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第528章 大明科技,宴间反戈
东暖阁的门被轻轻推开,身著绯色官袍的徐光启快步走入。
他须发微白,眼角刻著经年操劳的细纹,唯有双目依旧炯炯。
谁能想到,这位如今执掌科学院的老者,前两年还在黄土高原上为推广番薯、玉米费尽心力。
起初,这项差事举步维艰。
番薯口感粗粝,食用后易胀气泛酸,百姓多不愿种。
更有地方豪强、士绅勾结官员,以「挤占良田」「违背祖制」为由百般阻挠,生怕新作物推广触动他们的土地利益。
徐光启带著农官走遍陕晋乡野,亲自动手示范种植、改良烹饪之法,却始终进展缓慢。
转机始于熊廷弼经略九边。
那位素有「熊蛮子」之称的将领,以雷霆手段整顿边镇,肃清朝廷蛀虫、打压地方豪强,令九边秩序为之一新。
地方势力再也不敢明目张胆地阻碍新政,番薯、玉米的推广终于迎来曙光。
徐光启趁机将育种、耕作技术倾囊相授,手把手教农户育苗、扦插、储存,短短一年间,陕晋两地的坡地、荒田便种满了这些高产作物,收成远超传统粮食,有效缓解了边地粮荒。
如今,陕西的推广事务交由袁崇焕统筹,山西则由孙传庭接管,两人皆是务实能干之辈,徐光启全然放心。
接到皇帝召令回京后,他星夜兼程赶回京师,全力主持科学院事务。
而科学院自成立之后,经过近两年的发展,已经有一些成果了。
格物局改良了冶铁炉,让铁器质量大幅提升。
器械局造出了可连发的连珠统雏形,威力远超旧式火统。
农艺局培育出更耐旱的麦种,这些发明或投入军工,或流入市场,已为内府带来不少收益。
可在朱由校眼中,这般速度仍嫌迟缓。
他心中牵挂的蒸汽机,乃是能比肩传说中木牛流马的国之重器,关乎后勤运输、水师战船的根本性革新,徐光启自然深知其重要性。
昨日傍晚接到皇帝亲誉的物理手稿,他连夜召集科学院格物局的院士们共同研读,手稿中力学、热学的基础理论,诸如「力是改变物体运动的原因」「热胀冷缩之理」,彻底颠覆了他们以往「格物穷理」的认知。
传统格物学多侧重观察现象,而陛下的手稿直指事物本质,构建起一套严谨的理论体系。
院士们争论了一夜,诸如「为何蒸汽能推动重物」「力与运动的关联如何量化」等问题,始终无人能解。
徐光启越研究越觉得深奥,心中的困惑如潮水般涌来,再也按捺不住,便赶来东暖阁求见。
思绪回笼,徐光启对著御座上的朱由校跪伏行礼。
「臣科学院徐光启,恭请陛下圣躬万安!」
朱由校抬手摆了摆,目光落在他风尘仆仆的身影上,语气平和:「朕安。徐卿连夜赶来,莫非是科学院有了突破性进展?」
他心中仍存著一丝期待,盼著蒸汽机的研发能传来好消息。
「好消息」三字让徐光启脸上露出几分赧然,他微微摇头。
「陛下天资聪颖,所赠手稿字字珠玑,实乃开天辟地之学。
只是臣愚钝,手稿中诸多理论与我等以往研习的格物之学大相迳庭,科学院格物局的院士们彻夜研讨,仍是困惑重重,许多关键之处百思不得其解。」
他叩首道:「臣今日冒昧求见,并非带来成果,而是斗胆恳请陛下为我等解惑,点拨其中奥义,也好让科学院早日将此奇学付诸实践,不负陛下所托!」
朱由校闻言,脸上的期待转为诧异,随即了然。
他手中的物理理论本就超越时代,徐光启等人一时难以理解实属正常。
看著阶下这位执著于格物之学的老者,朱由校心中微动,随即吩咐道:「徐卿平身,且细细道来,你等究竟困惑在何处?」
徐光启起身侍立,双手捧著那本物理手稿,目光灼灼地望向朱由校,条理清晰地道出心中困惑:「陛下,臣与格物局众院士彻夜研讨,首惑者,乃蒸汽动力之理。
臣等曾以铜壶烧水,见蒸汽顶起壶盖,却不知此力何以能推动巨石、驱动车船?
手稿言蒸汽膨胀生压」,可这压力」无形无质,如何度量?
又如何使其持续发力,而非转瞬即逝?」
他翻到手稿中力学章节,续道:「其二,关于力与运动」之论,臣等百思不解。
古法云力以维持运动」,如推车需持续发力方能前行,可陛下手稿言力是改变运动之因,非维持之因」,此语实在颠覆认知。
若无需持续施力,物体何以能长久运动?譬如箭矢离弦,无手推力仍能飞行,莫非其间另有隐力」?」
「其三,杠杆之术,臣等早知省力费距」,却不知陛下手稿中动力×动力臂=阻力×阻力臂」为何意。
以水井轱辘为例,摇柄越长越省力,可这长」与省」之间,何以能用数字量化?
若要制造起重器械,如何依此理计算摇柄长度与承重之数,方能精准无误?
「」
最后,他指向热学部分,语气愈发急切:「其四,手稿言密闭容器中,蒸汽冷却则气压骤降」,臣等试之,确见铜瓶冷却后向内凹陷。
可这一升一降之变,如何能转化为持续的机械运动?
