第440章 火铳制造要用到的学科知识
西大临时教室。
李辰在黑板上写下最后一道题：“已知火铳管长三尺，火药燃烧产生推力恒定，弹丸重三钱。求弹丸出膛速度？”
台下学生埋头苦算。
三角函数、牛顿定律、能量守恒……这些新学的概念在脑子里打架。教室里只有炭笔划在木片上的沙沙声，偶尔有人挠头叹气。
赵淑仪第一个放下炭笔：“侯爷，学生算出来了。”
李辰走到她桌边，看了看演算过程：“思路对，但这里错了。火药推力不是完全转化为动能，有损耗。要乘个系数，约零点七。”
“损耗？”赵淑仪不解，“损耗在哪里？”
“管壁摩擦，空气阻力，还有部分能量以热和声的形式散失，实际工程中，理论值要打折。这个折扣系数，得通过实验测定。”
另一个学生举手：“侯爷，那这个系数怎么测？”
“问得好。”李辰拍拍手，“都停笔。今天咱们不待在教室里算题了，去个地方——翡翠谷，火铳制造坊。”
学生们眼睛都亮了。八十个人齐刷刷站起来，桌椅板凳一阵响。
“不过，”李辰抬手，“不能都去。制造坊地方小，机密多。只能带十个成绩好、嘴严实的。”
学生们又蔫了。李辰点名：“赵淑仪、周文远、李大柱、铁牛、玄青……”
被点到的兴高采烈，没点到的垂头丧气。
李辰笑道：“没去的别灰心。等这十个学明白了，回来教你们。这叫以点带面，传帮带。”
半个时辰后，翡翠谷入口。
墨燃早就在等了，看见李辰带着十个学生过来，眉头皱得能夹死苍蝇：“侯爷，您真把他们带来了？这里头可都是机密！”
“放心，我心里有数，这些都是西大尖子，嘴严实。再说，光靠咱们几个人闷头搞，搞到什么时候？得培养后备力量。”
墨燃打量那十个学生。
赵淑仪他认识，其他几个有面生，也有认识的。
“行吧。”墨燃勉强点头，“但丑话说在前头——进了制造坊，眼睛可以看，耳朵可以听，嘴巴得闭紧。谁敢往外说，别怪我不客气。”
学生们赶紧保证：“学生明白！”
进了制造坊，热气扑面而来。
左边是铁匠区，几个赤膊汉子在打铁，叮当声震耳欲聋。右边是木工区，刨花飞舞，木香弥漫。中间是试验场，地上摆着各种半成品和失败品。
李辰指着试验场：“都看见了吧？这就是理论落地的地方。你们在教室里算的那些公式，在这里都要变成实物。”
他拿起一根炸裂的铁管：“比如这个。管壁厚度两分，按理说够厚了，为什么还炸？”
学生们围过来看。铁管从中间裂开，裂口参差不齐。
赵淑仪仔细观察：“裂口边缘有发蓝的痕迹……是过热了吗？”
“对。”李辰点头，“火药燃烧温度极高，铁管局部过热，强度下降，就炸了。怎么解决？”
铁匠儿子铁牛举手：“加厚管壁？”
“加厚会增加重量。”李辰摇头，“士兵端不动。”
周文远推推眼镜：“那……用更好的材料？比如钢？”
“钢比铁韧，但更难打制，成本高。”李辰道，“而且问题不只在材料，在设计。”
他走到工作台前，拿起炭笔在木板上画：“看，这是现在的设计——直筒管，从头到尾一样粗。火药在底部点燃，燃烧气体往前推弹丸。但在这个过程中，气体压力分布不均，底部压力最大，所以底部最容易炸。”
学生们恍然大悟。
李辰继续画：“怎么改进？设计渐缩管——底部粗，口部细。这样气体膨胀空间合理，压力分布均匀，就不容易炸了。”
“渐缩管的角度怎么定？这就要用数学了。气体膨胀规律、管壁承压能力、弹丸运动阻力……这些因素综合计算，才能找到最优角度。”
赵淑仪盯着公式，喃喃道：“原来……数学真能用在造东西上。”
“当然能。”李辰笑道，“不然我费那么大劲教你们干什么？走，去铁匠区。”
