引言
铁路为何出现

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铁路不是某一个人的发明。它是许多人共同努力的结果，不过其中大多数人早已被遗忘，最后姓名也无处可考，这是因为铁路系统各个构成部分的开发及投入使用花费了数个世纪的时间。而只有当所有这些不同的发明终于汇集到一起时，铁路的时代才得以开启。

除了起源于公元前4500年的车轮和可能在公元前2000年前后首次出现的战车，下面三项进展也至关重要：为马车车轮铺设轨道以减少阻力的想法、蒸汽机的发明，以及将两者结合起来的尤里卡时刻（顿悟时刻）。

早在耶稣诞生前，人类已经学会通过铺设木板来使板车或马车通行更顺畅。有人认为，古希腊人正是用这种方法将船拖过了科林斯地峡（直到19世纪末，有人才在那里凿开岩石开通运河）。在德国西南部布赖斯高地区的弗赖堡大教堂中，有一扇可以追溯到1350年的彩绘玻璃窗，上面描绘的似乎就是马车在轨道上行进的场景。还有迹象表明，在16世纪初的奥地利萨尔茨堡市霍亨萨尔茨堡的陡坡上，也曾使用简陋的轨道来牵引马车。

在17世纪的第一个10年里，英国一位名叫亨廷顿·博蒙特（这名字仿佛直接取自简·奥斯汀的小说）的采矿工程师更进一步，他铺设了2英里（3.2公里） 长的轨道，将诺丁汉郡弗朗西斯·威洛比爵士的一个矿坑与特伦特河连了起来。这就是之后绝大多数所谓“马拉铁路”的雏形，其主要目的是将煤炭（偶尔还有其他矿物）从矿坑运到最近的河流，后来是运到运河，然后再将其转运到沿海港口，在那里货物可经海路进行长途运输。由于当时的煤炭价格主要取决于运费，所以降低运输成本就成了这些马拉铁路及后来早期铁路发展的主要动力。

这些马拉铁路大约从17世纪中叶开始迅速推广开来，不过不是在英格兰的东米德兰地区，而是在矿坑密集的东北部。当然，轨道上的马车仍旧靠人或马力推拉，有斜坡的时候，偶尔也只靠重力滑下来。这必定存在安全隐患。其实，可以称为第一起铁路死亡事件的事故就发生在1650年，根据当时的一份报告，两个男孩在达勒姆郡惠克姆的木质马拉铁路上“被马车碾死”。

这些早期的“铁路”造价并不低。一份报告显示，1726年铺设轨道的成本为每英里785英镑。尽管拿当时的成本与今天的花费相比是有争议的，但若换算成如今的币值，一个合理的估计是每英里造价在100万英镑左右，这对矿主来说是一笔不小的数目。不过，轨道可以使马车夫的效率提高5倍，同时降低运输对天气的依赖（那时候一下雨，土路就会迅速变成泥潭）。如此，通过大幅度降低运输煤炭的成本，轨道使煤矿的利润更加丰厚。到17世纪末，它们在东北地区已经非常普遍，人们称之为“纽卡斯尔路”。但很快，“矿车道”一词便普及开来。

轨道维护也是一笔不小的开支。供马车行驶的木轨寿命往往不过几年，所以很快就被铁轨代替。铁最初只是被覆在木轨上，但到17世纪下半叶，人们想到了完全用铁铺设轨道的办法。到19世纪初，矿车道网络已有相当的规模，某些矿主会结成联盟合并线路，因而有些轨道是互相连通的。然而出于竞争，有时矿主会禁止附近矿坑的车经过自己的地盘，或对其收取高昂的“过路费”。

据保守估计，到1750年，英国全国范围内马拉铁路的总长度为133英里（214公里），到18世纪末则接近300英里（483公里）。之后，马拉铁路进入了快速发展期，到1820年，仅泰恩赛德地区就拥有225英里（362公里）马拉铁路。19世纪早期的这些轨道很粗糙，结构也很简单。大部分都是带凸缘的轨道，其防护性边缘可以防止脱轨，而且与车轴宽度适配的普通货车无须改装即可上轨行驶。等到开发出更先进的轨道专用的货车后，凸缘就从轨道转移到车轮上，一直沿用至今。