如欲造蒸汽之车」,当如何设计器物,使蒸汽胀缩往复,驱动车轮转动?」
朱由校闻言,嘴角勾起一抹笑意,起身走到殿角的铜壶旁。
那是昨夜值守太监烧水用的器具,此刻壶中尚有余温。
他指著铜壶道:「徐卿且看此壶,水沸则蒸汽出,壶盖便跳。
这蒸汽本是水遇热所化,体积较水膨胀百倍不止,如同一群急于冲出牢笼的壮士,拥挤之间便生出推力,此即压力」。」
他拿起案上的毛笔,比作活塞,插入铜壶嘴:「若将壶嘴封死,只留一可活动之木塞,蒸汽膨胀无路可走,便会奋力顶起木塞。
这便是蒸汽动力的本源。
至于持续发力,只需如农夫灌溉一般,烧沸之水化为蒸汽做功后,再注入冷水使其冷却收缩,形成负压拉动木塞回位,如此循环往复,便如人呼吸一般,动力不绝。」
解释力与运动时,朱由校走到殿中,推开一张紫檀木案,案几滑动数尺后方才停下。
「徐卿见否?推案时施力,是为改变其静止状态。
松手后案几仍能滑动,是因其有惯性」,如人奔跑后难以骤停。
箭矢离弦后,无手推力却能飞行,正是惯性使然,而非有什么隐力」。
之所以会停下,是因空气阻力、地心引力这些外力」在阻碍它。
若在无阻力之境,这箭矢便能永不停歇地飞行。」
谈及杠杆,朱由校取来案上的镇纸与毛笔,以镇纸为支点,将毛笔架于其上:「此为杠杆,镇纸所在是支点」,靠近支点一端顶重物,另一端施力。
摇柄越长,动力臂」便越长,如以长竿撬巨石,只需一分力,便能撬动十分重的物体。
手稿中的公式,便是将这长」与省」的关系说透,如欲起重千斤,便算准支点位置与摇柄长度,按此理制造,万无一失。」
最后,他在纸上画了一个简单的气缸示意图,一边画一边道:「若要造蒸汽机械,可铸一铜筒,内置可滑动之木塞,筒底通锅炉,筒侧设两扇机关门。
蒸汽从底门入,胀而推木塞上行;木塞到顶,底门闭而侧门开,冷水注入使蒸汽冷却收缩,木塞便因负压下行。
随后侧门闭而底门开,蒸汽再入,如此往复,木塞便上下不停,再通过齿轮连接车轮、船桨,便能驱动车船前行。」
徐光启凝神静听,目光随著朱由校的手势与画作转动,脸上的困惑渐渐褪去,取而代之的是豁然开朗的光芒。
当朱由校讲完蒸汽循环之理时,他猛地一拍大腿,失声赞道:「陛下圣明!原来如此!蒸汽胀缩如呼吸,木塞往复似舂米,臣此前只知其一,不知其二,竟没想到这无形之力,能以器物约束,化为持续之功!」
他再看那力学公式,先前觉得晦涩难懂的数字关系,此刻竟变得清晰明了:「杠杆量化之理,臣今日方悟!如造起重器械,只需按陛下所授公式计算,便能精准设计,无需再凭经验摸索,既省时又省力!」
「惯性————阻力————原来箭矢飞行,是因其惰性」不愿停,而非有外力推动。
陛下此论,真乃开天辟地之见,颠覆千古认知!」
他激动得老泪纵横,再次躬身叩首:「陛下以通俗之喻,解格物深奥之理,臣茅塞顿开!
臣这便回科学院,率众院士依陛下所授之法,即刻研制蒸汽机械,必先造出那蒸汽气缸」,再图车船之器!」
朱由校扶起他,温声道:「徐卿不必急于求成,格物之学,需循序渐进。
若有疑难,可随时入宫问对。
朕盼著早日见到你们造出的蒸汽器械,届时大明水师战船、陆地运输,都将迎来巨变。」
「臣等一定将蒸汽机造出来!」
看著徐光启跃跃欲试的模样,朱由校也是适时泼了冷水。
「徐卿。」
朱由校的声音沉静下来。
「朕虽将原理授你,但你可知,这蒸汽机械要真正落地,尚有两道天堑横亘在前?」
徐光启闻言一怔,躬身道:「臣愿闻其详。」
「其一,是精密加工之困。」
朱由校抬手蘸了蘸墨,在纸上画了个简单的气缸与活塞。
「你看这二物,需严丝合缝,间隙不得超过毫厘,方能保证蒸汽不泄,压力不散。
可如今我大明的金属加工,全凭工匠手工锻打、锉磨,即便是最巧的铁匠,也难将误差控制在毫米之内。
此前朕命人试制小型气缸,结果活塞与缸壁间隙过大,蒸汽一冲便泄,毫无推力。
强行磨小活塞,又导致二者贴合过紧,根本无法往复运动。」
他语气凝重了几分,继续说道:「其二,是材料强度之弊。
蒸汽机内的蒸汽压力,远非铜壶烧水可比,需达到数倍大气压方能驱动重物。
可如今的铸铁脆硬,钢材杂质过多,根本承受不住这般压力。
朕曾听闻,西洋有试制蒸汽器具者,因材料不堪重负而爆炸,匠人尸骨无存O
我大明若要试制,若无坚韧耐用的钢材,无异于
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