正文 0107 動力機械研究所 文 / 國際精神
. 正如同黨愛國對學生們說的，對於機械而言，強大而持續的動力是非常重要的，它決定了機械到底能夠取代多少寶貴的人力資源。
而另一個影響機械性能的重要因素不是設計，而是材料。材料性能制約著機械的發展，而機械設計這方面反而是次要的了。
在春秋戰國時期，就不乏公輸班和墨翟這樣的能工巧匠，能夠設計出令後世的工程師們也歎為觀止的機械來。何況就算不是魯班和墨子這樣宗師級水平的匠人，在長期的實踐作業中也有可能改進某種機械的某一個方面。
哪怕這種改變只是極其微小的，但就是這樣許許多多個可能一輩子沒有什麼流芳千古的，深刻地影響了整個世界的發明創造的「技術人員」的努力，才令某位天才的某個重大發明一點一滴地提高效率、減少故障、減低成本，最後達到這個發明的極致。
黨愛國在影響機械的三個方向上，最主抓的是動力機械研究，其次是材料研究，再次才是機械原理及設計研究。這倒不是根據影響機械的幾個要素的重要性排列的，而是根據三國時期的生產需求和科技現狀排列的。
其實對於這時的機械而言，制約其發展的最大因素是材料，而研究材料學就必須要先研究化學。
但是，此時的化學只能算是出現了一個雛形而已，其理論研究壓根就是道士們煉丹合藥的副產品。就算在現代化學的誕生地——歐洲，那些煉金術士們進行研究的動機，也只不過是想煉製出那個傳說中能將普通金屬轉化成黃金的「賢者之石」罷了。還有另一部分不以此為目的的煉金術士，則是和中國的道士一樣想要煉製出傳說中的不死之藥。
而這一時期真正有用的化學，卻是並沒有形成系統的研究理論的應用化學。人們製造各種物品時，不可避免地會與化學打交道。比如冶金、制陶、玻璃、造紙、印染等行業，其中的礦石、陶土、石英砂、紙漿、染料等原材料，最終要生產出成品來就必須得用到化學。
只是黨愛國對化學的研究方法並不是十分清楚，他所能做的也只有將自己能夠記得的化學知識，以及空白的位置遠比填上的位置多得多的元素週期表給默寫出來而已。除此之外就是將自己見過的各種化學實驗器械給設計出來，以便讓那些「研究人員」——多半是道士，能夠更精確更安全地進行化學研究。
正因為知道自己所能做的有限，所以黨愛國整理完了自己記憶中的化學知識之後，就招來了一批將他奉為天人的丹鼎派道士，從事具體的理論研究工作。黨愛國只要沒事給他們上上化學課，指導一下研究課題，劃撥資金支持研究，最後再審核一下研究成果就足夠了，其它的就算他乾著急也沒有用。
而機械原理和設計的研究就簡單了。正因為這兩門學科很有「群眾基礎」，所以黨愛國要做的就是把他知道的那點物理、力學、機械知識以及他見過的某些機械的設計理念講出來，讓工匠們自己研究就行了。
而且黨愛國的這些知識並不是孤立的，它們與各種古代科學著作是能夠對應上的。關於機械原理和設計方面，魯班和墨子都分別留下了各自的傳承——那可都是貨真價實的古代物理學和機械學專業知識。另外像數學、天文學、農業科學等，在東漢末年之前也都已經產生了不少理論著作——雖然其中天文學的研究中，有一個很重要的目的是占卜吉凶。
因此黨愛國在教了他們現代知識之後，也安排了其中精研過古代科學專著的人，對古代科學知識進行了符合黨愛國所教授的現代知識描述方式的「翻譯」。如果有必要，黨愛國還會親自上陣翻譯。只是這些古代科技文獻太雜，他的古文造詣又不高，所以他一般都只負責最後的譯文審核，改正或去除其中的某些錯誤理論。
這項翻譯工作不只限於機械方面，而是涉及到所有古代科學著作的龐大工程。黨愛國對此很看重，親自擔綱監督。畢竟他頭腦中記住的東西有限，很多時候都只有一個孤立的結論而已。只有將古代科學著作整理翻譯出來，各個學科的研究的理論體系才算搭建了起來。
在機械設計方面，黨愛國另外能夠做的就是建立「標準化」的體系，讓機械的設計和製造更加規範。並對「專利」進行保護，以此來鼓勵工匠們進行發明創造。其它的就暫時沒有什麼需要他的地方了，只要讓這些工匠們自己進行理論研究和更新就可以了。
