讲武堂：造一辆一战坦克 列强要点开哪些科技树？
1916年9月15日，19岁的英国信号官伯特·钱尼（Bert Chaney），正透过观察缝注视着前线。他的前方是纵横交错的堑壕，在他身后，发动机正传来令人作呕的气息。在令人不安的氛围中，钱尼不断到处张望，他发现越来越多的坦克停下了，就像是一头巨兽突然中枪死去。事实上，在这一天，它们的表现比预想还要糟糕——在原定出发的49辆坦克中，只有10辆冲向了敌人。对这种武器，英军指挥官黑格带着轻蔑评论道，“它们休想取代战马和骑兵”。
然而，仿佛是被施了魔法一样，剩下的坦克仍然在顽强地前行，其中一辆横扫了一条堑壕，钱尼的座车则攻入了村庄，迫使上百名德国人放弃了阵地。就这样，在将军们的轻蔑、车组的咒骂和德国人的狼狈逃窜中，坦克开始了一百年的传奇故事——是世界大战和技术革命，让它离开了绘图板，并出现在了炮火纷飞的前线。
直到今天，历史学家也无法确定履带的发明者。一些历史学家将此归功于法国人德赫尔曼。1713年，他绘制了一种“新型马车”的草图，其侧面布满了细小的滚轮。但与此同时，另一些人将这项发明归功于英国人查德·埃奇沃思（Richard Edgeworth）——它们在结构上都和履带车辆的传动系统比较接近。
法国工程师德赫尔曼在1713年设计的履带，它实际是将一连串的小轮通过皮带连接在了一起，在车辆被拖动时，它们会作为一个整体，围绕着拖车底盘上两侧的木板/轮轴转动，尽管其在运动过程中会产生巨大的摩擦力，但无可否认，它是现在已知的、人类最早的履带设计
英国发明家理查德·埃奇沃思设计的履带。理查德·埃奇沃思（1744-1817），这位名不见经传的发明家是贵族后裔，毕业于英国的圣三一学院，在有生之年，他曾经发明了一种光学通信系统，和一种可以丈量土地面积的机械，但影响最大的发明，仍然是图中所示的履带，据他本人描述，安装了履带之后，车辆就能“为自己铺路”，尽管他本人并没有看到履带车辆通行于世界的那一天
不管谁才是真正的发明者，但在诞生之初，这项发明面对的一个尴尬现实是，除了证明设计者天赋异禀以外，人们几乎无法找到它们真正的价值。它的成本太过高昂，一辆履带式拖车的造价是普通马车的两倍；更重要的是，安装履带后，车辆将变得非常沉重，而且只能在少数地形（如沼泽）中发挥作用。
1832年，英国人希斯科特（Heathcote）设计的拖拉机专利，其中采用了履带式结构，它也是人类历史上最早的、自带动力装置的履带式车辆设计。然而，这种拖拉机却有许多致命伤：首先，它无法解决转向问题（直到几十年后，工程师们才发现，只需要刹住一侧履带，让另一侧履带继续转动，车辆就能原地转向）；其次，在驾驶过程中，司机需要不停地向锅炉中加煤；更为不幸的是，这种履带的设计非常原始，其内侧没有任何固定用的锯齿，这意味着，一旦遭遇崎岖或颠簸，履带就有松脱的危险
如何让履带车辆转向？19世纪中叶的英国人凯尔（Cale）提出了这样一个方案——在履带上加装横向的滚轮，但这种设计与其说是解决了问题，不如说是让问题复杂化了——它只能被人推着向一侧移动，而且无法调转车头。可以想象，这种车辆面对十字路口时的尴尬局面
履带被人记起要等到1830年之后，在工业革命的推动下，很多人试图研究一种代替畜力进行耕作的机械，于是，工程师们发明了一种以蒸汽为动力的农业车辆——这种车辆也被称作拖拉机。早期的拖拉机就像一个小火车头，当它们在田野中行驶时，即使不会陷在泥里，也会把土壤压得很实，导致农民无法耕种。这时人们才将目光投向了履带，它赋予了车辆更强的抓地力，并将重量从车轮分散到了两条宽阔的金属板上——这保证了它们不会陷入泥泞。
