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明朝贵公子-第11部分
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不过作为一个现代灵魂，赵永泰对近现代时的大炮巨舰很是着迷，很是有一点儿这种情结。而且就这个时代的来说，大威力火炮对海战也有决定性的影响。要知道，5发32磅的炮弹对舰体造成的伤害绝对超过20发16磅的炮弹所造成的伤害。所以赵永泰毫不犹豫的选择了前装滑膛炮，再说以身管自紧技术完全可以大幅降低炮管的重量。当然，他也明白后装炮才是以后的主角，但是现在还不能解决后装结构的漏气问题，所以只能先采用前装的结构。
此时的红衣大炮主要是110毫米到130毫米的口径，毕竟身管太重，小口径的前装炮不如同口径的后装炮实用，其威力也差不了多少。
此时西方以炮弹重量对火炮进行分级，赵永泰对磅值不清楚，直接采用了口径分级。
第一次试做的火炮口径被定在了110毫米。实心弹重量不到11斤，大概也就12磅的样子。此时明军使用的这个口径的火炮炮身重量就超过2200斤。
根据枪管的经验，这次工匠们直接减掉了三成重量开始试验。看得赵永泰冷汗直流，好在赵永泰一直强调安全生产，试验时的保护很严密，就算发生爆炸也不太会发生什么危险，所以赵永泰也没有阻止。这样也能减少不少试验的时间。
毕竟炮管的铸造时间较长，火炮的威力也远超火枪，所以试验时大家还是很小心，赵永泰对时间也没有太高的要求。所以炮身的试验也用了一个多月才完成。最终定型的炮身重量不到1500斤。炮身长2。53米，20倍径，射程超过5里。对于这个时代来说，已经是一门不错的攻城炮了。如果配上开花弹，也可用于野战。一辆四轮马车可以拉载一门炮和50发炮弹及所需火药。
说道开花弹却很让赵永泰郁闷。赵家想办法弄来了几个会制作开花弹的工匠，但制出的开花弹却让赵永泰很是咬牙切齿了一番。
这种开花弹与其说是炮弹，不如说是炸弹。这种开花弹也是里边装填弹丸和火药，但却需要引线点燃。也就是说，在装弹完成后，需要先点燃炮弹的引线，再点燃炮管里的发射药。
为了防止炮弹引线在发射过程中熄灭或者弄断，需要点燃后等一会才点燃发射药。这就使得发炮手需要掌握比较精确的间隔时间，但这是很不现实的。稍一迟疑，就可能发生炮弹在管内爆炸。
问题还不止这个，因为是前装式，所以炮弹与炮管之间是有空隙的，否则装弹会很麻烦。这又造成了发射药点燃后会有一部分燃气冲到炮弹前面，很可能就会冲断炮弹引线，或者点燃还未燃烧到的引线部分，从了缩短了炮弹的引爆时间。
试验了几十发，没有两发炮弹的爆炸时间是相同的，还有几发哑弹。发射的时候更是让人心惊肉跳，其中有一发刚飞出不到200米就爆炸了。以至于后面发射时都尽量缩短间隔时间。要说这个炸弹的威力还是不错的，就是玩儿这个太需要技术了，搞不好就把小命儿玩儿没了。也真难为现在明军的炮兵了，从这方面来说，现在明军炮兵的技术还真不错。
为此，一群兵工厂的大老爷们又开始聚在一起抓耳挠腮，冥思苦想。
在一群人为开花弹郁闷的同时，130毫米口径的火炮也制成了。炮长3米，同样20倍径，管身重2600多斤，实心弹重近18斤，约20磅，射程超过7里。此时明军使用的同口径炮管重超过4000斤，与他相比，新炮可以说是相当轻巧了。至少一辆马车还可拉动它，勉强还可以用于野战。
