既然要制作钢弩，冷热轧机与空气锻锤就要显得极为重要，而且有了这两类大型机械，还可以制作无缝钢管，火枪也可以作为军队的标准配置了。
大宋的第一家重型机械厂设在皇家实验室内。铁厂与铜厂已有一部分人加入进来，而工厂也被命名为临安重型机械厂，其主要任务除了钢铁的加工以外，还包括其它重型机械的制作。正如制造车床需要母床的道理一样，重型机械的零件也需要由另一台重型机构加工，因为这种机械的零件都需要强度极好的材质，而要获得这类材质，又离不开重型机械本身。不过好在众人费了一番工夫，总算初步解决了一些问题，只是要用于批量制造仍是不易，看来没有重型机械的话，工业始终无法发展起来。
机械厂的地址是由李不伟指定的，这里地势极为平坦，附近又有水源，正适于重型设备的运送与加工。李不伟虽然已有多日未到此处查看，但始终惦记着重型机械一事，因为他深知道，重工业必然离不开钢铁，而钢材又离不开冶炼与加工。目前大宋虽然在钢铁冶炼上取得了极大的进展，铁产量已较去年增加了十多倍，但加工方法仍无多大改进，因此尽快造出锻压与轧制设备便显得尤为迫切了。
此时，厂房已基本建造完毕。比起其它的加工车间，这个厂房显然大上许多倍，仅是屋顶就比其它实验室高出两倍有余，而厂房的占地面积更是达到了四千多平方米，足以安放多台重型机械了。不过，厂房的主体架构仍采用砖木建造，只不过屋内多了一些粗大的木柱用于支撑，看其结构，要承受锻压所带来的震动应该不存在问题。由于水泥厂刚刚成立不久，因此水泥尚未开始广泛使用，再说了，钢筋的制作还是个大问题。
看着眼前这座超大型的厂房，李不伟觉得建筑材料仍然需要马上改进。随着各个工厂的开建，水泥的需求必然会大增，然而水泥厂仅仅成立了数家，而且为了便于就近取材，地址又选得离实验室极远，虽说实验室里已运回一些生产水泥的原料，毕竟数量又极为有限，而要从一百多里外的水泥厂将水泥大量运回，也不是一件容易的事。
不过还有一个好消息，便是几家水泥厂的建造一切顺利，不出意外的话四五日内便可以大量生产了。
厂房的大门约五米多宽，并且已安装了木质的门框，但是门槛却未安装，只是在大门的通道处挖了四米多宽、两米多深的地沟。这条地沟从厂房内直通到几十米外一条主路上，又以圆弧过渡与主路相通。远处有几十人分成了三拔，将石灰、粘土、石子等物填入地沟，再将地基夯实，有些已平整的路上又铺了碎石子。路的两旁摆放了许多两米左右的长木条，其截面约有十厘米见方。李不伟看着眼前的一切甚是满意，不住地点头。
其中一人看到李不伟，连忙跑了过来，远远地就喊道：“李校长，怎么今日您有时间过来察看啊。”这人正是以后要负责重型机械厂的李广胜，也是范东来严重推荐的人选。当时李不伟向起重型机械厂的管理人选时，范东来马上就想到了此人。李广胜对于大型机械极为精通，尤其是大型水力机械。在此之前，大宋所有的矿山机械全部都由此人负责制造，虽然这些矿山机械并不像后世那样复杂，但也运用到了一些简易的木制机构，李不伟当时一听此人的情况，马上便将其借用了过来。
李不伟看他急匆匆地跑来，也笑着迎了上去道：“李大人慢些，这里被挖得到处是坑，小心摔着了。”李广胜笑道：“不妨事，下官每日都在此处监工，就是闭着眼睛也不会走错。”说着，已走得近了，又小心翼翼地问道：“校长，您看这路基是否满足要求？”
李不伟点头道：“应该是不存在问题了。尽管每节车厢只设计了二十吨的载重量，但以此法制造的路基，估计能承受近百吨了。倒是那些锻造基座沉重无比，不知道如何运送进来，并且摆放在适当的位置？”
