姚广孝那句“规矩之力”的评价,如同一声磬音,穿透天工院的喧嚣,在凌云心头久久回荡。这老和尚,果真看到了本质。他所竭力推动的这一切——标准化、精确测量、流程控制、数据记录——其核心,正是试图为这个依赖经验和手感的世界,建立起一套冰冷而精确的“规矩”。
这套规矩,正在悄然改变着天工院,甚至开始向外渗透。
第一批按照“星火钢”标准规程培训合格的匠师,如同种子般,被选派至燕军控制下的其他重要匠坊。他们带去的不仅是新的炼钢术,更是一整套全新的做事逻辑:按图施工、依规操作、记录数据、追究公差。起初,不可避免地遭遇了抵制和嘲笑,但当他们所在的工坊率先稳定地产出优质钢料,并因此获得嘉奖时,沉默的效益成为了最有力的说服工具。
与此同时,格物堂的影响力也在悄然扩大。虽然正式学徒仍只有那精心遴选的二十人,但凌云应朱棣要求,不定期地在天工院内部开设“讲习班”,向所有匠户传授基础的算学、几何和制图知识。自愿参加,但每次都是人头攒动。甚至一些低阶军官和文吏,也闻讯偷偷跑来旁听。知识的魅力,混合着改变命运的可能,产生着巨大的吸引力。
那两个文人学徒,如今已成了凌云的得力助手,负责整理数据、编纂初步的教材。他们发现自己过去所学的算学经义,竟能在这些“贱业”中找到如此生动而具体的应用,心态发生了彻底的转变,从最初的羞赧变成了如今的热忱。
然而,凌云的目光,早已越过眼前的欣欣向荣,投向了那架沉默的简仪,投向了更遥远的星空。
动力的瓶颈,如同无形的枷锁,依旧牢牢锁着前进的脚步。水力虽好,却受制于河流;风力飘忽;畜力效率低下且成本高昂。若要真正突破,走向更广阔的天地,必须找到一种更强大、更稳定、更不受地域限制的动力源。
他的脑海中,那幅蒸汽机的蓝图越来越清晰。但“火汽之力”的实现,难度远超以往任何项目。它不仅需要更精密的加工能力,更涉及密封、压力控制、热能转换等全新的领域,每一步都如履薄冰。
他决定双管齐下。一方面,继续夯实精密加工的基础,这是实现任何复杂机械的前提。另一方面,开始进行蒸汽动力相关的基础研究和预研。
他将格物堂的学徒和部分核心工匠分成了更多小组。
一组,继续专攻轴承和传动机构的精密化,目标是将水力镗床和车床的精度再提升一个等级。 二组,开始研究密封材料。他们尝试用不同的油脂、皮革、浸油麻绳、甚至尝试烧制特殊的粘土,测试它们在高温高压下的密封性能。 三组,则负责最基础的热力学研究。他们建造了数个小型砖炉,设计了一种带有活动活塞的透明琉璃筒(费了九牛二虎之力才烧制出几片勉强可用的),用来观察水沸腾产生蒸汽后推动活塞的现象,测量不同压力下蒸汽的体积和力量,记录数据。
这些实验在许多人看来,更加“古怪”和“无用”了。整天看着水烧开,摆弄些油乎乎的密封材料,能有什么用?但有了之前“星火钢”和精密加工的成功,质疑被压在了心底,更多的是好奇和期待。
凌云亲自指导第三组。他并没有直接给出蒸汽机的图纸,而是引导学徒们自己去观察、去测量、去发现规律。
“看,水沸为汽,体积膨大千倍,力可顶起活塞。” “然,汽遇冷则复凝为水,体积骤缩,筒内乃生真空,外界大气之力便将活塞压下。” “一胀一缩,一推一吸,此力循环往复,岂非可代人力畜力?”
他用最浅显的语言,揭示着能量转换的核心原理。学徒们看着那在琉璃筒中往复运动的活塞,眼中充满了惊奇和思索。原来司空见惯的水火,竟蕴含着如此巨大的力量!
数据被一点点积累起来:多少水产生多少汽,产生多大的推力,冷凝需要多久……粗糙、不精确,但却是从零到一的突破。
然而,最大的困难很快浮现——压力。
简单的开放式实验无法产生足够的压力,推力有限。而当他们尝试给琉璃筒加盖,制造一个密闭环境时,“砰”的一声脆响,第一台简陋的高压蒸汽装置毫无悬念地爆炸了。飞溅的琉璃碎片和滚烫的蒸汽险些造成伤亡。
事故再次给了周铎余党攻讦的借口,风声悄然传出:“天工院又再行险,玩弄水火,恐酿大祸!”
