童年的兴趣
1825年9月27日，天还没有大亮，在英国斯多林克顿居住的许多男女老少，就纷纷起床了。他们有的步行，有的骑马，有的坐车，络绎不绝地向同一个地方赶去。
他们去干什么呢？原来，那里要举行一次试车表演，一片人山人海，简直比过节还热闹。
忽然汽笛一声长鸣，只见一台喷云吐雾的机车，拖着6节煤车和20节挤满乘客的车厢，轰轰隆隆地向达林顿方向驶去。参观表演的人群，立刻发出了热烈的欢呼声和惊叫声。有些骑马的小伙子，催马向前，紧紧追随在后面。
一面跑，一面大声喝彩。
这条飞奔的钢铁长龙，就是世界上的第一列火车——“旅行号”。火车的出现，使陆路交通运输发生了革命性的变化。它为近代资本主义的迅速发展，开辟了广阔的道路。
你知道吗？发明这世界上第一列火车的，是放牛娃出身的工人工程师——乔治·斯蒂芬逊。
乔治·斯蒂芬逊，出生于1781年6月9日。他的父亲是煤矿的一个蒸汽机司炉工，母亲是一个普通的家庭妇女。一家8口，全靠父亲的一点工资生活，日子过得十分艰难。为了一分担父亲的重担，在8岁那年，他就去给人家放牛了。
贫困的家庭生活，繁重的体力劳动，并没有磨灭斯蒂芬逊强烈的求知欲。
每当去煤矿给父亲送饭的时候，他总是围着轰隆轰隆转动的机器，入神地看个够。他想，自己长大以后，要是也能像父亲那样当一个司炉工，操纵巨大的蒸汽机干活，那该多好。放牛的时候，他就用泥巴来做蒸汽机，有锅炉，有汽缸，有飞轮，做得和真的差不多。
斯蒂芬逊14岁那年，真的当上了一名见习司炉工。望着炉膛里熊熊燃烧的火苗，听着飞快转动的机器轰鸣声，他高兴极了。他一会儿往炉膛里添煤，一会儿给机器擦去油污，弄得满头大汗，一身油泥，也不肯坐下来歇一歇。
一个星期六的下午，工人师傅都下工回家了，斯蒂芬逊一个人还呆在工房里。他借口清洗机器零件，把蒸汽机全部拆卸开，想好好了解一下这台机器的内部结构。拆散容易装配难。等他把一大堆零件重新装配起来的时候，室外早已是满天星斗了。
斯蒂芬逊完全忘记了饥饿。在回家的路上，他的怀里好像揣着一只小兔子，咚咚地蹦跳个不停，生怕第二天机器开动不了。要是耽误了生产，老板是一定不会饶恕他的。他越想越怕，一晚上都没有睡好觉。
第二天，天还没有亮，斯蒂芬逊便急急忙忙地赶到了煤矿。他生火加煤，试着发动那台修过的机器。没有想到，它比平常转得还欢哩。这时，他那悬在半空的心，才像一块石头落了地。
兴趣是最好的老师。斯蒂芬逊多么渴望自己也能造一台机器。他模仿着拆装过的那台蒸汽机，试着画了一张草图，送给煤矿的总工程师看。总工程师看后，高兴地拍着他的肩膀说：“好啊，有志气的孩子，希望你多读书，多掌握科学知识，将来发明一台比蒸汽机更好的机器！”可是，斯蒂芬逊从小没有进过学校门，怎么读高深的理论书籍呢？
勤奋补课
为了填补科学知识的空白，斯蒂芬逊决心从头学起。他白天要做工，还要抽空给人家擦皮鞋，修理钟表，好多赚点钱，补贴家庭收入的不足。直到晚上，他才能夹着书本，到煤矿的夜校去上课。那时候，他已经是一个17岁的小伙子了，可是他不怕羞，每天都去和七八岁的孩子一起，坐在教室里听老师讲课。由于他勤奋好学，刻苦用功，很快就掌握了许多科学知识。22岁那年，斯蒂芬逊成了一名机械修理工。
有一次，煤矿的一台蒸汽机突然发生了故障，许多机械师赶来抢修，可是谁也找不出毛病在哪里。总工程师也闻讯赶来。大家望着那台躺在地上的机器，一个个抓耳挠腮，束手无策。就在这时，斯蒂芬逊走了过来，请求总工程师允许他试一试。那些机械师用轻蔑的眼光打量着这个年轻人，似乎说，我们都没有办法，你还敢来逞能？总工程师担心煤矿停产损失太大，又了解他平时喜爱摆弄机器，便答应了他的请求。
斯蒂芬逊挽起袖子，把机器全部拆开，对每一个零件都进行了检查和矫正，然后，又不慌不忙地把机器装配好。他下令开车，蒸汽机果然轰隆轰隆地转动起来。煤矿经理听说这件事后，非常高兴，破格把这个放牛娃出身的机械修理工晋升为工程师。那时候，斯蒂芬逊是29岁。
研究火车
斯蒂芬逊生活的十八、十九世纪，是资本主义迅速发展的时期。
