司蒂芬逊开始是从改革特拉维西克的机车着手的，改革后的机车体积小了，牵引力也明显提高了。但是，噪声大得可怕，以致周围农村的牛马都被这刺耳的怪声吓得失魂落魄，因而遭到农民们的抗议，他们甚至发出威胁，如果不能解决火车的噪声，他们就要奋起砸毁这辆机车。另外，这辆机车速度不快，震动厉害。
司蒂芬逊不得不考虑解决这些问题。有志者事竟成。他反复试验，不断总结、改进，最后他决定把喷出的蒸气用管子引到烟囱里去。结果不仅噪音大大降低，而且由于蒸气引进烟筒，使气流循环更好、煤火燃烧更旺，蒸气就大大增加、效率猛增了两三倍。司蒂芬逊大喜过望。为了减轻震动，他又在车底配置了弹簧。这一年是1814年，43岁的司蒂芬逊终于造出了世界上第一台真正具有实用价值的蒸汽机车。
1825年，在司蒂芬逊的指导下，世界上第一台客货运新型蒸汽机车“旅行号”终于造成了。9月27日那天正式举行通车典礼。这部机车共牵引了22节车厢，除最后6节装煤和面粉外，其余的车厢挤满了400多位乘客。司蒂芬逊带着他的儿子登上火车头亲自驾驶。
汽笛一声长鸣，火车慢慢启动。突然从广场的一角冲出一个骑着一匹骏马的青年，只见他大声嚷道：
“让我们来比试比试吧！”
火车慢速向前，骑马人超在火车前面；火车加速，骏马也愈跑愈快，跑着，跑着……火车达到了每小时24公里的最高速，那骏马却愈来愈不支了，望着呼啸远去的火车，那青年骑士终于勒住了骏马，长长地吁了一口气说：
“输了，我输了。司蒂芬逊先生驾的是神马！”
人类历史上第一次铁路客货运试车宣告圆满成功。
火车对人类的贡献是不言而喻的。人类对科学技术的进步是永不满足的。继蒸汽机车以后，又出现了内燃机车、电气机车和磁悬气垫机车。尽管火车的发展会越来越使原始的蒸汽机车相形见绌，人们都不会忘记和永远尊敬它的发明者-乔冶·司蒂芬逊。
后来的人们公认，司蒂芬逊才是真正的“火车之父”。
二十二、是法拉第发现的电磁感应定律吗？
我们在前文专门介绍了英国的大化学家戴维。他不仅是许多化学元素的发现者、大发明家、电化学的奠基人之一，更重要的是，他发现了-位对科学技术发展产生重要影响的电磁学家法拉第。
1791年，迈克尔·法拉第出生在伦敦近郊纽温特一个铁匠家中，家境十分贫寒，13岁时就失学了，经人介绍在伦敦布郎福德街2号一家书店当装订工。想不到这个工作竟对法拉第的一生产生了根本性的影响。法拉第原本就是个渴求知识的穷孩子。他进书店后，仿佛如鱼得水，如饥似渴地读起书来，书店成了他的大学校。
有一天，他在装订《大英百科全书》时，对一条“电学”的条目产生了浓厚的兴趣。当时，对电的研究正处在启蒙阶段，一般人都闻所未闻。法拉第读了自然也是一窍不通。可是法拉第却有一股韧劲，越是读不懂，他就越要弄个水落石出。于是他埋头研究起电学来。
1812年初秋的一天，有位常来买书的科学家，送给法拉第一套戴维在皇家化学院作连续科学报告的听讲券，报告的内容是有关电学的研究进展。法拉第如获至宝，他每次听讲都早早进了会场，坐在前排离戴维最近的位子，聚精会神地边听边记。每次听讲回家后，都连夜整理记录。最后，他把记录戴维的四次报告内容的记录稿运用他装订工的手艺，订成一本精致的小册子寄给了戴维，并且附了一封短信，大意说：“我是一个订书工，很热爱科学，有幸听过您四次报告，整理成这本小册子，作为圣诞礼物”。最后还附了一笔，表示了他渴望从事科研的心愿。
