第426章 未曾设想的突破

    得到了侍从的通传后，朱树人很快就晃悠到了江宁镇上的大明科学院机械研究所。两地相距原本就不远，晚饭之前的点就信步逛到了。


    而机械研究所里，几个院士级别的学术大牛，和另外好几个研究员，早已得到了通传，正在恭候摄政王的视察呢。


    朱树人一进门，就看到了如今挂名研究所副所长的英国学者罗伯特.胡克（正职所长必须是大明国籍的汉人，副所长可以有好几个，胡克并不是唯一副所长），还有一个荷兰籍研究员安东尼.列文虎克，外加一些名不见经传，连朱树人也不认识的大众脸。


    毫无疑问，胡克和列文虎克，都是八年半前、从欧罗巴返航的大明商船队，趁着伦敦大瘟疫那次，从英、荷等国带回来的。


    可见朱树人当初对巴罗教授和牛顿等人的礼遇，并没有白费。那些錾金珐琅掐丝的瓷器茶叶罐，和极品冻顶乌龙，还有苏绣，也没白送。


    都是因为那次伦敦大瘟疫时卖药的雪中送炭，和后续展现的求贤若渴高风亮节，让一大批欧洲年轻学者和能工巧匠，看到了来东方淘金的潜力，被大明收入囊中。


    这位罗伯特.胡克，当年在牛津大学当助教，那年34岁，不过他并没有牛津大学的学历。


    因为他是典型的学徒制能工巧匠出身，早年混同业公会的，比较擅长动手研究机械，但数学和物理的理论功底并不扎实。


    只是因为他做望远镜、做钟表的精度比较高，做其他化学实验仪器手艺也很精湛，所以当时被牛津大学化学领域的泰斗科学家波义尔拉来当助教。


    波义尔本人经常负责动脑子想需求、然后让胡克帮他把实验器材设计制造出来，俩人一个动脑一个动手，一个出思路一个负责落地，配合得不错。


    后来伦敦大瘟疫期间、大明商船队去卖药，不是连上了剑桥巴罗教授那条线么，但巴罗是数学家，不懂化学和药学，当时为了验证大明买的消毒剂和灭鼠药的药效和化学原理，就去牛津找了波义尔，大明使者王夫之还给波义尔送了重礼。


    结果，因为波义尔本人已经是牛津大学的泰斗级人物，挖不动。最后事情办妥，却把他那个还没什么学界地位的三十来岁低学历助教挖来了。


    胡克被挖到大明后，这几年也算是理论实践两开花。在大明的经费资助下，他可以尽情做自己想做的实验，于是比历史同期还早了几年提出了“胡克定律”——


    在原本的历史上，胡克定律应该是1678年才被胡克提出的，也就是初中物理课本上那个“弹性形变材料中，应力（弹性势能/弹力）于应变量（弹性形变）成线性关系（正比）”的定律。


    而如今，胡克提前了四年，在1674年就提出了这一定律。后来还因此帮助大明这边提前造出了标准化弹簧，还提出了钟表弹性擒纵机构的新设计理念。


    在胡克提出胡克定律及其初步机械应用的时候，朱树人还破例从内务府的皇室财产里，个人拨出了两万两白银，奖励给胡克。


    那是三年前的事儿，当时胡克拿到这笔银子，就感激涕零，觉得在伦敦的机械同业公会或者牛津助教的位置上干一辈子，怕是都得不到那么多钱。


    于是从那之后，他搞研究和鼓捣机械就更卖力了。在鼓捣各种更高精度的光学仪器、钟表和其他弹性蓄能机械方面都有点贡献。


    而至于今天等待视察的另一位研究员，安东尼.列文虎克，后世上过初中生物课的应该也都听说过，就是那个发明显微镜看见微生物的荷兰人。


    他同样是混同业公会的工匠出身，文化水平比胡克还低，不过动手能力很强，设计很多机械装置时也有一种本能的天赋，算是熟能生巧吧。


    当初大明商船队趁着伦敦大瘟疫去欧洲挖人时，列文虎克在荷兰代尔夫特市当市政厅书记员，业余搞点机械设计小创新，在大明使者去荷兰莱顿大学挖人时，他听说了大明摄政王的慷慨和求贤若渴，就拿着自己的一个小玩意儿上门求赏识碰碰运气，就被带回来了。


