截至1914年，几乎所有的国家都迈入了铁路时代。铁路的传播超越了任何界限，丛林、高山、河流和沙漠等最严峻的自然障碍被能工巧匠们一—攻克。

在所有工业革命时代的伟大创举中，铁路的发明对后世的影响最为深远。在铁路出现以前的世界里，不论远近，只要踏上旅程就意味着一场艰巨的冒险。即便是法国或英国等领土面积较小的国家，国内的旅行时间也可长达7天；而想要横跨美国、中国或俄罗斯等大国，则可能需要数月之久。直到19世纪早期，许多人终生都未能走出其出生的小镇或农村，也绝没有人能够拥有快过奔马的本领。对于普罗大众来说，旅行实在是太过艰难且奢侈，这反过来也限制了思想和技术的传播。

铁路带来了什么

流动性的缺乏成为阻碍经济和社会发展的主要因素。虽然与丰收之地相隔仅几百公里，人们却有可能因为交通不畅而遭受饥荒；易腐食品无法在缓慢的马拉小车或运河船只中得以保存；寄送国内信件需耗时数日，报纸上刊登的消息实则都是旧闻。战争时期，人们往往在几个月之后才能收到亲人的消息，发生在邻近地区重大事件的传播速度也极为缓慢。

旅行的受限还转化成社会意识的局限性。由于鲜有机会结识村子以外的适龄青年，人们选择配偶的范围小得可怜。当时的时间概念也完全不同于今日，人们遵循着日出而作、日落而息的规律，即使两个村庄相距仅数千米，但东西方位差异将会导致其采用的作息时间各不相同。

铁路时代的到来改变了一切。如果没有统一的标准时间，列车时刻表将会一片混乱，各国被迫开始实施国内和国际时间的标准化。或许因此之故，才诞生了作为当今世界通用标准的格林尼治时间。而美国四大时区的划分也同样受此影响。尽管通往符拉迪沃斯托克（原名海参崴）的西伯利亚大铁路横跨了7个时区，但这条世界上最长的线路仍然按照莫斯科时间运行。无论是在铁路运营还是生活的各个方面，准时和守时都变得极为重要。铁路出现以前，白天的时长为10个小时，而铁路的到来定义了今天8小时的标准时间结构，换言之，正是铁路创造了“朝九晚五”的常规生活。

铁路推翻了关于距离和时间的一切固有概念，引发了社会的剧变。铁路使得远距离工作成为可能，人们不再依附于土地生活，最后的封建遗迹被清除殆尽。工人按照标准时间工作并取得相应报酬，因此，资本主义的壮大与铁路的扩张齐头并进。工作范围的扩大也促进了城市和乡镇的空前发展。常被人们认为是汽车时代产物的郊区扩张现象，其实是通勤线路发展的结果。

费用低廉且相对舒适的长途旅行不仅开阔了人们的眼界，也丰富了人们的想象力。去海边度假、参观展览等以往遥不可及的事物，如今已成为生活常态。从社会层面上来说，由于人们的活动范围不再局限于周围地区，婚姻伴侣的可选择性突然大为提高。在铁路的助力之下，全国性的会议得以召开，极大地促进了思想的交流，工业革命的发明在英国本土乃至全世界得到广泛传播。铁路还催生了职业竞技体育产业，俱乐部选手和粉丝们可以搭乘长途火车参加与其他球队的比赛，而联盟的规模大小则由他们一天之内的行程距离来决定。

铁路同样使战争发生了革命性的变化。传统意义上的军队补给仅靠抢掠维持，一旦物资消耗殆尽，军队只能被迫转移。由于受后勤方面的限制，战斗无法长时间持续进行，往往在几天之内便宣告结束。随着铁路的兴起，军队不再需要频繁地搬移驻地，其食物和弹药补给均可由最近的军需车站解决。在调动军队迅速平息国内暴乱，或对邻国发动战争等方面，铁路也起到了无法估量的决定性作用。

