1905年，清政府决定修筑北京至张家口的京张铁路，任命詹天佑为总工程师。在修建中，他领导工程人员实地测线勘查，因地制宜，创造了“竖井施工法”开挖隧道，并运用“之字形线路”，减少工程量，大大缩短了工期，节省工程费用28万两银子。1909年9月24日，京张铁路全线通车。詹天佑从事铁路建设三十多年，几乎没有一天离开铁路。原来的车厢与车厢连接是插板式，每个车厢两端都装有插板，当两车厢要连接时，插板上下相插，然后在插板中间的圆孔内再插进一个一端带帽的圆轴，当车厢间要解开时，再拔出圆轴。这种办法都要人工操作，很危险又很麻烦，还很慢，詹天佑下决心要发明一种东西替换它。有一天，詹天佑见到两个人练拳，各自握拳你来我去，有时握拳，有时张开，他看得着迷，从中受到了启发。他仿造手半握拳的样子，两支手相扣一起，中间装一个插销，自动插上，就这样发明了火车挂钩。为纪念他的发明，有的国家把火车挂钩叫“詹天佑”。世界各国至今还在使用这种挂钩。
八、空气制动器的发明
乔治？威斯汀豪斯(1846-1914)是美国的发明家、金融家、企业家。
19世纪60年代的一天，年轻的乔治乘火车从波士顿前往纽约。突然，前方铁路与公路的交叉口上一匹受惊的马拉着车横在路上，火车司机虽迅速拉车闸，但仍造成车毁人亡的事故。因为当时火车才诞生不久，刹车装置非常简陋，还因为没有一套科学的交通管理方法。乔治偶然目睹这场火车因巨大的惯性造成的惨剧后，立即联想到应有一种制动力巨大的刹车装置，以便在紧急情况时能立即刹住火车。
到哪里去找巨大的制动力呢？
有一天，威斯汀豪斯偶然看到《生活时代》报上一条新闻，法国修铁路施工，用压缩空气推动风钻凿开塞尼山隧道。由此得到启示，既然压缩空气可开山凿岩，说明威力巨大，如果能把它用于火车刹车，不是很好吗？
经过一次又一次的实验，他终于在22岁时即1868年夏天制成世界上第一台压缩空气制动器，并于1869年申请了专利。这台压缩空气制动器，由机车带动的空气压缩机、送气到各车厢气缸的管道、控制开关的阀门等构成。接着，他又筹建了生产这种制动器的工厂。订单不断，他进行不断的改进，例如1887年换用速动调节阀等，使之更加实用。
空气制动器性能优良，所以沿用了好几十年，直至1923年出现真空制动器和其后的电制动器后，这种制动方式在火车上才逐渐被替代。但压缩空气制动器今天还有着广泛的用途，例如用于汽车。
九、内燃机的诞生
奥托(1832-1891)是德国工程师，1832年出生在德国霍兹豪森。他幼年时，父亲去世，由于家境贫困16岁辍学。他曾在镇上的杂货店打工，后又到法兰克福当职员，还做过推销员。
1860年，奥托听说罗夏发明了一台实用的内燃机--汽体发动机，意识到这种内燃机以气体为燃料运转，将会有很大的实用价值。于是，他开始专心研究，要改进罗夏设计的发动机。
1861年，奥托决定设计一种新型的四冲程循环方式运转的发动机。1862年1月，研制出一台可运转的四冲程发动机模型，但在实用时，遇到了点火等许多方面的困难，他被迫暂停此项研究，转而研制一种以气体为燃料的两冲程发动机(空气发动机）。1863年，奥托获得此项专利，不久找到一位赞助伙伴叫兰根，建了一个工厂从事生产，不断地改进发动机。
