用叶入药的，应在叶子刚刚长成时采集；用芽入药的，应在芽刚长足时 采集；用花入药的，应在花刚刚开放时采摘；用果实入药的，应在果实成熟 时采摘。此上种种，都说明采药之事不能限制时间。其主要原因是：土壤的 温度和湿度随时间的变化而变化；气候也有着明显的寒暖变化。比如平地花 开是在三月，而深山中则要到四月才开，唐代诗人白居易在《游大林寺》一 诗中说道： ‘在一般的地方四月就花落了，而这时山中寺庙的桃花才刚刚盛 开，’就是这个道理。这种景观形成的主要原因，是地势高低不同所引起的。 再如筀（guī）竹笋有二月发芽的，有三、四月发芽的，还有的直到五月才发 芽，这就是晚筀了；稻子有七月成熟的品种，有八、九月成熟的品种，还有 直到十月才成熟的晚稻品种。同一类植物却有着不同的生长成熟期，这是各 种品种的物性不同而引起的。两广地区的小草，就是到了冬季也还是绿油油 的；而中原地区的高大乔木，一到秋天就落叶纷飞。南方的桃树、李树在冬 季也能结实；而北方的桃树，李树则只有夏天结实，这是各地气候不同所导 致的。同一块田地的庄稼，则是先浇肥灌溉的部分先发芽；同一个山坡种的 树，却是后种的后结果实，这是人力不同所造成的。难道这些都能限制在某 个固定的月份吗？采药不能按古法行事，就是这些道理。”
沈括在本文中驳斥了把采药时间机械地规定在二、八月的旧法，主张采 药的时间，应根据不同的用药要求而有所变化；同时还指出植物的生长又受 地理、地势、气候、人力等多种因素的影响，因此要因地因时制宜。这种见 解充分体现了他所具有的朴素辩证思想。
在工程技术方面，由于沈括从小对科学技术有着浓厚的兴趣，长期耳闻 目睹劳动人民的发明创造，故经他之手留下的科技资料很多，有的更是独一 无二的珍贵科技史料，比如有关活字印刷的记载，其文如下：
“用雕刻版印刷书籍，唐代时还没有得到广泛推广，从五代的冯道用雕 版印刷五经开始，以后的书籍，都是用雕版印刷的。到了本朝庆历年间 （公 元1042—1049年），有平民毕升，他发明了活字印刷术。他的办法是用胶泥 刻字，其深度如铜钱的边缘，每个就是一小印，用火烤的方法使它坚硬。事 先准备一块铁板，上面用松脂腊和纸灰之类的易熔物覆盖。当要印刷的时候， 就把一个铁框放在铁板上，再排满活字，这时就是一版，把版拿到火上烘烤， 等易熔物熔化时，就把书版放在上面，印出的字十分工整。如果只印几本， 是感觉不到方便之处的；但如果印几十本及至成百上千，那就会觉得印速飞 快，效率极高。
印刷时，常准备两块铁板，一块印刷的时候，另一块就用于排字，这样， 当第一块板刚印完，第二块板已经就排好字等着了。如此交替使用，印书速 度极快。每一个字均有几个印；至于 ‘之’、‘也’等常用字，多达二十几 个印，这样就解决了一板之内重复用字的问题。至于那些暂时用不着的字， 就按音韵分类存放到木格子中。如果遇到未曾准备的生僻字，马上就能刻出 来。
那为何不用木头来刻活字呢？主要原因是木材的纹理有疏密，沾上水就 会显现出来，而且还会与易熔物粘在一起不好拿下来。不象用胶泥活字印刷 完毕后，再用火把松脂和腊烤化，用手轻轻一拨，活字就从铁板上脱落，一 点也不会沾连。毕升死后，他的活字印就被我的子侄们得到了，保存至今。”
活字印刷术是我国古代四大发明之一，而其发明者毕升的名字能留给我 们后人，就全靠《梦溪笔谈》的这段吉光片羽。毕升创造的活字印刷是印刷 术上的重要革新，它早于欧洲四百多年。
除了丰富的自然科学资料之外，《梦溪笔谈》也记载了很多珍贵的社会 科学资料，内容涉及到当时的政治、官制情况、以及历史学、文字学、书画 学等各个方面。有许多条目反映了当时北宋社会的现实情况：臃兵冗政、官 员贪污成风、人民生活贫苦，而身为最高统治者的皇帝却认为天下太平而经 常大宴群臣。《梦溪笔谈》中许多有关典章制度的记载，可以作为正史的补 充，比如：他任职过鄜延路的经略使，在《梦溪笔谈》中就针对于经略使一 职的职权、隶属关系等方面作了详细的说明。
在这本书中，沈括用了不少篇幅记下了当时为统治阶层所看不起的布衣 平民，及他们为社会所做的巨大贡献。比如前面讲过的盲人卫朴修历，布衣 毕升发明活字印刷术，以及被人们誉为“造班鲁班”的巧匠喻皓兴建灵感塔， 水工高超巧合龙门的事迹等等。