就连马三宝都特意过来,隐晦地提醒凌云:“先生,王爷虽信重,然这水火无情,还是……稳妥为上。”
压力之下,凌云没有退缩,反而更加冷静。爆炸证明了压力的存在和威力,也暴露了材料的不足和设计的缺陷。
“问题不在方向,而在方法与材料。”他对惊魂未定的研究小组说道,“欲用此力,先须制之。知其性,方可驭其力。”
他调整了研究方向: 一、材料组:全力攻关耐压材料。尝试不同的铸铁配方、铸造工艺,设计小型耐压容器进行破坏性压力测试,寻找强度与韧性的平衡点。 二、结构组:研究压力容器的安全设计。设计减压阀、安全栓等初步的安全装置(理念先行,制造极难)。 三、理论组:继续基础测量,但转向更低压力、更安全的范围,深入研究汽压与温度的关系,积累数据。
进程再次放缓,甚至看似陷入了僵局。蒸汽机似乎遥不可及。
但凌云并不急躁。他知道,这是必经的过程。每一次爆炸,每一次失败,都在加深对“火汽之力”的理解,都在逼迫着材料学和压力工程学的进步。
就在这似乎陷入停滞的时刻,转机却从一个意想不到的角落悄然来临。
这一日,那位负责研究密封材料的学徒,为了测试一种新型浸油皮革的密封性,需要对其施加均匀的压力。他设计了一个简单的杠杆装置,但总觉得压力不稳且难以量化。
苦恼之下,他突发奇想,找到了负责精密测量小组的同窗。测量小组的学徒看着那密封件,琢磨了半天,忽然道:“凌先生常言,欲测力,可转化为形变。你这密封件被压紧,厚度会变薄。若我能测出你压紧前后厚度的微小变化,再知道压杆的力臂比例,岂不就能反推出你施加的压力?”
这个想法让两人兴奋起来。他们立刻去找凌云。
凌云听完,眼中爆发出惊喜的光芒!力的测量!这是力学研究的基础,也是蒸汽机研发中至关重要的环节!(测量气缸内压力)
他立刻放下手头所有工作,全力支持这个偶然诞生的想法。
没有现成的测力计,他们就自己造! 利用“星火钢”制作一根弹性极好的簧片,固定一端,另一端施加力,测量其弯曲的程度(胡克定律的初步应用)。 他们精心打磨簧片,反复测试其弹性形变与受力之间的关系,并用那把他视若珍宝的“毫厘尺”雏形,艰难地测量着微小的形变量。 又利用杠杆原理,将待测的力放大或缩小,与簧片的形变进行比对。
失败了无数次,簧片断裂、形变不线性、测量误差巨大……但最终,他们竟然真的捣鼓出了一台粗糙无比、却能够相对定量测量“斤两”的机械式测力装置的雏形!
虽然它的量程很小,精度也很差,但意义非凡!它第一次将“力”这个抽象的概念,变成了可以读取的数字!
凌云将其命名为“规力尺”。
“规力尺”的成功,如同推开了一扇新的大门。它不仅立刻被用于密封材料的测试,更激发了一连串的连锁反应。
传动小组用它来测量齿轮传动中的扭力损耗; 轴承小组用它来量化不同轴承的摩擦力大小; 甚至连“星火钢”小组也找来,想测量不同热处理工艺下钢材的弹性模量……
数据,变得更加丰富和精确。改进的方向,变得更加清晰。
更重要的是,“规力尺”的出现,让所有学徒和工匠真切地体会到——“规矩”的力量,竟能强大到连无形无质的“力”,都可以被约束和衡量!
这种认知上的冲击,远比造出一件新武器更加深刻。
姚广孝再次悄然来到格物堂时,正看到几个学徒围着一台简陋的“规力尺”,为测量一个轴承的摩擦力而激烈争论着,每个人都在引用数据,试图说服对方。
他没有打扰,只是默默地听着,看着那些年轻而认真的面孔,看着那台将“力”化为数字的粗糙仪器。
良久,他轻轻叹息一声,声音低得几乎只有自己能听见。
“规矩既立,则万物皆可度量。万物可度量,则人力……终有穷尽否?”
这一次,他的目光中,已不再是惊叹或凝重,而是深深的思索,以及一丝难以言喻的敬畏。
他仿佛看到,一条由无数精确数字和冰冷规矩铺就的道路,正从天工院延伸出去,通往一个他无法完全理解,却足以撼动整个天下的未来。
而凌云,正站在这条路的起点。
他的脚下,规矩已成。