1867年，他们厂生产的两冲程发动机在巴黎世界博览会上荣获金奖。虽然两冲程发动机销路很好，利润也很高，但是奥托并没有放弃研制四冲程发动机。他深信，将燃料和空气混合压缩后再点火的四冲程发动机会比两冲程发动机更高效。经过艰苦的努力，1876年，奥托终于设计出一种新的点火系统装置，装备在四冲程发动机上。第一台样机问世后，很快获得了专利。四冲程发动机具有显着的高效性能，所以赢得了市场。
奥托发明的用气体做燃料的火花点火式四冲程内燃机，已是一种多用途的装置，被广泛用于驱动汽车、轮船、摩托车、飞机等，使用至今。
十、汽车的由来
17世纪初，荷兰人首先用风帆驱使船在水上航行，后又设计出用风帆驱动的车。这种车从外观上看很像船，只是在头和尾装有三个轮子，借助风吹风帆的力，可以在平坦的路上行驶。
1769年瓦特研制成功单动式蒸汽机后，人们开始用它为动力带动各种机器，用蒸汽机驱动的车辆也开始出现。1769年，法国有位军官叫居纽，研制出一辆前轮驱动的三轮蒸汽机车，时速3.6公里，能拖动大炮，并可乘坐4人。1790年，巴黎街上出现蒸汽机公共汽车，接着英国出现载有14~16个座位的蒸汽机汽车。
1876年德国工程师奥托发明内燃机后，1885年，德国工程师本茨设计和制造出装有两冲程单缸发动机的三轮汽车，经试车成功，很快进入市场。后来人们在使用中又加以改进，出现了装有四冲程内燃机、四个轮子的汽车，被世界各国普遍使用。从此，人类进入了汽车运输时代。
汽车有着机动性和灵活性，给人们的生活带来了方便。它能够随个人的意愿，随时开往想去的地方，使活动范围得以扩大，如今人们的工作和居住地点有了更多的选择。
为了适应汽车的发展，各国都在修筑高速公路，从而使交通更发达，拉动了人类生活质量快捷地提高。
十一、飞机的发明
美国人莱特兄弟于1903年11月发明和研制出一架双翼飞机，当年12月17日试飞成功，从此开辟了人类航空科学技术的新纪元。
哥哥威尔伯？莱特(1867-1912)，弟弟奥维尔？莱特(1871-1948)，出生于美国一个牧师家庭。从小家里经济条件差，没有上几年学。父亲经常外出传教，兄弟俩在母亲的抚育下长大。
他俩青少年时就开始以修理自行车谋生。当时欧洲的科学技术有了飞速的发展，有的人已开始研究飞行。德国的滑翔机实验大师李连达尔通过多年细致观察，总结了人类模仿鸟类飞行的各种方式，发表了一部轰动欧美的着作《鸟类飞行与人类飞上天空》，在书中详细构想出人类翅膀的理想形态和构造。李连达尔立志要实现自己飞上天空的夙愿，一次次进行试飞，但不幸于1896年8月9日在试飞中遇上狂风而机毁人亡。
消息传到莱特兄弟的家乡，兄弟俩闻讯感叹万分，立志要继承李连达尔的事业。当时威尔伯已经29岁，弟弟奥维尔25岁。兄弟俩省吃俭用，以修理自行车挣来的钱从事飞行研究。
兄弟俩阅读了许多飞行的资料，经常关注飞行研究和进展的报道。虽然他们文化不高，但是他们刻苦自学，善于钻研，对飞行的基本原理很快有所掌握。他们还经常到郊外去观察鸟类的飞行，发现老鹰在转弯或升降时，都要将翅膀倾斜，尾巴不住地扭动，这成为他们以后试飞时的要领。
在研制中，他们吸取了前人的经验和教训，自行设计出有上下两层翅膀的滑翔机，这样可以增加浮力，减少空气阻力，又在机翼后面加一个起调节滑翔作用的辅助翼。一种新型的滑翔机于1900年10月制成了。莱特兄弟选择基蒂霍克一片海边荒地作为试验场。他们首先用绳子系住滑翔机，然后手拉着疾跑，只见无人乘坐的滑翔机真的飞上了天空。接着他们进行载人试飞。威尔伯坐上滑翔机也飞起来了。虽然飞得还不高，但是，这次试飞的成功大大地鼓舞了兄弟俩的决心。他们又继续试飞许多次，对机体进行了不断改进，1902年秋，试飞高度已达到距地面180米。可是，兄弟俩并没有满足，因为他们认识到没有风，滑翔机是飞不起来的。他们思考着用发动机飞行，当时汽车的发展很快，因此他们首先想到把汽车发动机装到飞机上，再装上螺旋桨拉动飞行。