《梦溪笔谈》的另一部分重要内容是记载了沈括本人的科学研究成果。 主要有数学，天文历法，物理学的分支学科如：声学、光学、磁学以及其它 学科的珍贵资料。
在数学方面，沈括首创了“隙积成”和“会圆术”。在对数学几何学进 行研究的过程中，他发现《九章算术》中，所用来求圆柱、圆台堆积体积的
“刍童术”不很准确，因为“刍童术”实际上是用来求长方台体积的公式， 而圆柱、圆台的堆积体积是有空隙的，它的实际体积与中间没有空隙的长方 台体积显然不相等，所以借用“刍童术”来计算圆柱、圆台的堆积体积当然 就很不准确。然而一千多年来，由于没有找到实际的计算公式，人们就一直 采用这种不精确的计算方法。沈括经过长时间的研究和推导，发明了一个新 的计算公式，称之为“隙积术”，实际上就是高等数学中的高阶等差级数的 求和公式；设一堆积体的上下宽为a和c，上下长为b和d，高为h，依照《梦 溪笔谈》的原文所述的计算法译为现代数学公式就是：
h h
体积= [(2a 然后用一小块蜡把丝粘在磁针的腰上，并将它悬挂在没有风的地方。这样， 一个灵敏而实用的指南针就可以实用了。
那么，指南针是否就指向正南而毫无偏差呢？沈括对常人毫不怀疑的日 常问题提出了疑问，并进行了多次试验。结果，沈括发现磁针的针尖有的指 南，有的却指向北。虽然限于当时的科学认识水平，他不知道磁石有南北两 极，因而磨出的磁针也会指北，但他能注意到这个问题并提了出来，也是很 了不起的。同时，通过测定，沈括又察觉到指南针并不指着正南，而是略微 有些偏东。这样，他就成为世界上第一个发现地磁偏角的科学家。通过现代 研究，我们知道：地球的磁南北极与地理南北极并不完全重合，而是有着一 定距离，因而也就形成了地磁偏角这一现象。西方发现地磁偏角是在 1492 年哥伦布第一次航行，横渡大西洋时才发现的，比沈括晚了四百年。
在光学方面，沈括通过亲身实测，在《梦溪笔谈》中对小孔成像、凹面 像成像、凹凸镜的放大和缩小作用等作了通俗生动的论述。他把小孔成像和 凹面镜成像联系起来，指出成像是由于光线穿过小孔或焦点而形成束光的缘 故。他还论述了镜面凹则照人像大，凸则照人小的原理，并指出可以应用这 一原理，调整镜面的大小与凹凸，可以使所照的人像与实体一样大。另外， 在做凹面镜成像实验时，他还发现当日光照射在镜面上，反射的光线汇集于 一点（即主焦点）时，温度非常高，可以引火。这说明了他对太阳能的利用 也有了初步的认识。
在声学方面，沈括也颇有研究与见解。他把几个小纸人放在七弦琴上进 行实验，发现，当拨弹一根弦的时候，放在比这根弦高八度 （一个音阶）的 另一根弦上的小纸人会跳动起来，而其它弦上的小纸人则不会跳动。即使是 两只琴，当弹一只琴的弦时，放在另一只琴上相应的弦上的小纸人也会跳动。 这个实验证明：一个发声体的振动能引起另一频率相同的发声体的振动。沈 括称此现象为“应声”即是现代物理学名词“共振”。
除了以上所介绍的之外，沈括对其它许多学科也有着深入的研究，独到 的见解，《梦溪笔谈》也就是这样一部集作者见闻、研究成果之大成的博物 著作，记录了当时科学技术的最新成就，反映了我国科学技术的高度发展情 况，故而被称作“中国科技史上的里程碑”是非常恰如其分的。
《梦溪笔谈》是沈括毕生从事科学工作的心血结晶，但他的著述并不止 此，他还有许多文章，主要保存在他的文集《长兴集》中，后人还把沈括搜 集到的医疗方法、药方与苏轼 （即苏东坡）的医药杂说合编成一部《苏沈良 方》。史书上称他“博学善文，于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算无 所不通，皆有所论著”是很恰当的。
但这样的一位杰出人物的晚年生活是非常不幸的，他的继妻张氏对他不 好，甚至经常打骂虐待，使他的体质更弱，并时常精神恍惚不安。一次乘船 过长江，他几乎自己掉入江中，幸而被人拉住。宋哲宗绍圣二年（1095年）， 这位学识渊博、成就卓越的科学家，爱国爱民、矢志不移的科学家、政治家， 离开了这个世界，享年六十五岁。
结束语
