“你所说的‘螺旋面推进器’，我听说过，和阿基米德螺旋差不多的东西。其核心在于将旋转运动转化为轴向推力，同时尽量减少能量的无谓损耗。”
托马斯·杨背对着富尔顿，手指在空中虚划着，“目前的失败，无非是两个原因：一是攻角不对，二是叶片形状产生了过多的涡流。”
他猛地转过身，眼中闪烁着发现新课题的光芒：“富尔顿，你知道为什么明轮效率低吗？因为它有一半的桨叶在空气中空转，而且在水中的部分还会产生滑流。但如果把推进器放到水下，利用水的不可压缩性……”
“但这正是难点！”富尔顿忍不住插嘴，“我们尝试过把螺旋桨放在水下，但阻力太大，轴很容易断，而且根本推不动船！”
“所以说，原因就是你们的叶片设计得太蠢！”杨毫不客气地打断了他，“你们用的是平板，或者是简单的扭曲铁片。那不是推进，那是搅拌！真正的螺旋面，其截面应当是一个不断变化的扭曲曲面，使得水流在进入和离开叶片时，速度和压力的变化是连续的，而不是突变的。”
托马斯·杨走到书桌前，抽出一张全新的纸，开始飞快地绘制草图。
“看这里，”他用笔尖点着一个类似扭曲梯子的图形，“假设水流是理想流体，忽略粘性阻力。如果叶片角度是固定的，那么在旋转过程中，其攻角会不断变化，导致升力损失。除非……”
杨的笔尖在纸上飞速舞动，各种希腊字母符号如流水般涌出：α（攻角）、β（安装角）、η（效率）、V（流速）、n（转速）。
“……除非我们将叶片设计成一种等螺距的螺旋面。你看，如果我们把叶片沿径向切开，每一个截面的安装角β必须随着半径r的增加而减小，这样才能保证在任一半径处，水流的入流角都相等。只有这样，才能最大程度地减少诱导阻力。”
富尔顿看着那些鬼画符般的公式，额头渗出了冷汗。
他虽然懂机械，但对这种高阶数学完全是一窍不通。
“托马斯先生，这些……这些符号能保证它转得动吗？能保证它不断裂吗？”
“数学不能保证铁的质量，富尔顿先生。”杨抬起头，冷冷地看着他，“但数学可以保证，如果你的叶片是按照这个曲面方程铸造的，那么它在水中的推力将比你们现在试的那些破烂高出百分之四十以上。而且，它能承受更高的转速，因为它受力均匀。”
杨将草图推向富尔顿，语气缓和了一些，带着一种艺术家完成杰作后的满足感：“给我三个月。给我提供你们发动机的最大功率、每分钟转速、以及预计的船体吃水和排水量。我会计算出最佳的盘面比、叶梢速度比和螺距。到时候，你们只需要照着图纸铸造即可。”
“谢谢你，托马斯先生！”富尔顿正要上前和托马斯·杨握手。
托马斯·杨却把图纸收了回去，“我的顾问费……我们还没谈妥我的顾问费呢！”
133.知识就是力量
关于顾问费或者薪酬这个问题，杜根虽然钱多，但是也不傻。
富尔顿也没闲着，来找托马斯之前也做过市场调研。
“托马斯先生，我觉得您应该请我进屋，然后再谈！”富尔顿笑笑。
“哦，抱歉。”托马斯·杨侧身让富尔顿进屋。
富尔顿扫视了一圈托马斯·杨的房间，满屋都是各种演算草稿，整个房间一片凌乱。
富尔顿按照事先和杜根商量好的对策，试探性地抛出了初次报价。
“托马斯先生，杜根先生非常敬重您的学识。关于螺旋桨，如果您愿意出任顾问，我们愿意支付五百英镑的年薪作为酬劳。”
然后，富尔顿就静静地托马斯·杨，等着他讨价还价。