    因为文化水平不高，理论基础不扎实，列文虎克也没本事自己搞项目，这几年就跟胡克搭班子，帮他做一些动手的和具体细化落实的工作。


    ……


    朱树人看到胡克和列文虎克一脸的振奋，他内心的期待也不由又陡然升高了一层。


    原因无他，朱树人这几年对于南京大学和大明科学院的工作，那也是经常会关心的，他当然知道最近两三年，胡克在操心什么项目——


    甚至这个项目，还是朱树人当初抱着有枣没枣打一杆的心态，主动吩咐对方的。只是朱树人也没太敢奢望，并没有给对方上压力定期限出成果。


    此刻看到对方振奋的样子，朱树人不由觉得莫非是那玩意儿成功了……


    他居然紧张地深呼吸了一口，用垂询的语气低声问：“是那东西成功了？”


    罗伯特.胡克满脸骄傲之色：“没错，尊敬的殿下，就是您吩咐的用蒸汽驱动曲轴飞轮做功的机器，终于试制出第一台样品了。目前已经跑起来了，虽然上午只稳定运行了二十分钟，就有点漏气。另外就是启动环节成功率不高，但至少我们做出来了。”


    朱树人虽有心理准备，但还是忍不住大惊失色：那不就是把蒸汽机做出来了么？不可能这么快吧。


    就算大明有了标准化的橡胶密封圈，有了标准化的齿轮、螺丝、弹簧，还有了其他一些化工和材料学领域的辅助进步，但也不可能那么快造出蒸汽机吧？


    说句良心话，朱树人其实原本都没想过非要在他有生之年看到蒸汽机，在他原本的计划中，能在生化环材这些笨鸟先飞疯狂试错的“大力出奇迹”领域，把“低垂的果实”大致摘一遍，然后为大明打起理工科教育的基础，他这辈子也就值了。


    后人就算再花一代人甚至两代人造出蒸汽机，他觉得都是合格的速度了，不算慢，咱不要求太高。


    没想到，最后突破居然那么快，他带着狂躁的心情，连忙让胡克带路，参观了一遍。


    胡克和列文虎克也麻利地带着他转了一圈。当看到那台笨拙的大机器时，朱树人心中充满了激动，不过随着时间的流逝，激动倒是慢慢平复了一些。


    胡克要启动这机器非常不容易，因为飞轮和曲轴似乎不够精密，一开始单向转动的原始惯性不够大的话，很容易把曲轴飞轮的圆周运动，变成荡秋千一样的往复运动。


    以至于胡克忙活了好久，才把机器兜兜转转启动起来。


    看到机器启动的那一刻，朱树人内心就已经升起了一个改进的念头：


    他们就不能像后世的柴油拖拉机启动那样，先弄个类似拖拉机摇柄的东西，在启动蒸汽机之前，先让飞轮曲轴有个初始方向的转动惯性么？


    这点应该不难改，只是灵光一闪，点破一层窗户纸的事儿，所以朱树人想到也就立刻说了。


    另一边的罗伯特.胡克听了摄政王这神来一语，却是如醍醐灌顶，足足呆滞了半晌，才从狂喜和崇敬中回过身来。


    “哦，尊敬的殿下！您真是全知全能！居然只看了一眼这机器的启动困难程度，就瞬间想到了一条改良意见！我下一版一定改！额外加一个提前手动转动、给飞轮一个惯性初速度的装置！”


    而列文虎克和旁边其他研究员，一开始反应没胡克那么快。但听胡克说得如此发自肺腑，不似讨好，他们也终于反应过来，对见多识广的王爷佩服得五体投地。


    这样的统治者，才是真懂行的！难怪王爷当年能指导牛顿，提出三大定律呢。牛顿不过是提供数学证明的人，而最初的猜想，正是出自王爷敏锐的远见卓识！


    或许王爷不擅长亲自搞研究，但他的眼光之敏锐，实在是天上天下无人可比！那种一眼看穿事物本质、矛盾根源的锐利洞察，简直可怕。


    在众人的惊叹中，蒸汽机总算启动了起来。而随着机器正常运转，朱树人也终于冷静了下来，意识到眼前这玩意儿的进步程度，其实也没那么大。


    他一开始有点被历史书唬住了，一听到蒸汽机，就下意识以为是瓦特的蒸汽机。


    但冷静下来后，他也早已想起，瓦特不过是改良了蒸汽机，确切地说，是做了“巨大的改良”，但那说到底也是改良，说明在瓦特之前很久，就有人造出蒸汽机了。


    咱且不说那些古埃及开神庙门的蒸汽喷汽铜球，单说近代的蒸汽机，其实在原本的历史上，英国人纽科门在1705年就发明了近代蒸汽机。而到了瓦特的改良彻底完成，那已经是1787年了，中间过了整整82年。


