造出这台蒸汽机，你就能在《西游记》里扛把子了 刘洋专栏

“呔，妖精，你不按套路出牌啊！”...

编者按：刘洋老师这次的脑洞开得非常诡异：采用《西游记》里各种违反物理定律的法宝，搭建一个蒸汽机。但我怎么看怎么有bug：芭蕉扇谁来操作？紧箍咒难道要在边上放个录音机？最大的问题是玉净瓶有没有海水淡化功能？如果没有，这蒸汽机难道能用海水不成？

我将上述反馈和刘洋老师描述了下，未想到这厮腰间不知哪儿变出一根狼牙棒追我就打，还一路大喝，孽畜，叫你巡山你不应，竟然催起你黄眉爷爷的稿子了？！我扭脸要跑，只觉脚下一阵狂风，身子已经被吸进人种袋。里面是个看守所，有来有去、奔波儿灞在里面哭成一团。低头看见，腰间一个牌子，小钻风。我没多耽搁，赶紧醒了。

所以，别惹科幻作家。

作为明代“四大奇书”之一的《西游记》，在我国的小说史上具有无可撼动的地位，其文化影响力源远流长。在83版西游记电视剧播出后，小说中那诸多神奇的法术和法宝，更是在全社会得到了广泛的传播。整个小说让人印象最深刻的法宝当然是那根“如意金箍棒”了，它重一万三千五百斤，可以随着使用者的心意而变大变小。我曾经发表过两篇根据金箍棒的这个特点而衍生出来的科幻小说，一篇写了金箍棒在变大后的转动惯量的变化情况，一篇写了金箍棒在变小后成为了一个黑洞。

其实，从科幻改造的角度来看，在《西游记》里面值得一写的神奇法宝和法术还有很多。比如，那张压在五指山上的写着“六字真言”的符咒，就很有意思。本来五指山是压不住孙悟空的，但是一旦贴上这张符咒后，孙悟空就再也动弹不得了。那张符咒看起来轻飘飘的，不像有多重，为什么会造成这样的效果呢？我猜测，它很可能是在一个局域的范围内产生了一个很大的重力场。

至于它为什么能产生这个重力场，原理是什么，那当然是属于高等文明的技术，我也无从回答，类似“二向箔”一样，大刘也没有说明二向箔的原理不是吗？也许我们可以稍微减小一点它产生的重力场，把它贴在星际旅行的飞船的船底，这样就不用靠旋转太空舱的方法来得到人造重力了。


△ 加装“六字真言符咒”重力场装置的宇宙飞船（插画：老墨）

今天我们来做一个新的尝试，那就是依靠《西游记》里出现的各种法宝，来组建一台单胀式蒸汽机。为此，我有必要先简单介绍一下蒸汽机的原理。

蒸汽机是利用水蒸气的压力来推动气缸里的活塞运动，从而把内能转换为机械能的一种动力装置。它属于外燃机的一种，也就是燃料在气缸外燃烧的发动机，与之相比，今天我们广为使用的柴油机和汽油机，燃料是在气缸内燃烧的，因此叫做内燃机。所以，我们首先需要在蒸汽机外部构建一个锅炉，用来产生蒸汽，然后把蒸汽引入气缸中，推动活塞运动，然后通过连杆和曲柄，把活塞的往复运动，转换为主轴的旋转运动，即可带动各种各样的外部装置了。

蒸汽机气缸中有一个很精巧的部件叫做滑阀，它由安装在蒸汽机曲柄轴上的偏心轮带动，是一种蒸汽分配装置。为什么要有这个装置呢？因为蒸汽从锅炉中引出来之后，有两条路径可以进入气缸。这两条路径分布在活塞两侧，当蒸汽从左边进入气缸时，活塞向右移动，反之，当蒸汽从右边进入时，活塞则向左移动。这就是所谓的双向气缸，是瓦特对纽可门蒸汽机的一项重要改进。

所以，我们需要一个机构——也就是滑阀——来周期性地改变蒸汽进入气缸的路径，这样才能使活塞一直往复运动下去。具体来说，通过偏心轮的带动，当活塞在蒸汽压力作用下向右移动时，滑阀会向左移动，最终挡住左边的气路；当活塞向左移动时，滑阀则向右移动，以挡住右边的气路。