果然，托马斯·杨并未像普通工匠那样受宠若惊。
他缓缓转过身，不急不慢地说道：“如果是普通的修补匠，五百英镑或许够了。但是，我提供的不是体力劳动，是智力劳动，而且还是高级的那种。杜根先生想要的不是一艘能在泰晤士河里扑腾的明轮驳船，而且你也说他懂得这里面的价值和科学含量，所以这个价格……我不能接受。”
富尔顿挑了挑眉，说道：“您听说过约翰·索恩先生吧？我听说他是目前英国最杰出的建筑师之一。索恩先生在1795年就被任命为林木署副巡查，负责给海军供应木材，兢兢业业干了十几年，现在的年薪也不过200英镑。”
“杰出？”托马斯·杨冷冷地说道，“也许把，我听说他后来接手英格兰银行的重建，那也是为了名望，不是为了钱。如果你们觉得约翰·索恩更合适，你们可以找他。说不定他能用希腊大理石给你们雕刻一个螺旋桨。”
约翰·索恩是英国新古典主义建筑的代表，风格是“用最少的东西做最多的光影戏“——窄窗、穹顶、浅黄粉刷墙、几何游戏。
相比托马斯·杨，约翰·索恩擅长的领域是在建筑领域。
富尔顿并没有放弃，而是继续说道：“托马斯·特尔福德先生呢？”
“没错，”托马斯·杨自信地点头，“特尔福德出身石匠，如今是英国土木工程的巅峰。他在埃利斯米尔运河和卡利多尼安运河的总工程师年薪是一千零五十英镑。但我解决的是动态流体问题，其难度系数绝不亚于修建一条运河。而且，特尔福德是个只会跟石头打交道的苏格兰乡巴佬，他能懂什么是数学吗？”
“一切都在杜根先生的预料之内……”富尔顿不得不佩服杜根的先见之明，他假装若有所思，然后又说出一个名字，“那约翰·纳什呢？我听说他深得摄政王的欢心，正在改建布莱顿行宫。”
“纳什？”托马斯·杨像是听到了笑话，“那个花花公子？他确实能拿到大项目，靠着摄政王的裙带关系，年收入或许能摸到一千镑的边。但他那是装饰艺术，是在墙上贴金箔、画壁画！他连结构力学都算不清楚，只能靠堆砌昂贵的石材来保证安全。我是在谈论效率，是在谈论用最少的能量换取最大的推力，不是在建宫殿！”
托马斯·杨脸上的表情有些失望，但是看向富尔顿的眼神却灼热：“富尔顿先生，你回去告诉你的投资人杜根先生，或者少将。管他呢……随便吧！如果他只想造一艘能跑的船，去找纳什或者随便哪个船匠，五百英镑绰绰有余。但如果他想造的是一艘能能改变世界航运规则的新玩意儿，那他必须为我这个聪明的脑袋给出一个合理的价格。”
“那么，托马斯·杨先生，你的报价是多少？”富尔顿笑笑。
“一千英镑，少一个几尼都不行！”托马斯·杨说这话的时候，内心也有些发虚。
富尔顿沉默片刻，随即露出了笑容。
他按照杜根的交代，从怀里缓缓掏出两张票据。
富尔顿将第一张票据推过去：“这是一千英镑，完全达到您的心理预期。”
接着，他推出了第二张票据。
“这是额外的两百英镑，我的投资人，杜根先生认为，在科学领域，约翰·纳什、约翰·索恩、托马斯·特尔福德的加在一起都比不过你一个人的价值。”
“哦，哦……”托马斯·杨有些措手不及，“这样的话……”
杨看着桌上的两张票据，总共一千二百英镑。
这比他原本的心理预期一千英镑还高出了整整百分之二十，甚至超过了那位备受尊崇的土木大师特尔福德的官方年薪。
“杜根先生说，科学就是生产力，知识就是力量！”富尔顿重复着杜根的原话，“您值得这个价格。”
