文：路易斯・達奈爾（Lewis 最後Dartnell）
重新發明動力運輸工具
到了某個時間點，復甦文明的個知冶金、工程水平，識人社會都會達到能夠製造引擎的倘若退化程度。倘若社會退化到必須仰賴動物牽引力和船帆的到必層次，再假設它沒有實例可供參考，須仰新發又該如何重新發明內燃機？我們的賴動車輛的心臟，在引擎蓋下跳動的物牽機件，構造長什麼樣子？
內燃機是引力個很好的例子，顯示複雜機器不過就是們該明內一些基本機械的集合體，這些組件各具不同的何重功能，但只要採行新安排，燃機就能解決特定問題。最後假使你能剝開家用小客車的個知金屬外皮，把它當成有機生物來解剖，識人社會那麼你就會發現無窮的次級機制，像人體五花八門的器官和組織那樣彼此互動。
所以汽車運作背後的關鍵原理是什麼，該怎樣從頭開始設計？
我們在第八章談過一款內燃機的操作原理：蒸汽機是靠燃燒燃料為鍋爐加熱，產生壓力將蒸汽注入汽缸。還有一種做法可以善用燃料中的化學能，而且效能遠勝蒸汽機，那便是省掉中間步驟，直接使用燃燒本身產生的高熱氣體壓力來驅動機器。
若是先把微量燃料導入一處密閉空間，隨後再點火，就可以利用燃燒所產生的高熱氣體爆炸膨脹，讓爆炸把活塞推開，並為你幹活。整組動作每秒進行數次，你就擁有規律的動力源。若要重設汽缸來進行另一次爆炸，可以鑿開一個開口，把活塞推回原位，像注射器那樣把廢氣擠出來。接著再次抽出，從第二個活門吸入含有氧氣並摻雜新鮮燃料的空氣。開始壓縮混合氣，讓它變得緻密又熾熱，隨後再次點火。這種四步驟循環，正是如今地表多數內燃機的高速心跳。
燃料注入汽缸之後，有兩種做法能觸發燃燒反應，而這也是汽油、柴油引擎的差別所在。乙醇（或汽油）一類揮發性液體，可以在化油器內與空氣混合化為蒸汽，隨後才導入汽缸，接著就由電力火星塞點燃。柴油含較重的碳氫化合物分子，先化為細霧，接著在壓縮階段結束時，才噴進汽缸蒸發，最後再極度加壓空氣，生成的高熱衝將激發自燃。（為自己的車胎灌飽氣之後，只要感受一下腳踏打氣筒噴嘴的氣流，大家都能注意到，空氣壓縮能把溫度提高到什麼程度。）或者有辦法的話，你也可以如本章開頭所述，為你的引擎供應氣體燃料，用導管直接注入汽缸。
到了這個階段，為車輛提供動力的挑戰，便是如何把汽缸的直線前後動能，變換成可以用來轉動車輪或螺旋槳的平滑旋轉能。進行這項運動轉化的裝置是曲柄，我們在談腳踏車時曾經提到。曲柄是機械常用部件，含一曲軸，把往復組件和轉軸連結在一起（就腳踏車而言，你的雙腿便構成和腳蹬曲柄連動的連桿）。已知最早出現的這種關鍵機械裝置，是安裝在三世紀一座羅馬水車上，用來把河川動能變換成長木鋸的前後機械能。
現代引擎集結多具點火活塞的動力，使用的曲柄已經稍有改動，稱為曲軸。曲軸裝了系列柄狀差排構造，縱向間隔列置，於是整列活塞就能同時驅動同一根心軸。即便有好幾具汽缸交錯接連點火，轉動心軸的爆炸衝擊依然晃動不穩，必須設法讓轉動變得均勻。這次的解決方法，出自古代製陶技術。在曲軸尾端裝了個飛輪，其作用和陶輪的厚重石盤完全一樣，能儲存旋轉動量並讓旋轉平順。
這裡還需要另一項傳統機械零件，用來在動力循環時調節活門開闔，好讓燃料注入汽缸並排除廢氣。凸輪呈延伸拉長的偏心造型，環繞心軸旋轉時，可以用來抬升或推開槓桿。以往凸輪曾用在搗錘上，水車動力反覆抬高重錘，接著在凸輪的上頂時釋開，於是錘子墜落下敲。古希臘已經知道凸輪，後來重新出現在十四世紀的中世紀機械裝置。現代燃燒式引擎裝設一組凸輪，由主曲軸驅動，讓進氣閥和出氣閥的開闔時機，能與活塞循環完美搭配。
假使你想用引擎發動車子，而不單是要轉動船上螺旋槳，那麼你就必須再克服好幾項技術挑戰才行。檢視了引擎的核心設計之後，下一項機械問題，就是如何把驅動力量傳給車輪。汽車動力裝置最直覺易解的組件之一是傳動裝置：這不過就是個讓你更動由哪對齒輪組彼此嚙合的盒子，其基本操作原理和上溯至公元前三世紀的鏈齒輪是一樣的。內燃機以高轉速運轉，所以使用低速檔（和驅動軸嚙合的齒輪，小於引擎軸齒輪的情況）以轉速交換轉動力量。這股較強的力矩，在加速或爬坡時尤其適用。
促成齒輪轉換的裝置是離合器。許多汽車的這個組件，都經由一件粗化圓盤來和飛輪緊密接觸，並藉此來傳送引擎動力——這很諷刺，讓發動機順暢運作的功臣，竟然是摩擦力。接著圓盤和飛輪就可以分開，讓引擎和驅動軸斷開。早期木工工具，如車床等，也使用類似的系統，讓機械裝置能與動力源頭斷開。
最早的車輛是直接借用腳踏車原理，以鏈條和鏈輪來驅動後輪軸。傳遞引擎動力的更有效做法是旋轉驅動軸，不過這種裝置必須具有相當程度的可撓性（柔軟性），才不會因為路面顛簸而斷裂。那麼你該怎樣讓一根剛硬的桿子，朝任意方向彎折或屈撓，同時卻依然能傳輸動力？解決做法是順著連動桿，安裝兩個萬向接頭。各以一對相連的鉸鏈組成，這種概念最早在一五四五年便已提出。
一旦你能夠讓車輛向前猛衝，下一個迫切課題，就是設計出一種可以從駕駛座輕鬆操控車輪轉向的做法。最早的車輛使用一支舵柄，直接借用操控船舵的技術。不過後來又稍經深思，便想出了一種效果遠勝前者的做法，這次吸收的技術源出古代水鐘，年代可以追溯至公元前二七○年前後。齒條與小齒輪（rack and pinion）是以一個小齒輪和一根削切出對應輪齒的長條棒，共同組合而成的機械裝置。駕駛方向盤以一軸和小齒輪聯動，小齒輪帶動齒條橫向左右運動，來調節前輪角度。