    其实，一次工业歌命的周期，差不多也就是80年左右。


    比如瓦特改良蒸汽机，是1787年完成的。


    81年后的1868年，法拉第发明了发电机，开启了第二次工业歌命。


    又过了78年的1946年，宾夕法尼亚大学发明了第一台计算机“埃尼阿克”，开启了第三次工业歌命。


    又过了77年之后的2023年，微软发明了GPT，不知道算不算是开启第四次工业歌命。但就算不算，多给它三年凑个80年整，到2026年前后，人工智能技术大概率会进步出一个工业歌命级别的质变拐点。


    哪个文明能抢到那个质变的工业歌命拐点，就能决定人类下一个80年，由哪个文明来做地球球长。


    所以从这个角度来说，历史上纽科门蒸汽机发明，到瓦特改良蒸汽机，都隔了82年之久，纽科门那次倒是能算“第零次工业歌命”了。


    而朱树人此刻经过缜密的观察，也看出一些门道了，他发现，罗伯特.胡克按他前些年提出的要求、造出来的这玩意儿，虽然不能说就是纽科门蒸汽机，但也具有几个非常重要的共性。反正绝对是不能算作瓦特式蒸汽机的。


    如此一算，历史上的纽科门蒸汽机1705年诞生，现在的胡克蒸汽机提前到1677年，其实也就提前了28年而已，完全不算多。


    考虑到大明的工业基础在材料学方面有了那么多进步，还做了那么多设计标准化方面的打基础工作，还给了胡克充足的资源，以举国体制让他研发了四五年，提前这28年非常合理。


    毕竟平行时空的纽科门可没那么多资源，人家都是花自己的钱研究的。如今的胡克，花的可是大明内务府的钱，那财力物力根本不在一个数量级上，可说是天壤之别。


    而朱树人之所以判断出胡克蒸汽机更接近纽科门而非瓦特，是因为他发现了胡克这个机器，并不存在瓦特蒸汽机的一个重要特征——它并没有蒸汽冷凝回收装置。


    而恰恰是这个装置，代表了瓦特优于此前蒸汽机的决定性差异，让瓦特的蒸汽机至少比纽科门热效率提高了三四倍之多。


    这玩意儿用术语说，外行人不一定听得懂，但举个通俗的例子，一句话就能听懂——


    纽科门和更早的蒸汽动力装置，有一个极大的浪费，那就是他们都得把水从常温烧到一百摄氏度，然后沸腾形成蒸汽压力，把蒸汽压力喷出去做功。


    而这些蒸汽只做了一次功之后，一旦气压下降、失去了动力，也就直接排放到外部空气中了。那些蒸汽在失去压力后，重新冷凝成水，这时其实仍然有大约80度到90度的水温，虽然没开，但也算是很热的水。


