第13章 奥利弗·埃文斯(3)

埃文斯又抓住了费城卫生当局挖掘码头的机会。1804年3月，他建议卫生当局使用他将在一艘宽12英尺、长30英尺的平底驳船上安装的一台蒸汽机，然后借此用一连串的桶来提取淤泥。他的这台蒸汽机结构紧凑，一个仅5英寸大小、柱塞行程（piston stroke）为19英寸的气缸就可以产生功率为5马力的能量，可是他造的压力容器重达17吨，那他怎样才能够把它从工棚运到1.5英里外的河上呢？当然是利用蒸汽动力，此外他还在平底船上按上轮子。1805年7月的一天，他工场的大门打开了，这个非凡的机器被推了出来，绕着自来水厂一圈，接着径直移动到斯古吉尔河（Schuylkill River）上。蒸汽压力为每平方英寸30磅，曾经驱动马车轮的蒸汽动力现在用来驱动驳船的桨轮向下游驶去，所有正在行驶的小船都落在了后面。数千名感到惊讶的观众聚集在费城的中心广场，观看埃文斯和他的机器出现在河上，并驶回到他的工厂里。

他的“奥鲁克特·安菲波罗”（Orukter Amphibolos）——这个叫法表明它是一种水陆两用的挖掘机——是第一架水陆两用的平底车，也是第一台蒸汽挖泥机和美国第一辆机动车。历史学家尤金·弗格森（Eugene Ferguson）对它所作的技术评判是，这是一种不健全的装置，因为埃文斯没有在交通工具的研制上下更多工夫。可就是这个不健全的装置在港口挖泥长达几年时间，而且埃文斯对它的工作原理作了说明，从而使达到能量要求的蒸汽机能造得小到使其在水陆两种环境中都能驱使轮子转动。他为一家有限公司草拟了建造蒸汽机车的计划书，预测蒸汽机“将会征服密西西比河的水流并推动轮船前进，以及在公路上推动马车行驶，从而获得巨大的利润”。他把自己的冒险称为试验，要想取得更多的进展，他就要承受更大的压力；而受各磨坊主诡计蛊惑的议会，没有给他延续1790年授予的14年期研制自动研磨机的专利权。这是一个让人沮丧的转折点，他预感到自己前途不明，并为此感到忧伤：“就蒸汽机技术而言，目前也许已经取得了最重大的进步，而且仍有一些有效发明不断涌现，我期待能有更多的人投入到这项事业中去。毫无疑问，联邦各州都将会发现有一个或更多的发明者作出了同样的贡献，就像我对商业研磨机的改进被公开后所发生的事情那样。”他是正确的，匹兹堡和其他地方的机械师没有通知他便模仿并改制了他的蒸汽机。

那时他50岁了，而且视力正在下降。在捍卫自己的蒸汽机和自动研磨机使用权的过程中，他面临的是陆续出台的堆积如山的法案。他用尽了最后的一美元来建造蒸汽机，同时编写第二本书——《早期蒸汽机械师指南》（Young Steam Engineer”s Guide）。由于遭受挫折，他放弃了写书的工作，只出版了书中的部分内容，名为《早期蒸汽机械师指南的夭折》（The Abortion of the Young Steam Engineer”s Guide）。作为对蒸汽压缩制冷系统描述的补记，这本不寻常的书包括的内容有胀管器、冷却盘管、压缩机和冷凝器。他取得这种装置的专利权比雅各布·帕金斯（Jacob Perkins）差不多提前了30年，而帕金斯则是在1834年取得专利权的。也许这正好是一种巧合，他知道费城有个埃文斯，但这些原理在埃文斯1805年出版的那本书里面都已全都提到了。

埃文斯花了3年时间为恢复他的合法权利而奔波。1808年，议会通过一项法令把奥利弗·埃文斯从痛苦中解脱出来，该法令由杰斐逊总统以法律的形式签署。埃文斯现在可以要求所有因他的创新而受益的磨坊主们给予他赔偿。由于他的专利使用费用有所提高，他的痛苦因此得以缓解。但巴尔的摩的磨坊主们继续对他进行诽谤。“很少有巴尔的摩磨坊主”，承认奥利弗·埃文斯这个自傲的“傻瓜”的名誉，即使他有那些如今已享有专利权的为研磨加工所作的有益发明。埃文斯不得不回到法庭上再次去为他的名誉斗争。由于证实了自己的独创性，他获得了官司胜利，尽管允许其专利权延长又一个14年的议会明确要求他不能再提高专利使用费。

最终一年比一年更富有的埃文斯将他新近所得的钱和精力全投入到建设第一家蒸汽机工厂上，这家名为“战神”的工厂专门生产蒸汽机，以生产小气缸、长行程的蒸汽机为特色。1811~1812年间，埃文斯跟他的儿子乔治合作，在匹兹堡西部开设了第一家蒸汽机制造厂。奥利弗和乔治为遍及大西洋各州的美国工厂建造了100台固定式高压蒸汽机，获利颇丰。他们还利用8~70马力不等的蒸汽机经营轧铁、磨面粉、造纸业务，有一台蒸汽机安装在华盛顿特区的海军工厂，另一台（工作的压力达到200磅）在费城的菲尔蒙特水厂。新奥尔良事件彻底失败后，埃文斯没有让自己再涉足蒸汽船航海，但是他的各类蒸汽机在西部内河水域上得到普遍使用。他看见自己设计的150psi压强的蒸汽机推动大型蒸汽船以每小时9英里的速度行驶，如果1812年他接受罗伯特·富尔顿的友好挑战，以此速度在河上航行，他将赢得一顶海狸皮帽子，但富尔顿坚持认为，8磅的工作压力和每小时6英里的速度是蒸汽船运行的上限。