轨道上用的蒸汽机也是花费很长时间才开发出来的。蒸汽动力与轨道和车轮一样，源头都可以追溯到古代。公元前1世纪，古罗马作家兼土木工程师维特鲁威在文章中曾提到一种名为“汽转球”的装置，它由蒸汽喷射器驱动一只球旋转。虽然这听起来有点儿像是没什么用的胡话，却是人类自有文字记载以来第一次利用蒸汽动力的尝试。17世纪，欧洲和阿拉伯国家取得的各种蒸汽动力专利层出不穷，但蒸汽机的原初模型是1663年伍斯特侯爵二世爱德华·萨默塞特发明的。他制作出一种利用冷却系统制造真空的泵，为蒸汽动力的应用奠定了基础。法国人托马斯·萨弗里也制造了类似的装置，但真正的突破则是德文郡铁匠托马斯·纽科门的发明。他在1705年前后制造出第一台使用汽缸内活塞的装置，这是后来所有蒸汽机出现的关键。利用最新发明的改良型冶铁技术，纽科门制作出能够从矿井中抽水的机器。这项发明救活了锡矿和铜矿业，此前有些矿井因为积水太深而无法开采，但他的水泵能将积水抽干，使其重新投入生产。就这样，他的水泵得以迅速推广，到1733年这一专利到期时，已经有50多台，甚至可能是100台水泵正在使用当中。

另一位伟大的改革家是詹姆斯·瓦特。在18世纪最后的30多年里，他对纽科门的引擎装置做了一系列改进，使其不仅大大提高了效率，还拓宽了应用范围。1775年，他与来自伯明翰的制造商马修·博尔顿共同组建博尔顿和瓦特公司，该公司随后成为世界领先的蒸汽机制造厂商。因为拥有多项专利，该公司垄断了所有蒸汽机的开发权，直至18世纪末。从此，蒸汽时代开启，而瓦特无疑是它的“助产士”。19世纪20年代中期，当第一条完全依靠蒸汽动力的铁路——利物浦至曼彻斯特铁路的修筑计划首次提出时，仅曼彻斯特就有3万台蒸汽动力织布机，从中可以窥见由瓦特所开启的工业革命的规模。

博尔顿和瓦特公司曾为第一艘成功的蒸汽动力船“夏洛特·邓达斯号”提供引擎，但将蒸汽动力与车轮结合起来生产机车的难度远高于此，这是因为生产和利用蒸汽的设备非常重。在18世纪最后的30多年里，人们曾多次尝试制造一种以蒸汽机为动力来源、可自驱动的轮式交通工具。尼古拉·居纽率先制造出蒸汽三轮汽车。该车于1769年在巴黎进行了首次也是唯一一次运行，途中不幸撞墙翻车，而后被列为公共危险品。但在汽车史上，它仍然被人津津乐道，因为这是第一辆在公路上行驶的、有动力装置的轮式机车。

其他人也设想过让蒸汽机车上路，但大多都是纸上谈兵，不过对于康沃尔人理查德·特里维西克被称为“铁路蒸汽机车之父”这一点，倒很少会有人质疑。他独创了高压蒸汽法，比博尔顿和瓦特公司的低压蒸汽发动机的功率重量比更大。1801年，他那辆绰号为“喷气恶魔”的机车，能在自身蒸汽的作用下短距离行驶，但由于他没能设计出合适的转向装置，车子最后翻入沟渠。更糟的是，特里维西克和朋友们随后决定去当地的一家酒馆里借酒浇愁，却忘了浇灭锅炉下的火苗，结果锅炉很快就爆炸了。特里维西克没有气馁，他改良了引擎，并且巧妙地将其置于铁轨上，解决了转向问题。同时，铁的使用也大大提升了轨道技术。1803年，在南威尔士的潘尼达伦炼铁厂，特里维西克的机车惊人地以5英里（8公里）的时速，牵动了重达9吨的货车组。虽然这被认为开创了世界上蒸汽机运输的先河，但由于重量太大，该机车很快就被改装成了固定的火车头，它和车厢之间靠钢索来牵引。