从马车道到轨道

世界首条铁路“利物浦一曼彻斯特铁路”于工业革命末期的1830年在英国开通。作为几十年来轨道、货车和发动机相关实验的成果结晶，它向人们证实了铁路才是陆路运输的必然发展方向。铁路技术其实源于远古的科技，早在7000多年前，车轮就出现在人们的生活中，而轨道也随即产生。在古希腊时期（公元前600-公元600年），为了防止下雨天车轮打滑，人们开挖出特定通道，以便装有车轮的客货车通行。类似的轨道也出现在庞贝古城和西西里岛遗址中。在希腊神话中，俄狄浦斯正是在这类通道上与父亲相遇，并在争夺通行权的过程中将其杀死的。

西方最早用于运输的木制轨道可以追溯到1350年，它的原型现存于德国弗莱堡的一座教堂里。在接下来的几个世纪里，德国和英国境内修建了数不胜数的马车道（或用类似轨道铺成的小路），用以运送矿区里的重载货车。这些道路最先出现在萨克森州，14世纪，该州成为德国主要的锡矿和银矿开采区。随着“挖掘车”（一种高效的四轮采矿卡车）的发展，州内的采矿活动在16世纪达到顶峰。这种卡车的底部装有一根突出的铁条，行进时插入木制轨道中间的槽内，以防止车辆偏离轨道。但无论司机的驾驶技术如何高超，交通事故仍然频发。然而，正是在采矿卡车的助力之下，大量矿石得以运上地面进行冶炼，德国的矿产行业也由此步入飞跃性的发展阶段。这种原始的运输体系起初完全依赖于人力，不过后来马匹很快被引入，取代人力来运送更重的货物。

接着，人们又开发出专供卡车行驶的轨道。最早出现在德国境内的这类轨道由木头制成，被称作“车行轨道”。到了18世纪早期，德国煤矿产区鲁尔境内的铁轨上已经配有L型凸缘，后来进一步发展为直接安装于车轮的轮缘，这種配置由此成为现代铁路轮轨的标准形式。

在轮缘发明的同时，英国也在开发一套基于德国，但范围更为全面的马车道系统。作为工业革命的摇篮，英国的车道把不断壮大的煤矿网络与新兴工厂连接在一起，并直通水路，将矿产资源运往更远的地区。交通系统对英国经济的影响巨大，1700年-1800年间，英国国内工业和民用煤炭消耗量就增长了10倍。17世纪，在英国东北部地区应运而生的马车道网络交通繁忙，成为人们口中的“纽卡斯尔大道”。到1660年，仅泰恩河畔地区就出现了9条车道，还有一些线路分布在中部通往南部地区。

1726年，史称“大同盟”的煤矿主集团修建了一条共享车道，连接分散在各地的煤矿。他们甚至还建造了坦菲尔德车道“干线”，其中大部分路段为双向双轨，可供车辆同时出入。线路穿过途中的“堤道拱桥”，将泰恩河畔的许多小型矿井连在一起。由石匠拉尔夫·伍德在峡谷地带修建的拱桥跨度为32米（105英尺），耗资1.2万英镑（相当于现在的150万英镑或240万美元），是当时英国最长的单孔拱桥，也很有可能是世界上最古老的铁路路桥。桥面承载两条轨道，“主道”将煤炭运送至河边，“回程道”供空车返回。在货运的鼎盛时期，每天在桥面上跑过的货运马车多达900辆。类似的车道在英国和欧洲其他地区也有不少，但企业主之间的合作却不多见，有许多矿主还故意修建障碍车道来阻拦竞争对手到达对岸。

直到18世纪后期，德国汉诺威附近的采矿工程师弗里德里希·克劳斯塔尔才开始首先尝试铁制轨道。很快，英国中部科尔布鲁克代尔地区的主要钢铁工厂都采用了铁轨运输。起初，矿主将一层铁皮钉在木轨上来解决木制轨道容易磨损的问题，随着冶炼技术的发展，人们已经可以使用纯铁作为轨道的制作材料。也正是在这个时候，英国中部的车道开始被称为“铁路”或是“铁道”，除了煤炭以外，“铁路”还可以用来运输石灰、矿砂、生铁等物资。在此期间，货车的体积和负载都不断增大，最大运货量已超过2.5吨。大部分轨道的轨距（两轨之间的距离）统一为1.5米（5英尺），此宽度刚好适合负重的四轮马车，也接近于当今1.435米（4英尺8.5英寸）的标准轨距。