戴维将法拉第手制的小册子和他的来信看了又看，深深地为这个青年追求科学的决心打动。他热情地邀请法拉第到他家里晤面，并且推荐他当了皇家学院实验室的助理员。
在科学的殿堂里，法拉第如鱼得水，他本是装订工出身，从小养成了勤快和细心的习惯，加上他刻苦好学，对实验内容和要求又了然于心，这样，实验室里上上下下都乐意与他合作。短短几年里，他不仅帮助戴维和别的科学家完成了许多重要的科学实验，并且自己独立发表了几十篇论文。
在皇家学院工作，有关科学的信息特别灵通。这时，在丹麦哥本哈根有个叫奥斯特的科学家发现了电流可以使磁针偏转的磁效应，反过来他又发现磁铁可以使电流发生偏转，揭示了电与磁的关系。奥斯特的发现给欧洲科学界的震动很大。法国科学家阿拉戈和安培听到这个消息后，都进行了实验。在实验中，阿拉戈发现把铁放在通电的线圈中，铁就会磁化；安培则提出了电流产生磁力的基本定律。在英国，法拉第的恩师戴维也在研究电流磁化的问题。也算是法拉第生逢其时，这么多前辈科学家的研究，使这个“幸运儿”一开始就站在巨人的肩膀上去摘取科学巨树上的硕果。法拉第想：既然电可以生磁，为什么不能磁生电呢？如果这能成为现实，那么用这种办法来发电，便可以得到很大的发电量，而且电的成本要比电池生电便宜得多。于是，他下决心让电化磁的反应倒转过来，使磁发出电来。他在自己的笔记本上写了“转磁为电”几个大字，口袋里常装着一块马蹄形磁铁、一个线圈。就这样苦思苦想，反复试验。他先是用磁铁去碰导线，电流针不动，再往磁铁上绕上导线，还是没有电。后来干脆把磁铁装在线圈的肚子里，接上电流计，指针还是纹丝不动。这样颠来倒去，反反复复地实验，不知不觉消磨了10年光阴。这究竟是怎么回事呢？法拉第陷入了极度的困惑和迷惘之中，但他坚信自己的想法不会错，他发誓绝不半途而废。
1831年8月的一天，法拉第取来了一根长62米的铜丝，绕成一个大线圈，又用一根约22厘米长、2厘米粗的圆柱形磁铁，再次做“转磁为电”的实验。他把铜丝线圈与电流计连接后，再把磁铁和铜丝圆筒的一端相连，结果电流计的指针一动也不动。换一种方式再试试，他干脆把整根磁棒插进线圈。忽然，电流计的指针向右动了一下；他再将磁棒抽出，指针向左动了一下。他以为自己看花了眼，索性将那根磁棒在线圈间不停地抽出插入，只见电流计上的指针出现像拨浪鼓似的左右摇个不停。法拉第欣喜若狂，大声叫道：“磁生电了！磁生电了！”从此，一种由磁感应的电流，在法拉第的手中产生了！就像人类学会使用火一样，人类历史上一个新的时代开始了！法拉第并没有陶醉在自己的成功里，他接着穷追不舍，总结出这次成功的奥秘在于：磁铁与金属线圈处于相对运动的状态。而在以往失败的实验中，磁铁与金属线圈是相对静止的。为了验证自己的想法，他进一步做了这样一个实验：他先将直棒磁铁改成马蹄形的，将线圈改成一个铜线盘，铜线盘可以连续摇动。当他连续不断地摇动铜线盘时，电流计上的指针也随之不断摆动。这便是世界上第一台产生持续电流的发电机。
