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回到三国当校长(国际)-第47部分
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同样的，制造火药的工厂如果全部由国家来维持的话，那么在和平时期维持庞大的军工体系必然会拖累国家其它方面的发展。不过党爱国知道一个好办法——“军转民”，和平时期国家只要维持一部分核心军工企业，让另一部分军工企业利用原有设备和人员生产民用产品即可，不仅不需要国家再花钱维持那些企业，反而还能获得不少收益。
不过关于鼓励民间——尤其是中央大学的学生们背后的世家大族投资建立烟花爆竹作坊的事情，党爱国还不着急和他们说。在这之前，党爱国拉着学生们离开了火药作坊后，开始挨个前往坐落于洛阳附近，借助洛阳四周原有的村庄和城镇建立起来的各种工厂参观。
虽然洛阳周边生产各种物品的工厂不少，但大多数都只是零散分布的小型工厂，这些只要简单去转转看就可以了。中央大学校外教学团参观的重点，还是位于缑氏的大型造纸工厂，这是迄今为止党爱国所建的规模最大的工厂了。
在参观过程中，学生们对那些巨大而笨重的造纸机械十分惊讶：
比如说足有一人多高的大型高压蒸锅，需要工人站在很高的辅助台上才能把料投进去。不过这么大的锅，却不需要站在台上的人来回弯腰，把从下面擎上来的原料倒进锅中。为了方便投料，党爱国使用了传送带来向锅中送料。站在台上的人所需要做的，就是时不时地用巨大的木耙子将锅中的料铺平，并在投料结束后指挥下面的人停下传送带。
这种传送带很像是毕岚发明的翻车的变形产物。它是由竹板和木板一块块拼接成的，并不算十分结实，因此传送的速度不能太快。不过因为它使用的动力是人力，所以也转不了太快就是了。党爱国原本是想使用水车作为传送带的动力，但是后来又考虑到为了这种小事而安装一个水车性价比不高，所以改成了自行车动力。
所谓的自行车动力，就是让人在好像室内用的自行车式健身器材上猛蹬踏板，再用一个转动轴将自行车轮轴和传送带的动力轴连接在一起。说实在的，尽管党爱国还给自行车安上了差速齿轮，但是用这种自行车来启动传动带还是很需要花些力气的。不过等传送带转起来了之后，就可以依靠着惯性省一些劲了。
看过了蒸锅的传送投料机械之后，党爱国又带领着学生们看了机械制浆的过程。
制浆的机械有三种，结构都很简单，实现的也只是粉碎、舂捣、研磨这样极简单的功能，不过效率上比人力要高得多了。因为这三台机器是靠在一起的，所以党爱国给它们配备了水车动力。哪台机器需要运转，就将它的传动轴与水车的动力轴接在一起。
另外，这台当作动力源的水车是好像巨大的车轮——或者说是微型的高空观览车一样的翻车。它同时还负责提水，然后通过高高架起的木制水渠将水送到造纸工厂的各处，以满足造纸各环节中对水的大量需求。因为水车转动的速度不快，所以党爱国也在水车上安装了差速齿轮。
至于接下来的几个造纸步骤中，党爱国和木匠们暂时都没想出什么可以代替人力完成工作的机械，所以还是依靠造纸工人进行手工作业。但即使是这样，因为其它步骤变快了，需要的人手也少了许多，所以造纸的效率比原来提高了几倍以上。
看到学生们因为机械那令人感到有点恐怖的力量以及比人力高得多的生产效率而咂舌不已的样子，党爱国这样对他们说道：
“通过我刚才讲解说明的几种造纸机械，你们大概都了解了机械所代表的先进生产力，用机械代替人力的好处你们也看得很分明了。大家可以想一想，还有什么地方能够用机械来代替人手。
像我们之后还会去的木器厂，那里现在就使用各种机械来切割木材、制作器皿、打磨表面。如果将木器厂的机械上用的刀具换成更坚硬的钢刀，还可以用这些机械来切削铁器。另外农业上的播种、犁地、脱粒、磨面、榨油等工作都会使用到某种工具，如果将那些简易的工具改造一下，也可以变成更好用的机械。