不過動力機械的研究，這是黨愛國重點主抓的項目。畢竟工業革命的初期又可以被稱為「蒸汽機時代」，接下來則是「內燃機時代」和「電動機時代」。機器之所以能夠代替人力和畜力，就是因為動力機械的進步，讓人類可以通過消耗某種燃料來獲得更加強大的動力。
而黨愛國所建立的動力機械研究所，就在緱氏的造紙工廠附近的河邊。畢竟現在有必要大量使用機械的，也只有造紙工廠了。他以後預定建立的印刷工廠，大概也是需要機械的大戶。黨愛國現在最看重的就是普及知識，那麼就需要大量的書籍，因此造紙廠和印刷廠不管有多少都不會嫌多。
中央大學校外教學團參觀完了造紙工廠之後，黨愛國緊接著就帶學生參觀了動力機械研究所。
在這裡，學生們首先看到了還沒有在造紙工廠使用的蒸汽機。不過這個簡陋的蒸汽機只是一個帶有活塞的鍋爐罷了，活塞的另一頭通過連桿和一個好像在古老的蒸汽火車上才會使用的大輪子連在一起。
蒸汽機的工作原理黨愛國早已經講過了，此時看到了實物，跟在他身邊的劉辯指著「咕嚕咕嚕」地旋轉著的輪子直接問道：「校長既然已經造出了蒸汽機，為何不用在造紙工坊的機器上？我看蒸汽機比水車可快多了，也不需要人去費力蹬輪子。」
「蒸汽機的確比水車更好用，只不過現在的蒸汽機設計得還不太好，漏氣漏得太快了。如果想讓蒸汽機一直運轉，就要一直往裡面加水和燃料，使用起來耗費的能源太多。能源消耗也算是一種成本，如果這種成本過於高昂，使得最後的收益比使用水力和人力還少，那麼用蒸汽機反而更不划算。
另外一點就是蒸汽機鍋爐的製造材料還不太過關，這使得我們即使有辦法讓蒸汽機少漏氣也不敢那樣設計。因為漏氣少了鍋爐內部的氣壓就更高了，氣壓太高鍋爐就有可能爆炸。你們在鍋爐旁看到的這個大盤子就是氣壓計，上面的指針代表著鍋爐內的壓力。這個氣壓計的設計很簡陋，只能大概看出氣壓高低，不過也能湊合著用。
現在唯一使用了蒸汽機的地方，就是滎陽的河一工坊——我們接下來也會參觀那裡。在河一工坊中新建的鍛造廠裡，有需要用蒸汽機來舉起巨大鍛錘的蒸汽鍛造機。而且河一工坊中還有新建的煉焦廠，所以蒸汽機鍋爐可以獲得大量被篩選下來，不適合煉焦用的煤作為燃料。」
黨愛國回答完了劉辯的話之後，又帶著他們看了浸在河中的渦輪機，並對照著一個放在岸上的渦輪機給學生們講解了一下螺旋槳在渦輪機中的應用。
和蒸汽機一樣，渦輪機的問題也在於材料。一個是材料的耐腐蝕性不強，另一個就是材料強度不過，葉片很容易折斷。由此可以看出來材料對機械的影響，但這種問題看出來了也沒用，研究新材料也只能按部就班地來。如果運氣好，說不定明天就能研究出來；如果運氣不好，等上一百年也不是不可能的。
看過了渦輪機之後，黨愛國帶著學生們來到了研究所內的設計成果展覽館中，裡面有包括風車、水車的微縮比例模型在內的各種動力機械。這個展覽館並不是為了開發給遊客參觀而建立的，而是為了讓研究人員們能夠通過觀察實物來瞭解某些經典的設計才建立的。
在展覽館裡，黨愛國給學生們看了概念型的內燃機。不過說是內燃機，實際上更像是一個帶活塞的厚鐵鍋。需要用人力風箱往裡面送風不說，燒的還是菜油。油的方面黨愛國倒是很容易解決，只要有原油，他起碼可以用實驗室設備簡單分餾出幾種油來，不過沒有必要在這裡燒掉就是了。
他雖然不是很清楚內燃機的具體構造，但有了原理也可以讓工匠們自己設計，不至於搞出這樣掉價的概念機械來，但是那同樣沒有什麼必要。
關鍵的問題還是出在高壓氣缸的材料上。內燃機的燃油和氣體混合燃燒的過程可以相當於爆炸，而且又不像火藥武器一樣有宣洩口，還要推動活塞，因此現在的製造材料根本不過關。而且在金屬加工技術上，當前的加工能力也還沒辦法批量生產內燃機。
因為這種種的限制，所以黨愛國暫時也只能浪費點菜油燒燒鍋，在口頭上給學生們說明一下內燃機的工作原理了。作為黨愛國的鋼鐵工廠和冶金材料研究所的河一工坊，正在按照他所教授的化學理論，加緊研究質量更好的材料。等什麼時候強度更高的鋼鐵生產出了，他就算讓鐵匠手工打造，也一定要想辦法做出個像樣的內燃機模型。