2.16 计量单位标准化
经过了近两个月的数学讲课，李不伟虽然疲惫之极，却也不至于倒毙。毕竟年青力盛，仅仅过了两天，李不伟又恢复了往日的神采。这两日来，李不伟将近五十多天的经历大概回想了一下，没觉得有何失误之处，而且众学者也没人对自己的知识有所疑问，更没问及其来源。这多少让李不伟有些出乎意料。 前几天，崇文院得到众学者的建议书，因此又以崇文院出面请求加派更多的人手进来，这道奏折已被批了下来，谁知报名者却寥寥无几。不过好在第一批学者召集一些同窗一起加入，也有两百人之多，再加上从其它如冶炼、兵器、造船、造车、土木、建筑等行业自愿报名来的，总数已近四百多人。 其实宋朝虽然文风盛行，但大都以读些理学或是儒家著作为主，真正工于技术的大多集中在民间，况且做官也不要求懂多少技术，只要通过了科举考试便有了铁饭碗，因此自然没人愿意前来听讲了。 李不伟一时有些失望，心想以目前的情况来看，自己的计划又要被耽误了。其实李不伟并不知道，第一批的百名学者真正愿意自己前来的也不到十人，若不是朝庭下了命令，又加了官饷，恐怕最终连五十人也不到。毕竟李不伟的知识此时未带来多少效益，若是真的马上召集起近万人，这反倒真是奇怪了。而第二批的四百多人也并没有多少人愿意前来，都是被自己的同窗不断劝说，又朝庭又出了一些措施，并对民间的一些有名的学者给予补助，这才有了如今的规模。 李不伟听范东来说出了事情的始末，却又燃起了一线希望。如果范东来所说属实，尽管没人愿意报名，却也未尝不是件好事。因为以目前的情况来看，朝庭对此是大力支持的，否则也不会为此事专门出钱了。只是李不伟不太明白，本来学术这种东西，应该是学者们更感兴趣才是，为何如今却倒了过来，反而是朝庭竭尽全力，而众学者却不领情了？李不伟虽然看出了一些门道，却不知其中的真相。试想对于大多数学者来说，只要能做官，又能一帆风顺地被提拔起来，便算是达到了目的，又有谁在乎多学点知识呢？但作为统制者却不这样想，毕竟李不伟已说过，火炮的制造技术源于这些知识，如此看来，大宋朝若要安定发展，又避免强敌入侵，自然需要制造出大量的新式兵器，又要将日常生产的效率大为提高，而第一批学者又力荐扩大学生数量，朝庭自然明白这些知识所带来的效果。虽然眼下所讲的内容与火炮无关，但毕竟凡事都需要个过程，再说如今大宋连年战事，早已疲于应付各种事端，如今好不容易看到一线希望，又如何不想着尝试一下呢？ 此时虽然只有四百人加入进来，但先前准备的学堂数量仍是太少，于是众学者又奏请理宗修建更大的学堂。一时间临安城中大兴土木，总共有五所学校在建，其中四所是改造，一所是新建。 同时，李不伟又奏请理宗，申请新的计量单位的改革，其中包括长度、时间、重量三种基本计量单位，只是考虑到这些计量单位在日常生活中所用甚广，因此李不伟反复强调：这些改革只是用于学术研究之用，而不用于民间，因此上自然又获批。 本来，李不伟自认为计量单位一事可以不用上报的，只是范东来一再建议，因此李不伟只好写了一道奏章。其实范东来所言并非没有道理，当年沈括提出的用十二气历代替原来历法的主张，其实就是纯粹的阳历，它以十二气作为一年，一年分四季，每季分孟、仲、季三个月，并且按节气定月份，立春那天算一月一日，惊蛰算二月一日，依此类推。大月三十一天，小月三十天，大小月相间，即使有两小相并的情况，不过一年只有一次。有两小相并的，一年共有三百六十五天，没有的，一年共三百六十六天。这样，每年的天数都很整齐，用不着再设闰月，四季节气都是固定的日期。沈括所设计的这个历法当然是比较科学的，它既符合天体运行的实际，也有利于农业活动的安排，尽管如此，这一主张仍然遭到顽固守旧派的怪怒攻骂，极力阻挠而未能实行。 如今李不伟所提出的新计量单位则较沈括的历法改革更为深入，其影响面之广，甚至涉及到朝庭税收计算的层面，因此如不奏明，恐怕万一有事也说不清，反而又会麻烦缠身。但此时少有人出言反对，倒不是说在众人眼里，李不伟比沈括高明多少，多数原因都是李不伟所造的那两门火炮，这才是最有说服力的。 李不伟还有一事颇为奇怪：他目前所做之事虽然是理宗大力支持，但新建学校与计量单位改革，却是史弥远大力赞同，这让李不伟多少有些想不通。