在这方面，大家要注意的一点是，我在选择动力方面优先选择了人力和畜力以外的动力来源。人和家畜都会累，但机械却是不会累的。一个人和一头家畜的力量比较小，但一个庞大的机械力量却很大。人和家畜出完了力还得吃饭喝水，额外耗费物资，但机械只要一开始消耗些人力和材料做好了之后，就可以一直使用。
所以说，如果把机械的动力来源从某种活物换成自然中的某种力量的话，那么就等于我们依靠自己的智慧让大自然替我们出力了。大自然有多少种能够利用起来的力，那么我们就可以想办法做出多少种机械将这些力变成动力。
比如说水力，我们使用水车将流水的动力转化成水车轴的动力，再将轴的动力通过某种转化形式变成机械需要的动力。还有风力，我们只能张开帆用它来当作船只行驶的动力吗？我曾经说过，空气和水都是流动的物质，它们的某些特性是相同或相似的。所以有水车自然可以有风车，将风的动力转变成风车轴的动力。
除了以上两种常见的动力来源之外，其实还有一些现在还没有广泛使用的动力——比如蒸汽。不过如何发现并应用这些动力，就需要更多的知识才能办到。大家如果对这方面感兴趣，就有必要再深入地学习研究了。”
正文 0107 动力机械研究所
正如同党爱国对学生们说的，对于机械而言，强大而持续的动力是非常重要的，它决定了机械到底能够取代多少宝贵的人力资源。
而另一个影响机械性能的重要因素不是设计，而是材料。材料性能制约着机械的发展，而机械设计这方面反而是次要的了。
在春秋战国时期，就不乏公输班和墨翟这样的能工巧匠，能够设计出令后世的工程师们也叹为观止的机械来。何况就算不是鲁班和墨子这样宗师级水平的匠人，在长期的实践作业中也有可能改进某种机械的某一个方面。
哪怕这种改变只是极其微小的，但就是这样许许多多个可能一辈子没有什么流芳千古的，深刻地影响了整个世界的发明创造的“技术人员”的努力，才令某位天才的某个重大发明一点一滴地提高效率、减少故障、减低成本，最后达到这个发明的极致。
党爱国在影响机械的三个方向上，最主抓的是动力机械研究，其次是材料研究，再次才是机械原理及设计研究。这倒不是根据影响机械的几个要素的重要性排列的，而是根据三国时期的生产需求和科技现状排列的。
其实对于这时的机械而言，制约其发展的最大因素是材料，而研究材料学就必须要先研究化学。
但是，此时的化学只能算是出现了一个雏形而已，其理论研究压根就是道士们炼丹合药的副产品。就算在现代化学的诞生地——欧洲，那些炼金术士们进行研究的动机，也只不过是想炼制出那个传说中能将普通金属转化成黄金的“贤者之石”罢了。还有另一部分不以此为目的的炼金术士，则是和中国的道士一样想要炼制出传说中的不死之药。
而这一时期真正有用的化学，却是并没有形成系统的研究理论的应用化学。人们制造各种物品时，不可避免地会与化学打交道。比如冶金、制陶、玻璃、造纸、印染等行业，其中的矿石、陶土、石英砂、纸浆、染料等原材料，最终要生产出成品来就必须得用到化学。
只是党爱国对化学的研究方法并不是十分清楚，他所能做的也只有将自己能够记得的化学知识，以及空白的位置远比填上的位置多得多的元素周期表给默写出来而已。除此之外就是将自己见过的各种化学实验器械给设计出来，以便让那些“研究人员”——多半是道士，能够更精确更安全地进行化学研究。
正因为知道自己所能做的有限，所以党爱国整理完了自己记忆中的化学知识之后，就招来了一批将他奉为天人的丹鼎派道士，从事具体的理论研究工作。党爱国只要没事给他们上上化学课，指导一下研究课题，划拨资金支持研究，最后再审核一下研究成果就足够了，其它的就算他干着急也没有用。