宋朝，封建经济进入了比较高的发展阶段。农业技术、纺织、冶炼、陶 瓷、造纸、造船等各行业都取得了很大成就，广大劳动人民同时积累了丰富 的实践经验，这个时期自然科学的发展出现了一个前所未有的高峰。沈括能 在自然科学的许多领域取得杰出成就，是与当时的生产技术水平，社会大环 境分不开的。
沈括的思想中，具有朴素的唯物主义思想和发展变化的观点。他认识到 了自然界事物变化是有规律的，而这些规律是不依人们意志为转移而客观存 在的。他还认为事物的变化规律有正常变化和异常变化，不能拘泥于固定不 变的规则。正是这些正确的思想观点，在精神上支持了他在科学技术所进行 的研究、创造。
也正是由于他有着正确的思想倾向，使得他不同于那些轻视广大劳动群 众的封建官吏，而是十分重视劳动人民的实践经验和发明创造，他不断地从 广大劳动人民那里汲取智慧和力量。他说过：“至于精巧的器皿，各种生产 工具的尺寸、大小、颜色等等。难道都是圣人制定的吗？那些各行业的工匠， 普通的劳动者都是生产技术的创造者。”能有如此观点，在当时是难能可贵 的，而正因为这样，沈括才具有了不断发展创造的力量源泉。
沈括，是我们中华民族的杰出代表，他所具有的优点：智慧、坚毅、正 直、勇于进取等正是中华民族所固有的传统美德。历史的车轮驶到今天，也 是因为有着无数象沈括这样的人，不断给历史这部机车添油加力，才使它永 远滚滚向前。沈括的名字，已经镌刻在中华民族的文明史上；而他留给我们 后人的宝贵科学财富，我们要继承，更要发挥光大，使中华民族永远屹立在 世界民族之林的最高峰！
中外科学家发明家丛书：斯蒂芬逊
斯蒂芬逊
乔治·斯蒂芬逊（1781—1848年），英国工程师。他一生未受过正规的 文化教育，但他刻苦自学，勤于钻研创新，发明和制造了世界上第一台蒸汽 机车，被尊为铁路之父，开创了人类交通史上的新纪元。
斯蒂芬逊以他一生的辉煌成就为我们树立了自学成功的典范。
一、自学、勤奋、上进
1781年6月9日，斯蒂芬逊出生于英格兰北部诺森伯兰（今纽卡斯尔） 的华勒姆村。父亲是煤矿工人，母亲是普通的家庭妇女，两个人都不识字， 在他们的结婚证书上，都是以划十字代替签名。全家八口人全靠父亲一人挣 钱养活，生活非常困苦。
斯蒂芬逊和他的父母一样，从未上过学。他是家中较大的男孩，得帮助 父母照料弟妹。为了分担家中的生活重担，8岁起他就去给人家放牛，10岁 时在煤矿上做些零活，14岁就跟随父亲到煤矿正式上工。
当时，煤矿里已经广泛使用瓦特改良的蒸汽机抽水。斯蒂芬逊来到矿上， 先是担任蒸汽机司炉的助手，擦拭机器，给机器加油，做烧火工。斯蒂芬逊 生性好钻研，他对蒸汽机能带动抽水机极感兴趣。别人修理机器时他在旁边 细心观察，了解机器的构造和性能。他还利用工余时间用泥巴制作蒸汽机、 锅炉、汽缸、飞轮，做得和真的差不多。
有一天，煤矿发生了事故，蒸汽机停止发火，全矿的工人都休息了一天， 机械师和机匠们都回家了，只剩斯蒂芬逊一个人在矿里看守蒸汽机。
斯蒂芬逊在巨大的机器周围东张西望，这里是推动轮，这里是回气管、 这里是最重要的活塞……他越看越有趣，猛然间想到：“我可以把它拆开来 研究研究，看看他内部的结构呀！”他走到煤矿主任面前说：“主任先生， 趁着这一天休息的机会，我想把机器清洗一次好吗？”这是一件有利于煤矿 的事情，主任当然应允了。斯蒂芬逊非常欢喜。立刻就动手拆起来。
他把蒸汽机全部拆卸开，一件一件的仔细弄明白，活塞是怎样的？汽筒 是怎样的？飞轮是怎样的？没多久，整座机器就变为一堆零件。斯蒂芬逊逐 一看明白了，知道了动力的原理，就想把机器装配成原来的样子。但拆散容 易装配难。等他把一大堆零件重新装配起来的时候，屋外早已是星斗满天了。
在回家的路上，斯蒂芬逊的怀里好象揣着一只小兔子，咚咚地蹦跳个不 停，他怕第二天机器开动不了，耽误了生产，主任不会饶恕他。他越想越害 怕、越紧张，一晚上都没睡好觉。
第二天天还没亮，斯蒂芬逊便急急忙忙地赶到了煤矿。等了好一会儿， 机械师来了。看到机械师生火发动机器，斯蒂芬逊一声不响很是恐慌。不久， 火力烧足，机械师打开汽闸，只见活塞活动起来，全部机器非常灵敏地转动 起来，斯蒂芬逊那颗悬在半空的心，才像一块石头似地落到了地上。
