而且，法国
还正考虑 TGV 的高速货运。
地铁

今天，列车也可在城市内作为公共交通工具使用。这就是我们熟知的地
铁。地铁一方面可以方便地选择修建线路，同时列车也不用挤占本来很紧张
的城市地皮。
世界上最早的地铁是 1863 年在伦敦建成的，当时还是用蒸汽机车牵引

的，现在的地铁列车都用电力机车来牵引了。在上个世纪，世界上还有芝加
哥（1892）、布达佩斯（1896）、格拉斯哥（1896）、维也纳（1898）等几
个大城市修建了地铁。现在，世界上很多大城市都有地铁了。其中最发达的
要属莫斯科的地铁了。在那儿乘地铁可以很方便地到城市的各个角落去。
在我国，虽然早在 1887 年在台湾就修建了第一条隧道，但地铁的修建却
是很晚的事了。北京到 1965 年 7 月才开始修建地铁，第一期工程到 1965 年
9 月完成，第二期工程到 1984 年才完成，通常认为：一个城市人口如果超过
了百万，就应考虑修地铁了。但我国到目前为止，还只有北京和上海有地铁
运行，而且线路很短。同时天津、广州等城市也正在修建地铁。
地铁的修建并不是一件容易的事，它耗资惊人，而且根据地下条件的不
同，挖掘方法也有多种。但是，一个人口众多的城市，特别是像我国的大城
市，要想真正提高城市公共交通的效率，还是应该重点发展地铁而不是小汽
车的出租业。
未来列车

生活在史蒂芬逊时代的人们，恐怕不可能想象到今天的安全、舒适、安
静的高速列车。同样，生活在今天的人们，要想很准确地说出未来的列车是
什么样子，也不太可能。但我们可以设想：按已有的科学原理，我们可以通
过努力造出什么样的列车来。
总的看来，列车的发展无非是改进牵引和改善列车的运行条件。前者包
括能源形式和牵引功率的提高。比如：从蒸汽机车到正在发展的磁悬浮列车，
能源从煤变成了电，动力装置从简单的蒸汽机变成了线性电动机。轨道从本
身的制造到铺设技术都有了很大的提高。其目的是提高运行的速度和安全
性。那么未来的列车在这些方面会有什么提高呢？
自奥托·哈恩发现核裂变以来，核能的利用已广为人知。是否能将原子
能用于列车的牵引呢？科学家们正做这种设想。目前，轻元素的聚变还无法
人工控制，核能的利用通常是指利用重元素的裂变释放出来的能量。常用的
重元素如铀 235 等。一克铀 235 裂变释放的能量相当于两吨半优质煤完全燃
烧所产生的能量。利用原子能机车来拉 3000 吨重的负载，只需 50 克铀 235
即可从北京到上海再到广州。如果用内燃机牵引，则要带上 30 吨的油作为燃
料，若用蒸汽机车就要带上 100 多吨煤。差别不能说不大。
原子能机车的动力部分除了原子反应堆外，还要有蒸汽锅炉、汽轮机、
发电机、配电设备和电动机，总的结构非常复杂，简直就是带着一个小的核
电厂在运行。它的原理是将核裂变的热能经蒸汽锅炉、汽轮机、发电机变成
电能供电动机来牵引机车。这种车的结构虽然复杂，但我们可以设想：其控
制全由计算机自动完成，包括发出减速和停车的指令等。这种车预计时速可
达到 300 千米以上。
除了改进能源，富于想象力的美国人还设想了一种未来的列车。美国科
学家设想在纽约与洛杉矶之间横贯美国大陆修一条地下铁路（这恐怕不是一
件轻易而举的事），用闸门将轨道分成若干段，每段叫闸室。每个闸室的大
气压力略有差异。设想的运行情况是这样的：当列车进入第一闸室时，这里
的气压只有大气压力的 1／4，其后每个闸室递减 1／4，整个线路的气压相当于
距地球 50 千米处的气压。由于气压低，几乎没有空气阻力，所以可以高速行
驶。但是，由于气压低，列车得密封。这种列车可以在很短的时间内将速度