新式火炮被赵永泰命名为威远炮。同时让工匠们加紧70毫米、90毫米、150毫米炮的制造。他准备将其做成一个系列。小口径火炮可以用于野战，对战海盗时也需要，在现代的里，此时的海盗多是跳帮战。而且此时正在成为东亚海上霸主的郑芝龙以后大多还是以近战和跳帮战作战。如果以后真对上，面对其成百上千的小型战船，主炮肯定是不够用的，而且也太浪费了。对付小船，小口径火炮才是最好的选择。150毫米的火炮是为西方人准备的，他们现在的战船主炮应该也有32磅的了。150毫米的实心弹重近28斤，约30磅。
对开花弹现在无可奈何，不过海战主要还是用实心弹，所以目前需求不是很迫切。赵永泰也没想过现在就能把荷兰人赶跑。对他们在台湾的基地，现在还得忍着，至少在海战上取得优势以前是不适合去进攻有岸防炮守护的海军基地的。
炮身制作完成还需要载体。最简单的就是配上两个轮子以方便运输。现在铁匠坊已经有了成熟的轴承技术，开发出了新型的轴承。将里边的钢珠换成了钢柱，增强了轴承的承压力。新型轴承还采用了高锰钢，耐磨性也增加了很多。
使用了新型轴承车轮的炮车在马路上可以达到30里的高速。但同时也带来一个问题，在发炮时很容易后移。在车轮下面放上止退器，发炮时也会腾起来。这样使得火炮在再次发射前需要重新瞄准，加大了火炮发射间隔时间。
为此赵永泰提出用弹簧制作一个缓冲机构。这样火炮发射时的后坐力就首先作用在弹簧上，而弹簧的弹力释放需要一段时间，就使得火炮发射时的瞬间后坐力变成了长时间的弹力释放。车轮每个时刻所受的力就会减小很多，就可以让炮车在发射时不会再腾起来。
当然，理论是比较简单的，实做起来却不是这么简单。不过有了方向，大家就可以一起想办法。现在兵工厂的几个匠师除了督促正常的生产、试验全都投入到了这个机构的研制中。甚至赵永泰还又调来了几个铁匠坊的匠师，3名学堂一期生，5名学堂二期生。现在这里的一期生达到了7名，占了一期总数的大半。因为现在二期生也到了三级，商行对三级生的渴求状况得到缓解，这才能再调来3名一期生。现在一期生已经成为商行的技术骨干，赵永泰想调人也没有那么方便了。
于此同时，考虑到火炮在战舰上的是使用，也让他们一起研制舰用固定炮座。
这边安排完了，赵永泰又跑到玻璃坊安排制作透镜，虽然这些玻璃不是后世的光学玻璃，但在现在来说已经够用了，毕竟现在的不论陆战还是海战接战距离都比较近，双方能隔个2里就算是比较远了。嗯，还可以给老爷子制一副老花镜，感觉他现在眼神不是太好了。
这次赵永泰在告诉了原理后，就让几个一二期生自己设计制作，他只是从旁做指导。最开始做的是望远镜，单筒的太简单了，直接上双筒的，而且还要有距离刻度。反正现在又不急着要，赵永泰下的指标是一个比一个狠，差点儿就成后世的野战用望远镜了。
这家伙安排完活儿后，自己带着几个工匠开始做眼镜，还感叹了一句：“人不够用啊！”因为不知道后世所谓的度数是怎么回事儿，直接让工匠们按0。1毫米为一个间隔做了一系列的凸镜和凹镜。然后每一种凸镜都做了一副眼镜，让老爷子挨个试，哪个舒服戴哪个。
虽然只是临时起意为了让老爷子看东西不那么费神，但也为玻璃坊又增加了一种商品。这也是为什么他能很自由地安排各个工坊的工匠为他做东西，因为基本上他做出的东西都能够成为热销商品，还是独家的。
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第一卷 潜龙在渊 第二十八章 时间就是金钱