△ 蒸汽机示意图。图源于《海国图志·卷八十五》，这是最早在我国介绍蒸汽机原理的书籍之一。图中标注的“辰桶”即为滑阀，辰桶下的巳、酉两管就是分别通往气缸两端的两条进气管道，戌管则是排气管道。此外，丑罐为锅炉，午桶为气缸。

然而，如果我们把注意力集中到西游记的法宝上后，我们会发现，蒸汽机的结构可以得到简化。我们将不需要在气缸的进气口安装滑阀，只需要将从两个锅炉上产生的蒸汽分别引入气缸的左右两边即可。这样做的前提，是我们可以随时控制两个锅炉的温度，让它们不断地在加热和不加热之间自由转换。有这种锅炉吗？我正好找到了一个，那就是大鹏金翅雕的“阴阳二气瓶”。在《西游记》第七十五回中，有这样的描写：

……三十六个小妖，入里面开了库房门，抬出瓶来。你说那瓶有多大？只得二尺四寸高。怎么用得三十六个人抬？那瓶乃阴阳二气之宝，内有七宝八卦、二十四气，要三十六人，按天罡之数，才抬得动。……大圣原来不知那宝贝根由：假若装了人，一年不语，一年荫凉，但闻得人言，就有火来烧了。大圣未曾说完，只见满瓶都是火焰。

可以看到，阴阳二气瓶具有一种奇特的性质：当困在里面的人不说话的时候，里面很阴凉，一旦说话，马上就会燃起大火，把人烧为一滩脓血。很显然，其具有一个敏感度很高的声控的加热系统。因此，我们可以准备两个阴阳二气瓶，分别在其中布置一个发声机构（比如汽笛或者铃铛），将其激发机构和曲柄轴上的偏心轮连接起来。通过不断交替地激发两个阴阳二气瓶中的发声机构，就可以让它们交替地处于阴凉和加热的状态，从而调节进入气缸的蒸汽的方向，让活塞可以持续地往复运动下去。


△ 有了阴阳二气瓶这种智能温控设备，终于明白古人为啥没空调也能活下来  （图源：pengwenkuan）

这个方法有个缺陷，就是需要各个锅炉的水在需要的时候立刻得到加热，产生蒸汽，而在不需要的时候要能够立刻冷却下来，停止蒸汽的输运。阴阳二气瓶虽然可以及时加热或停止加热，但瓶中的水却不一定能够及时做出反应。一个补救的办法就是给每个瓶子都添加一个辅助装置——芭蕉扇。

芭蕉扇在《西游记》里面曾多次出现。在第三十五回《外道施威欺正性，心猿获宝伏邪魔》中，记载着太上老君拥有一把芭蕉扇，后来被金、银二童盗来做了法宝。这扇子是至阳之物，可以扇出炼丹炉里面的六丁神火。而在第五十九回《唐三藏路阻火焰山，孙行者一调芭蕉扇》里，铁扇公主也拥有一把芭蕉扇。文中有言：“……她的那芭蕉扇本是昆仑山后自混沌开辟以来，天地产成的一个灵宝，乃太阴之精叶，故能灭火气。”

可见这把扇子却是至阴之物，能扇出水气，水能克火，故而能熄灭八百里火焰山。这两把扇子有没有什么联系，我不太清楚，但是用在我们的蒸汽机里却恰到好处。当我们需要给锅炉迅速降温的时候，就用铁扇公主那把芭蕉扇对着相应的阴阳二气瓶扇风，反之，则用太上老君那把扇风就可以了。


△ 师傅！这蒸汽机开起来好累啊！

为了提高蒸汽机的效率，增强其气密性是极其重要的。在早期，制造蒸汽机时遇到的一个主要困难，就是活塞与大型气缸的密合问题。后来，英国人约翰·威尔金森发明了一种新的精密镗孔加工技术，终于解决了这个问题。但是在我们的蒸汽机里，不需要这种技术，而是只需要在活塞外部套上一个“金刚琢”就可以了。