铁匠区，几个汉子正在打铁片。烧红的铁块在砧上反复锻打，火星四溅。
李辰拿起一片打好的铁片：“这是熟铁片，厚一分，用来卷枪管。但问题来了——怎么保证每片铁厚度均匀？”
铁牛道：“靠眼力，靠手感。”
“靠眼力手感，十片里能有八片合格就不错了，要量产，得靠工具，靠标准。”
他让铁匠拿来卡尺——那是墨燃设计的简易量具，木制，带刻度。
“看，用这个量。”李辰演示，“厚度超过一分一，不合格；低于九厘，也不合格。只有在一分正负一厘范围内，才算合格。”
李大柱挠头：“这么严？”
“必须严，枪管是要人命的东西，差之毫厘，谬以千里。一片铁厚薄不均，卷成管就有薄弱点，一开枪就炸。到时候炸死的不是敌人，是自己人。”
学生们脸色都凝重了。
李辰继续：“但问题又来了——铁片在锻打过程中会变形，会冷缩，怎么保证每片都达标？这就要用到统计学。”
“假设打一百片铁，测量厚度，数据会呈正态分布。中心值是一分，大部分在一分正负一厘内，少数超出。我们的目标，是让这个分布越窄越好——也就是让产品一致性越高。”
周文远眼睛亮了：“所以要提高工艺稳定性！控制炉温，控制锻打次数，控制淬火时间……”
“对。”李辰点头，“而这些控制，都要数据支撑。炉温多高最合适？锻打多少次最均匀？淬火时间多长最韧？这些数据，要通过实验收集，通过数学分析，才能找到最优解。”
“现在明白了吧？数学不是纸上谈兵，是实打实的生产力。算得精，造得好；算得糙，造得差。就这么简单。”
中午，在制造坊的简易食堂吃饭。
饭菜简单——大锅菜，杂粮饼，管饱。但学生们吃得津津有味，边吃边讨论。
李大柱啃着饼说：“俺以前觉得，种地就是力气活。进了西大才明白，种地也得算——啥时候播种，啥时候浇水，都有讲究。”
铁牛点头：“打铁也是。俺爹打了三十年铁，全凭经验。可经验这东西，说不清道不明，传都难传。要是能像侯爷说的，把经验变成数据，变成公式，那后人学起来就快了。”
赵淑仪小口吃着菜，心里翻江倒海。她发现，自己从前在内院学的那些“本事”，在这里一文不值。真正的本事，是能解决实际问题的学问。
饭后，李辰带他们去试验场。
玄青正在试验新配比的火药。小道士小心翼翼地把不同比例的硝石、硫磺、木炭混合，装进竹筒，点燃引线。
“轰！”
一声闷响，竹筒炸开，白烟弥漫。
玄青记录：“第七组配比，威力中等，燃烧速度偏快。”
李辰走过去：“数据记全了吗？环境温度、湿度、装药密度……”
“记了记了。”玄青递上记录本，“师傅您看。”
李辰翻看着：“嗯，有进步。但还缺关键一项——燃烧温度。不同配比，燃烧温度不同，这直接影响枪管寿命。”
“怎么测温度？”玄青问。
“用热电偶。”李辰脱口而出，随即意识到这个时代没有，改口，“用间接法。测量燃烧前后金属片的温度变化，反推燃烧温度。这需要更精密的测量工具，更复杂的计算。”
李辰在黑板上写下一串公式：“看，这是热传导方程。通过测量金属片温度随时间的变化，可以反推热源温度。而热源温度，就是火药燃烧温度。”
学生们围过来看。
公式复杂，涉及微分方程，很多人看不懂。
李辰耐心讲解：“看不懂没关系，先记着。等你们学到微积分，就明白了。现在只要知道一点——学问是相通的。火药配比是化学，燃烧温度是物理，测量计算是数学。要造好火铳，这些学问都得用上。”
周文远问：“侯爷，那……那咱们现在造火铳，遇到的最大难题是什么？”
李辰看向墨燃。
墨燃叹口气：“最大的难题，是材料一致性。十根枪管，用同样的工艺，同样的材料，造出来性能还不一样。有时这根打一百发没事，那根打二十发就裂。找不到规律，头疼。”