在试验明军开花弹的时候，因为要炮手掌握比较精确的时间，让赵永泰想起了一个他一直应该做而没有做的东西——时钟。
在为老爷子配眼镜后，赵永泰就全情投入到了时钟的研制中，这次他选择了铁器厂的精工坊。这个坊专门制作弹簧、轴承和齿轮，算是比较核心的工坊。工坊里工作的都是各家比较可靠的工匠。
因为合并后新建的工坊很多，为了管理又多在一个区域，也就逐渐成为了各种产业的厂区。经赵永泰建议，现在都以各个厂区为管理单位，所以现在各个工坊区都是称为厂。
时钟原理很简单，以涡旋弹簧为动力，带动各个齿轮转动，齿轮带动指针转动，指针在表盘上指示时间。但是如何让指针转动时反映出正确的时间，则需要各种机构协调控制。
当赵永泰正在为时钟内部结构抓狂时，一个好消息传来。明末著名科学家徐光启接受了仙台书院的邀请，成为书院第一位正式教授。
原来徐光启在天启四年惹怒了魏忠贤，被革职，后一直在家。这几年他一直专心写作《农政全书》，直至今年年初（崇祯元年）才得以完成。这几年江浙地区富户大量加入永和，使得新式农具和农作方法在江浙地区广泛应用。在参观了朋友的农场后，徐光启对永和农场产生了浓厚的兴趣。再详细了解了各种新式农具结构后，又仔细观看农场的新式管理方式，还经常请教农场工人。
在完全了解后，永和农场让徐光启既兴奋又担心：农场的田地产量也非常高，这就使得粮价比较平稳，百姓的生活得到了保障。近几年，虽然时有天灾，但江浙地区的粮价反而有所下降就是明证。而且农场生产效率非常高，同样面积的田地所需要的耕作人员少了很多，所以农场工人的待遇比佃农好很多。但也因为如此，部分原来在这片田地上生活的人被迫离开，他们的生活怎么办？他这个问题被他的农场朋友解开：他们都去了合兴泰做工人。
此时，因为与勋贵家族的合并已经开始，所以合兴泰也放弃了往日的低调原则，开始逐渐在市面上展示自己的存在。徐光启不算很难地打听到了合兴泰许多消息。这些消息让徐光启无比兴奋：新式建筑材料、新式马车、新式马桶、镜子、香皂。原来大明已经有人精通西方的自然科学了，还出了这么多的成果。怀着一颗无比虔诚的心，徐光启找到了合兴泰杭州分行的总管事，希望能够引荐一下这位高人。
其实早在一年多以前，这位总管事就去拜访过徐光启，希望他能够到仙台书院任职。不过此时徐光启正在专注于自己的著作，听说只是一个商行的管事，就没有见他。徐光启是赵永泰点名要找的人，非常的重视，所以这位管事也没有纠缠，只是留话说希望贵主人方便的时候能够见一见。不过徐家的管家看主人不愿意搭理商人，也就没有把这事儿放在心上。
本来总管事听说徐光启徐大人来了（徐光启是带冠闲住），还以为他想通了，愿意接受书院的邀请了，结果徐光启居然说要自己引荐他见赵家少爷，还称之为前辈。想了想，总管事就简单给徐光启介绍了一下赵永泰。并强调，赵少爷才虚岁十四，当然，这些东西确实是赵少爷做出来的，他可以保证。
听完总管事的话，徐光启惊愕之余，对赵永泰更是好奇：一个不到十四岁的孩童，居然能有如此的成就。如才天才的人物，不见一见太不甘心了。所以还是提出希望能够见一见这位赵少爷。