金刚琢又名“金刚套”，是太上老君的一件法器。在《西游记》第六回里，太上老君说：“这件兵器，乃锟钢抟炼的，被我将还丹点成，养就一身灵气，善能变化，水火不侵。”我估计锟钢应该是某种合金，虽然不知道它具体的成分和晶格结构，但它可以随意变换形状，说明其晶粒大小很小，金属塑胶极强，甚至具有“超塑性”。把它套在活塞外面，可以让活塞和气缸之间不留一点缝隙。

另外，蒸汽机各管道的接头处，也需要在高压下能维持良好的气密性。这一点，我们可以借助“紧箍儿”来实现。确切地说，是紧箍儿、禁箍儿、金箍儿这三个箍儿。这些箍儿是如来给观音，让其收服有本事又桀骜不驯的妖魔，以保取经人西行的。最后，这三个箍儿分别戴在了孙悟空、黑熊精和红孩儿头上。

三个箍儿都有配套的咒语，当念起咒语的时候箍儿会收紧。也就是说，它们可以被看作是一类可以人为调节松紧程度的卡套。当我们把这些箍儿套在管子接头处时，就可以根据各接头处的气密性调节它们各自的松紧度。也许你会认为三个箍儿太少，不够用——不必担心，金箍儿还可以一分为五，一个当五个用。第四十二回里这样写道：

好菩萨，将箍儿迎风一幌，叫声：“变！”即变作五个箍儿，望童子身上抛了去，喝声：“着！”一个套在他头顶上，两个套在他左右手上，两个套在他左右脚上。

至于蒸汽机的气缸，我们可以考虑用黄眉怪的金铙，因为其强度极高，孙悟空用金箍棒变成钻头都钻不穿，因此其绝对可以承受压缩蒸汽时的高压，也不会出现气缸损坏的情况。

最后我们来关注一下推动活塞做功的介质——水。早期的蒸汽机，水蒸气在做功之后，是通过排气管直接排出气缸的。后来基本上都加入了水循环系统，即让从气缸中出来的废气经过管道引入冷凝器，重新冷凝成水，以便循环使用。但是不管如何高明的水循环系统，总是有损耗的。因此，蒸汽机总是要定期加水。以前的蒸汽机车，每次停靠站台的时候都需要加水，这个过程一般是通过专用的注水器来完成。而在我们的蒸汽机里，则可以一劳永逸地解决供水的问题。我们只需要从观音的玉净瓶里引出一条进水管道，与锅炉作好连接，就可以完全不用担心缺水的问题了。

在《西游记》第四十二回里，观音菩萨让孙悟空去拿玉净瓶，没想到悟空却完全拿不动，菩萨道出原因：“常时是个空瓶，如今是净瓶抛下海去，这一时间，转过了三江五湖，八海四渎，溪源潭洞之间，共借了一海水在里面。你那里有架海的斤量？此所以拿不动也。”可见这玉净瓶的盛水量惊人，可以把整个大海的水都装在里面，作为水蒸气的供水系统真是再好不过了。

另外，机器的废气排放口可以加上一个广目天王的“辟火罩”。第十七回里，观音院的老和尚贪图唐僧的宝贝袈裟，欲放火谋害唐僧师徒，后来孙悟空借来辟火罩，罩住了众人所在的僧堂，才得以避过这一难。可见辟火罩具有良好的隔热性能，放在排气口上可以避免使用者被直接排出的废气的余热烫伤。


△ 亥姆霍兹先生，这些东西真是400年前发明的，您别开枪啊（插画：老墨）

至此，我们大致梳理了一遍蒸汽机的各个机构，以及如何用《西游记》中的法宝去制造它。从技术上来看，我觉得制造一个这样的机器毫无问题，唯一的疑虑是，它似乎不遵从能量守恒定律——阴阳二气瓶的发热似乎不需要添加任何燃料，只要听到声音就行。声音是空气的振动，当然也是有能量的，但它与阴阳二气瓶输出的热能相比，就只是九牛一毛了。

所以，把这个蒸汽机做出来以后，一定要把它搬到1847年的德国，让亥姆霍兹看一看——当年他在德国科学院做了著名的关于能量守恒定律的演讲——气死他！

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