又过了5年，特里维西克才完成他最终也最著名的作品，即被戏称为“谁能追上我号”的机车。他在布卢姆斯伯里的一条环形轨道上——位于今天伦敦的尤斯顿车站以南——展示了这辆机车。在一番大张旗鼓的炒作后，特里维西克承诺，如果“任何母马、公马或骟马”能赛过这辆机车，他将按10000∶1的赔率对其赔偿。1808年夏天，机车和轨道被作为特里维西克的“蒸汽马戏团”展示给公众，但由于外面有高高的围栏，好奇的人必须掏几个便士才能一睹这个新式装置的风采。在天气晴好的时候，这种机车的时速可达15英里（24公里），胆子较大的人如果想乘坐这种机车，还得再付1先令（5便士，约合今天的5英镑） 。“马戏团”经营了几个月，后来因轨道强度不足以支撑机车，出现断裂和脱轨现象，不得不停业，但在此之前，人们的兴趣已经开始减弱。至于特里维西克向四足动物发起的挑战，因为马和机车从未进行过比赛，所以他也不用赔钱。即便如此，特里维西克第二年还是破产了。于是他离开英国，以矿业顾问的身份到遥远的秘鲁淘金去了。他后来又返回英国，于1833年辞世，但他死时穷困潦倒，早已被人遗忘。

不过，特里维西克的遗产至关重要。后来人，尤其是乔治·史蒂芬森，将接过他的接力棒。虽然史蒂芬森本人并不是发明家，但他善于改进和改造他人的发明，这种天赋为他赢得了“铁路之父”的美誉，尽管这有些名不副实。1781年，史蒂芬森出生在纽卡斯尔以西8英里（13公里）处的威勒姆，他家的房子就紧挨着当地矿区的马拉铁路。他起初在煤矿上做司闸员，负责监管从矿坑向上运煤的泵和卷轮装置。闲暇时，他会想方设法改进各种开采煤炭的机器，以求提升效率。后来，维修工史蒂芬森的美名便传扬开来，他能使发生故障的机器正常运转，而他的兴趣很快就转向了蒸汽机车。他去看了利兹至米德尔顿煤矿线的运营情况，这是一条自1758年开始运营的马拉铁路，1812年刚刚转为第一条商用的蒸汽机车铁路。

其上的机车以特里维西克的“谁能追上我号”为基础设计，且得到了米德尔顿煤矿经理约翰·布伦金索普的支持，其革新性表现在另外两方面：它采用齿轮齿条装置，方便运送货物上下陡坡；它的发动机不像之前其他发动机那样只有一个汽缸，而是有两个汽缸，推动力更加平衡。史蒂芬森对此印象深刻，没过几年，他就制造出了自己的第一台机车“布吕歇尔号”，用的是曾在滑铁卢与英军并肩作战的一名普鲁士将军之名。该机车被用于达勒姆的基林沃斯煤矿，而他当时已经是该厂的机工。尽管从矿井延伸出的轨道要经过一段陡坡，但史蒂芬森的机车还是以每小时4英里（6.4公里）的速度成功拖动了8辆总载重30吨的运煤车。接着，他又先后为基林沃斯和桑德兰附近的赫顿煤矿线开发了更多的机车。

当时，其他几位先驱也在积极试制机车，但一些煤矿主和其他轨道线路的倡导者仍然认为，马拉货车这种久经考验的方法是最廉价、最有效的。然而，史蒂芬森坚信他们的想法是错的，而且从未背离他自己的信念，即蒸汽机车，而非马力，才代表着铁路的未来。不过早期的机车都比较简陋，经常发生故障，且重量太大，轨道几乎承受不住，每一个接合点还会损耗蒸汽。尽管如此，它们的运输荷载却在迅速增加，这改变了煤炭业和运输业的经济状况。1822年，史蒂芬森修建了一条8英里（12.9公里）长的线路，连接起赫顿煤矿和威尔河；在平坦的路段，他的“铁马”大显身手，能惊人地拖动64吨的重物。