总管事看徐光启没有什么负面的情绪，直接又将邀请提了出来，并说明这是赵少爷的吩咐。同时将明智学堂和仙台书院的一些情况给徐光启介绍了一下。仙台书院还好说，毕竟那里聚集的还是一些传统的士子。反而明智学堂让徐光启更感兴趣。既然徐光启感兴趣，总管事又将学堂的毕业生在商行混得如何如何好说了一下。在听说学堂的学生都能够参与工坊的技术改进，现在不少人都已经是技术骨干了，徐光启完全确定了赵永泰就是那个精通西方自然科学的人，要不然他的学生不可能做得到如此程度。
已经对朝廷很失望的徐光启最终决定接受邀请，成为书院的教授。此时他还不知道他是仙台书院的第一名教授。到现在，书院还只有几十名讲习，其中十几名是从客座讲师转职而成的。剩下的都是明智学堂的一期生在数学和术理分院的兼职。此时，书院的教员已经有了正式的职称：讲席、座师、教授三阶，每阶又分三级。等阶的晋升由书院年终评审结果而定。讲席一年一评，座师两年一评，教授三年一评。并且规定无研究成果或书院认可的出版著作不得升任教授。以前的客座讲师则被分为客座讲习、客座讲师和客座教授，讲资与同阶一级正式教员相同。
接受邀请之后，徐光启简单安排了一下就迫不及待地赶往了台州。他乘坐的是杭州分行专门给他安排的四轮马，此时马车侧门和相对的窗户上都装上了玻璃，上面有窗帘遮蔽。感受着马车的舒适，徐光启的心已经飞到了台州。他不知道，他刚好与朝廷的复职令错身而过。
接到消息的赵永泰几天的时间都一直处在一种莫名的兴奋与不安中。他自己也很奇怪，就算以前见徐文爵这样的勋贵时也没什么特别的感觉。最后，他总结为徐大大是历史名人，而徐文爵只是历史长河中的一支小虾米，而历史告诉我们，能在史书上留下重笔的都是牛人，所以他现在比较紧张。
半个多月后，徐光启的马车才到达台州。以至于赵永泰不住抱怨马路修得太迟太慢。台州平整宽阔的路面，两旁林立的商铺，街上笑容满面的行人都让徐光启觉得自己的决定很正确：这可能是全大明最富庶的城市了，它的富庶在于百姓的富足。只看行人满面的笑容和没有补丁的衣服，就可以知道这个城市百姓生活的富足。
两人第一次的见面却没有两人想象中的激动场面。在两人见到对方后，几乎同时在心里说了一句：长得也没什么特殊的地方。随后，两人表现得都很矜持，一副正统文人的做派。不过在开始谈到数学物理等方面的内容后，两人的情绪开始激动起来。虽然有不少术语不同，却不妨碍双方的热切交流。最后赵永泰留徐光启吃晚饭，徐光启也很干脆地答应了。看得两家的随从一阵咂舌：这两位年岁差距这么大，而且才认识半天，怎么现在跟多年老友似的？
徐光启确实有一种想见恨晚的感觉，虽然他认识不少志同道合的朋友，特别是教会的教友。但是同他们的交流没有与赵永泰交流时这样的畅快感觉。就像是他以前与利玛窦交流时的感觉，甚至还要好。很多以前的疑问都很容易在赵永泰这里得到答案。
赵永泰也有一种舒畅的感觉。多年来，大家虽然对他的行为很支持，但却无法理解，更不能与他沟通交流。在学堂一期生升为三级生以前，几乎所有计算的东西都需要他去推导计算，所有的原理结构也需要他来阐明。还好这时的工匠们能够将他分解后的东西想办法制出来，要不然他可能已经累趴下了。现在学堂的一期生们可以与他少量交流了，但他作为少爷加老师，他们无法以平等的姿态来与他交流。这种交流总缺少一些东西，让他没有与徐光启交流时的畅快感觉。
两位忘年之交在痛快的交流了两天后，不顾已经临近新年，直接投入到了时钟的研制中。
其实此时西方的原始钟表已经传到了大明，但是只有很少的人见到，见到的人又不认识上面的洋文也就是阿拉伯数字和罗马字母，所以没有传开。
