,快……”
楊廷鑒問(wèn)道:“出了什么事?”
“陛……陛下來(lái)了,宋學(xué)士喊你一起過(guò)去!”
楊廷鑒一聽(tīng),轉(zhuǎn)頭就走,剛走了兩步,回頭招呼道:“你跟我一起去!”
方以智疑惑道:“我?”
“對(duì),快走!”
楊廷鑒隱約感覺(jué)到,陛下肯定是為了這個(gè)蒸汽機(jī)來(lái)的。
兩人連衣服都來(lái)不及換,匆匆來(lái)到前廳,然后就看到朱由檢。
“臣等問(wèn)圣躬安!”
朱由檢看到楊廷鑒,擺了擺手:“朕安,平身!”
緊接著,他對(duì)宋應(yīng)星說(shuō)道:“宋卿,人都到齊了嗎?”
“回陛下,科學(xué)院的骨干都來(lái)了。”
朱由檢點(diǎn)點(diǎn)頭:“朕就不跟你們客氣了,上次朕留的題目,諸位有何想法?”
宋應(yīng)星上前一步,恭敬地說(shuō)道:“科學(xué)院尊陛下旨意,力求格物致知。前幾日陛下命臣等觀察燒水壺,臣等略有心得。”
朱由檢稍稍有些意外,眉梢微挑,說(shuō)道:“略有心得是吧?那就說(shuō)來(lái)聽(tīng)聽(tīng)吧!”
宋應(yīng)星繼續(xù)說(shuō)道:“蒸汽看似柔弱,其實(shí)頗有力量。既然可以頂起壺蓋,也能頂起更大的物體。臣等討論過(guò)后,認(rèn)為蒸汽是一種強(qiáng)勁的動(dòng)力,若加以利用,或許可以推動(dòng)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn),甚至用于拉車、行船,乃至其他諸多用途。”
朱由檢眼中閃過(guò)一絲震驚,點(diǎn)頭道:“不錯(cuò),看來(lái)你們已經(jīng)摸到了一些門道。那么,具體該如何利用這股力量呢?”
“回陛下,科學(xué)院已經(jīng)成立蒸汽動(dòng)力小組。”
宋應(yīng)星說(shuō)著話,轉(zhuǎn)頭看向方以智,示意他上前回話。
方以智有些緊張,緩緩上前,躬身道:“回陛下,臣等經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)蒸汽的力量雖然強(qiáng)大,但難以持續(xù)。因此,臣等設(shè)想了一種循環(huán)系統(tǒng),通過(guò)鍋爐產(chǎn)生蒸汽,推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng),再將用過(guò)的蒸汽冷凝成水,重新送回鍋爐加熱。如此循環(huán)往復(fù),便可源源不斷地產(chǎn)生動(dòng)力。”
朱由檢聽(tīng)完,已經(jīng)不是震驚,而是感覺(jué)可怕。
本以為這些人很難參悟,還要靠自己來(lái)指點(diǎn)一二。
沒(méi)想到,這才短短幾天時(shí)間,竟然已經(jīng)研究如此深入!
他深吸一口氣,努力平復(fù)心情,然后說(shuō)道:“這個(gè)想法不錯(cuò),可曾付諸實(shí)踐?”
方以智答道:“回陛下,臣等已經(jīng)制作了一臺(tái)原型機(jī),雖然簡(jiǎn)陋,但初步驗(yàn)證了此法的可行性。只是……目前還有一些問(wèn)題需要解決,比如冷凝器的效率不足,導(dǎo)致蒸汽無(wú)法及時(shí)冷卻,氣缸內(nèi)的壓力失衡。”
朱由檢感覺(jué)到心跳的厲害,但是臉上強(qiáng)作鎮(zhèn)定,說(shuō)道:“科學(xué)實(shí)驗(yàn)本就是不斷試錯(cuò)的過(guò)程,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并不可怕,關(guān)鍵是要找到解決的辦法。你們已經(jīng)邁出了重要的一步,朕很欣慰。對(duì)了,你叫什么名字?”
方以智趕忙答道:“回陛下,微臣方以智,原東風(fēng)小組成員,現(xiàn)任蒸汽小組組長(zhǎng)。”
朱由檢點(diǎn)點(diǎn)頭,說(shuō)道:“既然有原型機(jī),那就帶朕去看看吧!”