李广胜道：“校长说的是，以目前的情况来看，这路基自然是没多大问题，只是基座的安装却极为麻烦，不过下官早已想到了解决办法。等到各种大型机械安装的时候，只需修建一条临时的铁路，将零件运到合适的位置之后，在原地拆了车子与铁路便是。”李不伟笑道：“此法果然不错，临时使用一下倒也无妨，但是长此以往便行不通了。”李广胜也笑道：“这是自然，目前实验室已在设计火车起重机了，而且厂房内也会有小型的移动起重机，不过，目前这些机器还只是些图纸罢了。”
李不伟又道：“这些锻造设备的大部分零件已制作完毕，听说还有些气动机构仍在设计中，如果要全部完成安装，恐怕还要等上一段时间了吧？”李广胜道：“正是如此。不过目前倒不急着马上安装设备。如今这排水、给水、汽管、电线管路等都在施工中，仅是管线就需十多天才能布完，况且还有行车轨道也正在制作中。至于厂房之内的铁路，虽然其路基已铺好好，但是铁轨却仍未到位，因此要完成整个厂房的建造，估计还要一两个月吧。”
李不伟点头道：“是啊，这种事原是急不来的。虽然只是一个锻造与轧制车间，但车间外面还要建造熔炼设备，又要铺设铁路，架设行车，显然不是短时间内能完成的，看来这进度还是比我想像的要慢一些啊。”李广胜忙道：“校长请放心。锻压机的基座早在几月前便已完成铸造，厂房内所用到的铁轨虽然未曾铺设，但不日便可以全部准备妥当，车轮的毛坏件已加工过半，只是大人所说的基座时效性却无法解决。”李不伟道：“这也是没办法的事。自然时效通常需要数年，如果零件过于庞大，甚至需要十多年，这是任何方法都无法取代的。不过目前我们急着使用，也只好如此应付一下了，好在已准备了另外的几十件，因此过上几年便可以直接拿来使用了。再说了，现在许多设备不也使用木质材料代替么？”
李广胜点头道：“是啊，例如这行车便是以木桩作为支架，然后在上面横搭着厚实的木条作为轨道，并且在木条下部再采用顶杆加固，上方又固定了铁质导轨。”李不伟笑道：“这倒也是，对于重型工厂来说，行车的作用自然显而易见，只是这行车的大梁能承载能力如何？”李广胜道：“大梁虽然也是木质材料制作，但其下方却使用了铁板用于加固，而且又采用了多种顶杆与拉索进行强化，要运送一吨的货物应该不成问题。”
二人说着，已走到了厂房的墙角处。李广胜又指着房顶上密密麻麻的管线说道：“校长，这个车间设计得极为庞大，管线总长度已超过十几里。好在设计图纸极为详细，倒不至于忙中出错。”又道：“这个厂房的南边能够摆放五台锻压机，北边能够放置两台轧制机与一台水压机，都是按照当初的设计建造的。”李不伟笑道：“听起来是够复杂的，只是这厂房采用砖木结构，而钢锭又在加工时又被烧得红热，不知厂房的结构能否满足如此的高温？”李广胜忙道：“校长尽可放心。轧制机与冲压机所用到的铁模，都是经由墙上的传送孔直接送进来。墙的隔壁就是熔铸间了，内设有蓄热室与熔炼炉，铁汁经转炉炼制之后便可得到合乎要求的铁锭，再经过轧机与水压机之后又可制成合适的型材。至于质量要求更高的钢材，可以通过空气锤锻机铸，再经过调质处理之后，便能得到钢锭了。”
二人又说得一阵，李不伟已完全了解了目前的进展情况。厂房间的设计完全符合实验室的要求，又与当时的情况相结合，多了一些新的创意。李不伟已听得热血沸腾，只觉得工业时代已经到来，但紧接着又想到这厂房虽是盖好了，可里面仍然没有一件像样的设备，而火车道的路基虽然铺好，但铁轨又无法批量制作，他不由得又有些心急。
其实，李不伟对目前的进度还是感到满意的。常言道‘万事开头难’，正如第一台车床的制造，刚开始的时候无论是精度还是功能都无法得到保证。但自从有了第一台车床之后，便能制造出精度更高的第二台车床了。如今范东来等人已开始第四代车床的设计，而且钻床、铣床、磨床、刨床、镗床等都已开始换代，虽说刀具质量仍需改进，但至少在数量上能得到满足。如此看来，下一步要考虑的就是如何全面发展了。
