天啓七年的春夏之交,北京城裡出現了一個新鮮事,朗朗的天空中大白天出現了一隻孔明燈,不過和普通的孔明燈不一樣,這是一隻超大、巨大的孔明燈,而且在孔明燈下面還有一個大籃子,籃子裡面還有一個人,在衆人的注視中,這個特大號的孔明燈晃晃悠悠的飛過了北京城,然後就看不見了。
也有幾個非常好奇的紈絝騎着快馬從後,從後面追趕,想看看到底是誰這麼牛逼,竟然能夠從天上飛過去,但是馬的速度無論如何是跟不上這隻孔明燈的速度,更何況還有房子了、衚衕了之類的障礙,最後只得含恨而去,弄得一肚子鬱悶。
在北京城的北郊,一片開闊的草地上,這隻孔明燈緩緩地落了下來,從籃子裡爬下來一個凍得渾身發抖的年輕小夥,大約有十七八歲,這個小夥是嘉興長洲人,自幼家貧,但是頗愛鑽習研究。天啓五年的大明技術學院入學考試,年僅十五歲的薄珏脫穎而出,原因是他手中的一個小風箏,一般人設計的的風箏都是一個大風箏,而薄珏拿出的一個五朵梅花的小風箏,這個風箏的製作需要極高的技巧,無論是材料的長短粗細、還是綁線的角度都需要精確的計算,只有這樣才能放起來像是一朵盛開的梅花。
因爲家裡貧窮,薄珏的文化分數並不高,只能說勉強合格,但是在手算和心算方面卻具有極高的天分,因此薄珏得到了好幾個老師的搶奪,那個老師不喜歡聰明的學生呢?此時甚至驚動了宋應星和朱靈,朱靈一看薄珏的風箏,二話不說,拉起就走,結果後腦勺捱了一巴掌,轉過臉來剛要發怒,馬上又變成了笑臉,因爲打他的人是宋應星。
朱靈肯定是搶不過宋應星的,好在他和朱有孝的關係比較好,這樣一來,薄珏也獲得了特別的優待,在大明技術學院的所有課程中可以自由聽課,自己選擇課程,這樣一來薄珏就獲得了極好的機會聆聽自己喜歡的課程。宋應星在這裡上課的時間不多,但是薄珏每次都會認真的從頭聽到尾,可以說學到了良好的基本功,所以在徐光啓的弟子製作出天文望遠鏡的時候,薄珏就在此基礎上製造出了可以看到正面圖像的軍用望遠鏡,然後這傢伙還製造出了可以放大一千二百倍的顯微鏡,對好多學科起到了極大的作用,這讓宋應星極爲高興,連朱有孝都賞賜了一千兩白銀。更讓宋應星高興的是這傢伙研製出了萬向節,這可是一個劃時代的東西,因爲朱有孝調集了大批的鍋駝機前往河南一帶幫助挖河修築堤壩,薄珏看到老百姓裝車挺費勁,就自己設計了一個簡單的挖掘機,於是順便就研製出了萬向節。對於這個新的發明,朱有孝特別的關心,因爲收購廢品的時候,他曾經見過這東西,但是忘記了怎麼製作,結果被薄珏給研製出來了,薄珏現在不知道它的價值有多大,但是朱有孝卻是非常明白,他親自幫助薄珏註冊了專利證書,而且爲此還撥款一萬兩銀子設立了一個萬向節工廠,爲此宋應星的特鋼廠也專門送來了一大批特鋼進行實驗,當然了這些實際動手實驗的事情薄珏是不會幹的,都交給了宋應星的弟子們。
薄珏除了這些研究以外,還醉心於朱靈的蒸汽機實驗室。朱靈的腦子比較機靈,擺弄東西,蒸汽機的發明是他的一個最大的亮點,可是畢竟他沒有完整的學習過關於科學研究的基礎知識,屬於一個偶然的現象,對蒸汽機的改進工作進度緩慢,大部分的改進工作是由工廠的師傅們琢磨的。薄珏在這方面和他不一樣,薄珏的良好天賦加上自己的刻苦努力,尤其是在大明技術學院的系統讀書,使得他的基礎知識比較牢固,他看出了蒸汽機的不足,而且還想出瞭解決的辦法。再者就是宋應星他們免費給他提供了不少新的材料,這才使得他比朱靈更具有研究的優勢。
