鐵路的到來

當特爾福德在梅奈海峽上建造的大吊橋于1826年完工時，一種新的運輸技術也已經問世了——蒸汽驅動的鐵路運輸。鐵加工技術的進步是促成鐵路運輸的關鍵，這樣人們就可以建造堅固的鐵軌了。第一座鐵路蒸汽火車頭是由理查德·特里維西克（Richard Trevithick）于1802年在什羅普郡的科爾布魯代爾鐵廠制造的。兩年后，特里維西克在南威爾士的佩尼達倫（Penydarren）首次展示了一個能運作的蒸汽火車頭，令眾人信服。但這些火車頭對于當時的軌道來說太重了，所以鐵軌經常發生斷裂。

1812年左右，英格蘭北部的一些煤礦鐵路開始使用火車，在此之前，這些地方都是由馬匹牽引馬車。這些火車在鑄鐵軌道上運行得很好，但真正實現長途鐵路運輸的一個重大進展是在1820年或1821年，當時諾森伯蘭（Northumberland）的貝德林頓（Bedlington）鐵廠的一家軋鋼機生產出了長度為4.6米的堅固鍛鐵軌道。這些鐵軌被鋪設在1825年開通的斯托克頓（Stockton）和達林頓（Darlington）鐵路上。與大多數早期的鐵路一樣，這條鐵路是為煤礦服務的，但它也運送乘客。雖然馬匹被用來在部分線路上牽引列車，但火車頭的地位空前突出。許多游客前來參觀這條線路，包括一位來自美國賓夕法尼亞州的游客、兩位已經在普魯士倡導建設鐵路的德國人，以及一位法國工程師馬克·塞甘（Marc Seguin)。

塞甘是那個時代的典型工程師，他的發明和投資，反映了各個國家和工業部門之間密切交織的技術對話。在為（和他家里有關系的）紡織業和造紙業開發各種新的機器和設備，建造了兩座用鋼絲繩代替鐵鏈的先驅性吊橋之后，塞甘已經聲名鵲起。于是，在后革命時期的法國，他的興趣轉向了蒸汽動力在運輸業、工業和商業上的潛力。1825年，當他與喬治和羅伯特·斯蒂芬森就蒸汽火車設計進行通信，同時安排訪問達林頓時，塞甘剛剛為一種火管鍋爐（tubular boiler）申請了專利，該鍋爐用于為羅訥河（the Rhone，法國的主要河流）上的汽船提供動力，在他訪問英國時，他已經將該鍋爐進行改裝以適用于火車。回到法國后，塞甘以斯托克頓和達林頓鐵道線路顯著的工業和經濟潛力作為論據，說服法國政府投資鐵路。

1826年，塞甘和他兄弟們經營的公司獲得了在圣艾蒂安（Saint-Etienne）和里昂（Lyon）之間修建客貨兩用鐵路的特許權。這條長達57千米的新鐵路是之前馬力軌道的延伸，部分由火車頭驅動車身，但仍有部分由馬匹提供動力，將在那之前與世隔絕的、山區中的圣艾蒂安的豐富煤層，與羅訥河畔的里昂的紡織業及其他工業連成一脈。這促進了圣艾蒂安采礦業的發展，使該市漸漸成為國家鋼鐵和軍備生產中心；通過提供方便易得的廉價煤炭，鐵路也促進了里昂的工業轉向蒸汽驅動模式。

這兩個城市之間的地形崎嶇不平，工程十分復雜，因此這條線路完成后也被譽為技術上的勝利。但是，鐵路建設面臨的最重要的障礙是社會問題：不愿意放棄土地的農民們堅決反對。要購買這90多塊土地必須經過談判，當一個憤怒的小農場主決定用獵槍解決問題時，塞甘險些喪命。與此同時，里昂郊外的日沃爾（Givors）公社的居民提出了激烈的抗議，以至于鐵路的路線不得不移到羅訥河的另一邊。塞甘不得不在建設鐵路、橋梁和隧道中做出妥協，這提醒我們，技術對話不僅涉及變革的支持者，也涉及反對者，不僅涉及新技術的使用者，也涉及拒絕者，他們共同塑造了最終的技術成果，而這些成果在后來者眼中可能是技術挑戰下的簡單卻合理的回應。