走出重型机械厂之后，李不伟也不坐上马车，一个人在皇家实验室的小路上漫无目的地走着，心想我来到宋朝已一年半了，如今连个火车轨道都无法批量制作，难道工业的发展真的有这么难么？忽又想，如今既然有了轧制机，就等于又有了一件新式工具，而且现在的铁产量又是大增，再制造其它重型机构倒也不难，至少比制造第一台要容易得多。
李不伟正自想着，猛一抬头，却已到了另一家刚刚建好的工厂门前，正是他极为重视的电器厂。电器厂是李不伟临时起的名字，本来电气工业的分类甚多，远不是一个电器厂便能概括得了的。只不过以目前情况来看，制造电线与电机才是切入点，因此暂时只好随便先起了个名字了。
李不伟信步走了进去，只见工厂内也是空无一物，只有其中一间屋子里还有几人。李不伟正要上前查看一番，只见这屋内走出一人，正是范文进，也是李不伟以前的两位助手之一。范文进与徐永红此时已被分配到电器厂负责了。
范文进看到李不伟前来，刚准备上前迎接，又听李不伟远远地问道：“小范，铜线的制作情况如何了？”范文进忙道：“校长请放心，铜线的拉制与绝缘进展得极为顺利，而且化学实验室又有了新的配方，因此目前遥电线绝缘层在常温下也能够任意弯曲而不会破损，并且其厚度已降为以前的一半了。”李不伟喜道：“如此甚好。过几天临安大学要开始电磁学的讲授了，你与小徐带上几个懂技术的一同过去。有了基本的数学知识，简单的电磁学也不难理解，估计不到一个月便可讲完了。”
李不伟的教学计划是：先从电的原理讲起，然后再到电磁学，以及简单的电阻、电容、电感等知识，还包括电动机与继电器等等。当然，李不伟还准备将简单的放大、整流、滤波、藕合、反馈、调制、解调等电路也讲一下，不过要视众人的理解情况而定了。集成块却不能提了，也许只能说说门电路的原理。
对于宋朝学者来说，讲些力学与运动学或是数学倒还容易理解，毕竟宋朝的工匠也懂得一些机关设计与数学计算，但是要讲电磁学的知识，恐怕众人会大吃一惊了。然而李不伟对此早有安排，他在平日便将这些知识不时地透露给几位学者，不断地制造一些机会，又在旁边提示一番，众位学者自己也能想出一些门道。如此一来，倒像是皇家实验室的众人一起搞出来的研究成果，而不是李不伟一人的贡献了。众学者也乐得自己成为电学的创始人，而李不伟也正是如此计划，因此简单的电学倒不会在学术界引起太大的震动。当然李不伟没有料到，再过几年之后，他已顾不得旁人怀疑自己的知识来源，完全不加选择地将所有的知识尽数地讲了出去，只为了一个目的－－－生存。此乃后话。
要讲授电磁学，必须确定其计量单位。李不伟一时也没办法解决如此多的问题，因为电流、电压、电阻这些单位相互关联，无论得到任何两个，都可以测定第三个单位。其实，电学里只有安培是基本单位，其他都是导出单位，但目前看起来最容易解决的是反而是电压单位，因为李不伟有现成的手机电池用于测试对比，因此他决定反其道而行之。具体的方法是：拿出充好电的手机电池，或是USB连接线的供电端子，便能得出5V的电压来。然后从对讲机或打印机上弄下几个电阻，这样就可以测量出电流强度了。有了这些单位，就可以开始制作一些简单的电子无件与电路。至于库仑、法拉、特斯拉等单位也就容易确定了。但李不伟目前又遇到一个麻烦事：他以前讲授数学与初等物理时，将一些公式名称全部改为中文名称，后来又觉得这样太过麻烦，便统一了简称，例如力学单位牛顿规定为“牛”，而压强单位帕斯卡规定为“帕”，众位学者也只知道什么是帕，而无人知道什么是“帕斯卡”了。但是如此一来，周依依与香儿抄书的工作量却是大增，以至于两人不得不准备一张对照表，以便将各种单位在抄写时都替换过来。
听了范文进一番讲述，李不伟又是大喜过望。此时的电线加工方法又有了进展，铜线的连续拉制早已不是问题，而且其绝缘层也有了极大的改进。这种电线有着柔软的外层，用手也不易将绝缘屋撕掉，只是绝缘层有些太厚了，尽管理如此，达到这个程度已是相当不错了。
