瓦特發明蒸汽機的故事眾所周知，我們知道，蒸汽機利用的是蒸汽的能量，將其轉化為機械功（就是往復式運動）。18世紀的工業革命因其而起，十九世紀最早出現的機車也是以蒸汽推動的，蒸汽機車的稱霸機車界的現象一直持續到二次世界大戰的結束。
蒸汽機車是利用蒸汽機，把燃料（一般是煤）的化學能轉化為熱能，在把熱能轉化為機械能，從而使得機車運行的一種火車機車。它主要是由鍋爐、蒸汽機、車架走行部和煤水車四部分組成。
作為陸地主要的交通工具之一的鐵路最早起源於英國。鐵路初創時期，蒸汽機是作為唯一的牽引動力的。蒸汽機車的發展歷史很漫長，期間不乏天才的設想，而喬治·史蒂芬孫——鐵路之父，蒸汽機車的鼻祖開創了鐵路紀元。
估計不少人會猜測，這麼複雜的機器，肯定是位才華橫溢的科學家發明的，然而，事實並非如此，因為家庭貧困，史蒂芬孫從小被剝奪了上學的權力，8歲便開始替人放牛，賺錢補貼家用。後來還因為補習文化知識，以18歲的年齡跟一群七八歲的孩子讀小學，而被人譏笑為「爸爸學生」。
那麼，史蒂芬孫是怎麼克服困難，製作出蒸汽機車的呢？
1781年，史蒂芬孫生於英國北部產煤區諾森伯蘭附近的華勒姆村，爸爸是個煤礦工人，在蒸汽機房裡燒鍋爐，微薄的工資養活全家八口，從這點也能看出這個貧困的家庭是負擔不起他的學費的。
從小，史蒂芬孫對機器就有濃厚的興趣，每次給父親送飯的時候，它都會盯著鍋爐看上半天，機器轟轟轟運轉的聲音讓他挪不開步子。每天給父親送飯成了他最開心的事情。放羊的時候，他也常常望著遠處煤礦的抽水機發呆，看著機器杆一上一下地運動，水就神奇地被抽上來了。回到家中，自己玩耍的時候，他還常常把泥巴捏成蒸汽機的模樣，汽筒、活塞、還有輪子，活靈活現，跟真的差不多。
14歲的時候，史蒂芬孫跟著父親來到了煤礦當燒鍋爐的學徒，可以天天和蒸汽機打交道：添煤、加油、擦拭機器零件，史蒂芬孫開心極了。後來，得知自己一直觀望著的抽水機也是以蒸汽機為動力的，從此更加痴迷蒸汽機。有時間就走近機器，一遍遍地看它是怎麼運轉的，機械師們拆卸機器的時候，他也在一旁留意著，下班回家，他還學著小時候的樣子，用泥土做蒸汽機的模型，思索設計原理，為什麼是這個形狀，怎麼運轉，每個部位都有什麼用途，可不可以被替代，等等。
看得多想的多了，雖然沒讀過書，但是聰明的史蒂芬孫對蒸汽機也多了不少了解，然而，問題也是越積攢越多，尤其是理論知識。但是羞澀的他不好意思跑去問機械師，他們可能多少有點看不起他，沒什麼耐心解釋原理。
他也想成為像機械師那般熟悉蒸汽機的人，怎麼才能成功呢？史蒂芬孫發現，機械師們都常常看書，他心裡嘀咕：知識、學問都應該是從書本中來的吧？有一次，趁著機械師不在，他偷偷地把書拿了出來，翻了翻，卻因為目不識丁如同讀天書。
沒有文化對史蒂芬孫來說，不是可怕，是痛苦。他下定決心要好好學習文化知識，這時候，他已經18歲了，他在礦區的一所學校報了名，白天在煤礦當學徒，工作之餘還要刷補皮鞋、修理鐘錶，協助爸爸一起養家餬口，到了晚上，就去上夜校。
史蒂芬孫的時間被安排得滿滿的，雖說充實，但也辛苦，還要接受其他人的冷嘲熱諷：18歲的大小夥子，還讀一年級，真是不知道害臊！史蒂芬孫全都不放在心上，只是默默地算術、識字，經過幾年的努力，終於能斷文識字了。然而，有了進步後，他並沒有停止腳步，又找來不少科學書籍，學習數理化。有了基礎之後，再翻看有關機械原理的著作簡單了不少。學習讓史蒂芬孫技術方面有了長進，1803年，他被提升為煤礦的機械修理工。
為了探究清楚蒸汽機的原理，史蒂芬孫還不辭辛苦地跑到1500多裡外瓦特的故鄉蘇格蘭打工，一年多的學習不僅讓他更熟悉蒸汽機，還讓它掌握了煤礦裡各種機器的性能，收穫頗豐。
很多時候，機器出了故障，礦上的機械師們找不到毛病出在哪裡，都會找史蒂芬孫前來解決，他每次也能不負眾望地找出故障，修理妥當。很快，他又被提升為機械工程師。
之後，史蒂芬孫就開始研究其火車，之前的這些奠基派上了用場，史蒂芬孫成功研製出了蒸汽機車：
1814年，第一輛蒸汽機車「布拉策號」試運行成功。
1825年9月27日，史蒂芬孫親自駕駛他和別人一起設計製造的「旅行者號」蒸汽機車在新鋪設的鐵路上試車，並獲得成功。
不過，史蒂芬遜也是站在前人的肩膀才發明出蒸汽機車的。如若沒有瓦特發明的設有與汽缸壁分開的凝汽器的蒸汽機，不會有蒸汽機車的出現；更值得他感謝的是英國的特裡維西克，早在1801年，他就提出了可移動的蒸汽機的概念，並設計出蒸汽動力車，於次年獲得了專利，這輛蒸汽車被稱為「噴氣的傢伙」，燒煤是它的動力，可以承載6-8個人。1803年，這種利用軌道的可移動蒸汽機首先在煤礦區出現，這就是機車的原型。
前人的經驗和教訓讓史蒂芬森有了方向，機車不斷地被改進，終於，1829年創造了時速高達46公裡/時的「火箭」號蒸汽機車，機車拖著一節承載著30位乘客的車廂。
蒸汽機在交通運輸業中的應用，宣告了「火車時代」的到來，人類的活動範圍被迅速地擴大了。按著工作性質，蒸汽機車可以分為客運機車、貨運機車、調車機車三種。後來，蒸汽機車就被內燃機車和汽輪機車等取代，到了二十世紀六十年代末，世界上使用蒸汽機車的國家就所剩無幾了。
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（作者：科普中國責任編輯：天極科普君）
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