在原历史上，史弥远在世时理宗固然是对其惟命是从，可史弥远去世之后没过几年，宋理宗却是大力清扫史党，按理说在这时候两人政见从本质上应该是不太一样才对，可如今看来，史弥远却是大力支持自己的学术活动了。李不伟一时也懒得多想，又急着改进新的计量单位，便带着范东来来到了火炮厂。 火炮厂也就是以前的铸剑厂，只是现在改了名字，而且已划为绝密的机构，外人是根本无法进入的。此时史可与石仲秋已负责新学员的教学工作，王思维又负责教材的修订，因此范东来自然成了李不伟的助理。 《大百科全书》中，对一米的长度是这样解释的，第一种方法是以通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一作为长度单位，即是一米；第二种方法是氪－86原子的2P10和5d1能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1650763.73倍；第三个定义则是1／299792458秒的时间间隔内，光在真空中行程的长度。李不伟看了这三个定义哭笑不得，这那一种方法都不是他所能掌握的。既然李不伟暂时无法直接获得一厘米的长度，只好在笔记本屏幕上量了对角线，因为屏幕是14英寸，因此换算为厘米自然也是容易，为了更加精确，他又将手机的屏幕、打印纸的边长都量了一下，最后又自己做了一个总长一米的木制的尺子，然后一直标到厘米级，再用那套大百科全书的边长进行了实测，这才定下了基本长度，可这显然还是不够，也许还要通过其它方法进行大距离的测量才行。但此既然有了长度单位，其它计量单位就容易标定了。 火炮厂现在规划已大了许多，有些设施仍然在建，但李不伟与范东来要进入时仍然被守卫拦了下来。由于这些天来一直是杨万景在指挥各种事宜，李不伟一直没有露面，而这些侍卫也是近期才调过来加强保护的，因此自然也不认识李不伟。但那侍卫见到李不伟的腰牌，竟然是火炮厂总领监时，大为吃惊。 二人进去时，只见杨万景正在忙着指挥新厂房的建造，一会呦喝着熔炉距离太近，不方便添加燃料，一会又嚷道淬火池应加上台阶，李不伟也不打断他，笑眯眯地站在一旁观看。杨万景看到李不伟，连接走过来行了礼，笑道：“李大人多日不见，今日怎么有时间前来？” 李不伟笑道：“听说杨大人刚刚升为军器副监，因此本官特意前来道贺。” 杨万景升职也是在铸剑厂扩建之后的事，他之所以能获升迁，全是因为李不伟的关系，因此他对李不伟自然是感激涕零，连忙道：“下官能有今日，全仗李大人提携。” 说着，杨万景便将手边的事情交给了旁人，带着李不伟走进了自己的屋子。原来杨万景为了办事方便，竟然将自己的办公场所设在了火炮厂内，李不伟看到进入制造作坊也有人在检查，心中暗赞这火炮厂的安全工作真是到位。 不一会，周伍与程风也走了进来，几人说笑一番之后，史冀也来了。此时见到李不伟，史冀已不像以前那样怀有成见，大大方方地见了礼，笑道：“李大人此次前来，可是视察火炮厂的进度？” 李不伟忙抱拳道：“史将军别来无恙，在下此次前来并非视察，有史将军在这里负责督造，还有什么不放心的。我这次前来其实是另有其事，有些仪器需要杨大人帮着制作一下。” 史冀忙道：“李大人客气了，本将军在此也是受皇上所托，其实杨大人才是真正的主管。火炮在这里试射之后，便会运到六十里外的军演场，官兵的日常训练都在那里进行，赵范将军此时正在军演场指挥演练。” 经过上次比试之后，史冀对火炮极为推崇，此次火炮营的组建也由他来负责，当然也正合他的心意。而火炮铸造好之后又要进行试射，再加上目前的火炮仍然有不少要改进的地方，因此史冀正是前来配合杨万景改进火炮的。 李不伟听得众人安排如此周全，不禁赞道：“各位果然是考虑周全，想必军演场也是戒备森严了？” 史冀道：“这是自然，军演场地处偏僻，方圆十数里都无百姓居住，而且四周又重重设卡，除非长了翅膀，否则外人是万难进入的。不过李大人如果要进去查看，自然是没有问题的，这是进入军演场的令牌，请大人带着。”说着，史冀又递给李不伟一块令牌，李不伟连忙收好。 