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回到三国当校长(国际)-第59部分
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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两块平行放置的条形磁铁，制作了一个发电机原理模型。导体切割磁力线，闭合线圈中就会产生电流。但问题是要怎么证明闭合线圈中产生了电流？这个时期可没有什么灵敏电流表，就算让学生们把手放在闭合线圈上体验“触电的感觉”，多半也没有什么感觉——毕竟这个电流太微弱了。
党爱国的解决方式，就是又制作了一个相同的发电机原理模型作为电动机，来接着说明电流通过导体会产生磁场。这样再结合前面讲解过的磁场和磁力线方面的知识，便能够通过闭合线圈不依靠人力就可以自己在磁场中转动这点来说明电流的存在。
因此他从发电机的闭合线圈的轴上引出了两根导线，接在了用作电动机的闭合线圈的轴上。经过多次重复实验，他让学生们确切地认识到了，电动机上原本静止的闭合线圈突然缓缓转动起来，的确不是因为桌子震动或者被风吹动的关系。
为了让这极其微弱的电流不至于因为导体的电阻而大量损耗，党爱国很奢侈地使用了银制导线。而使用银线的另一个理由，就是银比较柔软，更容易制造成导线。而且能够将金属制造成精细均匀的导线的工匠，多半也是一直从事金银工艺品制造的工匠。
党爱国在说明了电磁感应原理之后，自然也顺带着说明了无线电的原理。不过在制造电动机方面，起码他在小学时还曾经帮助朋友改造过迷你四驱车的电机——就是打开电机自己缠线圈，让电机的转速更快，而在制造无线电报机方面，他真的就知道个原理而已。
别说无线电报了，就算是有线电报应该怎么制造他也不知道，只能一点点琢磨应该如何利用电磁学中的那些理论知识发明出有线电报了。说真的，党爱国自己都对此不抱什么希望。也许在几百年之后，哪个科学家会在有意或无意中发明出有线电报吧？
除了电报之外，党爱国自然还讲到了电话。他在讲解声学的时候，曾经利用铁棒、音叉、土电话来证明声波是一种机械波，并说明了声波的震动传递方式。然后他顺带讲解了声波、电磁波、光波的各自区别和特点，简单说明了各种已经出现或尚未出现的信息传递方式——直接喊话、灯光和火焰信号、有线电报、无线电报、电话、光纤通信的原理。
在讲解声波的相关知识时，虽然他想借助能喷水的鱼洗——一种用手缓慢有节奏地摩擦盆边两耳，盆内水波就会震动并喷出水柱的特制器皿来说明声波的共振原理，但是他问过蹇硕和毕岚这两个十常侍之后，才知道现在根本没有那种神奇的鱼洗。
现在的鱼洗，只不过是一种在先秦时期已被普遍使用的古代盥洗用具罢了。党爱国知道的能喷水的铜质鱼洗，其实大约出现在唐代。就算党爱国现在开始让工匠们研究，一时半会也未必能够成功制造出来。
正文 0109 发电的两种方式
党爱国捣鼓出了发电机和电动机的原理模型之后，也曾经想过制造出实物来。而且它不像内燃机，好像很好制造。内部的结构虽然可能复杂一些，但是党爱国曾经自己缠过小电机，基本构造还是了解的。另外就算缠出来的电机不对了，起码也可以先做更简单的，把许多个线圈叠加在一起的发电机，以后再琢磨慢慢改进。
但只要能够做出来发电机，党爱国就可以利用手摇、骑自行车、水力、风力或者火力来发电了。虽说在现今这种根本没有电气的条件下，要谈到对电的日常应用方式，大概只有给细铁线通上电流，利用它的巨大电阻来制作电热炉这一种了。
不过发电机所产生的电，可并不是只能提供给家用电器啊。党爱国都想好了，制造出了发电机之后，他根本不着急去发明什么家用电器，甚至电动机也不着急——话说只要发电机制造成功，电动机自然就没问题了。
党爱国的打算是用它来电解饱和食盐水，还要利用电解法将水分解成氢气和氧气……就算还不能用于大规模生产，起码也得在实验室条件下能利用电解法制造各种实验原料。
只要能够使用电解法，党爱国起码就能够制备出氢氧化钠、氯气、氢气和氧气，然后可以进一步给氢氧化钠溶液中通入大量二氧化碳来制造碳酸氢钠和碳酸钠——氧化钠和碳酸
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