徐光启精通天文历法，对浑天仪等器械结构都很清楚，对宋朝的水运仪象台也有过研究。在听完赵永泰的原理结构阐述后，结合自己的经验对赵永泰提出的机构进行细化，然后由工匠制作出来进行试验。精工坊的设备、工具让徐光启很是感叹了一番，不过此时全情投入到了时钟的研制中，暂时没有时间和心情对这些器械进行研究。
徐光启的到来开启了中国天主教会教友和欧洲耶稣会传教士进入台州的大门。随后，经过徐光启的邀请，大量的中国天主教徒和耶稣会传教士来到台州，这个让他们惊奇的地方。这些人都是这个时代中国的自然科学倡导者和先驱。
为了加大对这些人的吸引力度，赵永泰提请董事会批准在台州城外修建一座大型教堂，并同时其在台州传教。当然，这个对朝廷是保密的，至少对北京是保密的。
听到这个消息后，徐光启立刻给天主教中国总会写信说明了这个情况，并介绍了台州的所见所闻，邀请各位教友及传教士前来。
徐光启所介绍的台州的情况对天主教中国教徒们产生了莫大的吸引力，也让耶稣会传教士看到了在这个古老的东方帝国大量传教的希望。传教士们一方面派出了大量的教徒前往台州，一方面写信给梵蒂冈，大教堂需要教会任命一位主教。
大教堂对天主教会的诱惑力超过了赵永泰的预计。因为徐光启的信件赵永泰要求加急，所以教会在一月底就收到了。而教会派出的第一批人员在三月中就到了台州，而此时赵永泰和徐光启还在与时钟搏斗着。他已经忘记了这个事情，因为在他看来，教会应该会先与梵蒂冈联系，然后再派出人员，怎么的也要到六月以后去了。
这次带队而来的是邓玉函，他甚至已经辞去了在北京的司职。在徐光启的推荐下，邓玉函也加入了时钟的研制中。邓玉函是一位出色的机械师，而且在欧洲就已经接触过时钟，虽然赵永泰他们制作的更复杂些，但基本的机构是差不多的。他的加入使得时钟的研制速度大为提高，在四月中即完成了样机的制作。
当邓玉函三下五除二就解决了赵永泰他们所遇到的一些难题后，邓玉函就发现赵永泰经常用一种饿狼般的眼神瞅他，让他心里一阵发毛，不知道怎么惹到了这位据说在这里拥有很高地位的孩子。他现在已经知道正是这个孩子承诺并有足够的能力实现为他们建造教堂，并允许他们在这里传教。因此赵永泰在他眼里甚至比大明的皇子还要尊贵，大明的皇子也不能跟他们承诺为他们建造教堂。赵永泰的眼神让他不得不更加小心翼翼地对应，深怕惹恼了赵永泰让教会上下都无比重视的大教堂突然不翼而飞。在大明呆了不短时间的他很明白，很多事情一些人只要一句话就可以彻底改变这件事的走向。更何况这件事的发起者就是赵永泰本人，在台州呆了一段时间，他已经深深了解到这个少年在这里崇高的地位。甚至如果这个少年愿意的话，他们可以很快地在这里发展出大量信徒。
为此他还特意询问了徐光启，当然徐光启也不知道为什么，不过他至少可以肯定赵永泰没有恶意，因为赵永泰现在还专门为他们安排了一个独院居住。要知道现在台州城内的房价之高已经超过了杭州，直追南京，在城内拥有一个独院无一不是大富之家。同时在他看来，赵永泰本身的能力已经非常强了，赵永泰对教会和传教士的善意应该是出于同样的研究兴趣，而不会对传教士非常的看重，所以根本没有往这方面想。
邓玉函不知道，此时他在赵永泰眼中已经从洋人变成了人才，并决定一定要将他留在台州，甚至有必要的话赵永泰不惜威胁教会任命他为新教堂的主教。赵永泰有限的历史知识让他一开始根本没注意到这个牛人，只是想着什么汤若望啊，南怀仁什么的，都是被后世铺天盖地的清宫戏害的。