此时，杨万景又介绍了一下目前的情况，火炮厂虽然正在扩建，但火炮的铸仍然在继续，平均每月能制作两到三门火炮，而且根据李不伟上次的改进设计，又加上了更为结实的轮子，以及瞄准器，简易的升降机，护板，另外在炮车上配置了清理炮膛的专门拖把，圆铲。而且杨万景还设计了一套弹药填装工具，可以在几分钟内完成一次弹药的填装。 李不伟听了，惊讶得半天合不拢嘴，这了好一会才道：“杨大人，真是难得，没想到短短十多天你就搞出了这么多名堂，这军器副监一职你是当之无愧啊。” 杨万景忙道：“其实也不全是下官的想法，史将军提了不少极为有用的建议，只是因为零件的精度要求极高，因此铸造起来更为麻烦，这进度也就慢了下来，如今交给史将军的火炮也只有五门。” 史冀笑道：“杨大人如此说话就显得见外了，一个月铸造两到门火炮，将士们早已满足了。”说着，史冀一指周伍与程风又道：“幸亏有了这两位昭武校尉的协助，这才将火炮设计得更为完善。” 李不伟奇道：“他们二人何时成校尉了？” 周伍颇为尴尬地笑了笑，道：“其实也就是这几天的事。史将军看我二人还能帮得上些忙，便让我们当了炮兵营的校尉，只是见李大哥这些天来早出晚归，因此一时也无法相告。” 李不伟这才恍然大悟，又听史冀道：“火炮所用的火yao，已有专门的火yao厂来生产，只是火yao厂戒备更为森严，不过李大人要去查看的话，自然是不成问题。” 杨万景道：“是啊，这火yao配方原本就是李大人所提供，要去视察自然是没有问题，只是火yao厂地址保密，便是火炮厂中也无人知晓，此处所用到的试射火yao，也是每隔几天有人送来，另有些又直接送到军演场了。” 李不伟忙道：“正该如此！想必这也是史将军的建议吧，正所谓不怕一万，就怕万一，如今我大宋的火炮，其主要秘密正是火yao的配方，至于火炮，敌人若夺得一门，倒也容易仿造，但火yao要研究透其配方，却是大大的不易。” 史冀点头道：“正因为如此，皇上才将火yao厂设为绝密，就是火yao厂里的工人，也都是分工明确，相互又不准通气，每人只负责一种配方，而最主要的几种配方却是由军器监直接提供，如此一来，万一有人起了异心，也不会造成太大的影响。” 李不伟点了点头，忽又问道：“史将军，目前发射一发炮弹需要多长时间？” 史冀想了一下道：“如果是实心弹，则一刻钟可以发射三到四枚，如果是散弹，则一刻钟只能发射两到三枚，而且还不考虑炮筒发热的因素。” 李不伟沉吟片刻道：“如此是有些慢了，如果我能让火炮在一刻种时间内发射三十发炮弹，史将军认为其价值有多大？” “这……”史冀一时呆住，其实目前的发射频率他已感觉很满意了，至少与投石机相差无几，而威力与准头却又要强上许多，甚至是质的变化，尤其是散弹，对付骑兵冲锋更为有利。可如果听李不伟说到，能在一刻钟内发射三十发炮弹，这岂不是等于将火炮的威力提高了十倍？想到此处，史冀竟然一时不知如何回答，在那里呆呆地出神。 李不伟又笑道：“其实我也只是猜测而已，三十发虽然有些多了，但也应该不会相差太多。我这次前来，正是为此做些准备工作，此事还需杨大人多多费神了。”其实李不伟也不知道到底如何让火炮提高发射频率，但有一件事他是知道的，如果造出独立的可发射炮弹，就又将是一场革命，只是此事目前看起来极为困难，甚至是根本不可能，因为加工工艺与材料强度就是一个极大的限制因素，更别提火yao爆炸后产生的残渣的清理了，如果没有大型冲压设备与无烟火yao，这火炮也只能停留在目前的水准上了。但李不伟对于火炮的铸造效率却大为吃惊，他原本以为这改进后的火炮已算较为复杂的机械了，每月若能造出一到二门火炮便已算是够神速了，没想到现在已有五门火炮在装备在军中。 …… 史冀等人看到李不伟有其它要事，便起身告辞了，临走时史冀还没回过神来，在那里想着一刻钟能发射三十枚炮弹的事。其实他不知道李不伟刚才也是随口说说，试想如果炮筒材料无法达到要求的话，火炮发射几次就会因为炮筒温度升高而无法发射，倘若没有冷却措施的话，一刻种发射两到四发炮弹正是最合理的。 李不伟笑着看几人离开，突然脸色一正，道：“杨大人，我这次前来不是让你造兵器，但这几件东西却比兵器更为重要，还请杨大人务必尽心。” 