第132章 請教數學家
1804年的11月，倫敦的深秋已經很冷了，寒風在磚石結構的狹窄巷道間穿梭，發出讓人起雞皮疙瘩的嗚咽。
布魯姆斯伯里，蒙塔古公寓區。
羅伯特·富爾頓裹緊了大衣，來到了一扇毫不起眼的公寓門前。
「請問，托馬斯·楊先生在家嗎？」富爾頓叩響門環。
吱呀一聲，門被打開了。
開門的是托馬斯·楊本人，這位年僅三十一歲的學者，身形消瘦，鼻樑上架著一副簡易的凸透鏡，眼神中透著因長期熬夜計算而導致的疲憊。
就在幾個小時前，他在皇家學會宣讀了關於光波干涉的最新論文。
迎接他的，不是掌聲，而是鋪天蓋地的嘲諷與謾罵。
「瘋子！」
「異端！」
「竟敢篡改艾薩克·牛頓爵士的神諭！」
那些白髮蒼蒼的院士們，像一群被激怒的火雞，圍著那張象徵最高學術權威的長桌，用最刻薄的語言攻擊他的「波動說」。
他們指責楊是在摧毀英國科學的基石，是在用荒謬的想像挑戰牛頓那不可撼動的微粒理論。
「你是？」托馬斯·楊疲憊地靠在牆上，摘下眼鏡，揉了揉發紅的眼眶。
作為一名醫生、物理學家、語言學家，他習慣了孤獨，卻還不習慣這種赤裸裸的學術霸凌。
更讓他心煩的是，由於長期醉心於這些「毫無用處」的研究，他作為醫生的私人診所收入銳減，經濟狀況正滑向谷底。
「我名叫羅伯特·富爾頓，是富爾頓造船廠的經理。」富爾頓做著自我介紹，並遞上名片。
托馬斯·楊苦笑一聲，說道：「富爾頓先生，如果你是來向我推銷你的蒸汽機輪船的，那麼你找錯人了！」
富爾頓搖了搖頭，說道：「不，你誤會了，」我是代表我的投資人，杜根·康恩貝少將來的。我和我的投資人們知道您在皇家學會受委屈了。杜根先生常說，真理往往掌握在少數人手中，而大眾的愚昧，往往需要時間去治癒。」
楊苦笑一聲，說道：「富爾頓先生，如果你的目的是來安慰我的，那我表示由衷的感謝！」
富爾頓並未直接拿出支票，而是按照杜根事先的吩咐，謹慎地拋出試探：「楊先生，少將希望能聘請您擔任我們造船廠的技術顧問，解決螺旋槳推進器的設計難題。如果您願意，我們願意支付五百英鎊的顧問費。」
富爾頓特意停頓了一下，觀察托馬斯·楊的反應。
五百英鎊，這已經是市場上聘請一位頂級機械工程師或建築師的年薪極限，足以請動絕大多數業內專家。
然而，托馬斯·楊的心理預期遠不止於此。
他挺直了瘦弱的脊樑，推了推眼鏡，語氣中帶著學者的清高。
「五百英鎊？」托馬斯·楊冷笑一聲，雖然急需用錢，但尊嚴不允許他顯得廉價，「富爾頓先生，看來你的投資人杜根少將雖然懂打仗，報紙上已經把他在漢諾瓦以少勝多戰勝法國陸軍元帥的事跡大肆宣揚過了。但是似乎他對學術界的市場行情卻是一竅不通。我是托馬斯·楊，不是街頭修鐘錶的工匠，也不是只會畫圖紙的普通技師。」
「果然！」富爾頓心裡給杜根豎了一個大拇指，托馬斯·楊的反應完全在杜根的預料之中。
於是，富爾頓沒有在薪水多少上繼續和托馬斯·楊糾纏，而是拋出了杜根事先準備好的鉤子，或者稱之為「學術誘餌」。
富爾頓向前一步，複述著杜根的原話，「杜根少將讓我問您：牛頓爵士告訴我們光是
直線傳播的微粒，但您告訴我們光是波。那麼，水流在螺旋葉片間的流動，難道不也是一種波嗎？」
這話一出，托馬斯·楊的胸口頓時一疼。
他走到黑板前，看著那些關於光程差的公式。
作為一名科學家，他深知明輪的缺陷，那是牛頓力學在宏觀世界的一次拙劣應用。
而螺旋槳，那種將旋轉轉化為線性推進的扭曲曲面，本質上不正是一種尋求最優解的數學之美嗎？