早期的铁制轨道盛行了约40年之久。相对于从前总长仅几百英里的木轨，顶峰时期的铁轨绵延数千英里，遍及英国各地，将矿山、采石场与港口、河流和运河连接在一起。当时铁路的主要功能是将矿产资源运至邻近的水路，但有时也会临时搭载一些乘客，大部分都是往来于矿山或采石场的工人。有些线路，如斯旺西一曼博斯铁路也提供客运服务，但货物运输仍是其主营业务。

一些精明的矿主运用电缆和重力原理设计出更为复杂的铁路系统。来自巴斯斯巴的采石场老板拉尔夫·艾伦设计了一条车道，满载的货车在沿车道下行的同时，可拉拽其后的空车上坡。这种“重力铁路”在18世纪广为流行，其中最简单的应用即在山坡上利用重力作用将车辆运送下坡，然后再用马匹将空车拉回山上。专为路易十四修建的“大轮盘”位于巴黎附近的马利离宫花园中，“太阳王”特别热衷于让来宾们乘坐“大轮盘”消遣。虽然从技术角度上看，这也是一条重力铁路，但实际上它更像是建于山中的过山车。客人们从一个可被视为世界首座车站的小型古典建筑处登车，再由三个戴着假发的男仆将车厢推上斜坡的顶端，镀金刻花的车厢受重力作用沿250米（820英尺）高的木轨轰隆而下，引得王公贵族们惊叫连连。

无论采用哪种轨道形式，早期的铁路运输仍然依靠马匹或人力来拉动车辆，效率极低。蒸汽发动机的发明为铁路牵引动力的升级提供了有利条件。发明初期，它还只是用来产生能量带动水泵的固定装置，但旋即就被改良成可以驱动车轮的旋转式动力。这一连接发动机与车轮的小小技术飞跃，最终促成了自动式蒸汽动力车辆的诞生。

蒸汽机车的早期试验

人类对蒸汽能源的认知可以追溯到古典时代。古希腊哲学家阿基米德首先认识到此种能源的存在，随后，数学家希罗又对此进行了验证。17世纪末期，法国物理学家丹尼斯·巴本利用相同的原理将一个简单的压力锅改造成“蒸汽发动机”。这个高压锅实际上相当于一个内部装有活塞的汽缸，蒸汽在膨胀和冷凝过程中产生的压力推动此活塞来回摆动。到了18世纪早期，来自英国德文郡的矿主托马斯·纽科门运用巴本的实验原理制作出60台蒸汽机，并安装在附近的煤矿中用于抽水。在他去世以后，由于专利过期，其他工程师纷纷效仿他的方法制造机器，类似的蒸汽设备被传到了包括美国和德国在内的许多国家。在奥地利施瓦岑贝格亲王位于维也纳的宫殿里，此类蒸汽泵还被用来为喷泉提供动力。然而，最终将蒸汽发动机商业化的还是苏格兰工程师詹姆斯·瓦特。他对纽科门的设计进行了诸多改良，使其用途更为广泛。在瓦特与英国制造商马修·博尔顿合作后不久，他们所生产的蒸汽发动机便开始为世界各地的纺织厂、磨坊以及轮船厂提供动力。

抱着设计一个机动平台的想法，法国人尼古拉斯·库纽于1672年首先开始尝试将发动机与车轮连接在一起。试验当天，库纽的机车在巴黎街头缓慢地自动前行，但没过一会儿，机车便偏离轨道并翻倒在地。最終，该项试验被政府当局以危害公共安全罪予以取缔。后来，英美两国的工程师又进行了多次类似实验，但均因车身过重损坏路面而宣告失败。