李辰点头：“这就是统计学要解决的问题。收集大量数据，分析变异来源，找到关键控制点。但咱们现在人手不足，数据收集慢，分析更慢。”
赵淑仪脱口而出：“学生可以帮忙！”
其他学生也纷纷说：“学生也可以！”
李辰笑了：“好，那给你们布置个任务——从今天起，分组记录制造坊的各项数据。铁匠组记录每片铁的厚度、硬度；火药组记录每次试验的配比、威力、燃烧速度；装配组记录每支火铳的零件尺寸、装配精度……”
他一口气说了十几项。学生们赶紧记。
“数据收集要准确，要完整。”李辰强调，“一个月后，咱们用这些数据做分析，找出问题，改进工艺。到时候，谁的贡献大，谁就当制造坊的数据分析员，领双倍工钱！”
学生们眼睛都亮了。不光为工钱，更为能参与这么重要的事。
傍晚，离开翡翠谷时，学生们还沉浸在兴奋中。
赵淑仪走在最后，说：“侯爷，学生……学生想住到制造坊来。”
李辰一愣：“住这儿？条件可比西大宿舍还差。”
“学生不怕，学生想跟着玄青学火药，跟着铁牛学打铁，跟着墨先生学设计。白天干活，晚上整理数据。这样学得快，也能多帮忙。”
李辰看着她。这个曾经一心争宠的女人，现在眼里全是求知的渴望。
“行。”李辰点头，“不过得约法三章——第一，注意安全；第二，按时完成西大学业；第三，每周回桃花源一次，汇报进展。”
“学生遵命！”
回程的船上，学生们叽叽喳喳讨论个不停。
李大柱说：“俺回去就跟俺爹说，种地也得讲科学！俺要改良农具！”
铁牛说：“俺要把打铁的每道工序都量化，写成册子，传给后人！”
周文远推推眼镜：“在下……在下想写本书，《火铳制造数学原理》，把今天的见闻都记下来。”
李辰听着，心里欣慰。
种子，已经播下了。
接下来，就是等待发芽，生长，开花，结果。
李辰在黑板上写下最后一道题：“已知火铳管长三尺，火药燃烧产生推力恒定，弹丸重三钱。求弹丸出膛速度？”
台下学生埋头苦算。
三角函数、牛顿定律、能量守恒……这些新学的概念在脑子里打架。教室里只有炭笔划在木片上的沙沙声，偶尔有人挠头叹气。
赵淑仪第一个放下炭笔：“侯爷，学生算出来了。”
李辰走到她桌边，看了看演算过程：“思路对，但这里错了。火药推力不是完全转化为动能，有损耗。要乘个系数，约零点七。”
“损耗？”赵淑仪不解，“损耗在哪里？”
“管壁摩擦，空气阻力，还有部分能量以热和声的形式散失，实际工程中，理论值要打折。这个折扣系数，得通过实验测定。”
另一个学生举手：“侯爷，那这个系数怎么测？”
“问得好。”李辰拍拍手，“都停笔。今天咱们不待在教室里算题了，去个地方——翡翠谷，火铳制造坊。”
学生们眼睛都亮了。八十个人齐刷刷站起来，桌椅板凳一阵响。
“不过，”李辰抬手，“不能都去。制造坊地方小，机密多。只能带十个成绩好、嘴严实的。”
学生们又蔫了。李辰点名：“赵淑仪、周文远、李大柱、铁牛、玄青……”
被点到的兴高采烈，没点到的垂头丧气。
李辰笑道：“没去的别灰心。等这十个学明白了，回来教你们。这叫以点带面，传帮带。”
半个时辰后，翡翠谷入口。
墨燃早就在等了，看见李辰带着十个学生过来，眉头皱得能夹死苍蝇：“侯爷，您真把他们带来了？这里头可都是机密！”
“放心，我心里有数，这些都是西大尖子，嘴严实。再说，光靠咱们几个人闷头搞，搞到什么时候？得培养后备力量。”
墨燃打量那十个学生。
赵淑仪他认识，其他几个有面生，也有认识的。
“行吧。”墨燃勉强点头，“但丑话说在前头——进了制造坊，眼睛可以看，耳朵可以听，嘴巴得闭紧。谁敢往外说，别怪我不客气。”
