在“铁桥组”和“开山组”两大技术攻关专项组如同两只蓄势待发的猛虎，在格物院内掀起研发狂潮的同时，另一场同样关键甚至更为紧迫的技术攻坚战，在京郊西苑那座已正式挂牌的“皇家蒸汽机车总营造司”内悄然打响。
这里的总负责人是张家的长子——张铁牛，那个曾在京城献技、一锤砸断军器监百年骄傲的硬汉。此刻，他正站在一间巨大而空旷的厂房中央，眉头紧锁，眼神凝重如铁。
在他面前，停放着一辆刚从试验轨道上开下来的“开拓者”三号蒸汽机车。这辆机车是目前最先进的型号，马力强劲，在平坦轨道上甚至能拖拽三十节满载车厢，跑出日行八百里的惊人高速。
然而，就在半个时辰前，它在营造司内一段专门模拟山区坡度的试验铁轨上，遭遇了一场耻辱性的彻底失败。那段试验铁轨的坡度仅五度，远低于太行山脉中动辄十几二十度的陡坡，可就是这区区五度的坡，却成了这头平原猛虎无法逾越的天堑。
当机车头拖拽着仅十节空车厢开始爬坡时，巨大的驱动轮在铁轨上疯狂空转打滑，发出阵阵令人牙酸的“吱嘎”声，黑色浓烟从烟囱喷涌而出，将整个车头笼罩，可车身只是在原地徒劳挣扎，最终甚至因动力不足而后退了几分。
“问题到底出在哪里？”张铁牛围着这头沉默的钢铁巨兽一遍遍地踱步，粗糙的手掌抚摸着冰冷的车身，口中喃喃自语。
他身后站着十几名从格物院机械司抽调的顶尖工程师和老匠人，一个个同样面色凝重、愁眉不展。
“总司大人，”负责锅炉系统的老匠人上前一步，不解地说，“咱们这锅炉的蒸汽压力已是目前极限，论力气绝对天下第一，可为何……为何一遇这小小的上坡就……就使不出劲儿了呢？”
他的话问出了在场所有人的心声。在他们的认知里，力气大就该能拉动更重的东西、爬上更高的山坡，可眼前的现实彻底颠覆了他们的常识。
就在众人百思不得其解之际，一个沉稳的声音从厂房门口传来：“因为它只有一身蛮力，却没学会如何去用这身力气。”
众人回头，只见青石县伯张大山不知何时已站在门口。
“爹！”张铁牛又惊又喜，连忙迎上去。
张大山摆了摆手，径直走到巨大的驱动轮前，蹲下身仔细观察。
“铁牛，我问你，一个百步穿杨的神射手和一个力能扛鼎的壮士，让他们拉同一张强弓，谁能把箭射得更远？”
张铁牛不假思索地答：“自然是神射手。壮士虽有力，却不知如何在开弓瞬间将力道完美施加于弓弦之上。”
“对喽！”张大山站起身，拍了拍手上的灰，“这台机车现在就是那个空有一身蛮力的壮士。它力气大、蒸汽压力足，但所有设计都是为了在平地上将力气转化为最快‘速度’。”
“可爬坡需要的是什么？”他看向众人。
一个年轻的格物院学子试探着回答：“是……是更大的力气？”
“不。”张大山摇头，“爬坡需要的不是更快的速度，而是更强的‘扭力’——一种能让车轮在极慢速度下依旧爆发出巨大能量，牢牢‘咬’住地面，一步一步向上攀登的力量！”
“扭力？”这是一个全新的词汇，在场众人闻所未闻。
张大山没有过多解释复杂的物理学概念，只是捡起一根木炭，在地上画了两个一大一小的圆形。
“你们看，”他指着地上的图，“如果让一个小的、转得飞快的齿轮去带动一个大的、转得慢的齿轮，大齿轮输出的力量就会被放大数倍！它会转得很慢，但‘劲儿’会无比巨大！这就是‘降速增扭’的原理！”
“我们要给这头猛虎装上一套可以变换的‘筋骨’！”