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到19世纪20年代中期，机车和铁路方面的技术都趋于成熟，人们开始意识到铁路的发展可能会对社会产生重大影响。从某一方面来说，铁路是幸运的，因为那些可能带来其他更有效的运输方法的潜在技术，要么还未被开发出来，要么还存在不足。类似的技术相当多。首先，现在随处可见的柏油路面（即使利用率低的道路也不例外）当时刚刚出现。在18世纪末和19世纪初，托马斯·泰尔福和约翰·麦克亚当等先驱已经开始对道路进行升级改造——后者的贡献尤其突出，他们提出了将小卵石与石粉掺在一起形成平整路面的想法。由于麦克亚当的技术改造，再加上道路维护的责任从地方教区转移到议会设立的道路收费信托机构，收取的过路费被用来资助英国各主要道路的维护，因此许多主干道的路况都得到了彻底的改善。作为当时长途旅行的唯一方式，公共马车出行变得更快、更便利了。不过，天气条件恶劣时，道路表面仍然会出现裂缝，其上的车辙和坑洞必定会减缓行车速度。马车在这种道路上的时速最高可达12英里（19.3公里）。1835年，当时最快的公共马车，即伦敦-什鲁斯伯里的“奇迹号”，在13小时内完成了153英里（246.2公里）的旅程。在早期铁路史的作者斯图尔特·希尔顿看来，这“也不比罗马皇帝提比略的单日陆上行程纪录好多少”：他靠骑马和驾驶战车，一天跑了200英里（322公里）。 ¹

其实，当第一条铁路兴起时，或者说在整个19世纪的大部分时间里，远离主干道地区的绝大多数道路的路况仍然很糟，差不多都是坑坑洼洼的小路，几乎承担不起车厢和马匹的重量。当然，它们更不可能负载重型蒸汽机，但这并没有让某些勇敢的发明家打消在这类道路上试行机车的念头。真正的阻碍，反倒是严格限制了道路用途的立法。出于对这种机车可能对道路造成损害的应有的警惕，道路收费信托机构对其征收了高昂的过路费，这种费用有时甚至达到马车过路费的15倍。之后，就在技术不断进步、路况越来越稳定、行驶机车的想法变得可行的时候，英国政府于1865年通过了《铁路机车法》，也就是俗称的《红旗法案》。该法将农村地区的火车时速限制在4英里（6.4公里），而将城镇的火车时速限制在2英里（3.2公里）。在城镇里，挥舞红旗的人需走在车前60码（54.9米）以外，提醒居民有机动车辆驶近，这让司机们感到很难堪；考虑到发动机会发出较大的声响，这种措施显然不必要且费力不讨好。

除了铺好的道路网以外，另一项在铁路刚刚兴起时缺乏的关键发明是充气轮胎。这是使公路运输更经济、车辆行驶更平稳的一个重要条件。此外，内燃机也是19世纪末的发明。如果这些技术突破出现得再早一些，很可能会阻碍铁路的发展，或者至少会阻碍铁路的快速普及，这并不是无稽之谈。蒸汽动力需要极大的功率重量比，因此永远无法用于公路；钢轮与铁（或钢）轨之间较小的摩擦力，正是铁路运输高效的关键。

铁路的出现适逢运输需求（不仅仅是运煤炭）增加之时。公共马车的广泛普及反映了英国各地潜在的出行需求。到1835年，英国约有4000辆公共马车在各地疾驰，每年运送乘客1000万人次。然而，客运能力的提升空间很小。道路交通量的增加既会导致拥堵，又会损坏路面，而且使用马匹有根本性缺陷，某些早期的铁路公司在尝试使用马匹时就发现了它们的弊端。1820年后，由于需求量的增加，饲料成本迅速上升；而公共马车公司频繁承接的快速运输服务，导致马匹的预期寿命缩短，进一步增加了运营成本。这些经验教训让铁路公司看到，长距离轨道运输需要太多马匹，这个想法并不可行。唯一可行的选择是机车。

铁路不仅取代了公共马车，后来还终结了运河航运。运河网最早出现于18世纪下半叶，在铁路出现前的50多年里迅速扩张。到1820年，英国已有100多条可供通航的运河，总长约2700英里（4345公里）。当时，马拉驳船速度很慢，虽然比公路更适合运输沉重的矿物或骨料，但对乘客来说用处不大。少数短途路线上有一些客运驳船，但乘船长途旅行显然不现实。这不仅因为它们所需的时间长，还因为没有全国性的运河网——当时的水道杂乱无章，宽度和船闸大小不一，而且所有权归属混乱，这催生了一个随意的收费系统，使原本有利可图的运河航运因为成本过高而难以为继。