学生们赶紧保证：“学生明白！”
进了制造坊，热气扑面而来。
左边是铁匠区，几个赤膊汉子在打铁，叮当声震耳欲聋。右边是木工区，刨花飞舞，木香弥漫。中间是试验场，地上摆着各种半成品和失败品。
李辰指着试验场：“都看见了吧？这就是理论落地的地方。你们在教室里算的那些公式，在这里都要变成实物。”
他拿起一根炸裂的铁管：“比如这个。管壁厚度两分，按理说够厚了，为什么还炸？”
学生们围过来看。铁管从中间裂开，裂口参差不齐。
赵淑仪仔细观察：“裂口边缘有发蓝的痕迹……是过热了吗？”
“对。”李辰点头，“火药燃烧温度极高，铁管局部过热，强度下降，就炸了。怎么解决？”
铁匠儿子铁牛举手：“加厚管壁？”
“加厚会增加重量。”李辰摇头，“士兵端不动。”
周文远推推眼镜：“那……用更好的材料？比如钢？”
“钢比铁韧，但更难打制，成本高。”李辰道，“而且问题不只在材料，在设计。”
他走到工作台前，拿起炭笔在木板上画：“看，这是现在的设计——直筒管，从头到尾一样粗。火药在底部点燃，燃烧气体往前推弹丸。但在这个过程中，气体压力分布不均，底部压力最大，所以底部最容易炸。”
学生们恍然大悟。
李辰继续画：“怎么改进？设计渐缩管——底部粗，口部细。这样气体膨胀空间合理，压力分布均匀，就不容易炸了。”
“渐缩管的角度怎么定？这就要用数学了。气体膨胀规律、管壁承压能力、弹丸运动阻力……这些因素综合计算，才能找到最优角度。”
赵淑仪盯着公式，喃喃道：“原来……数学真能用在造东西上。”
“当然能。”李辰笑道，“不然我费那么大劲教你们干什么？走，去铁匠区。”
铁匠区，几个汉子正在打铁片。烧红的铁块在砧上反复锻打，火星四溅。
李辰拿起一片打好的铁片：“这是熟铁片，厚一分，用来卷枪管。但问题来了——怎么保证每片铁厚度均匀？”
铁牛道：“靠眼力，靠手感。”
“靠眼力手感，十片里能有八片合格就不错了，要量产，得靠工具，靠标准。”
他让铁匠拿来卡尺——那是墨燃设计的简易量具，木制，带刻度。
“看，用这个量。”李辰演示，“厚度超过一分一，不合格；低于九厘，也不合格。只有在一分正负一厘范围内，才算合格。”
李大柱挠头：“这么严？”
“必须严，枪管是要人命的东西，差之毫厘，谬以千里。一片铁厚薄不均，卷成管就有薄弱点，一开枪就炸。到时候炸死的不是敌人，是自己人。”
学生们脸色都凝重了。
李辰继续：“但问题又来了——铁片在锻打过程中会变形，会冷缩，怎么保证每片都达标？这就要用到统计学。”
“假设打一百片铁，测量厚度，数据会呈正态分布。中心值是一分，大部分在一分正负一厘内，少数超出。我们的目标，是让这个分布越窄越好——也就是让产品一致性越高。”
周文远眼睛亮了：“所以要提高工艺稳定性！控制炉温，控制锻打次数，控制淬火时间……”
“对。”李辰点头，“而这些控制，都要数据支撑。炉温多高最合适？锻打多少次最均匀？淬火时间多长最韧？这些数据，要通过实验收集，通过数学分析，才能找到最优解。”
“现在明白了吧？数学不是纸上谈兵，是实打实的生产力。算得精，造得好；算得糙，造得差。就这么简单。”
中午，在制造坊的简易食堂吃饭。
饭菜简单——大锅菜，杂粮饼，管饱。但学生们吃得津津有味，边吃边讨论。
李大柱啃着饼说：“俺以前觉得，种地就是力气活。进了西大才明白，种地也得算——啥时候播种，啥时候浇水，都有讲究。”