实验成功后，法拉第继续作理论上的深究。他想，磁电之间是靠什么联系转换的呢？牛顿提出了万有引力说，认为引力是在空间起超距作用，没有速度。法拉第认为，不对。磁铁周围有磁力线，有一个磁场，而导线周围则有电场，它们是通过场而相互起作用的，并且有速度。可惜，这位半路出家的科学家缺乏系统的数学知识，他在这方面的功力还不能使他足以用数学公式的形式来揭示其中深奥的科学原理。为了防止自己的想法被岁月湮没，也为了证实自己是最先有这样想法的人，法拉第虽不能推导出这个公式，却将它用文字表述出来，然后当着几位证人的面，封入“锦囊”，存进皇家学院档案馆的保险柜中。法拉第未成的事业直到30多年后才被名叫麦克斯韦的青年科学家完成。
法拉第是19世纪最伟大的物理学家之一。1831年8月29日，他发现了感应电流，让电力时代的曙光照到了人间；3个月后，他提出了发电机的原理，他是电磁学的奠基人；30年后，德国人西门子发明了自制发电机，完成了实用电机雏形；50年后，美国人爱迪生改进了西门子发电机。从此，电磁学进入电动力学。
但当时还是直流输电技术时代。直流低压输电损失大，输电范围小，这就成为它的致命弱点。从根本上解决这两个问题的是三相交流电的理论与技术的发明。1889年，俄国科学家德布罗里斯基制成了世界上第一台100瓦三相交流发电机。1891年，他又指导德国人成功地完成了175公里的三相交流远程输电工程。这一年，距法拉第发现感应电流，整整过了60年。
从此以后，欧美各国根据本国资源条件和工业结构的需要，先后建立起长距离超高压电力系统。电力时代带来了“第二次产业革命”，让世界完全变了样。
今天，当人们打开开关，享受电能所创造的文明硕果的时候，应当缅怀法拉第。
其实，法拉第的伟大贡献还不仅限于此。除了在电磁学上的伟大建树外，1825年他首次从石蜡油中分离出苯，为人们研究苯系物质创造了条件。1833年他首先提出了电化当重量定律，为电化学、电解、电镀工业奠定了理论基础。
由于他对科学事业的杰出贡献，这位订书工出身的科学家也享受着与此相应的殊荣。34岁时，他接替恩师戴维当上了皇家学院的实验室主任，以后继戴维之后当了皇家学会的会长。他一生从英国和其他各国得到奖章、勋章、称号和学位95次，但是他始终勤勉、淳朴，鄙视虚荣。他是一位重道厚德的科学巨人。
二十三、为什么人们说海王星是“在纸和笔尖上找到的新星”？
自从赫歇尔发现天王星以后，天文学家对天王星不按正常轨道运行的“越轨”行为大惑不解。这样过去了64年，天王星运行轨道之谜一直没有解开。
由于当时航海事业的需要，迫切要求天文学家编绘出正确的行星运行表。所以，为了揭开这个谜，世界上有许多天文学家为之殚精竭虑。1840年，德国天文学家贝塞耳提出一种看法，他认为：在天王星轨道外面，一定有一颗别的行星，在它的引力影响下，“扰乱”了天王星的正常运行轨道。贝塞耳的观点言之成理，一时间世界各地的天文台掀起了寻找这颗神秘的未知行星的热潮。
这样又是5年过去了，在茫茫星海中却怎么也找不到它。天文学家们真有些束手无策了，于是他们想到了数学家。
1845年的一天，巴黎天文台台长阿拉贡对数学家勒威耶说：
“勒威耶先生，赫歇尔发现天王星已经64年了，可是天王星的轨道一直没有弄清楚。布瓦尔在计算上的差错越来越大。所以，想请你担此重任，重新计算。”
“让我考虑考虑！”勒威耶心中没有把握，不敢说什么大话。