康沃尔郡人理查德·特里维希克巧妙地解决了这个问题，他也因此成为将蒸汽机技术应用于铁路牵引动力的第一人。1801年，由于他制造的机车毁于火灾，特里维希克遭遇了人生的低谷。然而仅隔三年，他又在南威尔士的“潘尼达伦铸造厂”制造了一台时速为8公里（5英里）的轮轨式蒸汽火车。不久，特里维希克在伦敦尤斯顿车站附近的圆形轨道上展示了他的发明，并给这个表演取了个好玩的名字，叫“看谁能赶上我”。与路易十四的“大轮盘”一样，这类装置还停留在游乐设施层面，并没有严格意义上的商业价值。特里维希克随后放弃了机车的研发，远赴秘鲁为当地金银矿区制造固定式蒸汽机。

在特里维希克离开英国的这段日子里，所有现代铁路所需的技术要素都已到位。与铁轨的发展一样，蒸汽机车的开发进程太过缓慢，人们曾一度认为马匹才是铁路运输的动力来源。新方法的普及尚需时日，多年以来，铁路无非是些东拼西凑的铁轨或木轨，还有随意修建的马车线路以及尚处在试验阶段的各式蒸汽机车。铁路进一步发展的关键就在于如何将这些零散的技术进行归纳汇总。就在此时，一位天才横空出世，他就是铁路技术的集大成者，被后世尊为“铁路之父”的英国工程师乔治·斯蒂芬森（George Stephenson）。

铁路之父

在不同的历史时期，不计其数的发明家都对铁路的开发建设做出过各自的贡献。而其中最为突出的当属乔治·斯蒂芬森。他也许并不是最聪明或最具创新意识的一位，但他擅长挖掘他人的理念和想法，并将其转化为可行的方案。斯蒂芬森出生于英国纽卡斯尔附近的怀勒姆地区，一生未受过正规教育，全凭个人的勤奋刻苦自学成才。虽然他的名下没有任何重要的发明，但斯蒂芬森却无愧于“铁路之父”这一美誉。他在历史上两条重要线路的建设中发挥了举足轻重的作用，完工于1825年的斯托克顿一达灵顿铁路是最后也是最为复杂的一条马车道，而5年后正式通车的利物浦一曼彻斯特铁路则标志着铁路时代的真正来临。斯蒂芬森一生致力于推动铁路在英国及其他国家的传播，成为铁路发展历程中的关键人物。

当年还是煤矿小工的斯蒂芬森很早便意识到工程知识的重要性，在当地一位校长的帮助下，他开始刻苦自学各类知识。不久，斯蒂芬森成为诺森伯兰郡基林沃思煤矿的机械师，负责维护所有的固定式蒸汽机械。他敏锐地观察到，要想更好地利用蒸汽技术，固定式的蒸汽设备远远不够，关键是要让蒸汽发动机直接带动货车在轨道上跑起来。

于是，斯蒂芬森设法说服矿主支持他完成“运输机器”的制造。1814年，斯蒂芬森为煤矿制成第一台蒸汽机车，并取名为“布卢彻”号。这台机车结合了特里维希克机车的特点，牵引总量为30吨，时速达到6.5公里（4英里），性能大大优于此前的任何车型。

“布卢彻”机车的成功促使斯蒂芬森在此后的10年问又制成蒸汽机车16台，大部分提供给本地煤矿使用。1817年，基尔马诺克一特伦铁路曾尝试使用斯蒂芬森的机车，但由于车辆太重压断轨道而作罢。1819年，斯旺西地区附近的矿井铁路也不得不因为同样的原因取消了计划。如何在保证运载量的同时又不损坏脆弱的铁路轨道，成为当时亟待解决的难题。斯蒂芬森充分发挥了其作为工程师的全面素质，他首先尝试利用蒸汽压力制作了一个“蒸汽弹簧”来减轻负重，随后又增加了车轮的数量来分散货物重量。1820年，斯蒂芬森为黑顿煤矿修建了一条总长13公里的矿区铁路，货车在下坡处利用自然重力下行，平路或上坡路段则全部由蒸汽机车牵引。这也是史上第一条没有使用任何畜力的铁路线路。

