第10章 第十话:电机的突破

泉州已然沦陷,东岛火炮优势渐失,要想改变东岛最终覆灭的命运,唯有利用科学技术提高生产力、发明制造新式武器。

新设的新城大学还只有几十间木屋,原先在科学局听课的学生已经成为新城大学的研究员和未来的讲师。由我亲任新城大学校长,下设陆军学院、海军学院、农商学院、文史学院、教育学院、政法学院、数理学院、工程学院、生物医学院、电气机械学院。虽然好多学院只有一两个人,并且尚无什么理论成果,但也算开了个头。除了各个学院有自己的小教室、研讨室之外,建立了四个可以容纳一百人的公共大教室。

五月初十下午在新城大学公共大教室A,坐着新城大学五十名研究员,其中包括科学局原来上课的学生和新选入的一些优秀看书自学者。

“李儒栋主事,你和大家说明一下教育部中小学教育的大体情况和未来规划。”

“由于去冬今春渡民大量进入东岛,导致很多适龄孩童难以如期入学。后经与主公商议,调整今秋七月十五正式小学开学。每学年分两个学期,上学期从七月十五到腊月十五,下学期从次年正月十五到六月十五。以七天为一周,第七天也就是周末学生可休息一天。小学五年制,设国文、数学、科学三科,现已编好小学教科书,可使今年秋天小学如期开学。中学四年学制,设国文、数学、物理、化学、生物、地理、政制、历史、工学九科,中学今年秋也将如期开学,招录早有准备的孩童和少年。新城大学设陆军学院、海军学院、农商学院、文史学院、教育学院、政法学院、数理学院、工程学院、生物医学院、电气机械学院,亦于今秋开学。大学生入学考试简称学考,学考中必考国文、数学,物理与历史二选一,化学、政制、地理、生物、工学五选一,其中国文、数学各两百分、其余自选两科各一百五十分,合计总分七百分,自今年始开办学考,学考不限身份、贫富、性别、年龄,学考优秀者可来新城大学进一步深造。大学学制四年,毕业后官发大学生毕业证。近四年不办官考,四年后持大学生毕业证可参加八月十五的官考,官考内容暂时未定。”

“李爱卿讲的很详细,也就是今年七月份我们新城大学会很忙。第一,七月一日、七月二日在新城大学举办学考,要劳烦诸君监考、糊名、阅卷、统计,并于七月初十发榜,七月十五正式大学开学。之后诸君要担任讲师之职,一方面传授理论知识,一方面带着学生一起研究各种问题,为东岛培养各方面的优秀人才。五月初教育部就将教育大纲、学考参考书籍交付各府各县,并定下六月二十日是最后报名期限,报名学生拿着各府签发的准考证明就能来新城大学如期参加一年一度的学考。”

“主公,今年学考仓促举办,可能很多学子都没有足够的时间看书……”

“所以今年试题会比较简单,何况新城大学有今年的招生计划,今秋新城大学共欲招生四千五百人。学校的具体校务交于副校长赵桠负责,具体教学和研究计划交于副校长王襄负责。”

“好的,我和王襄一定干好。”

“李爱卿,你要联合刑部重点打击三类人:第一,利用职权影响教育公平的人;第二,歧视女孩或普通百姓的人;第三,考试舞弊、贿赂考官的人。对于一些公开唱反调的儒生,以教育批评为主,同时要让他们理解施行新教育体制才能让我们东岛迅速强大、免遭蒙古人的侵略。”

“微臣明白!”

“与教育大纲一起通谕全岛的还有《教育建设与教育法》、《禁岛令》、《禁素足令》、《全岛民兵法》、《陆海军根本法》等等,希望诸君积极配合国策,不然我们就会有灭顶之灾。如对上述法令不满者,将驱逐出岛。亦告知全军全民,今蒙军废考试制度,掘先帝、故贤之墓,屠数百万同胞,焚毁泉州等名城,行四等人制、初夜权制等等。”要想减少变革阻力,就需要得到大多数人的支持,并需要一个强大外患和必需理由,同时要把军队牢牢掌控在自己手中。对于那些极度保守派而言,他们在东岛无权无势,且因为怕死暂时也不敢公开反对。虽然他们不敢公开反对,但通过写文章、写诗的方式表达自己的不满。

“现在对我们而言,有一项科学技术十分关键,那就是电机技术。我们上半年在科学局讲过基本的力学、光学、热力学、电磁学,数学上讲了函数理论、解析几何、基本概率和统计理论、向量理论、基本复数理论、数列理论及基本的微积分理论。黄主事,你可还记得之前所讲的电磁学内容?”