徐永红此时也赶了过来，在一旁道：“校长，我们还制作了几台简易的电压计，目前已基本可以工作，只是准确的电压仍然不好测量。这台电压计不易搬动，还请校长移步。”李不伟点了点头，跟着徐永红向屋内的一张桌子旁边走去，只见桌上放了几个面盆一般大小的圆形仪器。李不伟只看了一眼，但已明白了其工作原理。
这台电压计仍然使用电磁感应的原理制作，只是由于游丝还没有制作成功，因此这个电压计做得颇为庞大。首先是一个扁平的木盒里立了一根尖细的铜质顶针，这个顶针上面安放了磁针，显然是一个完完全全的指南针。不过这个指南针是放在一个木盒内的，而且这个木盒的外面用铜线绕了数圈。在不通电的情况下，磁针基本是南北指向，如果对外面的铜线两端加上电压，磁针就会发生偏转。
徐永红又道：“因为这种电压计极为灵敏，一般的铜锌电池根本无法测量其电压，我们先是改变了线圈的匝数，以及绕制直径，后来发现始终不是办法，因此我们又在外面计置了一个磁场，这才基本解决了问题。只是随着磁针的转动，磁场并非线性分布，因此这种方法制作的电压计仍然有所偏差。”
李不伟并没有为二人安排电压计的制作任务，他当时只是介绍了电磁学的一些原理，并让香儿抄了一些简单的公式之后，便将所有的册子交与二人，又不时回答他们一些电磁学的问题，没想到此时竟然有了简易的电压表，或者说万用表的原型已基本做出来了。李不伟看着眼前这几台不同大小的电压表，一时有些惊呆了，心里只在后悔一件事：当时为什么没带个万用表到宋朝来？
不，仅是万用表还不够，如果带上几百只三极管就更好了，哪怕是9014也行啊。作为发烧友的谢雷，这些东西是必备的。李不伟至今仍记得谢雷自制的那几台功放，当时谢雷将自己十多年来制作的功放逐一介绍，第一台是纯乙类的1397集成功放，后来改为TDA2030A，再就是LM1875等甲类功放了。又过了一段时间，有了场效应管的电路，谢雷又制作了一台超大的纯甲类功放，用了四只1000W的环牛供电，整个功放一开，室内就如同点了一个电炉一般。至于前级，有的是用9014做的简易放大电路，有的是用号称运放之皇的5532，还有些5525与LT1057之类的，过了没多久，谢雷又迷上了OP37，据说这才是最为为经典的方案。不仅如此，电容与电阻也大有讲究，先是将瓷片改为独石的，后来又是聚丙烯，再后来反而又迷上纸介电容了。李不伟当时觉得谢雷有些复古的倾向，因为后来谢雷干脆将其它所有的设备都闲置了起来，弄了一台电子管功放出来，声称这才是最原味的功放。
李不伟胡思乱想一通，又叹了口气，心道：这些东西在后世固然是容易获得，但此时要制作一个晶体管简直比登天还难。唉，这小子当时为什么不让我帮他买几万只管子过去呢？否则我马上便可以开始设计无线电通讯器了。
徐永红看李不伟想得入神，只道他被自己的设计所打动，心中不禁颇为得意。过了一会儿，又听李不伟道：“这种设计固然是好，只是还缺少了些元件。其实你可以再加上电阻，这样就不用如此麻烦了。不过电阻的阻值倒是个问题，此事也不急于一时，终究会有解决办法的。另外，电压表这种东西，要做就做最好的，而且一定要能够批量生产。”二人听得连连称是，心想如果李校长肯帮着制作电压计，定然会事半功倍了。
李不伟又道：“上次那台简易电机的原理及制作方法你们也已知道了，此时既然有了绝缘线，电动机的制作将会更加容易。不过，我最近忽然又有了一个新的发现，因此电动机的制作倒可以暂缓，现在要考虑制作一台发电机了。当然了，这也是我近日无意中想出来的，现下讲与你们，也好共同参详一下。”李不伟所说的正是鼠笼式三相电机。三机交流电机分为同步和异步两种，但李不伟此时也考虑不了这么多了，随便画了一个示意图。这个电机的定子由数组线圈组成，转子却是由许多与轴平行的金属杆组成一个圆柱型的笼子，看起来正像一个鼠笼，又或是鸟笼。