说着，李不伟拿出早已做好的一把小尺，正是标记了十厘米长短的刻度，让杨万景按此尺寸造出一个立方体容器来，然后将水烧开后，只取里面的蒸汽凝结后的水滴，灌入此容器，再量得里面水的重量之后，铸造出一批圆柱型铜锭来。 李不伟其实已算好，自己设计的容器刚好是一立方分米，里面装着纯净水应该正好是一公斤，只不过此时无法将温度降低到4度左右，因此得到数据必定会有些误差，但他又计算了水的膨胀系数，所以又准备在制作好之后将缺少的重量补足，这种方法虽然太过麻烦，但暂时也只好如此了，等造出来后再与其它重量进行比较，慢慢修正。然后李不伟又让杨万景按此规格造出2，5，10公斤的铜锭。李不伟想着铜锭修正起来要容易些，大不了就是重了磨掉，轻了补足。 其实，这种对质量的定义已不太科学，因为取水的体积时要用到长度单位，质量作为最基本的七大单位之一，不应该太依赖于长度的定义，但李不伟并不知道这些，再说在原历史上质量单位最先也是这样定义的。 李不伟又拿出早已与范东来画好的摆钟设计图，由范东来一一讲了大概的原理，然后又将其中一些齿轮纸样小心翼翼地铺平，每个纸样上都已标明了厚度，孔径。其实李不伟与范东来设计的这个摆钟仍然是按照李不伟第一次提出的方案进行的，只是齿轮已采用了渐开线式，绘制的办法则是采用绕线法进行。整个摆钟共有12个齿轮，范东来的学生当中有好几名动手能力强的都加入了设计行列，最终在几百幅中挑选出最精确的一套齿轮纸样带了过来。至于其它的轴承支架，钟摆重锤，也都经过了详细设计，并且摆臂也是可以调整的。而动力部分却没有采用发条的方式，因为李不伟并不清楚目前的加工工艺能否制出弹簧来，他甚至连能否找到合适的材料都不太清楚，因此动力部分仍然是靠着重物自由下落，然后带动卷轴的方式进行使驱动轴转动，又经过计算，这种方式的确可行，大概每隔三十小时左右，再将重物重新升起就行了。 因为范东来已了解了摆钟的原理，因此李不伟也落得清闲，整个讲解工作全部由范东来一人进行。杨万景看到范东来所画的十几个齿轮，不由得有些为难，道：“李大人，这上面画的齿轮精度要求极高，而且大部又是同轴双齿的结构，因此铸造起来极为费工，况且造出来后恐怕又有所误差。” 李不伟笑道：“杨大人尽管放手去做吧，有误差是肯定的，只要齿轮能相互传动，误差倒并无多大关系。对了，杨大人可有好的铸造方法？” 杨万景想了想道：“办法是有的，只要用蜡做成模具，再按这图上进行修正，便可以进行铸造了，况且这些齿轮设计得又薄，因此加工模具倒不是什么难事。” 李不伟道：“既然如此，就请杨大人快快铸造吧，只要蜡模能够相互转动，有些许误差倒不妨事。”李不伟之所以如此说，是因为在他看来，要控制摆钟的精度其实不在齿轮，而是传动比与摆臂，因为齿轮的齿数是固定的，这样转速比就是一个定值，只要调整了摆臂的长度，便可以得到较为准确的计时了，只是这样可能会造成齿轮磨损情况，但这已不在李不伟此次考虑的范围之内了。 因为解决了长度，重量，时间三大计量单位的事情，因此李不伟在回去的路上显得格外轻松。范东来看在眼里，笑道：“李大人，如今计量单位之事已得以解决，而史大人与石大人正忙着在讲授数学给众位新学员，算来还要十多天才能完成，不知大人下一步如何安排？” 李不伟想了想道：“这几****有一件极为重要的事要解决，当然也还要准备一些教材，为十多天后的新学科做一些准备。关于摆钟一事，就要范大人这些天就要多多cao心了，不过好在按杨大人说来，摆钟零件的铸造也只需七八日便可完成。” 范东来笑道：“下官只是前来监造而已，哪里赶得上李大人日理万机。”他此时自称下官，显然是对李不伟的学识更为钦佩了。 李不伟笑笑，正待告辞，范东来忽又问道：“大人所提供的教材原稿，好像并不是李大人的笔迹，不知道是出自何人之手？” 原来李不伟近日讲课时，虽然也写些繁体字，但毕竟不太熟练，写得不伦不类，有时遇到不会写的繁体字，多以简体字来代替，众人见他如此写法，也只当他为了节省时间，但范东来仍然一眼看出这些教材的字迹不是出自李不伟之手。 李不伟脸上一红，犹豫了一下道：“不怕范大人见笑，其实这些全部是出自在下的未婚妻之手。”说完，李不伟有些不好意思地笑笑，转身走了，范东来一人在那里愣了半天没回过神来。