然而，接二连三的困难和麻烦让斯蒂芬森束手无策，就在他心灰意冷之时，一群以爱德华·皮斯及其子约瑟夫为首的“贵格会”富商找到了他。

矿主们有意在达灵顿和蒂斯河边的港口城市斯托克顿之间修建一条铁路，一来可以降低煤炭的运输成本，二来可以抵制原有的运河修建计划。经过详细的商谈，斯蒂芬森被正式任命为这条线路的勘测和工程负责人。182年，斯蒂芬森与其子罗伯特在纽卡斯尔开设机车工厂，为这条新线路制造机车。斯蒂芬森的线路勘探之行遇到了来自当地地主们的诸多阻拦，而最终绘制的线路图也不得不绕开这些人的狩猎区域。

这项宏伟计划的难度远超此前的任何线路。项目需要铺设的轨道总计约为60公里（37英里），途中地势崎岖险峻，尤以迈尔斯弗拉特的沼泽地和达灵顿地区的斯克恩河最难攻关。斯蒂芬森往沼泽里填入了数以吨计的大量岩石加固地基，又请出当地建筑师帮忙设计建造根勒河上的铁路桥。他排除万难，仅用时3年便完成了整条线路的建设。但直到项目完工之日，人们仍在为新铁路的牵引动力而争论不休。1825年6月27日，斯蒂芬森父子制造的“动力一号”机车拉着34节车厢，满载六百多名乘客和其他物资在达灵顿铁路通车仪式上呼啸而过。然而，斯蒂芬森机车的性能尚不稳定，蒸汽耗尽的情况时有发生，维修次也非常频繁。因此，大部分的货物运输仍只能依靠马力。皮斯家族甚至一度想把整条线路的运输都改回马车，万幸的是，斯蒂芬森机车工厂的一位工程师蒂莫西·哈克沃斯设计出更为优良的发动机，挽救了蒸汽机车的命运。

斯托克顿-达灵顿铁路的建成被认为是一项超越前人的技术创举，但它实质上仍只是一条相对高效的马车道，其中也不乏设计缺陷。由于整条线路中没有设置足够的错车环路，两方司机经常在会车时发生争吵甚至打斗。另一方面，只要交纳了一定费用，任何人都有铁路的使用权，于是乱七八糟的各色运输工具充斥车道，引得故障频发。尽管如此，这条铁路依然吸引了大量的客流、物流。而斯蒂芬森为其制定的1435毫米（4英尺8.5英寸）轨距在日后为全球绝大部分地区所采用，这一标准化进程开创了铁路史上的重要先例。

斯托克顿一达灵顿铁路的生意蒸蒸日上，受到鼓舞的英國企业家们开始在美国国内大力推行铁路项目，其中就包括斯蒂芬森的下一个重要计划——利物浦一曼彻斯特铁路。这条规模更为庞大的线路被视为世界上第一条现代铁路。该项目的发起人是英国西北部地区的富商们，由于不堪忍受当地运河老板强行征收高昂通行费，他们决定在利物浦和曼彻斯特之间修建一条全长50公里（31英里）的铁路，在满足最基础的货物运输需求之余，也能提供一部分的客运服务。

为了保证两镇35万人口的稳定出行，线路上的所有车辆均由铁路公司直接经营管理，此管理模式也为后来绝大多数铁路所沿袭。斯蒂芬森受聘为利物浦一曼彻斯特铁路的总工程师。与之前一样，线路沿途布满泥浆沼泽，苔藓丛生；为了穿越众多河流和小溪，全线总共需要修建超过64座桥梁，其中包括横跨桑基河的九孔拱桥。修建计划遭到了当地领主的强烈抵制，在运河老板们的授意之下，英国议会最开始并未通过此项决议。当然，斯蒂芬森在议会表决过程中的表现也不尽如人意，甚至一度惨遭替换出局。