提高到惊人的程度。但是加速度不能过大，这是很显然的。应把加速度控制
在 0．6g 以下。为了减轻加速度给乘客造成的不适，科学家们还设计了一种特
殊的座椅，它可随着加速度的变化改变倾斜度。
美国人还设想了一种风动列车。它不需要发动机。其行驶原理是这样的，
在两座城市的地下建一密封管道，管道一端气压远高于另一端。靠气压差产
生强大的推力。但是，必须还要考虑如何使车停下来。当然，这种没有发动
机的车并不是不消耗能量，因为形成气压差是要消耗能量的。很显然，这种
设想不如前面的一种，但比较一下，最现实的还是磁悬浮列车。估计在不久
的将来即可进入实用。

水路运输

帆船

人类与生俱来的好奇心使得人们总有越过江河、湖泊甚至大海去探索新
天地的愿望。正是这些原因促使人类的祖先发明了木筏、独木舟等水上交通
工具，并借助帆来利用丰富的风力资源。当然，仅仅靠风驱动是不够的。所
以人们还发明了桨。至于帆和桨哪个先出现，现在人们无法确知。不过，从
一些古迹上看，桨的出现似乎早些。如果把帆、桨装在独木舟上，就成了最
原始的帆船。因为早期的桨也起帆的作用。但这种原始的帆船是很难经得起
大风大浪的考验的。对于那些靠海生活的人们来说，就需要造出更大、更结
实的帆船。而且船上帆、桨、舵都要具备，使用起来要安全有效。对于那些
进行海上贸易的人们来说，对帆船的要求就更高了。
通常人们认为地中海是航海业发展的摇篮。早在公元前 3000 年，腓尼基
人（这是一个以航海闻名的民族）就从地中海航行到爱琴海，从此以后，他
们的庞大的商船队又发现了直布罗陀海峡，并航行到了英国。但是，随着考
古的发现增多，人们又发现了更早的船只，因而也更新了人们的一些观点。
印度是一个海岸线很长的文明古国，所以印度考古学家在孟买洛塔附近
发现世界上最早的的港口并不令人吃惊。人们在那儿发现了码头、货栈和 218
米长、37 米宽的船坞。由这些发现，人们可以想象当时印度洋上繁忙发达的
帆船运输，并可想象当时庞大的造船工业。所以严格地说，印度洋才是真正
的航海摇篮。
阿拉伯人以善于经商闻名。古代阿拉伯的航海业的发达与此有密切的关
系。著名的《天方夜谭》就记述了著名航海家辛巴德 7 次从波斯湾边的巴土
拉出发航海的故事。其人物的原型很可能就是著名的航海家艾布·阿比达。
早期的帆船，除了用于进行贸易活动，也用作战舰。说是战舰，实际上
在早先并没装上火炮，只是用来运送兵马、粮草。
我们不难发现，最初航海业发达的都是一些靠海生活的民族。为了生存，
他们将帆船越造越好，以至有了发达的航海业。
航海业的兴起的前提是有能经得起风浪的帆船。早期人们对帆船的速度
要求并不高，重要的是船要经得起风浪。而这样的帆船一旦产生，人们便可
以越过大海去进行贸易、战争或探险。罗马人在他们杰出的统帅朱利叶斯·凯
撒和安东尼带领下征服克利奥帕特拉女王的埃及时，其庞大的舰队就是满载
兵马粮草的大型帆船队。这种帆船叫加利船，它的动力装置是一块巨大的方
形布帆和由 100 多个奴隶来划的分几层在两侧排列的桨。实际上，古罗马人
在公元前 400 年左右就造出了杰出的加利船特里雷米号。它长 42 米，有巨大
的方形帆，其桨分 3 层排列在船的两侧，要 100 多个奴隶米划。
相比之下，北欧的海盗们就没那么幸运了。他们面临的是北海及北大西
洋的惊涛骇浪。险恶的环境对他们的船提出了特别的要求。为适应风向变化，
他们将帆变成了活动的。顺风时，把帆横过来作为横帆。当无法顺风航行时，
便通过调整帆及船的行进方向使船获得前进的动力。如果进行合适的调整，
即使逆着风，船也能前进了。调整后与船行方向平行的帆通常称为纵帆。如
果将这两种帆结合起来使用，那么只要有风，船就可以很方便地向任何方向
航行了。这些海盗船造得又细又长，除了巨大的方帆，还用 40～50 名水手划