1911年，斯科特探险队成员威廉·拉什利在拖拉机前的留影，按照斯科特的计划，这种车辆将和数十头雪橇犬和西伯利亚矮种马一道，为探险队拖曳装备物资，经过两天的行程，这些拖拉机全都出了毛病，不得不被放弃，但它们的表现仍然证明，它们有克服最恶劣地形的能力
从19世纪中期开始，在商业利润的驱动下，数以百计的工程师们提出了自己的方案，并重新设计了履带的外形，经过改进之后，这些车辆终于解决了转向困难、履带容易松脱等技术问题。1911年，斯科特探险队甚至将一辆履带式拖拉机带到了南极洲，虽然这次探险以悲剧完结，但这些在冰原上行驶了两天的机器仍然证明——即使在极端环境下，履带式车辆也有能力克服复杂地形。正是基于这一点，一战爆发前，各国军队都试验性地开发了履带式车辆，其中一些用于牵引重型火炮，而另一些则充当了未来坦克的雏形。
英军在一战期间使用的霍尔特（Holt）拖拉机，主要用于牵引大口径火炮，这种机械也给了工程师们设计坦克的灵感
从某种意义上说，是履带的出现，让交通工具获得了越野能力，而这种进步实际上还建立在一场更伟大的技术革命之上——没有动力领域的突破，履带将注定扮演一个无足轻重的角色。
这种突破并非凭空出现，而是经历了上千年的摸索期。提到动力革命，人们总不由自主地联想到瓦特，但他在被跳动的茶壶盖吸引注意力之前1000多年，人们便发现了蒸汽的秘密。在公元前1世纪，亚历山大的希罗制造了人类历史上最早的蒸汽动力装置——汽转球。它的工作原理是：将一个空心小球固定在支架上，在两侧各安装一个方向相反的弯曲喷口。只要把球内的水加热，蒸汽就会从两个喷嘴涌出，进而带动小球高速转动。
汽转球：人类历史上最早用蒸汽产生动力的发明
汽转球虽然设计精巧，但只能算作某种高级玩具，而当时的社会环境中，由于没有需要其推动的机械设备，它几乎不存在任何实用意义，尽管如此，它的登场仍然是一项重大突破。
早在文明诞生之初，人类就知道利用不同形式的能量，比如用木柴将水煮沸，或是借助风力推动船只，但他们完全不知道，上述能量该如何进行转换，比如该如何点燃木柴来让船移动。相反，他们只能通过一种低效的手段——把食物中摄取的能量，通过肌肉转化成人力，进而施加于目标——这种方式非常低效，而且受到了很多限制。
纽科门蒸汽机的结构图，它在当时也被称为“矿工的救星”
从希罗的发明中，明显展现出了一个趋势，人类开始探索能量的奥秘，进而获得源源不断的动力；但对当时人们的知识水平来说，要意识到现象背后的秘密还是太困难了，直到1000多年后，早年的种子才真正结出了果实：1705年，英国人纽科门发明了蒸汽机，由此吹响了工业革命的序曲。
它起源于当年英国的矿井深处。随着人口膨胀，森林遭到砍伐，人们开始寻求将煤炭用作木柴的替代品。而当时，许多煤层都处于被淹水的地区，不仅导致开采效率低下，还诱发了令人瞠目结舌的矿难。这就要求发明一种能不停抽水的机械设备——于是诞生了蒸汽机。其原理是将压缩蒸汽导入一个圆筒型汽缸中，当内部的蒸汽凝固后，气缸中会呈现出近乎真空的状态，这时大气压就会带动活塞装置工作，不断抽出矿坑中的积水。