而机械原理和设计的研究就简单了。正因为这两门学科很有“群众基础”，所以党爱国要做的就是把他知道的那点物理、力学、机械知识以及他见过的某些机械的设计理念讲出来，让工匠们自己研究就行了。
而且党爱国的这些知识并不是孤立的，它们与各种古代科学著作是能够对应上的。关于机械原理和设计方面，鲁班和墨子都分别留下了各自的传承——那可都是货真价实的古代物理学和机械学专业知识。另外像数学、天文学、农业科学等，在东汉末年之前也都已经产生了不少理论著作——虽然其中天文学的研究中，有一个很重要的目的是占卜吉凶。
因此党爱国在教了他们现代知识之后，也安排了其中精研过古代科学专著的人，对古代科学知识进行了符合党爱国所教授的现代知识描述方式的“翻译”。如果有必要，党爱国还会亲自上阵翻译。只是这些古代科技文献太杂，他的古文造诣又不高，所以他一般都只负责最后的译文审核，改正或去除其中的某些错误理论。
这项翻译工作不只限于机械方面，而是涉及到所有古代科学著作的庞大工程。党爱国对此很看重，亲自担纲监督。毕竟他头脑中记住的东西有限，很多时候都只有一个孤立的结论而已。只有将古代科学著作整理翻译出来，各个学科的研究的理论体系才算搭建了起来。
在机械设计方面，党爱国另外能够做的就是建立“标准化”的体系，让机械的设计和制造更加规范。并对“专利”进行保护，以此来鼓励工匠们进行发明创造。其它的就暂时没有什么需要他的地方了，只要让这些工匠们自己进行理论研究和更新就可以了。
不过动力机械的研究，这是党爱国重点主抓的项目。毕竟工业革命的初期又可以被称为“蒸汽机时代”，接下来则是“内燃机时代”和“电动机时代”。机器之所以能够代替人力和畜力，就是因为动力机械的进步，让人类可以通过消耗某种燃料来获得更加强大的动力。
而党爱国所建立的动力机械研究所，就在缑氏的造纸工厂附近的河边。毕竟现在有必要大量使用机械的，也只有造纸工厂了。他以后预定建立的印刷工厂，大概也是需要机械的大户。党爱国现在最看重的就是普及知识，那么就需要大量的书籍，因此造纸厂和印刷厂不管有多少都不会嫌多。
中央大学校外教学团参观完了造纸工厂之后，党爱国紧接着就带学生参观了动力机械研究所。
在这里，学生们首先看到了还没有在造纸工厂使用的蒸汽机。不过这个简陋的蒸汽机只是一个带有活塞的锅炉罢了，活塞的另一头通过连杆和一个好像在古老的蒸汽火车上才会使用的大轮子连在一起。
蒸汽机的工作原理党爱国早已经讲过了，此时看到了实物，跟在他身边的刘辩指着“咕噜咕噜”地旋转着的轮子直接问道：“校长既然已经造出了蒸汽机，为何不用在造纸工坊的机器上？我看蒸汽机比水车可快多了，也不需要人去费力蹬轮子。”
“蒸汽机的确比水车更好用，只不过现在的蒸汽机设计得还不太好，漏气漏得太快了。如果想让蒸汽机一直运转，就要一直往里面加水和燃料，使用起来耗费的能源太多。能源消耗也算是一种成本，如果这种成本过于高昂，使得最后的收益比使用水力和人力还少，那么用蒸汽机反而更不划算。
另外一点就是蒸汽机锅炉的制造材料还不太过关，这使得我们即使有办法让蒸汽机少漏气也不敢那样设计。因为漏气少了锅炉内部的气压就更高了，气压太高锅炉就有可能爆炸。你们在锅炉旁看到的这个大盘子就是气压计，上面的指针代表着锅炉内的压力。这个气压计的设计很简陋，只能大概看出气压高低，不过也能凑合着用。
现在唯一使用了蒸汽机的地方，就是荥阳的河一工坊——我们接下来也会参观那里。在河一工坊中新建的锻造厂里，有需要用蒸汽机来举起巨大锻锤的蒸汽锻造机。而且河一工坊中还有新建的炼焦厂，所以蒸汽机锅炉可以获得大量被筛选下来，不适合炼焦用的煤作为燃料。”