埃文斯多产的势头一直保持到他生命的最后时刻。他发明了太阳炉、面粉压榨机、煤气照明系统、多功能蒸发器和机关枪。他还发明了一种中央热气加热系统，并且将它安装在康涅狄格州来德尔敦的一家纺织厂，把从蒸汽机排放的热气输入一个小型暖气装置的网络系统中，使厂房保持暖和。1814年，美国同英国作战期间，他为麦迪逊总统简要叙述了一种战无不胜的蒸汽动力装甲战船，胜过罗伯特·富尔顿的移动堡垒及当时建造的任何其他装置，直到1862年约翰·埃里克森（John Ericsson）的“巨蜥”号（Monitor）出现。他的思维十分活跃并时刻想要付诸实践，无论什么情况下，这些创想都会走在前列，且绝不仅仅是为了追逐金钱那么简单。他深信，要想前进得更快，就需要美国政府来承担研究的任务。

埃文斯死于他人生的第64个年头。他被安葬在曼哈顿下游鲍厄里附近的基督教主教堂；教堂被卖掉后，他同其他人一起被移埋在默里山的一个地穴里；在这个地穴也被卖掉后，他的尸体被迁移到157~158街百老汇的三一公墓，这是一处没有标记的普通墓地。这个地方躺着奥利弗·埃文斯，虽然自有历史为他辩护，但他却没有被历史学家和那些他期望能从自己身上受益的美国后辈们所铭记。

挑战蒸汽机

奥利弗·埃文斯在美国，以及理查德·特里维西克（Richard Trevithick）在英国使用的，都是高压蒸汽机，这与詹姆斯·瓦特获得专利并由马修·博尔顿在英国伯明翰梭霍工厂制造的低压蒸汽机截然不同。

瓦特的蒸汽机是在托马斯·纽科门制造的用于矿井抽水的蒸汽机基础上进行的一次重要改良。纽科门式蒸汽机，是把蒸汽充进气缸推动活塞运动，冷水流冷凝蒸汽后，活塞下部形成真空，活塞上部的压力达到大约每平方英寸15磅（或者说15psi[3]），迫使活塞回落并作反方向运动。不过在实际应用中冷凝水不得不经过再次加热才能产生蒸汽，这使得低压蒸汽机的效能很差。在加热过程中，蒸汽机会停止工作，活塞循环运动频率为每分钟5~6次。结果，纽科门式蒸汽机只能将不到1%的热能换为机械能。

通过把冷凝器的真空部位同气缸分开，詹姆斯·瓦特使用纽科门式蒸汽机使热能利用效率提高了一倍多。迫使活塞向上运动的蒸汽被吸入相连的真空中，而气缸里的气压再迫使活塞向下运动。

这种低压蒸汽机只能产生能量。要保持在212华氏度的蒸汽温度，唯一的办法是增加冷凝蒸汽的量，因此气缸尺寸、锅炉尺寸及整个装置的承重木梁、容器和管道的尺寸都要增大。如此的一个庞然大物产生的能量或许能使轮船或者马车运转起来，但这个想法也为那些提出质疑的人制造了理由。

高压蒸汽机把灼热的蒸汽直接作用于活塞，利用的原理是，蒸汽的能量会随着温度的增加成几何性的增长。温度每超过水沸点30华氏度，压缩的蒸汽能量成两倍增长；成倍增长的热量使蒸汽能量增加约100倍。瓦特认为这种高压是危险的，因为不能够造出足够坚实的锅炉。

以10倍于大气压力（即150psi）工作的高压蒸汽机只需原尺寸一半就能够提供10倍的能量。奥利弗·埃文斯写道：“蒸汽是我们忠实的仆人，在任何地方、任何季节都可以自由使用。它的能量是无限的；对这个仆人来说，它的每一项任务没有那么伟大，当然也不能说有多不重要。它快速地运转犹如闪电，温顺起来则犹如用丝线牵着走路的大象。”

创新者的工具箱

“为了艺术和科学的进步进行研究和写作的人，最终目的是为了让尚未出生的一代代人受益，因为同时代的人要注意他是不太可能的。”

——奥利弗·埃文斯

[1]托马斯·纽科门（Thomas Newcomen），英国著名发明家，在1702年前后，一台原始的蒸汽机已由托马斯·纽科门制成，并广泛地用于从煤矿里抽水。——编者注

[2]蒲式耳（busel），谷物计量单位。1蒲式耳相当于35.238升。——译者注

[3]psi，磅/平方英寸，1psi=6894.7529帕斯卡。——译者注