十八歲前還一字不識的科學家：規定鐵路軌距，發明了第一輛火車

瓦特改良蒸汽機後，提高蒸汽機效率，更加適合於工業應用，引領著第一次工業革命。而應用蒸汽機的蒸汽機車，駛在鋪設的軌道上時，也代表著人類交通運輸的一次革命，人們陸地交通終於從畜拉人推，進入了鐵路時代；也將人類社會發展拉入了快車道。

最重型的蒸汽火車頭4884

發明蒸汽機車的人卻沒有瓦特那麼知名，發明蒸汽機車，改變陸地交通的偉大科學家也是幼年貧苦，自強成才。

1781年，喬治·史提芬遜出生在一個英國的礦工家庭，家境貧寒，他很小就跟隨父親到礦上打工，操作礦井拉礦車的牽引裝置，繁重的體力勞作讓快成年的他意識到了教育的價值，拿著積蓄付費進夜校掃盲，以學習閱讀，寫作和算術。18歲的喬治只得跟著七八歲的孩子一起坐在教室裡聽課，忍受著來自周圍的嘲笑。過早的工作經歷、貧苦的家庭環境也讓他早熟。

通過當卷揚機工，看管礦井蒸汽抽水機，維護機器，熟悉了各種礦用機械。21歲成家後，仍然貧困，和妻子住在碼頭附近的小屋中，白天操作碼頭機械，晚上做鞋子修鐘錶以增加收入。不幸總是緊跟著不幸，1805年他的女兒夭折，年輕的妻子一年後患病去世，幾個月後父親又在一次礦難之後雙目失明。

得益於自己的上進與努力，機會來臨時有能力抓住機會。30歲時，一個機會突然找上門來，基林沃思煤礦的抽水機總出現故障，需要修理，史提芬遜憑著維護機器，熟悉了各種礦用機械的經驗，修好並作出了改進，大幅提高了抽水機的工作穩定性；令頗為抽水機故障所困擾的煤礦老闆高興，聘請喬治做礦上機器的檢修工，依靠著豐富的修理機會，很快成為蒸汽驅動機械領域的專家，在收入上有了保障。

在煤礦工作的喬治也開始嘗試作出自己改進，提高其它機器的效率，雖然蒸汽機已經發明了百餘年，但應用仍然較窄，主要用於煤礦抽水，逐步引入工廠，但十九世紀初期，煤礦的開採依然靠人力，運輸靠馬拉。馬拉鋪設在軌道上的罐車或車廂，運力低且費用高，喬治立即想嘗試使用固定發動機改善了煤礦的煤炭運輸。1814年，他說服煤礦老闆資助，證實了布萊克特的結論，即在沒有鋸齒的鐵軌上，車輪的摩擦是足夠的，但仍使用齒輪系統向車輪傳遞動力，車頭以每小時五公裡的速度拖著14輛輕型貨車，每個車廂裝載約兩噸煤；因此在這種情況下，通過更換蒸汽機節省了14匹馬的費用，由於戰爭而玉米價格創歷史新高，但與使用馬匹相比，總體而言，它節省的錢很少。

到1815年2月28日，史提芬遜進行了充分的改進，申請了專利，改進行走裝置，這規定氣缸活塞閥通過閥杆與連杆與驅動輪之間連通，車輪與驅動輪使用鏈條連結，後來改為齒輪，基於這些原理的新型機車投入運營，效率大幅度提升，先後為煤礦製造了16輛蒸汽機車頭用於拉煤。而在之後五年的改進中，蒸汽機功率越大，重量也越大，實驗中的機車太重，木質軌道承受不起，鑄鐵軌道太脆同樣難以承受。最終改進懸掛，使用鍛鐵軌道得以解決。受僱於1820年建造13公裡的黑頓煤礦運輸鐵路，首次在貨車道上使用的1422毫米的軌距。

1819年，英國從斯託克頓－達靈頓鐵路開建，計劃用馬拉車廂，史提芬遜用自己的蒸汽機車進行合作，設計及建造史託頓－達靈頓鐵路的喬治·史提芬遜提出4英尺8.5英寸的軌距，並成功說服火車製造商生產4英尺8.5英寸（即1435毫米）軌距的機車及車輛。由於史提芬遜成功設計的鐵路是眾人模仿的對像，亦使這軌距變得流行。蒸汽機車也在改進，終於設計製造成功第一輛載人的蒸汽機車，起名為&34;。火車由1號機車拉著11節運煤貨車廂，20節&34;客運車廂載著五百餘名乘客，最高時速達到19 km / h。

鐵路兩旁人山人海，許多人跟著火車跑，還有一行人騎著馬並行。1826年，史提芬遜創建了自己的機車製造廠，繼一號機車後製造了蒸汽機車&34;&34;&34;新型機車。如日中天的日不落帝國覺察到了新技術的巨大力量，英國政府開始全力支持鐵路建設，1830年9月15日，從利物浦到曼徹斯特的英國首條大動脈鐵路建成。英國當時七列火車發車運行在這條鐵路線上，轟動整個歐洲，登上各大報紙的頭版頭條。英國政府指派史提芬遜擔任了英國鐵路系統的總工程師，負責鐵路選線以及分段修建的工作，窮小子成為了弄潮兒，英國在他的帶領下進入鐵路運輸的大發展時代。

在當時世界霸主英國的帶領下，西方各國掀起來建設鐵路的熱潮，史提芬遜成為了各國關注的大忙人。英國是工業革命最早，鐵路建設最迅速的國家。到了1850年，英國已經建成鐵路6000千米，到了60年代，基本上完成了全國鐵路網的建設。鐵路的發展推動了英國工業革命的進一步發展，降低了運輸成本，提升了勞動力的流通與活動範圍，對英國及全球工業與社會發展功不可沒。

而第一條客運鐵路使用的軌距4英尺8.5英寸，在1845年被英國皇家專員建議作為標準軌距。1846年英國通過法案，要求將來所有的鐵路都使用標準軌。

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從貧苦的礦工家庭，成年前一字不識，到發明蒸汽機車，成為鐵路建設的開創者，工業革命的先驅，時代因技術而進步，而人也因自強改變命運。