党爱国回答完了刘辩的话之后，又带着他们看了浸在河中的涡轮机，并对照着一个放在岸上的涡轮机给学生们讲解了一下螺旋桨在涡轮机中的应用。
和蒸汽机一样，涡轮机的问题也在于材料。一个是材料的耐腐蚀性不强，另一个就是材料强度不过，叶片很容易折断。由此可以看出来材料对机械的影响，但这种问题看出来了也没用，研究新材料也只能按部就班地来。如果运气好，说不定明天就能研究出来；如果运气不好，等上一百年也不是不可能的。
看过了涡轮机之后，党爱国带着学生们来到了研究所内的设计成果展览馆中，里面有包括风车、水车的微缩比例模型在内的各种动力机械。这个展览馆并不是为了开发给游客参观而建立的，而是为了让研究人员们能够通过观察实物来了解某些经典的设计才建立的。
在展览馆里，党爱国给学生们看了概念型的内燃机。不过说是内燃机，实际上更像是一个带活塞的厚铁锅。需要用人力风箱往里面送风不说，烧的还是菜油。油的方面党爱国倒是很容易解决，只要有原油，他起码可以用实验室设备简单分馏出几种油来，不过没有必要在这里烧掉就是了。
他虽然不是很清楚内燃机的具体构造，但有了原理也可以让工匠们自己设计，不至于搞出这样掉价的概念机械来，但是那同样没有什么必要。
关键的问题还是出在高压气缸的材料上。内燃机的燃油和气体混合燃烧的过程可以相当于爆炸，而且又不像火药武器一样有宣泄口，还要推动活塞，因此现在的制造材料根本不过关。而且在金属加工技术上，当前的加工能力也还没办法批量生产内燃机。
因为这种种的限制，所以党爱国暂时也只能浪费点菜油烧烧锅，在口头上给学生们说明一下内燃机的工作原理了。作为党爱国的钢铁工厂和冶金材料研究所的河一工坊，正在按照他所教授的化学理论，加紧研究质量更好的材料。等什么时候强度更高的钢铁生产出了，他就算让铁匠手工打造，也一定要想办法做出个像样的内燃机模型。
正文 0108 概念型动力机械
在带着中央大学校外教学团看过了概念型的内燃机之后，党爱国又给他的学生们看了同样只是概念型的发电机和电动机。不过这个就不能让学生们感到太新鲜了，因为他们已经在党爱国的物理课上见识过这东西了。
电和磁是物理学的一个很重要的内容，由电磁原理所展开的各项应用，让人类通过发电机和电动机逐渐进入了电力时代，并产生了包括有线电、无线电在内的一系列速度极快的通讯方式。而且电磁原理本身十分简单，难的是如何发现这两种“无形无象”的东西，并总结归纳出它们之间的作用关系。
之前党爱国在物理方面的教学中，曾经利用磁铁来说明磁的一些性质。关于磁的某些性质，作为拥有四大发明——造纸术、指南针、火药、活字印刷术的中国人，其实早在先秦时代就已经有所发现了，只是还处在“知其然，而不知其所以然”的阶段而已。
等到了西汉的时候，人们已经认识到磁石只能吸引铁，而不能吸引其他物品。当把两块磁铁放在一起相互靠近时，有时候互相吸引，有时候相互排斥。现在人们都知道磁体有两个极，一个称N极，一个称S极。同性极相互排斥，异性极相互吸引。那时的人们虽然还没有总结出磁铁是有两极的，但是对这个现象还是能够察觉到的。
在西汉十分有名的汉武帝时期，有一个名叫栾大的方士。他曾经利用磁石的这个性质，做了两个棋子般的东西。通过调整两个棋子极性的相互位置，可以让两个棋子有时相互吸引，有时相互排斥。
栾大将其命名为“斗棋”，并将这个新奇的玩意献给了汉武帝。在他当场演示之后，汉武帝惊奇不已，龙心大悦，竟封栾大为“五利将军”。栾大利用磁石的性质，制作了新奇的玩意蒙骗了汉武帝。或者说他并不是蒙骗了汉武帝，而是发现了什么客观规律，并没有想着继续研究其中的原理，而是马上就琢磨着怎么用它为自己牟利了。
除了这个栾大之外，那些所谓的“读书种子”，也只不过多是冲着“书中自有黄金屋，书中自有千钟粟，书中自有颜如玉”去的。他们把读书当作了一块“敲门砖”，而不是冲着作学问去的。