由于这次实践，斯蒂芬逊对蒸汽机的兴趣更浓了。他渴望自己也能制造 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，送给煤矿上 年轻的工程师尼古拉斯·伍德看。伍德称赞斯蒂芬逊非常有志气，并要他“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。”伍德告诉斯 蒂芬逊说：“一切知识，书本上都有记载。”伍德是对斯蒂芬逊一生成就具 有重大影响和作用的人物之一。
斯蒂芬逊领悟了伍德的意思，是要他从书本里求得最大的智慧。可是因 为家境贫穷，他一直没有机会跨入学校的大门，至今还是个文盲。连字都不 认识，是读不懂高深的理论书籍的。为了填补科学知识的空白，斯蒂芬逊决 心从头学起，那年他已经17岁了。
斯蒂芬逊开始在附近的一所夜校里读书，每周三个晚上上课。从此，他 节衣缩食，把每一分能省下来的钱都积蓄起来，用来选购必要的书籍和交纳 学费。白天他要到煤矿干活，随身带着书本，不放过可以利用的分分秒秒， 有空就学；晚上下班回家，吃过晚饭，就伏案灯前，又如饥似渴地攻读起来； 为了贴补家用，还得抓点空暇时间给人家刷补皮鞋、修理钟表，生活过得非 常紧张。在夜校里，斯蒂芬逊和七八岁的孩子们一起上课，他一点也不感到 害羞。他坚持刻苦学习，春夏秋冬，风雨无阻。随着时间的推移，斯蒂芬逊 的知识也逐渐增多。他阅读各种科学知识的书籍，探求蒸汽机的奥秘。这样， 他不仅熟悉了各种机器的使用情况，而且掌握了它们的理论知识。到 1800 年，19岁的斯蒂芬逊已经是矿上一名心灵手巧、艺高技深的机械师了。
1802年，21岁的斯蒂芬逊同芬妮·韩德逊小姐在纽朋教堂结婚。在结婚 证书上，斯蒂芬逊签上了自己的名子。虽然字体仍然有些歪歪扭扭，像儿童 的书法，但他毕竟掌握了文化知识，没有象他的父母那样用划十字代替。
斯蒂芬逊和芬妮生活得非常快乐，不久，他们有了一个儿子罗勃。当小 罗勃3岁时，芬妮生了重病，竟一病不起，最后终于不治而去。斯蒂芬逊只 好将儿子交给小他3岁的妹妹蕾莉照顾，自己独自北上到苏格兰蒙特罗斯矿 担任一台新型瓦特蒸汽机的操作工，但时间不长，斯蒂芬逊就回到了家乡。
1808年，英国正在同拿破仑作战，当局下令征抽民兵组织军队。斯蒂芬 逊被征入伍。在朋友们的帮助下，借了些钱捐给政府，才豁免了兵役。不久， 斯蒂芬逊恢复了在煤矿上的蒸汽机车制动工的职位。
斯蒂芬逊仍然对每一样机械的操作、修理，都有特别的兴趣和才干。附 近的矿主、厂主和一些工商界的名人组成的“巨联会”不久后都对他的才华 另眼相看。
煤矿上装有一台新型而且价格昂贵的纽可门泵压机器，但使用一年来常 出毛病。斯蒂芬逊闲暇时经常经过此地，对这台爱出毛病的机器有过一些了 解和观察。有一次，煤矿主人请了许多人来修理，可是没有一个人能找出它 的真正毛病。大家看着这台机器，束手无策。机器一停，煤矿就要变成一个 水潭了。
突然，总工程师说：“你们为什么不去叫斯蒂芬逊来修理呢？”
在场的人听了这句话，都非常惊奇。不一会，有人叫斯蒂芬逊来了。总 工程师问他道：“乔治快来，快来，机器出了毛病，你能修好吗？”
斯蒂芬逊不假思索地回答说：“我来试试看。”
其他的工程师、机械师看他不过是一个年轻的机匠，都露出看不起他的 神情，但因情况紧急，只好让他试一试。
斯蒂芬逊立刻走到机器旁边，他从容不迫地把机器仔细地拆开，调整好 出毛病的地方，再照原样装配好。然后，他很和气的对众位工程师们说：“现 在可以把蒸汽通入试试了，我相信没有毛病了。”
许多工程师还是露出不信任的冷笑，谁知把汽门一开，机器完全像平时 一样的转动起来。从此，工程师们再也不敢瞧不起他了。
煤矿的矿主为此颁给斯蒂芬逊十英镑奖金，并允以升职。
1812年，斯蒂芬逊31岁时，升任机械工程师，掌管全矿山的机器，年 薪100英镑。此外，他还兼管“巨联会”所辖其他各矿山的机器设备。
斯蒂芬逊特别注重儿子罗勃的教育。他不愿意儿子的童年同自己一样， 他送儿子到最好的学校去读书受教育。同时，从儿子的受教育过程中，他也 可以跟着学习。斯蒂芬逊后来向儿子学习化学、物理等科学知识。罗勃反复 向父亲讲解，直到父亲掌握为止。罗勃终于没有辜负父亲的重望，后来成为 父亲的有力助手。