桨，所以这些船跑得特别快，而且可以躲到某些大船进不去的狭窄的水道。
这正好是海盗们所需要的。
我国古代的航海业也比较发达。早在秦汉时期，我国已能造出长 20 多
米、宽 5．6～8．4 米、载重 30 吨以上的船。
1974 年，在泉州发掘出来的宋代的一艘海船，长达 34．5 米，宽 4．4 米，
深 3．27 米，排水量达 374．4 吨，可载重 200 吨。
我国著名的航海家郑和又被称为三保太监，原名马和，是云南回族人。
1405 年，明成祖派遣他率船队出使西洋。他率领的船队有 300 多艘船，其中
有“宝船”60 多艘。所谓宝船，就是大些的船。最大的长 44 丈（137 米）、
宽 18 丈（56 米），分 4 层，约 1500 吨，可乘 400～1000 人，为当时世界之
最。船队除了 17000 多人，还满载金银、丝绸、瓷器。庞大的船队浩浩荡荡
从江苏太仓浏河启程，于 1407 年回国。以后又 6 下西洋，总共历时 28 年
（1405～1433 年），足迹遍布中南半岛、南洋群岛、孟加拉、印度、伊朗、
阿拉伯和非洲等地的 35 个国家和地区，最远到了东非的马达加斯加和索马
里。
但是，它对人类历史的影响恐怕还不能与哥伦布的 3 艘帆船发现美洲大
陆比。
信奉地圆学说的哥伦布决定与发现好望角的葡萄牙人迪亚士航行方向相
反而向西航行，去寻找印度和中国。他请求西班牙国王“赞助”，得到国王
的恩准。遂于 1492 年率领 3 艘全部用帆船装备起来的帆船队开始向西航行。
船队的旗船圣·玛丽亚号是长约 24 米、宽约 8 米，吃水约 2 米，重约 80 吨
的木船（这比郑和的船小多了），有 3 根柱桅杆，前两根挂方横帆、后一根
挂三角形纵帆。船头还斜挂一面小型纵帆。哥伦布就率领着这个由小型轻便
帆船组成的船队，用了 69 天横渡大西洋（平均时速约 4 海里，即 7．4 千米），
到达了今天的巴哈马群岛。哥伦布误以为已经到了印度，于是那里的土著人
便糊里糊涂地成了印第安人。
直到 1499 年，意大利人亚美利哥·维斯普济才证实：哥伦布并没有到印
度，他到的是一块“新大陆”。欧洲人于是把这块新大陆称为亚美利加洲，
即“美洲”。
自新航线开辟后，从 16 世纪到 19 世纪，蔚蓝色的大海上白帆点点，到
处航行着美丽的三桅帆船。
帆船的制造技术越来越高，到 19 世纪初达到了顶峰。帆船造得越来越
大。有的帆船的桅杆竟高达 50 米，仅中间主桅上的布帆就两吨多重。帆船的
速度也大大提高了，快速型的时速达到了 15 海里，最快的时速超过了 20 海
里。
为帆船时代结束划上句号的应当是德国人在 1902 年造出的名为“普鲁
士”号的巨大怪物。它长 133．5 米，宽 16．4 米，5 根桅杆上各挂 6 面帆，重
达 1150 吨，最大时速 19 海里，但是，这艘船实际上是为博物馆造的，因为
这时候，用螺旋桨推动的船都已经出现几十年了。
蒸汽机轮船

