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矿山技师首先利用瓦特的蒸汽机造出了世界上第一台蒸汽机车。这是一台单
一汽缸蒸汽机，能牵引 5 辆车厢，它的时速为 5 至 6 公里。这台机车没有设
计驾驶室，机车行驶时，驾驶员跟在车旁边走边驾驶。因为当时使用煤炭或
木柴做燃料，所以人们都叫它“火车”，于是一直沿用至今。但是这台机车
有很多缺点，经常出事故。1812 年有人在铁轨上试行改进，但没有成功。到
了 1813 年又有人为解决铁轨打滑问题进行了改进，也没有成功。就在这时，
斯蒂芬森开始了对蒸汽机车的探索。
斯蒂芬森深知实践的重要。他不仅学习书本的知识，还十分注重实践。
他仔细观察了当时人们制成的各种火车，研究比较了它们的优缺点。他还专
程来到瓦特的故乡，深入研究瓦特蒸汽机构造原理。经过刻苦的钻研，他终
于掌握了蒸汽机的性能，总结出许多试制蒸汽机车的经验。1814 年，当斯蒂
芬森 33 岁时，终于造出了第一台蒸汽机车。这台机车有两个汽缸，能牵引
30 吨货物，时速 7 公里，可以爬坡。
斯蒂芬森的火车大大提高了前人试制的机车的效率，斯蒂芬森所创造出
的这种新的陆路运输工具，开创了运输事业的新时代。但这种火车仍然有许
多不足之处。由于翻车事故，造成人员伤亡。因此有人硬说不如马车安全，
蒸汽机喷汽时产生强烈的噪音，惊吓牛马，所以一些人阻挡、反对使用火车。
斯蒂芬森又对火车进行了改进，其中最重要的是减少了噪音。
1823 年，斯蒂芬森作为总工程师，完成了从斯托克顿到达林顿的世界上
第一条 40 公里长的商业性铁路工程。起初这条铁路不是为行驶火车而铺设
的，而是为马车运输铺设的。经斯蒂芬森的努力，终于促使英国政府同意让
火车在这条铁路上行驶。
1825 年 9 月 27 日，当由斯蒂芬森亲自驾驶他自己制造的“运动”号机
车，载了 450 名旅客，以时速 24 公里从达林顿驶到斯托克顿时，铁路运输事
业就从此诞生了。
从此，火车终于被世人承认。斯蒂芬森被世界公认为火车的发明人。
直到 1828 年，马力运输才被机车运输取代。这一年在莱茵希尔进行的一
次机车比赛，参加比赛的有三人，斯蒂芬森驾驶着他的“火箭号”机车以每
小时 58 公里的速度行驶了 100 公里，战胜了对手“桑士巴里号”和“新奇号”，
取得了优胜。
本茨发明汽车
也许我们都听说过或见到过“本茨”牌小轿车。“本茨”牌小轿车就是
以汽车的发明者卡尔·本茨的名字命名的。
1885 年，卡尔·本茨造出了世界上第一辆装有四冲程汽油发动机的轻型
三轮车，这要算是世界上最古老的汽车了。这辆汽车的试制成功，奠定了今
天汽车工业的基础。
卡尔·本茨 1848 年生在德国，他的父亲在铁路上工作。年轻时，他曾在
工业学校学习数学和机械。后来他又在工厂的工作中积累了许多实际操作的
经验。1871 年，本茨在曼德投资建立了工厂，并开始了对内燃机的研究。他
是怎样开始对内燃机产生兴趣的呢？
原来，当时已经发明自行车。不过，那时的自行车和我们现在的自行车
不同。那时的自行车的脚蹬是装在非常大的前轮上的，蹬起来非常费力。
本茨想：如果能把发动机装在自行车上，行动起来，就会既快又省力了。
那个时候，欧洲已有一些国家利用蒸汽机来驱动船舶和火车。但由于蒸
汽机非常笨重而且是燃料在汽缸外燃烧的外燃机，所以，无法装在自行车和
其他的轻型车辆上。
经过详细调查，本茨发现发动机中了除了蒸汽机之外，还有燃汽机。燃
汽机是一种将汽缸中的易燃气体点火引爆，然后利用气体爆炸膨胀所产生的
力量来推动汽缸中的活塞的内燃机。当活塞的运动通过连杆带动汽车的传动
轴时，传动轴就会驱动车轮旋转起来。当时所用的易燃气体是煤气。