黄太兴站起身后连连点头,看着我认真冷静地回答道:“今年四月上旬,主公给我等在科学局讲了基本电磁学理论。那时所讲电磁学,有这些主要内容。第一,电荷及其产生;第二,电荷之间的库仑力;第三,电场与匀强电场;第四,带电粒子在电场中的运动;第五,电势和电压;第六,电容及其构成;第七,电路与欧姆定律、焦耳定律;第八,磁体与磁场;第九,电生磁现象;第十,安培力和洛伦兹力;第十一,楞次定律;第十二,电磁感应定律;第十三,电阻、电容及电感;第十四,发电机、电动机、变压器的基本原理;第十五,直流电和交流电介绍。当时主公所讲,臣有多处不明,后经深思逐一想通,然还有很多疑问有待思考。主公,咱们新城大学的实验房已经建好,简单的电磁学实验我也做过,只是不知如何建成有巨大作用的电机。”

“爱卿说得很好……小霜,你可还记得三种电机的基本原理?”

“公子,我……我不记得了……”

“王襄,那你呢?”

王襄轻轻点头,看着我认真地说道:“电机分为发电机、变压器、电动机,发电机利用电磁感应定律将机械能转化为电能,变压器相当于一个不动的交流电动机,直流电动机和交流电动机原理有所不同,简单的直流电动机就是利用安培力使转子转动。”

“很棒,但是只有简单电磁学理论的话,我们是造不出实际可用的电机的。王襄、黄爱卿、赵桠、小霜、吕爱卿,你们五人就随我在电气机械学院进行理论学习和实际研发,具体时间是在每天晚上。下午的时间还是在公共大教室和大家讲解科学技术通用理论,主要有高等数学、大学物理、电气基本理论、理论力学等内容。希望诸君都和我一样,把时间尽可能地利用起来,全心全意地推动科学技术和实际应用的发展。好了,我们今天第一堂课,数集、序列与实复变函数。”

虽然讲课很累,但是不讲又不行。到了晚上,借着蜡烛的烛光我和王襄五人开始讲解电路和电机。

“我们当下要做的,就是造出实际可用的交流发电机、升压和降压变压器、交流电动机。造发电机用来发电,利用电动机可以把电能转化为机械能,从而带动各种机械运转。蒸汽机效率过低,况且我们没有高热值的燃烧煤,所以对我们而言电动机更实际可用。但对于海军舰艇而言,即使干木屑蒸汽机效率较低,但它是未来舰艇动力的关键来源,从而也需要继续研究和设计干木屑蒸汽机,这件事主要由王襄和本人负责。目前蒸汽机的困难在于输出转矩过小,要想达到足够大的转矩,就需要很大的蒸汽机和相应炉膛,且所费干木屑较多。目前人力获取干木屑速度太慢,从而我们要先解决电动机的问题,以电动机为动力制造木材切割机、木材锯末机以及木屑烘干机。另一方面,有了发电机、变压器、输电线路之后,就能设计很多用电器,使我岛逐步进入电气化变革。王襄,你知道为什么要设计升压变压器和降压变压器吗?”

“我觉得……虽然你以前没讲过,但是我觉得和电能损耗有关吧……当发电功率一定时,电压越大电流越小,根据焦耳定律可知电流越小时产生的电热越小,也就是电能损耗越小。要想降低输电时的电能损耗,要么升压、要么降低线路电阻。”王襄说着说着大家都鼓起掌来,显然都认可他的答案。

“你说的很对,故而我们要升压输电、降压用电。”我画了一个简单电力系统简图,然后解释起来:“利用发电机发电,发出的电经过升压变压器增大电压,再经输电线路传送电能,再通过降压变压器减少电压,通过配电、送电到各个用电器,就能实现很好的电能利用。比如有些金属通电后易发热,就能做成各种发热用电器。比如有些金属通电后易发光,就能做成各种发光用电器,到时候咱们就不需要点蜡烛了。当然,还有很重要的电动机,电动机通电后可以使转子高速转动,从而带动各种机械装置,实现各种功能……有了这些用电器,我们就可以实现翻天覆地的大变化。设计电池可以将电能以化学能的形式存储起来,到时候还可以制造一些方便携带的用电设备,这也是直流电动机不可或缺的原因。有了电动机,转子上连接各种工具,就能做成车床、刨床等零件加工机器,到时可以大大提高人力效率。”