斯蒂芬逊在家里不断研究和发明制做一些机械：他和儿子罗勃合作制成 的一个日晷（guǐ）装置在住宅大门上方，时至今日仍屹立该处。他制作一个 发条操作的稻草人，在他的花园里飞来飞去，吓走各种野鸟，当然也惊吓了 他的邻居。他发明了一种能栓住花园门的装置，除了他自己能通过外，其余 人不能通过。他设计过一盏能在水底使用的灯，他曾在夜间用它在池塘中抓 鱼。……
斯蒂芬逊在当地成为一位家喻户晓的人物：有高超技能的工程师，充满 着发明的天才，心地坚定但却也十分顽固，有着奇怪的幻想和理论，但却是 一个热心和乐观的实干家。
1820年，斯蒂芬逊举行了第二次婚礼，新娘是伊莉莎白·海德玛。斯蒂 芬逊这次在结婚证书上的签字不再是歪歪扭扭了，他的签字矫健有力。
二、安全灯之争
工业革命促进了英国工业的迅速发展，工业的发展使得对煤炭的需求急 剧增加。但是，当时煤矿内的爆炸事故也层出不穷，矿工死伤很多。一心追 求利润的矿主们深怕受到舆论的谴责，竭力掩盖爆炸事故的真相，阻止这类 消息的传播。但是，事实是掩盖不住的。英国北部各矿陆续地发生了较大的 爆炸事故，这引起了各界人士极大的关注。英国慈善团体组织的“防止煤矿 事故协会”邀请化学家汉弗莱·戴维对煤矿内常发生爆炸的原因及防止发生 爆炸的方法进行研究。戴维经过研究、实验，发明煤矿安全灯。灯上装有“约 束火焰的网筛”和“防风筛”，前者可任煤气、空气和光等通过而将这类混 合气的温度降低，因而火焰不能越出网筛；后者是防止风力过大，以保安全。
1815年11月，戴维在伦敦皇家学会上发表论文，论及矿内易燃气和照 明改良方法以防止爆炸。
1816年，戴维研制的安全灯正式问世，矿工试用后，功效良好。
就在戴维在伦敦紧张地研究安全灯的时候，斯蒂芬逊在家中也进行了另 外型式安全灯的实验。
斯蒂芬逊工作的坎林沃斯煤矿数十年来常因明火照明引起矿井起火爆 炸，他目睹每一次悲惨的事件，决心为防止爆炸而改进明火照明灯。1815年 12月，斯蒂芬逊在纽塞文哲会上做了演讲，公布了他研究的安全灯。
斯蒂芬逊认为，“燃烧后的空气一吹到火焰，火就会熄灭，如果能以比 燃烧气体移动速度还要快的速度产生反向气流的话，就可以防止火焰的移 动。”斯蒂芬逊制作的安全灯，空气是从装油容器侧壁上的圆型小孔流入的， 接着经小孔又将空气引进两块板之间，最后通过一连串的小孔引向火焰。
在文哲会上，斯蒂芬逊的好友伍德担任讲解员，斯蒂芬逊站在一旁，当 他发现伍德的讲解有细微的错误时，便立刻作详尽而准确的解释。他从矿井 收集了许多氢气，用火点燃他的灯，证明这灯是安全的。
后来，戴维的安全灯拿到纽塞来展览时，许多人都认为这灯和斯蒂芬逊 制作的灯一模一样。
戴维的安全灯受到国家的宣扬，得到最高的赞誉。他获得了2000英镑的 酬劳，而斯蒂芬逊只获得了100英镑的奖慰金。熟悉斯蒂芬逊的人为他大鸣 不平，他们认为斯蒂芬逊发明制作安全灯在戴维之前，这样对待斯蒂芬逊不 公正，于是就出现了关于安全灯的争论。
尽管斯蒂芬逊在纽塞文哲会上公开宣布安全灯的日期在戴维之后，但人 们都能证明，早在戴维发明安全灯之前，斯蒂芬逊已制作出他的安全灯了。 1816年到1817年，当地报界对这一争执进行了多方报道。
戴维认为斯蒂芬逊剽窃了他的发明，斯蒂芬逊不是懦弱的人，但他始终 保持沉着、冷漠的态度。斯蒂芬逊请朋友们在1817年3月13日给《哲学杂 志》写了一封措词慎重的信，信中说：
“上一期贵刊似乎认为我对安全灯管及孔径的构想是得自戴维爵士之研 究……显然你们没有看到我对外公开发表的陈述，不然，不致怀疑我的正 直……事实上，该安全灯的原理，早在戴维爵士开始研究之前，我已在此矿 区获得理解与应用。此灯的制作计划及事实均有制造商可以为证，其为时均 在戴维爵士有意解决问题之前……”
尼古拉斯·伍德非常熟悉自己的朋友斯蒂芬逊，他了解安全灯的制作过 程，他在报刊上撰写文章、发表文件、书信，介绍斯蒂芬逊研制安全灯的过 程，全力支持朋友，为斯蒂芬逊主持正义。巨联会也为斯蒂芬逊呼吁清白。