“他……他真的这么说？”托马斯·杨的声音因为激动而颤抖，不是仅仅因为钱，而是因为那份尊重。
作为一个正处于经济困境中的学者，他瞬间感到了一种被“懂得”的震撼。
杜根不仅没有在价格上与他纠缠，反而用一种近乎奢侈的方式，肯定了他在那个功利主义盛行的时代里最为珍视的东西，也就是知识的价值。
“是的。”富尔顿收起笑容，严肃地说道。
托马斯·杨沉默了许久，然后收起那两张轻飘飘又沉甸甸的支票。
“告诉杜根先生……我接受他的聘请。”托马斯·杨深吸一口气，原本毫无光彩的眼睛里闪起精光，“我会在一个月内，给他一套连牛顿看了都要点头的螺旋桨数据。那些皇家学会的老爷们可以嘲笑光是波，但他们绝对无法嘲笑数学是精确的。”
1804年12月底，富尔顿蒸汽机轮船制造厂
自从买下这间造船厂之后，杜根大部分时间都在造船厂，虽然自己什么都干不了，但是用杜根自己话说“看着也开心。”
他身后，一台刚刚组装完毕的博尔顿·瓦特蒸汽机正发出低沉的嗡鸣。
这台蒸汽机即将安装到“不屈号”上去，而不屈号是造船厂接到的第一个订单，购买人是英国内河航运届赫赫有名的大老板——威廉·詹姆斯。
他对蒸汽机轮船很感兴趣，为此专门成立了一家“不列颠蒸汽轮船运输公司”，打算采购10艘蒸汽机轮船用来内河航运。
不屈号就是这张大订单的第一艘船。
富尔顿带着工人们在忙碌，杜根就在一旁的办公室看报纸。
当他看到拿破仑在罗马由教皇亲自加冕的时候，只是笑着摇了摇头。
这时候，托马斯·杨推门而入，手里捧着一沓厚得惊人的手稿。
这位年轻的学者，不再是从皇家学会灰溜溜逃回来的受气包，而是一位手握真理权杖的审判官。
“先生们……”杨将手稿重重地拍在满是油污的工作台上，声音因连续熬夜而沙哑，“流体动力学的圣经在此。这不是图纸，这是数学对愚昧的征服。”
134.拿上你的钱，离我的船远点儿
杜根被吓了一跳，毕竟之前是富尔顿去找的托马斯·杨，所以之前杜根就没见过托马斯·杨。
“你是谁？”杜根诧异地问
“你又是谁？”托马斯·杨同样不认识杜根，尽管他从报纸上看到过杜根的名字，“富尔顿先生在哪里？”
远处忙碌的富尔顿赶紧过来介绍。
“这位是我的投资人，也是船厂的大股东，杜根·康恩贝先生。这位就是托马斯·杨先生！”
“你就是托马斯·杨？”杜根笑了
“您就是杜根·康恩贝少将？”托马斯·杨有些尴尬。
双方客套了几句之后，就坐在桌子前翻看托马斯·杨拿来的图纸。
上面不再是晦涩难懂的数学符号，而是精确的几何曲线。
图纸上划着螺旋桨叶片的截面图，扭曲的、优美的、如同海鸥翅膀般划破水流的曲面，还清楚的标注了尺寸、角度等等数据。
“上帝啊……”富尔顿惊叹不已，“托马斯·杨先生，这简直是完美的抛物线。叶片攻角随半径变化，叶面呈螺旋面扭曲，这样就能保证水流在任何接触点都是层流吗？如果按照这个数据造出来的螺旋桨，效率至少是明轮的两倍吧？”
“不止两倍。”托马斯·杨用指尖点着一组数据，不容置疑地说道，“它能让那艘满载煤炭的巨兽，在逆风逆流的情况下，依然保持八节的速度。”
杜根拿起那张参数表，穿越之前他在数学方面就是学渣，微积分符号对他来说如同天书，但最后那个“效率提升107%”的结论，比任何公式都更具说服力。