接着，李不伟又大概讲了电机的驱动原理。由于交流电的相位变换，因此电机的定子会产生不断变换的磁场，此时转子上的每根金属杆会做切割磁力线运动，然后会有电流通过金属杆，这种电流又会产生磁场，再与定子产生的磁场相作用，便会使得转子运转起来，而转子的转速又可以通过组数数量来控制。
这种由电生磁、磁生电、再由电生磁的方式制作出来的电机，竟然不需要任何永磁体。范文进与徐永红二人惊讶得半天回不过神来，虽然已是明白了其中的原理，却又觉得如此奇妙的构思自己是无论如何也想不出来的。徐永红问道：“校长，如果真的有了这种交流电，三相电机自然是可以运转起来的，只是交流电又如何产生呢？”话音未落，忽然又想得明白，一拍脑门笑道：“原来如此，同样一台电机，既可以当电动机，也可以当作发电机使用的，只是用于发电机时又需要外力驱动转轴罢了。”李不伟笑道：“这么说也没有错，但是发电机中的初始电流却需要人为地加上了，否则是不会激发其磁场，自然没有发电的功能了。不过我忽然又想到了另一种方案，这种方案就是：在转子上加入人工磁场，而且这磁场不采用永磁体，而是使用电磁线圈，如此一来又可以调节电压了。”说着，李不伟又大概画了几个截面图，讲了一下绕组的做法。
其实要制作三相交流电机并不复杂。现代的许多电机坏了之后通常会交由电机修理部维修。维修工先将电机拆开，然后用电炉烘烤，待里面的自粘漆包线松动了之后，将漆包线全部拉了出来，此时只剩下一个定子壳体了，这个壳体上按一定角度开有许多槽，这种槽的里部较大，但开口处较小，槽的数量正好是3的倍数，而漆包线就布在线槽中。至于电机的组装，其步骤为：工人先把绝缘纸放入线槽中，然后将漆包线用模具绕制一定的匝数后，再用一个类似于小菜刀一样的压线器将绕成多匝的铜线一根根地压到一定间隔的两个槽中，依次类推，等到所有的线都压入后，再用木条将槽口封了，又将线头按次序接好并固定。如果不是自粘线的话，还要刷上漆，再进行烘烤一次，便完成了电机的绕制制作。此时再装上前后盖，轴承，转子，便完成了整个电机的维修。
李不伟所讲的正是这个维修步骤，只不过在范文进与徐永红听来，却是电机的制作面骤了，当下详细地做了记录，便准备找人开始制作定子与转子了。李不伟看二人如此心急，一时倒也不好劝阻，又将转子与定子对于材质的要求大概讲了一下，当然硅铁片是绝对不会提到了。其实这二人也明白，定子与转子的选材并非易事，但他们已有了比较不同材质导磁率的方法，因此才会急着制造第一台发电机了。
李不伟看得心中感触颇深，心想以你们如此做法，固然是能做出一台发电机来，只是其效率如何却不得而知了。不过既然是科学，就少不了实验，让他们二人试一下也未尝不可。
……
回到家中之后，李不伟胡乱吃了些晚饭，又在院子中发起呆来。周依依本来准备了一桌颇为丰盛的饭菜，如今看到李不伟并无心情，知道他心里又在想事，便静静地站在旁边，生怕弄出声响来打乱了他的思路。
李不伟对目前的情势做了一番分析：皇家实验室中已有了几十名学者与近百名工人，又由于一些制造车间也设在实验室所在范围，因此仍然不断有其它人员加入。到了全面发展之时，只需给每个车间分派几个技术人员，那么这些新来的工人不需要掌握高深的专业知识便可以胜任工作。只是如此一来，实验室不再是一个纯粹的研究基地，而且是一个综合性的制造厂了。火车虽然有了设计，但由于没有加工手段，因此还不便于马上制造，而交流电机虽然原理简单，定子与转子的制作也不是问题，可是高速轴承又该怎么办呢？轴承厂已经成立，但仍然是一个空架子，看来需要马上给轴承厂配置人员与设备了，否则没有轴承，任何机械都不能批量生产，如今的重型机械不就是典型的例子么？这批重型机械的轴承都是由实验室的车间加工，虽然能满足要求，但毕竟实验室的人手有限，而且还要为机关弩提供零件，又要制作新式机床，还要生产蒸汽机以满足各个磨坊与矿山。如此看来，轴承厂要尽快运作起来才是。如果全面发展起来，下一步就要考虑船只的远洋能力了。