举国上下千百年来都是如此，那么也就难怪科技的发展如此缓慢了。科学家不想着怎么搞研究，反而上蹿下跳琢磨着如何造假评职称，如何在国家划拨的科研资金中捞钱，如何打压比自己更有才能的同事……要是这样也能让中国成为科技最发达的国家的话，那才真是不科学口胡！
哎……不过其实也有一个十分“科学”的办法，可以让中国一跃成为世界上科技最发达的国家呢。这就是地球人都知道的一个真理——“相对论”：你不需要跑得比别人快，只要让别人跑得比你更慢就可以了。
如果爱因斯坦知道许多科学家们竟然将他的相对论在这一方面“发扬光大”了的话，一定会从坟墓中跳出来然后哭着跑掉吧……嗯，真是好萌的骷髅啊。不过爱因斯坦的大脑都被切片研究了，或许他的坟墓中根本就没有变成了骷髅的肉体存在，能够哭着跑掉的也只有爱因斯坦的鬼魂了。
闲话休提，继续来说党爱国的物理教学。他为了讲授电磁知识，找来了一些天然磁铁。不过因为天然磁铁比较脆，很容易摔碎，因此要将它们加工成规则的形状并不容易。党爱国命人挑选了一些原本外形就比较规整的磁铁矿石，花了大力气打磨成了一些长条形的磁铁。
至于马蹄铁形状的磁铁，即U形磁铁，党爱国没有命令工匠去打磨。一是因为制造难度很大，二是因为党爱国暂时还不打算暴露出马蹄铁的形状——尽管只有这个形状，也基本不可能会有人由此想到要把它钉到马的蹄子上。
党爱国在说明磁铁的极性，并且科学地解释了学生们都已经知道的磁铁异性相吸、同性相斥，以及磁铁始终指南的现象时，还指出了地球就是一块大磁铁。为了说明磁铁产生作用的根本原理，他“发明”了“磁力线”的概念，并描绘了地球磁场。
“磁力线”作为一个单纯的概念很好理解，但是这种看不见摸不着的线，学生们很难立即就接受它的存在。这时就体现出来了党爱国所知道的实验方法的重要性了。
有许多客观规律的证明，可能需要用精巧而正确的实验方法才能得以证实。
如果没有设计出精巧的实验方法，或者说设计出的实验有漏洞或错误，都会导致实验结果错误，以至于原本是正确的客观规律，却被误认为是错误的而被抛弃。
而错误的实验，还可能导致根本就是错误的理论，却因为错误的实验证实了其正确性，从而负负得正，被当作真理来追捧。
前一方面的例子，就是用欧几里得几何的“平行公理”，在纸上做出两条平行线，并以此来证明非欧几里得几何是错误的；后一方面的例子，便是采用各种稀奇古怪的理论，配合着某种不知道其原理的自然现象，从而成功地证明“神”的存在。
这或许显得很可笑？但不光是牛顿曾经“晚节不保”地去证明神的存在，就算是现在也有不少西方科学家相信上帝是存在的。就算是信仰唯物主义的中国科学家和官员们，也不乏去求神拜佛烧香算命的——尤其是“天天学习”马列毛邓思想的官员们。
再次将话题扯回来。为了证明磁力线的存在，以及党爱国所描绘的虚拟的磁力线的正确性，党爱国使用了早已准备好的细小铁屑来进行验证实验。
他将一块长条形的磁铁放到了一大张表面十分光滑的白纸下面，让前来辅助实验的学生拿着白纸，然后自己则用细筛子将铁屑均匀地洒在磁铁的两极附近。接着他轻轻地弹动纸张，上面的铁屑就神奇地按照磁力线的分布排列起来了。
之后他再用两根磁铁来实验，以证明同性相斥、异性相吸时的磁力线分布符合他的描绘，从而让学生们彻底接受了磁力线的存在。
不过如果只是单纯地讲解磁力，那就没什么意思了。毕竟除了用来磁化指南针所需的小磁针之外，天然磁铁好像再没有什么太有用的地方了。因此党爱国自然要联系到电的方面，将电和磁结合在一起来讲。
他首先利用一个闭合线圈和�
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