1817年11月1日在纽塞大会堂举行了一次大会，会上公布了斯蒂芬逊 研制安全灯的全部经过。锡匠何格证明1815年10月7日斯蒂芬逊携其设计 图来店里请他制作安全灯；许多矿工证明，早在8月间此灯已在矿井里试用， 斯蒂芬逊的儿子罗勃和朋友伍德都曾参加过研制工作，将危险气体带回家 中，试验时曾发生气体反燃现象，但并未爆炸。斯蒂芬逊改进后的安全灯是 在11月4日完成，实际应用于矿井中的是11月24日第三次改进的灯，在 12月间正式公布于文哲会上。
大会认为斯蒂芬逊没有剽窃戴维成果的可能，认为斯蒂芬逊应享有同一 奖励，因而奖励斯蒂芬逊1000英镑及一银质纪念杯，银杯上镌刻着“第一位 运用安全灯原理的制造者”的字句。大会使斯蒂芬逊获得了应有的尊崇与地 位。
大会报告发表10天之后，戴维致函大会委员会，他认为斯蒂芬逊欺骗了 大会委员会，侵犯了他本人的荣誉。戴维一直到去世时也不相信斯蒂芬逊这 位贫贱及少有化学知识的工人会发明安全灯。
这场安全灯之争一直持续到 1883年英国国会下议院的一个委员会出面 调解始告平息。该委员会宣布乔治·斯蒂芬逊的发明经证实非假，“乔治事 实上是在成名科学家戴维之前已阐明了安全灯制造原理”，荣誉应该共享。
以后数十年中，英国东北部煤矿继续使用斯蒂芬逊发明的安全灯，其余 各煤矿则使用戴维的安全灯。戴维设计的安全灯，因其灯头部分易发热，1825 年间在梨兹矿井曾导致一次爆炸，有24人丧生。斯蒂芬逊的安全灯，内火焰 由玻璃座围绕，从无过热现象发生。
这项发明之争的故事，不过是历史上神秘巧合的事件之一，斯蒂芬逊卷 入这次安全灯的争执纠纷中，促使他更坚定地朝着能改变世界的科学事业迈 进。
三、制造机车
斯蒂芬逊生活的18、19世纪是资本主义迅速发展时期。特别是1768年， 苏格兰的瓦特发明了蒸汽机。蒸汽机的广泛使用，使手工业性质的小生产发 展成大生产，大大推动了工业革命。这就把交通工具的改革提到日程上来。
1801年，英国人特列维蒂克制造出第一台蒸汽机车。这部机车在试车时 不是在铁轨上行走，而是在平地上行走。特列维蒂克点火烧气后，就跑到一 边喝水去了，结果机车失去控制撞进一间民房，机车也烧坏了。3年后，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——这辆机车是在铁轨上行走的。这是历史上火车机车 的诞生。但因机车太重，轨道不胜负荷而未能使用。特列维蒂克连遭失败， 灰心丧气，就不再研究制造机车了。
1807年，美国的富尔敦发明了汽船，基本上解决了水上运输问题。但陆 上交通工具仍以马车为主，不能适应生产发展的需要。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，但经常出事故，因此没有实用的价值。许多人都嘲笑特勒维说：
“你的火车，还不如我的马车跑得好呢！”特勒维一生气，也不再去研制火 车了。
就是在这种情况下，斯蒂芬逊开始了研究火车。斯蒂芬逊想，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制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？他仔细观察，反复思考，终于悟出 了其中的奥妙。原来，火车拉得多，跑得快，全靠着“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1000多公 里，特意来到瓦特的故乡苏格兰，在那里整整工作、学习、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。