方以智趕忙應(yīng)道:“是,陛下這邊請(qǐng)!”
說(shuō)罷,他在頭前帶路,朱由檢緊隨其后,宋應(yīng)星、楊廷鑒等人陪同,一路來(lái)到實(shí)驗(yàn)室。
推開(kāi)門,映入眼簾的是一臺(tái)巨大的蒸汽設(shè)備。鍋爐、氣缸、冷凝器、管道等部件雖然簡(jiǎn)陋,但已經(jīng)初具規(guī)模。
朱由檢看著眼前的裝置,心中震撼不已。他沒(méi)想到,短短幾天時(shí)間,科學(xué)院竟然已經(jīng)將蒸汽機(jī)的原型機(jī)造了出來(lái),而且看起來(lái)有模有樣。
“這就是你們研制的蒸汽機(jī)?”
方以智恭敬地答道:“回陛下,正是。此物雖然簡(jiǎn)陋,但已經(jīng)可以初步運(yùn)轉(zhuǎn)。只是目前還有一些問(wèn)題需要解決,比如冷凝器的效率不足,導(dǎo)致蒸汽無(wú)法及時(shí)冷卻,氣缸內(nèi)的壓力失衡。”
朱由檢點(diǎn)點(diǎn)頭,心中暗自感慨,這些人的天賦和執(zhí)行力,真是可怕!
若是放在后世,恐怕個(gè)個(gè)都是頂尖的工程師。
這時(shí),王承恩湊上前,小聲問(wèn)道:“皇爺,您準(zhǔn)備的圖紙什么時(shí)候拿出來(lái)?”
朱由檢皺了皺眉,低聲回道:“還拿個(gè)屁啊!人家把機(jī)器都造出來(lái)了,朕的圖紙豈不是顯得多余?”
王承恩訕訕笑了笑,默默退到一旁。
朱由檢走到蒸汽機(jī)前,仔細(xì)打量著每一個(gè)部件,隨后問(wèn)道:“方以智,這臺(tái)機(jī)器現(xiàn)在能運(yùn)轉(zhuǎn)嗎?”
方以智答道:“回陛下,可以運(yùn)轉(zhuǎn),但時(shí)間不長(zhǎng),大概只能持續(xù)一刻鐘左右。”
朱由檢點(diǎn)點(diǎn)頭:“那就演示給朕看看!”
方以智應(yīng)了一聲,隨即指揮小組成員開(kāi)始操作。
鍋爐被點(diǎn)燃,水逐漸沸騰,蒸汽通過(guò)管道進(jìn)入氣缸,推動(dòng)活塞開(kāi)始上下運(yùn)動(dòng)。
王承恩忍不住驚呼道:“動(dòng)了!真的動(dòng)了!”
朱由檢雖然早有心理準(zhǔn)備,但親眼看到蒸汽機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),心中依然激動(dòng)不已。
然而,正如方以智所說(shuō),蒸汽機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)了一刻鐘后,活塞的速度逐漸變慢,最終停了下來(lái)。
朱由檢強(qiáng)壓住內(nèi)心的震撼,故作鎮(zhèn)定地說(shuō)道:“不錯(cuò),確實(shí)有些門道。”
方以智有些尷尬地說(shuō)道:“陛下,目前冷凝器的效率太低,導(dǎo)致蒸汽無(wú)法及時(shí)冷卻,氣缸內(nèi)的壓力失衡,所以機(jī)器只能運(yùn)轉(zhuǎn)片刻。”
朱由檢擺擺手,說(shuō)道:“諸卿在短短幾天就做到這一步,已經(jīng)非常難得,有問(wèn)題很正常,改進(jìn)就是了。”
方以智說(shuō)道:“回陛下,臣以為可以從兩個(gè)方面入手。一是改進(jìn)冷凝器的設(shè)計(jì),提高冷卻效率;二是優(yōu)化鍋爐的結(jié)構(gòu),使蒸汽的產(chǎn)生更加穩(wěn)定。”
朱由檢壓根沒(méi)聽(tīng)懂,只是一個(gè)勁地贊許道:“思路清晰,很好,就這么干!”
方以智已經(jīng)感動(dòng)得不行,當(dāng)即跪地:“此生得遇陛下,臣之幸也!”