在新的设计中，瓦特改良了蒸汽机的冷凝器，为其安装了压力计等零件，并整合了同期詹姆斯·皮卡德、威廉·默多克等工程师的成果，经过他的改进，不仅蒸汽机的效率提高了，而且变得更为安全和可操作
由于需要对气缸不断加热和冷凝，这项设计的效率十分低下，但苏格兰人詹姆斯·瓦特很快改进了它，并将其效率提高了3倍。他的改良主要聚焦在优化蒸汽机的结构上，尤其是添加了压力计、计数器等零件，这些小规模改进被集合到一起，让蒸汽机变得更安全、高效和简洁。这种进步也让工程师们产生了进一步的想法：如果烧煤能能带动抽水机连续工作，那么，它也许还能用于建造一种全新的交通工具？
这幅画展现的就是人类历史上最早的“汽车”，它由法国工程师尼古拉·居纽发明，前方像梨一样的装置是它的锅炉。由于实际表现离预期相差甚远，它最终没有被法国军队采用
事实上，早在瓦特改良蒸汽机的同时，法国陆军工程师尼古拉·居纽便造出了人类最早的汽车——在理想状态下，它可以搭载4名全副武装的士兵，或者牵引3吨重的大炮。但当时法国军队却没有采购这种车辆的意愿，因为在实验中，它的表现非常糟糕：比如，安装在车头的锅炉每15分钟就要重新点火，一辆原型车在出厂后还突然失控，径直撞向了兵工厂的墙壁。这种尴尬的画面，也影响了未来很长时间人们对汽车的第一印象——直到1895年，在竞速大赛中，观众还时常报以嘘声：“换一匹马上场吧！”因为参赛车辆时速大都只有15千米——这让比赛流程枯燥而无趣。
奥托设计的内燃机，尽管已今天的标准看，它的外观和结构仍不失笨拙。晚年，奥托宣布任何人都有权无偿使用该设计专利，这促进了内燃机的发展
但工程师们对上述嘲讽嗤之以鼻，其中最早的一位是德国人奥托，他是内燃机发明的先驱，这种机械比蒸汽机更轻巧，却能产生更强劲的动力。内燃机使用的是液体燃料，它们比煤炭和木柴更为高效。然而，在具体燃料的种类上，工程师们却陷入了争议中：一开始最有竞争力的产品是酒精和松节油，而汽油和柴油只是微不足道的产品：它们很难运输，性价比也非常低下，因此只能被用作溶剂和灯油。俄罗斯科学家门捷列夫就曾这样抱怨说：“我宁可选择烧钱，也不会用汽油在屋子里取暖。”事实上，汽油和柴油成为主要燃料，要等到1870年、蒸汽机被用于钻井、以及大型油田被发现后。
1890年代，沙俄境内巴库地区的一个油田，钻探技术的进步和大型油田的发现，使得柴油和汽油逐渐成了人类最重要的燃料
它们取代了酒精、松节油和鲸油，并对煤炭的地位形成了有力挑战。这也导致了一种有趣的局面：1910年之前，在机动车的动力领域，实际是蒸汽机、电动机和内燃机的多方混战，其中，即使是有影响力的人物也一度举棋不定，比如后来的汽车大王亨利·福特就一度更偏爱电动车，因为在他看来，电动车几乎不会产生噪音，而且也更加环保和清洁。但最终，内燃机还是胜出了，这要尤其感谢1885年、德国工程师戴姆勒的发明，他为发动机安装了化油器，通过化油器之后，汽油会变成喷雾在燃烧室中燃烧，从而大大提高了自身的利用效率。若干年后，德国人迪塞尔开发了实用的柴油机。这些设备将充当未来坦克的动力核心。尽管如此，当年的工程师们仍然面临一个问题：作为进攻武器，坦克该如何迎接枪林弹雨？
经过几十年的改进，内燃机已经变得非常轻巧，而动力则愈发强劲，这里展示的，是一部1910年代出品的航空引擎，其尺寸不到瓦特蒸汽机的十分之一，却能产生至少5倍于此的动力
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