「您看，托馬斯先生，」富爾頓趁熱打鐵，「杜根少將想請您用牛頓的方法，也就是微積分，去推翻那些人對牛頓的僵化理解。這不僅單純的為一家造船廠擔任技術顧問，這是你對那些老頑固的復仇。」
這話又把托馬斯·楊激的腦袋一疼。
富爾頓不急不慢地繼續說道：「托馬斯先生，杜根少將認為，目前的螺旋槳之所以失敗，是因為工匠在盲目試錯，缺乏對流體動力學的理解。我們需要的不是鐵錘和鑿子，而是數學。少將讓我轉告您，葉片不應是平板，而應是扭曲的曲面。但他不知道具體的曲率是多少，這需要您用微積分來定義。」
「曲面？」托馬斯·楊原本渙散的眼神逐漸聚焦。
他直接轉身走到牆邊掛著的一塊巨大的黑木板前，上面密密麻麻寫滿了各種三角函數
的公式。
「你所說的螺旋面推進器」，我聽說過，和阿基米德螺旋差不多的東西。其核心在於將旋轉運動轉化為軸向推力，同時儘量減少能量的無謂損耗。」
托馬斯·楊背對著富爾頓，手指在空中虛劃著名，「目前的失敗，無非是兩個原因：一是攻角不對，二是葉片形狀產生了過多的渦流。」
他猛地轉過身，眼中閃爍著發現新課題的光芒：「富爾頓，你知道為什麼明輪效率低嗎？因為它有一半的槳葉在空氣中空轉，而且在水中的部分還會產生滑流。但如果把推進器放到水下，利用水的不可壓縮性————」
「但這正是難點！」富爾頓忍不住插嘴，「我們嘗試過把螺旋槳放在水下，但阻力太大，軸很容易斷，而且根本推不動船！」
「所以說，原因就是你們的葉片設計得太蠢！」楊毫不客氣地打斷了他，「你們用的是平板，或者是簡單的扭曲鐵片。那不是推進，那是攪拌！真正的螺旋面，其截面應當是一個不斷變化的扭曲曲面，使得水流在進入和離開葉片時，速度和壓力的變化是連續的，而不是突變的。」
托馬斯·楊走到書桌前，抽出一張全新的紙，開始飛快地繪製草圖。
「看這裡，」他用筆尖點著一個類似扭曲梯子的圖形，「假設水流是理想流體，忽略粘性阻力。如果葉片角度是固定的，那麼在旋轉過程中，其攻角會不斷變化，導致升力損失。除非————」
楊的筆尖在紙上飛速舞動，各種希臘字母符號如流水般湧出：α（攻角）、β（安裝角）、η（效率）、V（流速）、n（轉速）。
「————除非我們將葉片設計成一種等螺距的螺旋面。你看，如果我們把葉片沿徑向切開，每一個截面的安裝角β必須隨著半徑r的增加而減小，這樣才能保證在任一半徑處，水流的入流角都相等。只有這樣，才能最大程度地減少誘導阻力。」
富爾頓看著那些鬼畫符般的公式，額頭滲出了冷汗。
他雖然懂機械，但對這種高階數學完全是一竅不通。
「托馬斯先生，這些————這些符號能保證它轉得動嗎？能保證它不斷裂嗎？」
「數學不能保證鐵的質量，富爾頓先生。」楊抬起頭，冷冷地看著他，「但數學可以保證，如果你的葉片是按照這個曲面方程鑄造的，那麼它在水中的推力將比你們現在試的那些破爛高出百分之四十以上。而且，它能承受更高的轉速，因為它受力均勻。」
楊將草圖推向富爾頓，語氣緩和了一些，帶著一種藝術家完成傑作後的滿足感：「給我三個月。給我提供你們發動機的最大功率、每分鐘轉速、以及預計的船體吃水和排水量。我會計算出最佳的盤面比、葉梢速度比和螺距。到時候，你們只需要照著圖紙鑄造即可。」
「謝謝你，托馬斯先生！」富爾頓正要上前和托馬斯·楊握手。
托馬斯·楊卻把圖紙收了回去，「我的顧問費————我們還沒談妥我的顧問費呢！」
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