鐵路運輸的理念飛快流傳，斯托克頓和達林頓鐵路線的原型也使許多其他地方蠢蠢欲動。很多地方緩慢而不可靠的運輸阻礙了貿易發展，這些地方正計劃著修建鐵路。歐洲各地也建成了幾條鐵路，而在美國，巴爾的摩和俄亥俄州的線路在1827年至1830年期間建成。這條鐵路是在美國充分了解了斯托克頓和達林頓鐵路的情況下鋪設的，具有與英國同類型的鐵軌和相同的軌距。同時，在1828年和1830年之間，斯蒂芬森兄弟還建造了一系列火車頭，包括他們著名的“火箭”（Rocket）（這個名字一度成了熱門話題，因為其同名武器在西方仍然十分新穎），他們最終拋下了特里維西克式的火車原理，轉而為新一代帶有管式鍋爐和臥式汽缸的發動機打下基礎。

美國第一個重要的火車設計師是約翰·B.杰維斯（JohnB.Jervis），他為自己在奧爾巴尼（Albany）和斯克內克塔迪（Schenectady）之間建造的線路進口了一臺斯蒂芬森火車頭。像當時所有的英國火車頭一樣，它只有四個輪子，杰維斯發現它在急轉彎處要么直接失去了動力，要么就問題頻發，而急轉彎恰是這條線路的一個特點。經過反復討論，杰維斯設計了一種新的火車頭，后部設有一對驅動輪，發動機前面設有一個四輪轉向架承擔重量。這個車頭是在當地制造的，確定它能順利運行后，杰維斯在1833年改造了斯蒂芬森火車頭，并在前面加上一個四輪轉向架。斯蒂芬森車頭的性能得到了極大的改善，轉向架也很快成為美國火車頭的標準配置。因此，美國的蒸汽火車并不是簡單地從英國遷移而來的技術；就如本書所寫的其他許多例子一樣，這更像是一場對話，過程中引進而來的技術得到了許多創新性的回應。

在鐵路作為一種運輸系統的發展中，另一項起著關鍵作用的發明是電報。它不僅會發出列車接近的信號（從而促進安全），而且對鐵路的有效管理也很重要。而電報能有效運作，關鍵在于可靠、經濟的電池。在英國，這種電池是由倫敦國王學院（King's College London）的詹姆斯·丹尼爾（James Daniell）研究開發的，他的同事惠斯通（Wheatstone）教授幫助威廉·庫克（William Cooke）開發了第一臺英國電報機。重要的是，這項發明的首次演示是在1837年尤斯頓（Euston）站和卡姆登（Camden）之間的倫敦一伯明翰鐵路上進行的，然后是在大西部鐵路（Great Western Railway）上展演。

在這種類型的電報中，人們可以通過觀察一個或多個移動的指針來接收信號，這些針可以指向左邊或右邊，表示不同的字母。在英國使用這種設備之前，塞繆爾·莫爾斯（Samuel Morse）就已經在美國試驗了一種不同形式的電報機。他的成功也取決于高效電池的開發，在這方面他得到了來自紐約的教授倫納德·蓋爾（Leonard Gale)的幫助。更重要的是，一位名叫阿爾弗雷德·韋爾（Alfred Vail）的機械師提供了幫助。韋爾－莫爾斯電報機最初具有一個關鍵性優勢，即接收儀器能將他們發明莫爾斯電碼的點和破折號標記在一張移動的紙條上。但是，當人們發現操作員破譯儀器發出的聲音可以比閱讀紙上的信息還要快時，韋爾－莫爾斯電報表現出了其更大的優勢。音響器（sounder）作為接收器時，操作員根據信號每分鐘可記錄40到50個字。隨著時間的推移，這個系統幾乎全球流通；莫爾斯在I840年為他的設備申請了專利，到I850年，電報網絡已在迅速擴大。