铁路技术享有比它任何一个潜在“竞争对手”更广阔的发展前景，而降低煤炭成本的经济需求正是其能够不断提高的一个关键因素。所有这些都表明，铁路这项发明的时代已经到来。它拥有一切便利条件，而首批铁路线的成功开通将进一步推动技术进步。铁路的出现也俘获了公众的好奇心，在他们的热烈追捧下，铁路公司将会获得未来发展所急需的资金。

铁路对资本投入的渴求几乎无休无止，不过铁路与经济增长之间存在一种难以厘清的共生关系。许多伟大的经济学家都纠结于这个“先有鸡还是先有蛋”的问题，但他们都同意两者是相辅相成的。铁路刺激经济增长，但在国家日益富裕的同时，铁路自身也在不断加速扩张，事实上，国家的富裕正是铁路带来的。随着铁路的出现，其触角所及之处，经济无不得到快速发展，工业革命的成果也得以更广泛传播。由此拉动的经济增长反过来又提供了建造铁路的关键因素——可用资本。早期的推广者很难找到赞助商，但随着铁路取得显著成就以及工业的蓬勃发展，更多投资者和新兴的中产阶级开始寻找有潜力创利的铁路企业，对其进行投资。

最早支持铁路线推广的一直是当地的商界。他们除了有直接的商业动机，往往也是唯一的资本来源。虽然铁路历史学家在哪一条是英国乃至世界上第一条主要铁路的问题上存在严重分歧，但尚没有任何证据能撼动1830年9月开通的利物浦至曼彻斯特铁路的地位。19世纪以来，不少线路都表现出了某种开创性，但没有一条线路具有现代铁路的特征。它们仅开通了基础业务，主要是运输煤或其他矿物，而且大部分都只运至水道。

不过，这些早期线路为利物浦至曼彻斯特铁路的开通创造了必要条件。例如1801年，全长9英里（14.5公里）的萨里铁路开建，两年后通车，连接了旺兹沃思和克罗伊登，号称第一条对公众开放的铁路，任何人只要付通行费就能使用。该铁路依靠马力牵引，负责运送旺德尔河沿岸高度工业化地区出产的矿物和农产品。后来，铁路延长至戈德斯通和梅尔萨姆，但建设一条50英里（80公里）长的线路通往朴次茅斯的计划未能实现。

萨里铁路仅用于货运，斯旺西至曼布尔斯铁路才是公认的第一条客运铁路。该铁路于1807年开通，全长5英里（8公里），主要是为了连通市区码头与斯旺西湾西端曼布尔斯的矿山和采石场。它采用马力牵引，偶尔也借助帆动力——这也是世界首创。其中一位原始股东（本杰明·弗伦奇）冒出了一个新奇的想法，即为旅客提供乘车服务。他只花20英镑就获得了客运权。第二年，他的列车开始载客，票价为1先令，铁路行业随之蓬勃发展。值得一提的是，该线路直到19世纪70年代才用蒸汽机取代马匹。

这些线路至少还能被人铭记，青史留名，从这点来说它们是足够成功的。发展铁路技术或运营服务的尝试不计其数，但由于前期的失败或干脆中途遭弃，其中大多都早已为人遗忘。但这些尝试十分重要，因为它们探明了铁路技术的诸多方面，激起了公众对火车旅行的兴趣，也证明了对可以使用多年的基础设施做长线投资是值得的。当时资本主义正处于萌芽阶段，这些投资有助于展现其潜力。