    而这些水直接就排到空气中浪费掉，重新又从20多度的室温凉水开始烧水、再烧开、再做功、再排掉……那热量的浪费就非常巨大。


    因为这就相当于把水从20度烧到90度的这70度温差的热能，都被浪费掉了。最后做功的，只是90度到110度那一段温差的能量。


    而瓦特的蒸汽机，一个重要思路就是“把做功后稍稍冷却、失去动力重新液化的冷凝水，通过冷凝铜管重新收集，循环送回锅炉再烧一次，反复沸腾”。


    这些水被收回来时，依然保持在至少80多度到90度的高温，毕竟是刚刚从蒸汽变回液态的水。而再把90度的水回炉烧开继续做功，那效率就比从20度开始烧水效率高得多了。


    纽科门蒸汽机每做一次功，都要把凉水从20度烧到110度以上的水蒸气，而瓦特蒸汽机只要从90度的回收热水开始烧。


    一下子节省了多烧70度温差的热能，那燃料做功的热效率可不就陡然提升了三五倍么？


    前者是“爆炒肉”，后者是“回锅肉”。


    朱树人其实也完全不懂怎么造机器，怎么实现这个目标。但他好歹熟读历史，知道这里面的节能逻辑、进步方向。


    所以，他也就可以直接很光棍地扮演那个只动嘴的角色。


    他反复观察了许久，酝酿着措辞，终于对胡克开口点拨、下达新的命令：


    “你这些水，烧开了之后变成蒸汽喷进气缸，推一次活塞做完功，能量下降就降温成水雾了，然后从废气排气口直接喷出去。


    但这些‘水雾’哪怕已经低于100度，但至少80多度还是有的吧？总比你冷水锅炉里待煮的20多度室温水热得多。


    你就不能想想办法，在废气排气口弄个搜集装置，把这些至少80多度的‘水雾’重新搜集回来，灌回锅炉里继续烧？那不比你从头开始烧冷水省燃料？”


    胡克闻言一怔，随后内心掀起一阵轩然大波。


    摄政王殿下这是什么洞察力？刚才教他弄个冷启动的摇柄把手，已经让他觉得神来之笔了。此刻居然还能观察一会儿锅炉的废气排放，就悟出该加个“废气中的水雾热能回收装置”、把热水重新循环煮？


    胡克毕竟是钻研这玩意儿好几年了，所以立刻领会了其中精髓。他意识到，这事儿要是做成了，不但燃料热量的利用率能提高好几倍，关键是蒸汽机的用水量也能节约好几倍。


    因为做完功变凉的水雾又收集回来了嘛，往锅炉里添冷水的频次也能降低好几倍。这种变化，在陆地上水资源丰富的地区，或许差异不大，但是如果在淡水补充不便的地方，那绝对是质变。


    举个最简单的例子，在没有做功后水雾回收装置的情况下，蒸汽机永远不可能用于海船的航行动力。因为你不可以让锅炉烧海水，而海上根本没法补充淡水资源，


    要是现在这样烧开一次就把废雾排放掉，未来的蒸汽机船就算把全部运力用来运水和煤，怕是也开不出一百里就把水和煤烧光了。


    只有循环烧水的蒸汽机，才有可能用于海船动力。


    “哦我的上帝，令人崇敬的殿下，您的洞察力简直像神一样完美敏锐，居然那么快就能发现一个质变级别的技术缺陷！我对您的敬仰，已经无法用语言形容了！


    我这就安排改进！想尽一切办法把做完功的废弃热水雾搜集回来！不过可能会有些麻烦，需要至少几年的时间。我目前还没想到如何把废气中的空气成分，和水雾成分分离开来，单独回收水雾……


    毕竟，水雾只占最终喷出废气的极小一部分。一定要有个比较稳妥的分离水雾和其他废气成分的办法，这些得从头研究，我原先从来没设想过……”


    朱树人一摆手：“时间不是问题，慢慢来好了。其实要水雾和其他废气分离，也不是不可以考虑先把水雾稍稍冷却冷凝，多浪费一些热量就是了。


    你要做的，只是权衡好这个冷凝装置的成本、和热量浪费的程度，找到一个最经济最可靠的平衡点。具体我也不懂，不限制你的思维。”


    朱树人内心当然有点眉目，毕竟后世的男人在家谁没洗过空调、化冻过冰箱，所以没吃过猪肉也见过猪跑，见过空调和冰箱背后的压缩机冷凝铜管结构。


    但朱树人也不知道这个时代的冷凝搜集管能不能造成后世空调和冰箱压缩机上那样，所以也只能描述原则，不去具体限制对方务实实验。


    实践是检验整理的唯一标准嘛，大明又不是供不起这些实验。


    罗伯特.胡克把朱树人高屋建瓴的原则思路牢记在心，很快又投入了新的研发征程。


    与此同时，朱树人还多留了一个心眼，表示现在这台也别浪费。如果短时间内想不到大规模改良的法子，那就先稍微把小问题改一改磨合一下，多造几台拿去马鞍山和湖州长兴煤矿矿井抽水用。


    一样产品只有投入了工程实用，才能快速发现更多问题。而且朱树人相信，这样的问题会很多，他能点拨避坑的，终究只是史书上明确记载的大问题。而无数不配写上史书的小问题，只有胡克在实践中慢慢发现了。


    另外，就算现在的蒸汽机喷出来的水雾没法循环回收，那也至少可以集中喷到一个冷水锅里，让冷水和废雾混合形成温水，这样也算不浪费能量了，可以给煤矿工人们开一个热水澡堂子，用高温废雾混冷水给工人洗澡。


    ——


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