从瓦特研究发明蒸汽机的过程中，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，斯蒂芬逊明白了能量转变和能量守 恒定律。煤燃烧放出能量，水受热变成蒸汽得到能量。啊，原来是蒸汽的能 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，能量就越大，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，制造出了他的第一 台蒸汽机车“布鲁海尔”号。7月25日，斯蒂芬逊的机车进行了第一次试车， 吸引了不少人前往观看。这辆火车头运行在平滑的道轨上，载重30吨，牵引 着八节车厢，行驶时不会脱轨，但行驶的速度很慢。从坎林沃斯煤矿到港口， 距离不到15公里，要行驶近2个小时。由于没有装配弹簧，车开起来，震动 得很厉害。观看试车的人们议论开了。有人讥笑斯蒂芬逊“你的车怎么还不 如马车呀！”有的人找到他说：“你那玩艺儿拉东西不中用，可声音比打雷 还响，把牛马都给吓跑啦！”人们说的倒也是实情。试车时，由于震动太大， 连路基都震塌了；放汽时声音尖得吓人，把沿线附近的牲口惊得乱跑乱叫， 引起农民恐慌。一些原来赞成试验蒸汽机车的官员，现在也起劲反对，断言 用蒸汽机车作交通工具是不可能的。
斯蒂芬逊并没有因为试车的不理想而气馁，他相信，有志者事竟成。他 以巨大的勇气和毅力，决心总结经验，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。
经过改进，斯蒂芬逊于1815—1816年，又重新制造了两台更为完善的蒸 汽机车，分别是“威灵顿”号和“我的上帝”号。机车的牵引力和行驶速度 都有显著的提高。第一台机车的许多地方都是根据特莱维茨克的机械制作 的。而第二台机车则完全是斯蒂芬逊独立发明的，通过装在外部的连接杆连 接车轮，减免了许多粗制的齿轮。
斯蒂芬逊和其他的工程师不一样。他在研究蒸汽机车时也不忽视研究主 机以外的辅助系统，他同时还研究如何使路轨增加强度。他研制的火车虽然 较一般的为轻，速度也较快，但仍然会压损路轨。1816年，斯蒂芬逊和威廉·洛 施一道研究轨道的阻力和载重之间的关系。这一研究为他后来改进轨道结构 在理论上作了必要的准备。斯蒂芬逊和洛施因这一研究而取得铸铁路轨的专 利而将坎林沃斯的运输轨道予以重建。
斯蒂芬逊在坎林沃斯制作的蒸汽机车以及他和洛施合作制造的铁轨立即 风行英国各地。在1814年到1825年这段时间里，斯蒂芬逊为各地煤矿制作 了55台煤矿用机械，其中有16部蒸汽机车。
斯蒂芬逊铺设的第一条全新的铁道是1819年在纽塞附近的黑顿矿区。全 长8英里，其中有1英里半在山区使用固定引擎，有3英里 （4.8公里）仍 利用两面自然重力辅助，其余部分全用蒸汽机车牵引。关于这段铁路，有两 位德国工程师曾作过详尽的报道。爱丁堡著名的建筑师罗伯·斯蒂逊在参观 了铁道后写道：“铁路工程上一些了不起的发明都由纽塞的斯蒂芬逊发展出 来了，尤其是他的蒸汽机车，更令人称道。”
当时，许多国家都还停留在以马车为交通工具的阶段，斯蒂芬逊已经开 始独占矿冶蒸汽机车的使用和生产。虽然，他的机车很粗陋，而且仍在试验 改进中，但来自各国和各地的参观者络绎不绝。
斯蒂芬逊制作的蒸汽机车一经在煤矿上使用，很快地就显示出了它的无 比优越性，使运输效率大幅度上升，改变了煤矿原来运输落后的面貌，从而 为增长煤炭生产创造了极大的有利条件。
四、斯托克顿—达灵顿铁路的修建
1821年4月19日，英国议会通过了修建斯托克顿—达灵顿铁路的议案。 修建这条铁路的发起人爱德华·皮斯写信邀请斯蒂芬逊为这条铁路做一次测 量。斯蒂芬逊在回信中表示虽然目前工作繁忙。但愿意协助皮斯先生测量出 最佳路线，并协助修筑铁路。
斯蒂芬逊向皮斯先生推荐了他铺在黑顿矿区的平滑的金属轨道。斯蒂芬 逊知道如果想说服铁路公司采用他制造的蒸汽机车，而不再用马匹，他就必 须让铁路公司决定使用他的铁轨。
虽然皮斯私下里很向往蒸汽机车，但因为当时蒸汽机车在速度方面显示 不出优势，所以，铁路公司正式采用的标志上面画着一匹马，拖着四节车厢 行驶在路轨上，公司的格言是“牺牲小我，为社会服务”，说明这条铁路也 是使用兽力。
7月，斯蒂芬逊正式被委任担任该公司的工程师，负责测量和修筑这项 工程。
10月15日斯蒂芬逊开始了测量工作，26岁的年轻人约翰·迪克逊做他 的助手。刚刚从坎林沃斯煤矿经理尼古拉·伍德处见习回来的18岁的儿子罗 勃是斯蒂芬逊的另一位助手。他们在两周内就完成了野外的初步勘测工作。 在测量工作进行时，斯蒂芬逊仍然不忘使用蒸汽机车为动力，并为此进行了 设计。