詹姆斯·瓦特 1765 年改进纽可曼的蒸汽机导致了工业革命的开始。而蒸
汽机作为那个时代最先进的动力装置，很自然地会有人想到将它用到船上。
明轮的出现，使以蒸汽机为动力的船进入实用阶段。说到明轮，有的人

可能不知道。但如果看过电影《尼罗河上的惨案》，就应该知道了。那上面
的游艇就是用明轮作推进装置的。直到 80 年代初，黑龙江水系的轮船还使用
明轮作推进器。实际上明轮的结构并不复杂，有点像我国古代的水车。在一
根圆柱形轴上装上蹼板，当整个装置在蒸汽机的带动下转动时，利用蹼板从
而使船前进。
首先发明以蒸汽机为动力的明轮式的船的是英国人赛明顿。他在 1802
年制造出了世界上第一艘蒸汽明轮船夏洛特·邓达斯号。其蒸汽机是瓦特式
的。这艘船在苏格兰运河上航行了 31．5 千米。航行虽然成功，但他不太走运。
因为明轮掀起的波浪损坏了河堤，这艘具有划时代意义的船被运河管理人扼
杀在摇篮中了。
相比之下，美国人罗伯特·富尔顿就幸运多了。他在 1803 年把锅炉、蒸
汽机和明轮装到了内河航行的船舶上。他的努力并不是一次成功的（实际上，
几乎没有什么发明是一次成功的）。经过多次失败，最后他的“克莱门特”
号取得了成功。这条船长 45．7 米，宽 4 米，吃水 0．6 米，明轮半径 0．9 米，
轮宽 0．25 米。不仅如此，这条船还装有两片 42．6 米的帆，蒸汽机只是作为
辅助动力，这也是早期这类船的一大特点。这艘船于 1807 年 8 月 17 日在哈
德逊河上试航，时速 8 千米。从那以后，富尔顿便以“轮船发明家”闻名于
世。当然，富尔顿并不是第一个制成轮船的人，但是他首先使轮船进入实用，
用来运输旅客和货物，并通过这种办法轻而易举地赚回了造船的成本。也正
因为这样，所以世界各国竞相开辟轮船的定期航线，井对轮船的制造技术进
行改进提高，从而推动了轮船制造业的发展。而“克莱门特”号获得成功后
并未隐退，它定期航行于纽约和奥尔巴尼之间的哈得逊河上。
1812 年，英国人终于接受了蒸汽明轮船。他们制造了蒸汽明轮的慧星号
轮船，可是距第一个英国人发明这种船已经 10 年了。在科学技术的发展史
上，那些刚刚诞生的“新生儿”往往会因为一些小小的毛病而被某些人扼杀
在摇篮中，在这种情况下，就特别需要发明或发现者有极大的勇气和坚韧不
拔的精神和坚定的信念。
虽然早期的蒸汽明轮船蒸汽机动力往往只起辅助作用，但它是现代轮船
的开始。现代轮船首次来到我国的是 1835 年来的英国的查甸轮。自那以后，
开辟到我国的的航运的外国轮船不断增加。直到 1866 年 3 月，由徐寿在安庆
建成的我国第一艘轮船“黄鹄”号才下水。这艘船长 50 余尺，航速为每小时
10 千米。同年，清政府建福州马尾船政局和江南造船所，以后又陆续建了一
些造船厂。但我们知道，到这个时候，两次鸦片战争已经过去了，外国轮船
公司垄断了我国的航运业，民族工业很难发展，所以这些造船厂虽然也造出
了一些船舰，但总而言之，没有什么建树。直到解放后，被政府扶持，造船
业才取得了较快的发展。
螺旋桨船

明轮的发明，虽然是造船技术上的巨大进步，但它自身有严重的缺陷。
一般只适合于内海、河流的渡船，不适合于远洋航行的船只。因为明轮的大
部分都暴露在水上，一旦船颠簸得厉害起来，明轮搅到的水就会很少，因而
推力很小。甚至风浪大到一定程度会使明轮根本搅不到水或被损坏，从而船
只只好被风浪任意摆布了。