万幸的是，1827年利物浦一曼彻斯特铁路终于开工，斯蒂芬森重新走马上任，他亲自研究地形，监督施工，并时常骑马沿线检查进度。斯蒂芬森针对查特摩斯的沼泽地带设计了一条铺在杂木基底上的浮动路基，又在利物浦入口附近的橄榄山上开凿出一条3.2公里（2英里）的隧道，并用爆炸开挖出来的砂石修建了桑基高架桥。

有关牵引动力的选择仍然没有定论。虽然管理层们偏向于使用蒸汽机车，但对其性能尚存疑虑。于是，铁路公司在莱茵希里城举办了一场选拔赛，为新线路挑选最优秀的牵引动力。1829年10月6日，5部参赛机车在已完工路段上展开竞争，吸引了1.5万名观众到场观看。

比賽对机车的各项技术指标要求严苛，而载重标准更是考核的重点所在。参赛车辆必须拉动最大负载为6吨的货车，以16公里以上的平均时速完成20次4公里（2英里）的赛程。

除去一台使用马力的冒牌货“环球”号，罗伯特·斯蒂芬森制造的“火箭”号仅剩下赖斯怀特·艾立逊工厂的“新奇”号、赫克华斯工厂的“无双”号和百士托工厂的“坚忍”号三个对手。比赛过程中，“坚忍”号的时速始终突破不了10公里（6英里），而其他两部机车都因突发故障半途退出了比赛。最终，“火箭”号轻取对手赢得胜利，并收获了500英镑的研发奖金。

利物浦一曼彻斯特铁路从一开始就采用了双轨模式以满足双向的客货运输要求，线路的运力也因此大幅提高。1830年9月15日，铁路史上具有划时代意义的利物浦一曼彻斯特铁路正式开通，盛大的开幕式吸引了来自世界各地的铁路爱好者，并鼓舞他们将铁路建设的热情带回家乡。

然而，隆重的庆祝仪式却因为一场悲剧事故蒙上了阴影，著名政治家威廉·哈斯基逊在这场事故中不幸丧生。通车当天，趁着参加典礼的机车在半途中停靠的机会，哈斯基逊走下车，穿过铁轨向乘坐另一辆庆典车的首相威灵顿公爵致敬。此时飞驰而来的“火箭”号把他吓得待在原地，他还来不及攀上首相的车厢便被卷进了机车底部。斯蒂芬森连忙把腿部受伤的哈斯基逊抬上车赶赴曼彻斯特救治，尽管机车在途中跑出了令人惊叹的56公里时速（35英里），哈斯基逊还是因为伤势过重于当晚离开了人世。

尽管发生了这场悲剧，利物浦一曼彻斯特铁路的完工仍标志着斯蒂芬森事业的顶峰，但他的成就绝没有就此止步。他本人继续参与了大量线路的建设工作，其子罗伯特在专注于改良斯蒂芬森工厂出品的机车性能之余，还建成了总长180公里（112英里）的伦敦—伯明翰铁路（现为西海岸干线的一部分）。斯蒂芬森机车工厂发展迅速，在1937年被一家大型企业收购之前，共计生产机车3000余台。乔治·斯蒂芬森还为美国铁路的推行者们献计献策，并协助修建了比利时和西班牙的铁路。毋庸置疑的是，斯蒂芬森父子在铁路发展史上留下了属于他们的深刻烙印。时任英国铁路局主席就曾在1980年利物浦一曼彻斯特铁路的150周年庆典上说道：“整个世界就是利物浦一曼彻斯特铁路的分支线。”

从1830年利物浦一曼彻斯特铁路开通后的整整一个世纪里，对于各种不同目的的旅客们来说，铁路成为他们唯一可选的出行方式。通过铁路，人们得以横跨大陆、游历国内各大城市、往来于闹市与郊区之间，甚至到达遥远的乡村。在铁路的助力之下，货物的远距离运输变得快捷而方便。

截至1914年，几乎所有的国家都迈入了铁路时代。铁路的传播超越了任何界限，丛林、高山、河流和沙漠等最严峻的自然障碍被能工巧匠们一—攻克，钢铁之路延伸至全球。