“在平地上，让它用现在的方式跑，追求最快速度；到了山脚下，就让它换一副‘筋骨’，慢下来，把所有力气凝聚成一股无坚不摧的‘扭力’，专门用来爬坡！”
张大山的话如同一道闪电，瞬间劈开了众人脑中的迷雾！
“我明白了！”张铁牛第一个反应过来，激动地一拍大腿，“爹！您是说，咱们要在蒸汽机和驱动轮之间，再加装一套可以变换大小的齿轮组！就像……就像咱们磨坊里控制磨盘快慢的齿轮一样！”
“孺子可教！”张大山欣慰地笑了，“这个东西，我称之为——‘变速齿轮箱’！”
这个方案瞬间点燃了所有工程师和工匠的热情！他们立刻围在一起，激烈讨论起来：
-“对！可以设计两套传动系统！一套高速，一套低速！”
-“低速齿轮组的齿比要尽可能大！我建议至少做到五比一！”
-“还需要设计一个可靠的切换装置，让司机能在驾驶室内方便切换！”
然而，解决了“扭力”问题，另一个难题又摆在眼前。
“总司大人，”一个老匠人提出新疑问，“就算有了足够的扭力，可铁轨滑啊！特别是在山里，要是遇到雨雪天气，铁轮子在铁轨上怕是扭力再大，也只会原地打滑，根本前进不了。”
这个问题同样致命。
张大山笑了笑，显然早已想到解决方案。他再次用木炭在地上画起来，这次画的是一段中间带一排整齐“牙齿”的铁轨，和一个同样长满“牙齿”的轮子。
“既然它滑，那我们就让它不准滑！”张大山指着地上的图，语出惊人，“我们在两条铁轨中间再加铺一条‘齿条轨道’，然后在机车头底部加装一个能与这条轨道完美咬合的‘齿轮’！”
“如此一来，爬坡时，机车就不再依靠车轮与轨道的摩擦力前进，而是靠这个‘驱动齿轮’‘咬’着‘齿条轨道’，一格一格地硬生生把自己从山脚拉到山顶！”
“它将永远不会打滑！”
寂静。整个厂房再次陷入死一般的寂静。所有人都目瞪口呆地看着地上那幅简单却充满天才想象力的图画，大脑一片空白。
在铁轨中间加一条带牙的轨道？给火车装一个带牙的轮子？这种想法简直异想天开，却又合情合理到了极点！
“神……神乎其技！真是神乎其技啊！”许久后，一个老匠人才颤抖着发出由衷的感叹。他看向张大山的眼神，已不再是看普通上位者，而是在看一尊点化众生的工匠之神！
有了明确方向，整个营造司立刻爆发出惊人的行动力。在张铁牛的亲自带领下，一场轰轰烈烈的“山地机车”技术攻关正式开始：
一支团队专门负责设计制造复杂的“变速齿轮箱”，日夜不休地计算最佳齿轮比，绘制上百张精密图纸；
另一支团队在钢铁厂全力配合下，尝试锻造至关重要的“齿条轨道”和“驱动齿轮”。这对精度和硬度的要求前所未有，经过无数次失败、耗费上万斤钢材后，第一节闪烁着幽蓝光芒、带着完美齿形的“齿条轨道”终于锻造成功！
一个月后，一辆经过全新魔改的“开拓者”机车静静停放在厂房中央。它的外形更加狰狞，充满力量感；厚重底盘之下，一套由数十个大小齿轮组成的复杂精密“变速箱”，以及那个闪烁着森然寒光的巨大“驱动齿轮”，已安装就位。
它不再是平原上的猛虎，而是进化成了一头准备挑战崇山峻岭的——钢铁巨兽！
张铁牛和所有参与研发的工程师、工匠们围在它周围，每个人眼中都充满激动、骄傲，以及一丝即将迎接终极考验的紧张。他们知道，理论和实物已准备就绪，接下来，便是见证奇迹或是再次面对失败的——审判时刻！