其实台州宽敞的街道，奔驰的马车也让几位传教士非常吃惊和着迷，这里让他们感觉多了一些家乡的气息。当然，这里比他们家乡的小城镇繁华了许多。此时台州的外城墙已经完成，宽敞的马路，奔驰的马车确实让人觉得这里不太像是大明的城市。要知道此时南京城里只有少量的马车，大街上还是轿子横行。而在台州，是绝对看不见轿子的，坐着轿子你都不好意思出来见人，家里没辆马车你都不好意思告诉别人自家是大户。所以大街上看见的人要嘛是走路，要嘛坐着马车。
同时合兴泰各个工坊的设备和实验工具也让他们非常喜欢，这里的度量精度比欧洲还高，可以让他们做一些以前无法完成的试验。赵永泰在承诺大教堂的时候也提出了条件：所有传教士和教徒必须在台州工坊、学堂、书院获得任职，任何无法在上述地方获得任职的教会人员将被驱逐。得了好处总要有相应的付出。这也是为了杜绝教会派出一些纯粹的传教人员过来，在后世听到的那些教会丑闻赵永泰可不想在自己的地盘上出现。获得任职的教士除了传教还要为商行工作，也就没有时间去做那些乱七八糟的事了。而且这种人往往更多的兴趣是在学术研究上。
在与教会达成了基本协议之后，赵永泰又提出：如果中国教会能将梵蒂冈宗教裁判所判定的异端学说者弄到大明来，他就会为教会提供部分发展资金，资金数量以送来的人数核定。在这个时代，虽然大明没有限制教会人员传教，但他们发展信徒还是很缓慢。教会资金除了少量的教徒捐献，主要还是往来船只的货物贸易以及梵蒂冈的部分支持。相比于欧洲教会的富有，他们可以说是相当贫困。但他们既然选择远渡丛洋来到东方宣扬主的福音，则都是具有较高品德和毅力的人。当然，他们也不会拒绝有人给他们提供大量的发展资金，这样他们可以更好的发展教徒，宣扬主的福音。而赵永泰所承诺的数字又实在是太有吸引力了，而且他们大多都算是半个科研人员，对那些异端学说者也抱有一些同情。因此，天主教中国教会同意了赵永泰的提议，开始了长达百年的异端学说者东输行动，也被后世称为科学大拯救行动。对于梵蒂冈来说，他们之所以要处死这些异端学说者，无非是为了稳固他们的宗教统治。现在既然有人花大价钱来要走这些麻烦，他们也乐意这么做。甚至到了后来，他们还加大了对异端学说者的搜索范围和审定标准，以便能够向东方输送更多的人换取更多的财富。
可以说台州天主教会为以后台州的发展做出了重大贡献，也为大明自然科学的发展做出了重大贡献。有了赵永泰的支持，天主教很快就成为了台州及附近地区最大的宗教，甚至在相当长的时间里压制了天台山佛教禅宗的发展，使得禅宗不得不修改自己的教义来迎合台州百姓的需求。
在赵永泰看来，时钟的研制成功除了计时方便外，最大的好处是大幅提升了工坊的传动、制动技术，为以后的大型机械研制打下了良好的基础。
不过在商行看来，时钟无疑是一寸光阴一寸金的最好诠释。一个普通时钟就要上千两，豪华型的一万两都打不住，就这样还被富豪们疯抢。看得商行董事们也一阵瞠目结舌，大为后悔：价格定得太便宜了啊！
崇祯元年四月十一日，南赣（今江西省南部）发生暴动并攻破安远县城。
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第一卷 潜龙在渊 第二十九章 器械的力量
五月，台州府决定拆除内城墙。因为内城的地价已经疯涨到了很夸张的地步，而内城墙不但阻碍了城区的发展，还占用了大片的地基。当然，这里边也有合兴泰的需求。此时何文渊已经成为了台州府知府，当然要为合兴泰的发展出力。