试制开始了，为了弄清楚滑翔机的载重量，他们用砂袋装在滑翔机上一次次实验，确定滑翔机最大运输能力只有90公斤。但当时最轻的汽车引擎也有140公斤，成品是买不到的，于是他们决定自己制作。在一位叫狄拉尔的机械师帮助下，经过艰苦的劳动，他们制成了一部4个汽缸、12马力、重70公斤的汽车引擎，接着又试制螺旋桨，滑橇等。1903年11月，一架用轻质木料为骨架、帆布为基本材料的双翼飞机一切安装就绪，莱特兄弟命名它为“飞行者”号。
1903年12月17日上午10点钟，在美国东部北卡罗莱纳沿海的沙滩上，奥维尔爬上飞机，伏卧在驾驶员的位置上。一会儿发动机开始轰鸣，机翼随之抖动。突然发动机的声音更响了，飞机滑动起来，一下子升到5米高的空中。飞机飞行12秒，行程30米，稳稳地着陆了。莱特兄弟发明的飞机首次试飞成功了。
消息传开后，美国政府让莱特兄弟进行飞行表演。1908年9月10日，奥维尔当众飞行，在30米高度飞行1小时零5分，赢得了在场观众的欢呼喝彩。三个月后，威尔伯在法国持续飞行2小时20分，飞行距离125公里。次年，他们周游世界，在英国、西班牙、意大利等国的国王面前进行飞行表演：成了世界名人。
莱特兄弟返回美国后，在代顿市创办了飞机公司，从此飞机的研制进入一个新时期。
1910年，德国人制造了金属飞机，1926年，人类驾驶飞机飞越了北极上空。
十二、喷气式飞机的诞生
1929年，英国皇家空军有一位年轻军官法兰克？韦特尔提出了一种新的飞机推进方式，能使飞机飞得更快、更高。方法是取消飞机螺旋桨和活塞引擎，理由和根据是：使用螺旋桨和活塞引擎的飞机在6000米以上的高空飞行时，由于空气太稀薄，螺旋桨已不能有效地咬住空气，所以应采用喷气推进引擎。很可惜，当时英国空军总部负责引擎的顾问没有把韦特尔的提议当回事，草率地否定了他的设计。
事过5年，1934年德国有位23岁的物理学研究生汉斯？冯奥海恩想到了与韦特尔同样的方案，他设计出一个草图，委托一位叫哈恩的汽车修理工，让他帮助制造一个模型。哈恩师傅经验丰富，技术水平高，也很欣赏冯奥海恩的设想，非常愿意帮助他，很快就制作出一架喷气飞机模型。首次试飞时，引擎后端喷出很长的火焰。冯奥海恩本来希望在起动马达后引擎会继续运行，谁知不一会儿引擎就停了，实验失败了。
1936年，冯奥海恩的模型引起德国飞机制造商海因克尔的兴趣，他给了冯奥海恩一个职位，叫他秘密进行研制。1939年初，冯奥海恩经过许多次实验失败后，喷气引擎终于研制成功。当年7月，海因克尔很高兴地向希特勒介绍这种喷气引擎，希特勒对于他的介绍不感兴趣，表示不赞成他的设计。但是，海因克尔没有灰心，因为他知道，要想希特勒改变态度，必须有一架能飞行的喷气式飞机才行，于是他开始秘密地制造，在1939年底制造出了第一架喷气式战斗机。飞行员驾驶着这架飞机升上蓝天，飞机的排气尾管喷出了大量的雾气，在天空怒吼着，速度快了许多，飞得很高。试飞第三天，海因克尔邀请德国空军高级官员参观，但遭到拒绝。