1878 年，本茨制成了使用煤气的燃气机。紧接着，他又开始研究把发动
机装在小型四轮和三轮车上。
由于燃气机需要制造装气体的装置，这个装置很大，所以无法装在轻装
的车辆上。为了解决这个问题，本茨绞尽了脑汁。
一天，本茨听到了这样一件事，有人用汽油清除衣服上的污垢时，使得
屋子里充满了汽油，当火苗接触到这些弥漫在屋子里的汽油时汽油发生了爆
炸。本茨想，汽油既然有这么大的威力，可不可以将汽油用来代替煤气呢？
这样，就不再需要装气体的装置，发动机的体积和重量就会得到很好的改善。
在这之前，一位法国人曾制造过汽油发动机，但发现它的力量不大。本
茨通过研究发现，蒸发后的汽油直接用在发动机中，是效率不佳的主要原因。
本茨不断改变混杂在汽油中的空气比例，分析爆炸的强度。他发现，当压缩
混合气体使其密度增加时，爆炸力就会随之增强。由此本茨成功地制造出了
体积小、力量大的汽油发动机。
但是这种内燃机因为只有一个汽缸，所以把它装在汽车上，汽车行驶起
来很不平稳。
英国科学家克拉克发明了一项改进措施，就是在一台内燃机中装上两个
汽缸，当一个汽缸处在回复阶段时，让另一个汽缸爆燃做功，两个汽缸交替
做功，使输出的动力均匀起来。本茨采用了这种方法，制成了四冲程的内燃
机。
1885 年，本茨首次成功地将内燃机与车轮结合在一起。他把他制造的汽
油发动机装在了三轮车上。
到 1885 年的秋天，本茨所制造的汽车已能以每小时 12 公里的速度稳定
地行驶了。由于它用汽油内燃机作动力，所以被人们叫做汽车。这就是世界
上第一辆汽车。
交通运输的起源
原始人的生存需要
在大约一百万年前，地球上出现了我们现在称之为原始人的动物，他们
就是我们的祖先。在大自然面前，他们显得那样渺小；与周围的猛兽相比，
也显得那样柔弱和不堪一击。弱肉强食是大自然永恒的法则。要想生存下去，
他们必须适应气候的变化，必须具有较强的繁殖后代的能力，必须有足够快
的速度去抢夺树上的果实，逃脱洪水猛兽的追袭；他们还必须有足够的力量
把捕获的猎物运送到安全的地方享用和喂养下一代。
但是，与其他动物相比，人类在速度方面显然处于劣势，在力量上则显
得微不足道和缺乏持久性。
制造工具，从而弥补了先天的不足之处，生存了下来，并成为地球的主
宰。在这个过程中，我们的祖先都做过些什么样的努力呢？轮的出现就是其
中之一。
轮的起步
只要稍微留意观察一下便会发现：今天所有的车辆都是用轮子在滚动而
不是滑动。而且只要有可能，人们总是在需要搬动的物体下面安装上可以滚
动的类似于轮子的东西：从飞机的起落架到旅行皮箱和办公室里的凳子的腿
上都装有轮子。因为大家都知道：这样做可以使搬动变得轻松快捷。
物理学告诉我们：相对运动的物体间的摩擦力是压力与摩擦系数的乘
积。压力通常与重量成正比，而要搬动的重物的重量是一定的，要想省力，
只有减少摩擦系数。而滚动摩擦系数比滑动摩擦系数小几个数量级。比如：
一个 100 千克的物体放在粗糙水平面上用水平的力拉要用 40 千克的力，但同
样的重物，如果在下面放上适当的轮子，在同样的路面上拉，或许只要 5～8
千克的力就够了。这样不仅省力，拉起来也快多了。通常轮子越圆、越硬，
地面越硬、越平，拉起来就越省力、越快。
我们现在无法准确知道是什么人在什么时候发明了轮，但我们知道：必
须用轮的车是生活在美索不达米亚平原底格里斯河流域和幼发拉底河流域之
间的苏美尔人发明了。也就是说最晚在这个时候已经发明了轮。
我们完全可以设想一个轮的出现过程：也许很早以前，在围捕野兽的过
程中，已经有人注意到了石块沿着斜坡的滚动。后来在搬运重物的过程中，
某个聪明人想到了在重物下垫上圆形的树木代替石块，然后又发展成在两块
厚的圆木板中间穿上轴，轴与重物相连，这样轮和原始的车