合兴泰将南城墙东段及附近大片地方买下来，准备建总部大楼。用赵永泰的话说，这么大的商行，连个像样的总行都没有，实在是有点儿丢人。其实是因为时钟已经研制出来了，他想建个大钟楼，这玩意儿以后说不定也能成为名胜古迹，这样也能为他的史册又添上浓重的一笔。
新设计的合兴泰总部是一个大型楼群，六座副楼高20米，主楼高25米，5米一层。主楼顶层为一个大型时钟，在每日的卯时到戌时每半个时辰会以钟声报时。
大楼外墙设计都用大块石料以水泥粘结而成，这样屋里就能冬暖夏凉。不过现有的吊装工具太过简单，既不省力又不方便。知道邓玉函是机械师，赵永泰就拉着他一起研制新式的吊装工具，正好以后建造大型海船的时候也可以用。
在这个还是以人力、畜力为主要动力的时代，吊装器械设计的主要目标就是要省力，使得人们可以较容易地移动大型物体，提高工作效率。
轴承的出现使得滑轮的效率大为提高，从而使得大型滑轮组的应用得以实现。滑轮组是一种有效的省力机构，是大型吊装机械的必要组成机构。教士们对赵永泰发明的轴承一直赞不绝口，也因此对赵永泰更加尊敬起来。在来之前虽然徐光启在信中对赵永泰倍加推崇，但教士们以在大明的长期经历看来，徐光启的推崇有为赵永泰张目的嫌疑。来了之后，一开始教士们是因为赵永泰的地位而对他很恭敬，现在则是对他的学术知识崇敬有加。
在他们开始研制吊装器械之后，赵永泰将大部分学堂一二期生都召集了过来，给每个传教士都安排了几个，让他们跟着学习。赵永泰前世只是一个普通大学生，对一些简单的机械结构还有所了解，太过复杂的机械他基本上就只能慢慢摸索了。而这些传教士们也许理论知识没有他丰富，但是具体的机械结构知识却比他高明很多。毕竟后世的大学理论性的东西学习得比较多。传教士们的到来正好弥补了赵永泰这方面的不足，他可以提出很多巧妙的原理，而传教士们则可以将这些原理以现有的技术进行实用化。
齿轮组不单是传动机构，同时也是一种很好的省力机构。大齿轮带动小齿轮可以提高目标物的转速，人力水泵就是这种应用。而反过来，小齿轮带动大齿轮则可以产生杠杆效果，从而达到省力的目的。
事实上人们在很早以前就已经发现这些现象，只是因为技术原因无法大量应用，而主要的技术问题就是轴和轮的摩擦力问题。在轴承出现以前，轴轮之间的摩擦力很大，特别是在承重的时候摩擦力甚至会增大到完全抵消机构的省力效果的程度。使得这个时代的省力器械还主要以杠杆的形式存在。但是杠杆对空间的要求比较大，限制了省力器械的发展。
在一起研究的时候，传教士们再次惊讶地发现，那些如中小学生般的孩子居然懂得很多力学方面原理与计算，有些甚至连他们都没有听过。在知道这些都是赵永泰教授的之后，更使得他们对赵永泰的崇敬如滔滔江水连绵不绝。不少传教士开始请教赵永泰问题，结果无意中发现赵永泰不但数学、物理很厉害，连化学也很厉害。他们开始相信那些工匠们的传言，赵永泰是上帝派来的使者，要不然一个十四岁的孩子如何能够懂得如此之多，如此深奥的知识。要问主为什么会将使者降生到这个东方的国度，可能是主看到大家在这里宣扬主的福音太困难，所以派了这位使者来帮助大家，要不然他为什么会为教会修建大教堂？他们来了东方这么久，都知道这些东方人是不太愿意信仰上帝的
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