“我觉得还可以做出电吹风,那样夏天就没有那么热了……”小霜的话让我很满意,看来她也在积极思考。

“就目前而言,我们可以先设计永磁发动机,就是在转子上放置永久磁体,通过转子的旋转引发定子线圈的磁通量发生改变,那样就能从定子线圈中获得交流电。线圈就用铜丝制作,并涂上绝缘漆。我们目前制造不出硅钢片,可用普通钢片或铁皮暂时代替。”

之后我边画图边进行细致讲解,并要求吕文雄找工匠制造出我所设计的第一代发电机、变压器以及交流电动机,同时要他们五人在制造完成后进行测试、改进。

六月初九,东岛第一批水力发电机、升压变压器、降压变压器、交流异步电动机制造完成,并在新城附近的新河上进行测试。经过测试,四台交流发电机都正常发电,经升压、降压之后成功使得放置在十里之外的电动机高速旋转。我主要负责理论讲解,王襄主要负责实物设计及设计改进,黄太兴主要负责实物测试,赵桠主要负责测试记录,吕文雄主要负责实物制造,小霜主要负责查找问题和进行问题记录。有很多次失败,比如转子卡死、线路短路故障等等。为更好推动电气化发展,专设东岛电气化公司。六月二十一日,在新河上游开始建造新河水电站和新河水库,在水电站附近建造电气设备生产厂、机械零件加工厂、伐木厂和木材加工厂。

七月一日,来自全岛的一万三千多名考生在新城大学参加东岛第一届学考。由于很多考生并没有很好地学习新学,这使得考试成绩总体很差,不过也有一些考得很好的考生。按照考试成绩排名,录取四千五百人进入新城大学学习。

王襄不负众望,在七月底设计了可以正常发光的白炽灯,于是八月底在新城大学和新宫第一批装设一百个白炽灯。白炽灯的成功设计离不开王襄的努力,当然也离不开黄太兴等人发明的玻璃烧制工艺。除了电灯,各种类型的电动机、发电机也相继被设计出来。由于电动机驱动的木材锯末机可以快速生产木屑,这使得王襄很早就设计好的干木屑蒸汽机有了实用价值,同时也利用干木屑蒸汽机在矿场附近、各府城附近建立干木屑火力发电厂。

到了十月初六,在东岛建了四座府城火电厂、五座矿场火电厂、新城火电厂,并开始建设覆盖各县城的输配电网络。另一方面,黄太兴开始负责陆地交通、照明的设计改进,吕文雄开始负责采石、冶金、机械加工的电气化设计改进,王襄负责设计舰船木屑蒸汽机,赵桠负责农业电气化工程,小霜和我负责电池设计和生产。

十二月初六,第一艘蒸汽动力木制战舰建造完成,并入编华夏舰队。武器方面,由于电气化推动机械加工、冶金等方面发生巨大质变,从而生产出性能更好的火炮,并在我的提议下生产出第一批军用火枪,遂成立保卫军第一支火枪部队,同时保卫军设置专门的炮兵部队。

当然,最重要的事情还是老百姓的衣食住行问题。在振南府大力种植棉花,建造电气化的纺纱厂、制衣厂。在定南府、新城府建造电气化的造船厂、木材厂、采石厂、水泥厂、玻璃厂等等。培育更高产的小麦、水稻、萝卜、玉米等作物,大力建造水利工程。大家都很疲惫,但是大家也发现东岛一天一个样。

很快进入景炎三年,电气化、工业化、现代化如火如荼地推动,当然期间发生了很多不良事件。对于官营、私营产生了很大争论,不少人指责官府与民争利。

景炎三年正月初五的朝会上,为避免进一步的争论,我对着所有大臣表达了自己的观点:“如今工业化、电气化、机器化、现代化正在稳步推进,有时免不了损害了一些人利益,故而我有这些决定。第一,矿业、林业、木屑加工业、军工、盐业、钢业、电力、交通等重要领域,由官家专营,以保证百姓获益;第二,纺织、服装、造纸、出版、医疗、食品、家具、生活用电器、普通机器等民生领域,官私皆可运营;第三,设置中央银行发售纸币,各府设立银行以利开发投资;第四,成立华夏日报以谕政令、以正视听。”