另外，临安自行车厂又恢复了生产，看来新式加工技术的使用，让自行车也有了不少改进，当然所赚的钱都进入李不伟与郑永江的荷包了。不过李不伟根本不在乎自己赚了多少钱，他现在要考虑的是纺织机与农业机械的设计。虽然目前实验室的重点仍然是兵器的制造，但百姓的衣食无忧也极为重要。
以前几日的情况来看，原油的土法炼制还算可行，下一步要考虑获取煤油了。有了玻璃和煤油，就可以制作带罩煤油灯，七十年代时，这东西可是每家有好几盏呢。有了罩子灯，加夜班就方便多了，而且还可以做煤油炉子，在实验室中下一碗鸡蛋肉丝面，再弄点酒喝喝，倒也可以增添不少情趣，不过实验室不是禁酒的么？然而李不伟显然又没想到，过了不久之后，煤油灯在临安城中固然是大受欢迎，但是实验室却并不需要煤油灯来照明。
李不伟尽管心中所想甚多，有些事情的发展还是超出了他的预料，例如化学。中国古代对于机械制造与机关设计自然是有一定的基础，但化学这门学科却发展得甚晚，当时只在民间流传一些简单的冶金或炼丹之法。如今有了临安大学的综合讲授，这些技术人员已能够制造出玫瑰花PH值试纸，并且能够通过酸碱性测出化学品中的大概成份，而且可以使用氧化－还原反应原理制造出不同的盐、酸与碱。虽然目前仍然是采用瓷器作为实验器具，但能有如此进展已是相当惊人了，况且玻璃厂已开始运作，到时玻璃器皿便可以大批量生产，化学实验所需的器具已不用担心。另外，临安大学还有近一百人在学习化学的知识，昨天香儿刚抄写的化学课本已拿到工部，估计用不了多久便会开始批量印刷，李不伟一时又有些庆幸起来。
他之所以庆幸，一是因为宋朝目前仍处于繁荣时期，倘若再过十几年战事一起，又怎会允许自己在此大搞科学研究呢？另外，李不伟觉得自己将知识广为传播的做法是极为明智的，否则以自己一人之力如何能够达到目前的发展程度？他自己没有亲自参与的领域已有多项突破，仅以玻璃制作为例，便是最好的证明，更别说史可等人现已能够独立设计蒸汽机了。其实，李不伟甚至觉得众学者在某些方面的水平已经比自己要高了。
另外，还有一事李不伟觉得庆幸：理宗与史弥远两人竟然没有过问自己的身世，便对对皇家实验室大力支持，虽然这多少有些出乎意料，但有了国家力量的支持，其生产力又是不容小视。如此发展下去，不出一年，整个南宋的制造业必然是一场革命，虽然不敢说工业革命将要开始，至少已有了技术条件。
然而，李不伟认为自己最正确的选择就是大学与中学的成立。如今的临安大学被严格控制在国家手中，保密工作做得相当到位，有了源源不断的技术人才储备，想要不发展都难了。李不伟想到了电影中的一句话：“二十一世纪最重要的是什么？是人才！”
如今十三世纪最重要的是什么？也是人才！
（注：作者曾参与过电机的维修，因此书中所讲的电机制作方法基本无误，以目前的发展情况来看，要制造出三相同步发电机与三相异步电动机是可行的，只要解决了轴承问题，再将定子与转子的材质改进，实验室范围使用电力已不是问题。另：本章所说的5532，2030A等集成块，是作者十几年前作为发烧友时的产品，后来可能有其它型号，不得而知，我不玩发烧很多年。再：书中所说的行车，是大型车间必备的移动吊车。最后：本章已有近万字，但为了方便阅读，不分开发了。点击量虽然重要，但章节内容不完整也不好看。）\58xs8.com