“既然数学计算没问题，那咱们就造吧！”杜根一挥手，一副挥斥方遒的气势，“富尔顿，立刻在伦敦和伯明翰，找最好的模具师傅，按照这个精度铸造。我要让这东西在泰晤士河里转起来。不要不舍得花钱，我要最好的！”
“好的！”富尔顿应声。
“托马斯，我希望你一起去，作为技术顾问，你要在第一时间对样品的质量把关！”杜根又补充了一句，“食宿的钱由我来出！”
“好的。你是老板，你说了算。”托马斯·杨也答应了。
但是，两周后，富尔顿和托马斯·杨像两只斗败的公鸡，垂头丧气地回到了伦敦。
两人带回来厚厚一摞纸质报告，狠狠摔在桌上。
“造不出来，杜根先生。”富尔顿瘫坐在椅子上，双手捂着脸，“我们找遍了伯明翰和谢菲尔德。英国的冶金业，根本造不出符合托马斯先生数据的螺旋桨。”
杜根眉头紧锁：“是没有足够的铁吗？或者钢材吗？”
“不是，是材料和加工精度达不到要求。”托马斯·杨也捂着脑袋痛苦地解释道，“我的计算数据要求叶片边缘厚度不超过四分之一英寸，且曲面弧度误差不能超过百分之一英寸。这是对材料强度和韧性的极端考验。”
接着，富尔顿拿出报告，这些报告上记录了这两周来的失败结果。
他们第一次使用熟铁铸造螺旋桨，结果失败了。
熟铁延展性尚可，但强度不够。
在模拟负载测试中，叶片根部直接弯曲变形，像软糖一样扭成了麻花，根本承受不住大功率蒸汽机的扭矩。
接着他们尝试了硬度更高的坩埚钢，结果是灾难性的失败。
谢菲尔德的亨茨曼钢厂确实能造出高碳钢，硬度极高。
但在铸造这种复杂扭曲的曲面时，内部应力不均，冷却后直接炸裂。
而且钢太重，沉在水里转起来像块死铁，能耗极高，把蒸汽机累的喘气如老牛，但是却没多少推动力。
第三次，他们抱着试试看的心态，尝试用黄铜来实验，
黄铜虽然强度不如钢，但铸造性能极佳，能完美复刻杨先生的曲面精度。
重量适中，耐腐蚀，且在水中摩擦阻力小。
“所以，我们要用黄铜？”杜根看着报告，嘴角抽搐了一下。
在1805年，黄铜是制作钟表、装饰品和火枪引信的材料，用来造船用螺旋桨推进器，听起来简直是滑天下之大稽。
“没错，只能用黄铜。”托马斯·杨说道，此刻他的表情已经平静下来了，甚至带着一丝理所当然，“杜根少将，数学不会骗人。熟铁太软，钢太脆且太重。只有黄铜，能在现有的铸造工艺下，实现我计算中的流体形态。”
“但黄铜太软了！”富尔顿赶紧说道，“海里的沙子、木头、浮冰，随便撞一下，那螺旋桨的叶片就卷边了！”
“那是材料学的问题，不是流体力学的问题。”托马斯·杨推了推眼镜，目光冷静地直视杜根，“我们可以用黄铜造出第一代的螺旋桨，以此证明它的效率。一旦证明了效率，市场和战争会倒逼冶金业进步。十年内，英国一定能生产出既轻又硬的合金钢来替代它。但在那之前，我们必须妥协。”
杜根在车间里来回踱步，最终在走了九九八十一步之后，杜根停下了脚步。
“就用黄铜。”杜根停下脚步，目光如炬地扫视二人，“富尔顿，立刻开模铸造。我不求它用一辈子，我只求它第一次下水时，能证明螺旋桨这个方案是可行的。至于钢铁的问题，就让那些炼钢厂的老板们去头疼。既然数学已经准备好了，材料就必须跟上。如果现有的材料不行，那我们就去发明新的材料。”
一个月后，富尔顿蒸汽机轮船制造厂的船坞内。