从1690年到1771年的81年中，格林尼治天文台的弗拉姆斯奇特和其他-些学者，就对天王星进行过不下20次的观测。这比赫歇尔发现天王星最早的一次要早91年，比最迟的一次也要早10年。但是由于距离太远，又缺乏精密的观测仪器，他们都错误地认为它是一颗恒星，而把它列入了恒星表中。1781年，赫歇尔正式发现了天王星。到1821年，40年过去了，积累了一些新的观测资料，巴黎天文台的数学家布瓦尔就根据这些材料对天王星的轨道进行计算。不料这一算，算了24年，愈算漏洞愈大，布瓦尔深深地陷入了困惑之中。
就是在这种情况下，阿拉贡向年轻的数学家勒威耶提出重新计算天王星轨道的要求。
勒威耶想：“会不会像贝塞耳他们推测的那样，有一颗尚未发现的行星起着作用呢？真那样的话，首先要找出这颗新行星。否则，天王星的轨道是永远也算不准的。”
这样，勒威耶就开始利用纸和笔来寻找这颗未为人知的新行星。
说来也巧。这时在英国的剑桥大学数学系有个23岁名叫亚当斯的学生，读到了格林尼治天文台台长文利的着作《最近的天文学》，从中得知了天王星轨道之谜，自天王星被发现以来，虽经64年却一直悬而未决，当即对它产生了浓厚的兴趣。他综合当时天文学家对天王星轨道的观察资料进行分析，也认为是一颗尚未被发现的行星的引力，影响了天王星的运行轨道。为了寻找这颗未被发现的行星的踪迹，亚当斯特地登门求见了格林尼治天文台台长文利，从他那里借来了全部观测资料，干劲十足地埋头计算了起来。
真是“初生牛犊不怕虎”，许多有名望的天文家、数学家都对这项计算工作望而生畏，生怕一旦计算有误会毁了自己的名声，所以都不敢冒这个险。可是，亚当斯却一点思想负担也没有，放开胆量算得津津有味。经过4年的努力，1845年10月2l日，他终于完成了计算，并把计算结果送给了格林尼治天文台的台长文利，还要求文利组织人员用最好的大型望远镜来查找这颗新星。
可惜文利台长并不是一位识才的“伯乐”，而是一位思想保守的老学究。他把亚当斯的研究报告一目十行地浏览了一遍。
“一个初出茅庐的毛头小伙子，实在太好高骛远了。”他摇摇头，自言自语地说，一边随手把亚当斯的报告锁进了他的办公桌抽屉里。
就这样，“小雄鸡”预报黎明的初啼，被这位目中无小人物的长者封杀了。
一年以后，在巴黎，应巴黎天文台台长阿拉贡的邀请，计算天王星轨道的数学家勒威耶也算出了这颗新星的运行轨道并预报了它所在的位置。
信息灵通的文利台长很快就读到了勒威耶的研究报告，觉得似曾相识。最后终于想起了被他锁进抽屉的亚当斯的报告，他忙把亚当斯的报告找出来一比较，发现勒威耶预报的未知新星的位置仅与亚当斯的预报相差1°！如此惊人的一致，使文利惊诧不已，他意识到自己在无意中充当了-回科学的刽子手。在一种赎罪心理的驱使下，他迅速把情况通知了剑桥大学的天文学者。剑桥大学的天文学者立即启动大型望远镜，按照勒威耶和亚当斯预报的方位进行搜索，也许是天公有意要让这位老者为自己的过失悔恨一辈子，剑桥大学的天文学者们连续探测了几夜，都一直未能找到这颗新星。
再说在巴黎，勒威耶向阿拉贡台长交出了研究报告后，就给他远在柏林天文台的友人加勒写了封信，信中详细介绍了新行星的位置，还预测它的亮度约为9等星。
在收到信的当天晚上，也就是1846年9月23日晚上，加勒和他的两个助手一起，把望远镜对准了勒威耶信中所说的那片天空，他们搜索了7个小时，终于发现了太阳系的第8颗行星--海王星。
海王星是由勒威耶和亚当斯两位数学家各自用数学方法推算出来的。所以，人们说海王星是“在纸和笔尖上找到的新星”。