1856年，第一條鐵路跨過密西西比河后，關于鐵路在開辟美國西部和促進農業發展方面的作用已無須贅述，但草原上別具一格的先驅鐵軌旁，設有一排電報桿。鐵路公司是電報的主要用戶，交通和通信方式齊頭并進，一起發展。

19世紀60年代在美國大草原上修建的鐵路通常伴隨著電報線（繪圖：黑茲爾·科特雷爾）

鐵路與工業化

雖然蒸汽鐵路是在19世紀的前30年里在英國發展起來的，但1830年后它在美國的擴張速度更快。到1840年，美國已建成約4600千米的線路，而英國有2400千米，歐洲的大陸上有1500千米。美國的這種高速建設的速度是通過廉價建設實現的，與英國相比，美國鐵路的彎道更急，坡度也更陡。

隨著鐵路建設速度的加快，制造鐵軌和火車需要空前數量的鐵。在許多方面，正是鋼鐵工業的技術成功使英國能夠建設鐵路。燃燒焦炭的高爐為更大的生產量提供了必要的支持。在耐用的鍛鐵軌道普遍流行之前，人們必須設計出將生鐵轉化為鍛鐵，將白熱的長鐵條軋成鐵軌的新方法。

在19世紀的煉鐵廠中軋制鍛鐵塊和鐵條。如果要大量生產鐵軌，同時使其具有足夠的強度以承受火車的 重量，那么發展軋機以生產鍛鐵軌是至關重要的。 [摘自奈特《實用機械學詞典》（Knight, The Practical Dictionary of Mechanics），鐵橋谷博物館提供］

鑒于這些創新都是在英國完成的，因此，想要修建鐵路的其他國家最初難免要從英國制造商那里進口鐵軌，甚至火車頭。同時，這些國家也在推動當地鋼鐵工業迅速發展，以便制造自己的鐵軌。在歐洲，首先是比利時，然后是德國和法國，紛紛走上了這條道路。

美國的情況有所不同，美國的工業基礎最初比法國和英國薄弱，但對鐵路的需求和涉及的距離更大。這樣一來，美國很快就占據了英國出口鐵軌份額中很高的比例，而英國鋼鐵工業的繁榮與美國的鐵路建設也由此緊密相連。實際上，通過以優惠條件提供鐵軌，一些英國鐵匠成為美國鐵路線的重要投資者。值得注意的是，在19世紀50年代，英國開通了約5000千米的鐵路，但美國修建的鐵路長度達到了驚人的3萬千米。

其他行業有制造機器經驗的人都可以制造火車頭，特別是棉紡業，而且這些車間有許多通用的工具。因此，在19世紀30年代，在馬薩諸塞州洛厄爾（Lowell）的紡織廠附近的機器車間，以及賓夕法尼亞州的費城，火車頭制造都得到了大力發展，在那里，鮑德溫火車廠（Baldwin Locomotive Works）由一個以前制造紡織印刷機器的企業發展而來。該企業以及其他美國發動機制造商的成功，使1836年后的美國幾乎沒再進口任何火車頭，到1839年，美國450臺火車頭中的大部分是在國內制造的。

想要無限生產鐵軌卻意味著更大的困難；它更多地取決于大宗鐵的生產，而這又與1830年美國剛剛開始的鋼鐵工業的變革息息相關。雖然生產生鐵的高爐和將生鐵轉化為鍛鐵的反射爐（reverberatory furnace）與英國的可堪伯仲，但還是需要進行一些重新設計，才能燃燒賓夕法尼亞州豐富的無煙煤。他們的進展很快：在19世紀40年代，80%的鐵軌還需從英國進口，但在1856年，美國國內的鐵軌產量就超過了進口量。