铁牛点头：“打铁也是。俺爹打了三十年铁，全凭经验。可经验这东西，说不清道不明，传都难传。要是能像侯爷说的，把经验变成数据，变成公式，那后人学起来就快了。”
赵淑仪小口吃着菜，心里翻江倒海。她发现，自己从前在内院学的那些“本事”，在这里一文不值。真正的本事，是能解决实际问题的学问。
饭后，李辰带他们去试验场。
玄青正在试验新配比的火药。小道士小心翼翼地把不同比例的硝石、硫磺、木炭混合，装进竹筒，点燃引线。
“轰！”
一声闷响，竹筒炸开，白烟弥漫。
玄青记录：“第七组配比，威力中等，燃烧速度偏快。”
李辰走过去：“数据记全了吗？环境温度、湿度、装药密度……”
“记了记了。”玄青递上记录本，“师傅您看。”
李辰翻看着：“嗯，有进步。但还缺关键一项——燃烧温度。不同配比，燃烧温度不同，这直接影响枪管寿命。”
“怎么测温度？”玄青问。
“用热电偶。”李辰脱口而出，随即意识到这个时代没有，改口，“用间接法。测量燃烧前后金属片的温度变化，反推燃烧温度。这需要更精密的测量工具，更复杂的计算。”
李辰在黑板上写下一串公式：“看，这是热传导方程。通过测量金属片温度随时间的变化，可以反推热源温度。而热源温度，就是火药燃烧温度。”
学生们围过来看。
公式复杂，涉及微分方程，很多人看不懂。
李辰耐心讲解：“看不懂没关系，先记着。等你们学到微积分，就明白了。现在只要知道一点——学问是相通的。火药配比是化学，燃烧温度是物理，测量计算是数学。要造好火铳，这些学问都得用上。”
周文远问：“侯爷，那……那咱们现在造火铳，遇到的最大难题是什么？”
李辰看向墨燃。
墨燃叹口气：“最大的难题，是材料一致性。十根枪管，用同样的工艺，同样的材料，造出来性能还不一样。有时这根打一百发没事，那根打二十发就裂。找不到规律，头疼。”
李辰点头：“这就是统计学要解决的问题。收集大量数据，分析变异来源，找到关键控制点。但咱们现在人手不足，数据收集慢，分析更慢。”
赵淑仪脱口而出：“学生可以帮忙！”
其他学生也纷纷说：“学生也可以！”
李辰笑了：“好，那给你们布置个任务——从今天起，分组记录制造坊的各项数据。铁匠组记录每片铁的厚度、硬度；火药组记录每次试验的配比、威力、燃烧速度；装配组记录每支火铳的零件尺寸、装配精度……”
他一口气说了十几项。学生们赶紧记。
“数据收集要准确，要完整。”李辰强调，“一个月后，咱们用这些数据做分析，找出问题，改进工艺。到时候，谁的贡献大，谁就当制造坊的数据分析员，领双倍工钱！”
学生们眼睛都亮了。不光为工钱，更为能参与这么重要的事。
傍晚，离开翡翠谷时，学生们还沉浸在兴奋中。
赵淑仪走在最后，说：“侯爷，学生……学生想住到制造坊来。”
李辰一愣：“住这儿？条件可比西大宿舍还差。”
“学生不怕，学生想跟着玄青学火药，跟着铁牛学打铁，跟着墨先生学设计。白天干活，晚上整理数据。这样学得快，也能多帮忙。”
李辰看着她。这个曾经一心争宠的女人，现在眼里全是求知的渴望。
“行。”李辰点头，“不过得约法三章——第一，注意安全；第二，按时完成西大学业；第三，每周回桃花源一次，汇报进展。”
“学生遵命！”
回程的船上，学生们叽叽喳喳讨论个不停。
李大柱说：“俺回去就跟俺爹说，种地也得讲科学！俺要改良农具！”
铁牛说：“俺要把打铁的每道工序都量化，写成册子，传给后人！”
周文远推推眼镜：“在下……在下想写本书，《火铳制造数学原理》，把今天的见闻都记下来。”
李辰听着，心里欣慰。
种子，已经播下了。
接下来，就是等待发芽，生长，开花，结果。