西山的寒风依旧凛冽，但格物院下属的几个核心工坊内，却因持续不断的试验而显得热火朝天。然而，与最初蒸汽机成功轰鸣、高炉铁水奔流时的兴奋与昂扬不同，此刻弥漫在工坊空气中的，是一种混合了焦灼、困惑与不服输的凝重气息。工业革命的火种已然播下，但想要形成燎原之势，却遭遇了预料之中却又令人头疼的坚硬壁垒——技术瓶颈。
蒸汽机工坊内，巨大的改良型纽科门机依旧在不知疲倦地往复运动，带动着抽水杆系，但其固有的缺陷也暴露无遗：庞大的体积、低得可怜的热效率、以及巨大的煤炭消耗量，都限制了它的应用范围，无法为更精密的机器提供稳定、紧凑的动力。朱由检提出的“小型化、高效化”目标，如同悬在工匠们头顶的明灯，却也照亮了前路上遍布的荆棘。
李福围着那台作为研究样本的小型实验蒸汽机模型，眉头拧成了一个疙瘩。这台模型试图模仿陛下描述的、那种能驱动车辆或更小型机器的“动力机”，但其核心部件——气缸的加工，遇到了难以逾越的障碍。
“不行，还是漏气！”李福用满是油污的手套抹了把脸，指着气缸与活塞的接合处，“你们看，缝隙还是太大！蒸汽从这里泄露，压力根本保不住！这活塞动起来软绵绵的，有何用处？”
一名年轻工匠苦恼道：“司匠，咱们用的已经是院里最好的镗床了，工匠也是手艺最精湛的，可这铸铁的气缸内壁，无论如何打磨，总归有细微的不平。活塞是用硬木包裹皮革做的，磨损又快，尺寸稍有变化就密封不严。”
“皮革不行，那用什么？”李福盯着那嘶嘶漏气的缝隙，仿佛要将它盯穿，“铜片？铅块？都试过了，要么太软，要么不耐磨！” 密封材料成了拦路虎。没有合适的材料，气缸内的蒸汽压力就无法有效保持，效率永远提不上去。
而在另一个角落，几位来自宋应星麾下、开始系统学习数理格物的年轻院生，则试图从理论上计算如何提高效率。他们摆弄着算筹和简陋的计算尺，对着图纸上复杂的杠杆比例和冷凝器结构争论不休。
“根据宋副院长教授的力学原理，若能减少杠杆传动中的无用功，或可提升些许效率……”
“然冷凝速度亦是关键！冷却不足，真空度不够；冷却过度，又浪费热能。此间平衡，难以把握！”
“还有这锅炉，压力若再提升，现有铆接工艺恐难以承受，有炸裂之虞！”
理论计算与工艺现实之间，存在着巨大的鸿沟。每一个微小的改进，都可能牵一发而动全身，需要材料、工艺、理论的全面配合，而这对于刚刚起步的大明工业而言，每一步都走得异常艰难。
与此同时，西山钢铁厂区，那几座已然能稳定产出灰口生铁的高炉旁，新的挑战接踵而至。生铁质地脆硬，无法锻造，主要用于铸造铁锅、农具以及蒸汽机底座等物件。但要制造更坚韧、更具弹性的工具、兵器乃至未来可能出现的机器转轴，就必须将生铁进一步炼成熟铁，乃至钢。
宋应星亲自坐镇在新建的“炒铁炉”和“坩埚炼钢炉”旁。他挽起袖子，不顾炉前的高温与烟尘，紧盯着每一次尝试。
炒铁炉前，工匠们用长长的铁棍不停搅拌着熔化的生铁，试图通过空气中的氧气将其中的碳氧化掉，得到熟铁。但火候极难掌握。
“宋大人，您看这次！”一个满头大汗的工匠喊道，“又……又炒过头了！成了豆腐渣一样的熟铁，根本没法用！”
宋应星上前查看，果然，那团半熔融的物质结构松散，充满了气孔，强度甚至不如好的生铁。他眉头紧锁，在本子上记录着：“戊号炉，鼓风量过大，搅拌过急，脱碳过度，得废铁。”这已经是本月第五次失败的记录了。温度控制、鼓风量、搅拌频率、甚至铁矿砂本身的成分，都影响着最终的结果。
另一边的坩埚炼钢法则更加神秘。将生铁、熟铁、木炭等原料密封在陶制坩埚中，高温加热，期望通过渗碳过程得到钢。但结果更是难以预测。
“开炉！”随着一声号令，灼热的坩埚被夹出。
工匠小心翼翼地将坩埚内的物质倒入模具，冷却后，宋应星亲自拿起小锤敲击检验。
“铛……”声音沉闷，断面呈灰白色，依旧是以熟铁为主，渗碳不足。
“再来！调整木炭比例，延长加热时间！”宋应星的声音带着一丝沙哑，却没有任何放弃的意思。他知道，这一步跨不过去，大明的钢铁就永远停留在低水平，无法支撑起陛下描绘的那幅工业蓝图。
失败，总结，再失败，再总结……工坊里堆满了各种形状的失败品。工匠们脸上带着疲惫，眼神中却大多是不服输的倔强。他们都是李福、宋应星从万千匠户中挑选出来的佼佼者，有着丰富的经验和极强的动手能力，但面对这些前所未有的难题，也时常感到茫然。
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