薄珏首先選用了宋應星提供的優質鋼板,它的作用是可以增加鍋爐的壓力,製造了高壓鍋爐,使得鍋爐產生的水蒸氣壓力更大。其次薄珏還將汽缸的設計加以優化,他進行了一系列發明,比如分離式冷凝器、汽缸外設置絕熱層、用油潤滑活塞、行星式齒輪、平行運動連桿機構、離心式調速器、節氣閥、壓力計等等,使蒸汽機的效率提高到原來朱靈蒸汽機的3倍多,最終發明出了現代意義上的蒸汽機。這些都是劃時代的產物,使得薄珏成爲了真正意義上的科學家,而這一系列的發明創造,讓大明的機械製造進入了一個新的動力時代,也讓蒸汽機從此進入普及的時代。
薄珏的一系列發明創造,引起了朱有孝的興趣,使得他能夠成爲進入大明核心科學家的行列,能夠看到許多對於這個時代來說最先進的東西,比如朱有孝的發電機。朱有孝將自己的半瓶子醋的電磁理論講述給薄珏聽,將自己的試驗做給薄珏看,薄珏雖然對這些理論無法理解,何況朱有孝自己就講的不太完整,但是這並沒有妨礙薄珏的興趣 ,有了這時實物以後,薄珏就對它在實驗室裡就行了一系列的進一步研究。許多後世在市場上就可以買到的東西,在這個時代是不可能見到,但是許多天然的東西還是比較容易找到,比如像磁鐵,這東西在磁鐵礦場還是非常容易找到的,一般的銅線純度不夠,但是在實驗室裡,這些高純度的銅線宋應星完全可以不惜代價的給他提供。
薄珏利用磨牀將找來的天然磁鐵在磨牀上打磨成規則的長條形,按照朱有孝提供的簡單的模型,費盡了千辛萬苦,無數次試驗,終於製造出了一臺可以持續發電的直流電動機,雖然還是比較簡陋,但是在手搖或者腳踏動力的帶動下,完全可以持續的發電,而且電流還非常強勁。
按照朱有孝的方法,薄珏嘗試着用電流去電解水,製造氫氣和氧氣,結果實驗很糟糕,電流太強大了,他使用的容器太小,結果一開動發電機,收集氫氣的瓶子就倒了,薄珏剛開始不明白原因,還以爲是他的助手不消息撞到的,經過幾次反覆試驗,終於明白了原因,於是他便讓宋應星給他設法制造鋼瓶。
宋應星按照薄珏的意圖,利用鑄鋼的材料給他製造了幾個鋼瓶,而且還按照朱有孝的提醒,製造了幾個氣筒,氣筒是用來抽氣和加壓,這些東西在研製罐頭封口機的時候就出現了,現在製造高壓氣筒不容易,低壓力的問題不大,也是薄珏的問題就解決了大半。
隨着橡膠草的出現,大明科學院的橡膠製品越來越多,薄珏自然就想到了用橡膠密封容器的方法,這種軟軟的具有很大彈性的橡膠非常適合做密封墊,只不過現在的這些密封墊的壽命還比較短,宋應星的弟子們正在進行不停的實驗,加入各種各樣的材料,意圖延長使用壽命。薄珏使用的橡膠墊倒是不用時間耐用多長,關鍵是密封效果要好,這就能滿足試驗要求了,薄珏使用這些密封墊主要是用在幾個接口。
薄珏設計的這些收集氫氣、氧氣容器在後世看起來比較簡陋,但是在這個時代卻是非常先進的東西,無論是銅管,還是鋼瓶,甚至頂上開口的玻璃瓶,這些東西在後世很常見,在這個時候很多都是專門製作的,所以說現在的試驗活動的費用是非常大的,如果不是在大明科學院,而是在自己家裡,這些實驗是無法完成的,尤其是材料,誰也無法湊齊。朱有孝爲了培養更多的科學家和高級技工,就讓他們自己組建了許多科研團隊,薄珏就是在這樣的背景下開始了他的科學實驗之路,組建了屬於他自己的科研團隊。