通過這些發展進程，鐵路建設不僅刺激了美國鐵廠和生產車間的發展，還為歐洲的許多國家帶來了同樣的影響。因此，鐵路和支撐其運營的工業有時會被描述為19世紀中期整體發展的主導產業。然而，在歐洲大陸，由比利時、德國和法國北部組成的工業核心區，與南歐和東歐組成的外圍地區之間存在著重大區別。在核心區，有確鑿證據顯示，許多工業的增長是由鐵路的發展帶來的。在外圍地區（西班牙可以作為一個例子），鐵路有時則無利可圖，甚至是當地的負擔。有歷史學家指出，“鐵路夢”及其投射的快速現代化的前景在西班牙是如此具有說服力，以至于有一段時間，幾乎所有可用的投資都進入了鐵路，而“真正的制造公司”卻被忽視了。因此，盡管到了19世紀60年代，西班牙已建立起了一個龐大的鐵路網絡，但它并沒有真正為西班牙的發展和經濟做出什么貢獻。那些鐵路公司主要是由法國持股控制的，而如采礦業等工業公司則由英國公司把控著命脈，那些最重要的鐵路線路都是通往港口的，這樣就方便西班牙的礦石被運往英國加工并服務于英國的發展。盡管西班牙視其鐵路為發展的象征，但實際上，每年鐵路運營帶來的利潤大部分都流到了法國和英國持股人的手中。

這時，與歐洲核心地區相比更邊緣的地方也開始修建鐵路，特別是阿根廷。那里的第一條鐵路于1857年開通，設備從英國進口。它的第一個火車頭原本是為一條印度鐵路建造的，但印度不需要，于是火車頭被送到了阿根廷。這意味著阿根廷的軌道必須按照與印度相同的寬度鋪設，即1.67米。這段插曲似乎很典型地說明了，外圍國家總是承受著隨機又武斷的技術決定。

然而，在利用鐵路促進國家發展方面，阿根廷比其他國家更成功。政府有意尋求外國資本來建設新的線路，但它也采取了措施，以確保選擇的路線符合當地的要求，而不僅僅是為外國人創造利潤。如果一條線路需要通過人口稀少的地區，而且預計交通量不大，政府會保證投資者有7%的資本回報。這樣一來，具有良好農業潛力的空曠地區就有可能享有鐵路服務了。與美國一樣，鐵路成為阿根廷某些地區的一種開發定居手段，同時使牧場主和谷物種植者能夠進入市場和港口。

1880年后，阿根廷鐵路建設蓬勃發展，線路鋪建非常迅速，1882年至1892年間共鋪設了約8500千米的鐵路。農業發展也形勢喜人，阿根廷成為向歐洲出口糧食的重要國家，一些最早的有冷藏功能的船在1876—1877年試行，運來了阿根廷的肉類貨物。此時，阿根廷的食品出口業在商業上是成功的，技術上是先進的，并獲得了大量利潤。但是，這些錢并沒有被投資于進一步的工業發展，大部分錢都回到了外國投資者手中。富裕起來的阿根廷地主們也把大部分現金花在了國外。另一個問題是，食品出口業的利潤如此巨大，以至于它吸引了過多本就有限的投資資金。就這樣，阿根廷的經濟并沒有實現多樣化。鋼鐵廠和工程行業的發展并沒有取得進展，而這些行業卻恰恰是鐵路刺激地方工業化發展的媒介。

許多其他國家也有與阿根廷類似的情況，如墨西哥，在1876年至1910年期間修建了2萬千米的鐵路，使農業和礦產出口增加，而真正的工業發展卻很少。關鍵問題是，當地對鐵路的投資到底能否被其他行業的投資所平衡。如果不能，那么這些地方的鐵路在技術上仍然需要依賴核心國家，資源也不斷地從外圍流回核心國家。當我們考量亞洲的鐵路發展時，我們會發現，俄國和日本確實對支持性產業進行了大量投資。在中國，早在1900年之前就有一家能夠制造鋼軌的鋼鐵廠，一個新的煤礦也在河北省得到開采，但除此之外幾乎沒有其他任何發展。印度當地有很好的工程投資潛力，也有一家新的鋼鐵廠，但其在發展的道路上卻依然面臨著層層障礙。

（本文摘編自《世界文明中的技術》，[英]阿諾德·佩西、[英]白馥蘭著，中信出版集團2023年1月出版，經授權，澎湃新聞轉載。）