马拉铁路的集大成者是斯托克顿至达林顿铁路，乔治·史蒂芬森在其中发挥了关键作用。建设这条铁路是为了解决一个“多年顽疾”，即如何以尽可能低的成本将煤炭运至水道。不过，达林顿当地的贵格会教徒兼毛纺生产商爱德华·皮斯及其子约瑟夫，才是这条铁路真正的幕后推手。斯托克顿是一座港口城市，但流经它的蒂斯河不适合通航。达林顿是该地区的主要城镇，人口超过5000人；这里还是当地的纺织业中心，经济繁荣。最初在两地间开凿一条运河的计划遭到当地人的强烈反对，而建造铁路的计划也被议会否决。幸亏在银行界有关系的老皮斯坚持推行该计划，他直接投入大量资金，还赢得了当地贵格会成员的支持，才使它在提交第二次议案之后获得通过。

接着，乔治·史蒂芬森出场了。议会原先批准的线路是威尔士工程师乔治·奥弗顿制定的，但皮斯委托史蒂芬森设计了新的路线。他不仅将原先预计的路线缩短了3英里（4.8公里），后来还在铁路发展过程中发挥了更重要的作用，做出了一系列对铁路发展有深远影响的决定。这些决定包括确定4英尺8.5英寸（约1435毫米）的轨距、使用锻铁做铁轨，以及不顾众人反对，坚持使用蒸汽动力。事实上，因为任何人只要花钱就能使用这条线路，而当地企业又都没有蒸汽机，所以大部分“火车”仍然是马拉式的。史蒂芬森还犯了几个错误：他选用的铁轨很短，火车因此颠簸得厉害；他摒弃了马拉铁路上常用的木质枕木，转而采用坚硬的石质枕木，导致后来出现了大量断轨现象。

负责建造斯托克顿至达林顿铁路的当地小建筑商碰到了一些棘手的自然障碍，尤其是沼泽区迈尔斯弗拉特和必须横跨的斯克恩河。但工程进展相对顺利，完工仅用了3年时间。1825年9月27日，斯托克顿至达林顿铁路正式开通，吸引了相当多的民众围观，有人甚至从国外赶来，主要是因为这是世界上第一条使用蒸汽机车的公共铁路。参加开通仪式的大批人群还见证了当地骑手与“铁马”之间的非正式比赛。这就是史蒂芬森，他经久不衰的声名证明了他自我宣传的能力，他亲手驾驶着自己设计的机车“运动号”上轨行驶，拖着6节载有80吨煤炭和面粉的货车车厢，以及20节载人的客车车厢，车速偶尔还能达到15英里/时（24公里/时），令人目眩神迷。他轻松地超越骑手，在3个小时内走完达林顿和斯托克顿之间的12英里（19.3公里）路程，中间还停了几站。

但事实上，这条广受赞誉的铁路管理混乱，几乎没有现代铁路的属性。它主要用于达林顿至斯托克顿的煤炭运输。只有货运靠蒸汽驱动，客运仍然用马匹牵拉，且只有一节车厢。客运量很小，因为这条铁路途经一系列村庄和矿区，而非主要城镇。最糟的是，单轨导致运行状况混乱。由于没有信号系统，相向行驶的列车经常在中途相遇。沿途的避让线很少，在哪一方应该退回避让线的问题上，双方经常发生争执，有时甚至拳脚相加。由于没有人统一管制，这种情况不断恶化。于是，斯托克顿至达林顿铁路公司的董事们决定不再经营自己的火车，而将使用权转给任何想用铁路从事货运或客运的人，此举符合19世纪初自由市场的时代精神。事实证明，这种自由竞争所造成的混乱启发了未来的铁路推广者，他们意识到必须自己经营列车并提供牵引动力，才能保持对铁路资产的控制。后来者很快吸取了斯托克顿至达林顿铁路的教训。在之后的一个半世纪里，几乎所有铁路都采用了由同一家公司统一运营火车和轨道的模式，只是在20世纪末走向私有化和现在所谓的“开放通路权”（允许竞争对手在同一铁轨上运营）的趋势下，这一模式才告一段落。

1925年，人们庆祝了斯托克顿至达林顿铁路的百年诞辰；1975年，英国铁路公司在纪念其150周年时大肆宣传，声称它是世界上第一条铁路，但它实际上是最后一条马拉铁路。它的名不副实意味着世界上第一条铁路的殊荣确实要归1830年建成的利物浦至曼彻斯特铁路所有，尽管在其他国家，特别是美国，很快就出现了类似的铁路。