斯蒂芬逊还为了能在这条铁路上使用机车为牵引动力，写信给伦敦的土 地经纪人，在国内推动铁路交通的先锋威廉·詹姆士先生，“我们十分期盼 这条铁路能行驶火车。”詹姆士提倡铁路运输，他原先构想在铁路上牵引的 动力仍然是马匹和固定式引擎，但很快就开始谈论起蒸汽机车来了，他公开 赞扬斯蒂芬逊的蒸汽机车。
修筑这条铁路使用什么样的轨道材料，是一个重要的问题。当时斯蒂芬 逊和洛施合作制造了铸铁轨道并获得专利，向他们订货者很多。1821年，漠 佩附近的百灵顿铁工厂工程师约翰·柏金绍发明了长15英尺（4.592米）的 锻铁钢轨也取得了专利。斯蒂芬逊前往参观后认为，锻铁钢轨确实优于他所 发明的铸铁轨道，因此，他建议公司购买柏金绍的轨道。公司的董事们都为 斯蒂芬逊高度的诚实和完整的人格表示感动。如果购买自己生产制造的轨 道，他会有一大笔收入，但是，斯蒂芬逊决心在这条铁路上使用蒸汽机车， 他知道自己将要从事的是一件大事，根据他的经验，使用延展性大的锻铁钢 轨是极其合适的。所以，他宁愿牺牲个人的经济收益，选用较好的锻铁钢轨。
这条铁路的修建，是铁路工程上的创举，斯蒂芬逊立下不少规则，数百 年后直至今天，仍为铁路工程上遵循的规范，例如，铁轨宽度选定4英尺8 英寸半 （现在轨距为1.435米），至今英国及世界上大多数国家都采用此标 准。
斯蒂芬逊对于枕木的设计、选购及装置也十分重视。他亲自去伦敦察看 及购买橡木；到矿山选购石料；到南威尔士定购部分铁轨……凡是修筑铁路 用的建材的式样、价格、选购、订约等均由斯蒂芬逊作最后的抉择。以至于 忙得他顾不上给住在坎林沃斯乡间的妻子写信，终年忙碌奔波于修筑铁路 上，将全部时间都用于工作。
1822年5月30日，这条铁路的第一段铁轨在斯托克顿正式安装。举行 了盛大的开工典礼，斯托克顿市市民举行庆祝游行，市内钟声鸣响及港内大 小船只汽笛齐鸣，礼炮声不绝于耳。300名手持铁锹、铁铲、斧头的铁路工 人开始了一项新的工程。
斯蒂芬逊和工作人员一起终日忙碌。在建筑铁路的同时，斯蒂芬逊还考 虑要如何筑篱保护铁路，防止儿童及牛羊等上路轨发生事故。
在建筑铁路的过程中，斯蒂芬逊还设计建造了根勒河上的铁路桥。全桥 长50英尺（15.24米），至今仍保存着。斯蒂芬逊是第一个设计铁路桥梁的 人。
在铁路修建的过程中，铁路公司根据斯蒂芬逊的要求允许使用蒸汽机 车，使斯托克顿—达灵顿铁路成为有史以来第一条公用客货运输的火车路。
五、成立机车工厂
1823年5月30日，英国国会通过了火车法案。谁来制造蒸汽机车呢？ 在当时没有一家专门的机车制造工厂。
6月，斯蒂芬逊父子和皮斯及迈克（制造锻铁钢轨的铁工厂主）决定共 同出资，合作开设一家机车制造工厂。这是世界上第一个机车制造工厂。
他们在纽塞的福街购买了土地，雇佣工人开始为斯托克顿及达灵顿公司 制造两部火车头。
斯蒂芬逊在这种机车的对轮上首次采用了联轴组装，使机车的性能比过 去大大提高了一步。
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汽，用小管通到烟筒 里去，利用小管里蒸汽向上冲力，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，运行安全的机车
“旅行1号”，为火车的制造和发展奠定了坚实可靠的基础。
1825年，斯托克顿—达灵顿铁路如期圆满竣工。9月27日，期蒂芬逊制 造的“旅行1号”机车，在这条铁路上进行试车表演。
试车表演这天，晴空万里，早晨5点30分就有群众聚集在铁路旁边。许 多人都替斯蒂芬逊担忧，怕他今天的试车失败，或是行驶不了多少时间，车 身就要毁坏。
早晨8点，斯蒂芬逊亲自驾驶着“旅行1号”机车准时行驶在新建的铁 路线上。列车外形类似驿车，内部装有坐垫、地毯、方桌、座位。列车全长 约400英尺 （121.92米），火车头及煤、水车厢居前，继之有6节车厢：5 节盛煤，一节盛面粉，然后是公司人员试坐的车厢和6节满载来宾的车厢， 紧接着的是14节满载工人的车厢，最后则为6节煤车。全车共由38节车厢 组成，共载重90吨。