1768年，苏格兰的瓦特改进了蒸汽机，给大规模的机器生产提供了强大的动力。资本家生产出来的大批工业品，急需用先进的交通工具，尽快把它们输送到各地去销售。
1801年，英国人特列维蒂克制造出了第一台蒸汽机车。可是试车的时候，他在点火以后跑去喝水，等他喝水回来，机车早已烧坏了。3年以后，特列维蒂克又制造了一台机车，取名“新城堡号”。这台机车只有一个汽缸，机身很大，力量很小，靠齿轮传动，开起来声音震耳欲聋，一摇一摆，变换速度困难，经常出轨。特列维蒂克连遭失败，灰心丧气，就不再研制机车了。
1807年，美国的富尔登发明了汽船，基本上解决了水上运输问题。就在这一年，英国的特勒维也制造出了一个火车头。这个火车头重5吨，每小时能走8公里，最多拉十几吨货物，再加上经常出事故，许多人都讥笑他说：
“你的火车，还不如我的马车跑得好呢。”
就在这种情况下，斯蒂芬逊开始研究火车。他想，煤矿上的蒸汽机能把深井里的水抽上来，特列维蒂克和特勒维造的机车，能拉得动十几吨重的东西，这力量是从哪里来的呢？他细心观察，反复思考，终于悟出了其中的奥妙。原来，火车要想拉得多，跑得快，全靠“大力士”蒸汽机。
为了掌握蒸汽机的原理，斯蒂芬逊不怕吃苦，长途跋涉，步行一千多公里，特意来到瓦特的故乡苏格兰，在那里整整工作、研究了一年。他不知疲倦地阅读了许多有关蒸汽机的书籍，研究了蒸汽机的发展演变历史，实地考察了各种类型蒸汽机的特点。
从瓦特研究改进蒸汽机的过程中，斯蒂芬逊懂得了飞轮可以积蓄能量，保持机器的匀速运转；通过曲柄连杆的传动，可以把活塞往返的直线运动，变成车轮旋转的圆周运动。更重要的是，他明白了能的转变和能量守恒定律。
煤燃烧放出能量，水受热变成蒸汽得到能量。啊，是蒸汽的能量推动活塞往返运动，带动车轮旋转，火车便向前运动了。所以，汽缸里的蒸汽温度越高，能量越大，火车就可以拉很多的货物，而且比马车跑得更快。
斯蒂芬逊在总结和掌握了前人制造蒸汽机车的经验教训以后，便开始了研制新的蒸汽机车。他把当时的立式锅炉改成卧式锅炉，用扩大炉膛的办法，来增加锅炉的受热面积和蒸汽。而且，把立式锅炉改成卧式，高度降低，行走、转弯也就平稳、灵活多了。此外，他还在车轮的圆边加上了轮缘，防止火车发生出轨事故，保证行车安全。
经过多年的研究和反复的试验，斯蒂芬逊在1814年，制造出了一台名叫“半统靴号”的火车头。他驾驶这个火车头，在煤矿进行了试车表演。试车结果，这台经过改进的火车头，果然比以前的火车头拉得多，跑得快。可惜的是，这个火车头的震动仍然太厉害，在试车过程中，由于机车上的螺栓震松了，以至翻了车，把一名乘车的英国国会议员和英国交通公司的董事长摔伤了。于是，嘲笑指责，挖苦讽刺，时有所闻。有的人甚至危言耸听地说，听到火车的汽笛叫，连天空的飞鸟也会跌下来。一些原来赞成试验火车的官员，现在也极力反对，断言用蒸汽机作交通工具是根本不可能的。
在困难面前，斯蒂芬逊并没有像特列维蒂克和特勒维那样灰心丧气，止步不前。他以巨大的勇气和毅力，决心对火车头继续进行研究和改进。
为了减轻火车行进时的震动，斯蒂芬逊在火车上装置了减震弹簧。
为了进一步提高锅炉的受热面和蒸汽量，加大机车的牵引力和延长锅炉的使用时间，斯蒂芬逊在锅炉里面增设了20多根小烟管，让炉膛里冒出来的高温烟汽，从小烟管排出去。
为了防止温度太高引起锅炉破裂，斯蒂芬逊从薄玻璃杯传热快、不会炸裂中得到启示，没有采用增加锅炉壁厚度的办法，而是在锅炉的烟道中添置了一些预热管，使废热气从管外经过。这样，加入锅炉的冷水先经过预热管预热，然后再进入锅炉，就可以避免加入冷水时，因温度剧烈变化引起锅炉破裂。
为了流通空气，减少噪音，斯蒂芬逊把汽缸里的废气，用小管通到烟筒里去，利用小管里蒸汽向上的冲力，使煤烟出得比原来更通畅，使炉膛中的空气循环加快，煤也就烧得更欢了。
经过这一系列的改进，斯蒂芬逊终于造出了牵引力大、运行安全的“旅行号”机车，为火车的制造和发展，奠定了坚实可靠的基础。