电气化造纸厂、电气化出版厂、电气化制笔厂的建造使得文具、书籍价格大为降低,纸、笔进入千家万户,而不再是奢侈品。由于男女平等政策,虽然东岛人口不多,却也因为女性工作而使得各行各业可以正常运行。正月到三月,新宫和新城大学都进行了翻新,虽然仍以木质房屋为主,但基本上都安装电灯、电吹风。

三月十八日是东岛的一大重要日子,连接全岛四府十二县的蒸汽火车铁路工程开始建设,于各府府城设立一个火车站。今年春耕种下了优产一号水稻,使得亩产从原始水稻的两百斤上升到五百斤。利用电动机制成的打孔设备使得钻井、通山变得容易起来,而华夏日报开始在全岛各县发行。

六月初九,算是正式工业化满一年,最好的消息就是早稻大丰收,同时各县立即组织晚稻的种植。除了水稻之外,小麦、玉米、菜类产量都明显提高,鸡鸭鱼肉也因私人养殖的兴起而实现了基本供给。由于各县都开设了官家或私营的工厂,大量百姓进入工厂做工,于是耕种主要由各县设立的农场负责。

当天晚上,王襄、赵桠、小霜陪我在新宫书房聊天。夜色很好,月光微微洒入房屋。黄白的灯光让书房十分明亮,似乎我已经远离宋末元初,置身于十九世纪后半叶。当然,工业化的进程才刚刚开始,绝大多数家庭都没有通电,铁路距离通车还有大半年时间,很多农村家庭依旧缺衣少食。要想实现真正的工业化,起码需要几十年时间,甚至上百年时间。实现完全的工业化是需要很多工程、多种科学技术共同推动才能实现的,光光靠几个学科、几个人是难以完成的,所以我要创办新城大学,要将各专业累积的科学理论和技术理论不断传承下去,并及时更新教材和相关专业理论。很多时候一天、一个星期、一个月,似乎看不出社会的变化,可当不断发生的小变化不断累积,就能让社会在几年后、十几年后、几十年后发生真正意义上的质变。

小霜、赵桠、王襄都对我十分崇拜,但是我也清楚,自己的能力十分有限。我看着他们,不禁感慨起来:“我来此东岛,已经过了两年多时间,几乎每一天都是忙碌的。但是不忙碌,我们就会输!”

“嗯,是的!韩公子,我终于明白你以前和我说过的话了……依靠理学,我们战胜不了蒙古人,也不能让百姓摆脱贫困。解放女性、人人平等,才能最大程度发动百姓,才能进行最深刻的社会变革。就像汉语拼音、英文字母一样,有了他们才能快速减少文盲,才能使人才越来越多。四书五经造不出发电机,四书五经只能用来调节人与人的关系……但是旧有的人际关系不利于社会变革,所以要推行新学。”

“王襄,你有什么感受吗?”

“没认识你之前,我觉得自己一无是处,就是一个普通奴仆。认识你并学习科学技术之后,才知道自己也可以有很大的能量。而且很多时候,解决问题需要多方面尝试。比如蒸汽机一样,要是没有电动机生产大量的木屑,那我设计的蒸汽机也没有实际价值……韩公子,我真的很感谢你,你让我获得了新生。”

“我也获得了新生!”赵桠很开心。

“我也是!”小霜附和道。

“说真的,这两年多我一直把所有心思都放在东岛的内外事物上,而自己……却还是孤家寡人一个。”

“哈哈,韩公子你想要娶妻生子了?我,我还以为你不喜欢女人呢?”赵桠向我打趣,他接着说笑:“不光我这么想,就连你的那些部长也是这样想的。大家看你醉心国事,也就没有和你谈及儿女私情……你就说说,你想找什么样的女孩?我知道,你说过不能盲婚哑嫁、不能违背女孩个人意愿,但我觉得东岛上下,恐怕想嫁给你的女孩没有一万也有好几千。”

“哈哈,你说笑了……其实我要求并不高,能陪我聊聊天、有空一起踏青、游船,一起聊聊国事家事或科学,不会无理取闹那就行了。”

“那你对外貌有什么要求吗?”

“内心美才是最重要的。”

“那你在乎门当户对、介意对方身份吗?”

“人人平等,我没有门户之见。”

确实也是我的真心话。