在英国诺森伯兰城附近的一所夜校里，有个18岁左右仍不识字的青年，同小孩子一道从简单的字母开始学文化，经过不懈的努力，在他19岁那年，他第一次骄傲地写出了自己的名字。这个青年，就是被后人称为“铁路之父”的斯蒂芬孙。
“文盲”小伙子设计蒸汽机
1781年6月9日，乔治·斯蒂芬孙出生在英国泰因河畔诺森伯兰城西南的一个小村子。这里是英国的一个煤矿，斯蒂芬孙的父亲是矿上一名抽水操作工，全家人挤在一间靠近矿井的小屋里，过着贫困的生活。父母亲都目不识丁，在他们的结婚证书上，两个人只是画着十字代替签名。
父亲微薄的工资无法送6个孩子上学，刚满8岁的小斯蒂芬孙只好去做放牛娃。由于父亲的缘故，他从小就和蒸汽机结下了不解之缘。当时矿井里已经开始用蒸汽机抽水，父亲每天都和蒸汽机打交道，天天都干得满身是汗，身上也熏得漆黑。对此，小斯蒂芬孙不但不反感，反而希望将来也能像父亲那样。
斯蒂芬孙很喜欢用泥土制作蒸汽机模型，把泥土捏成汽缸、活塞和飞轮等形状，然后装配好放在火上烧硬，还真像那么回事儿。父亲见他如此喜爱蒸汽机，便在他14岁那年在矿上安排他做了个见习司炉。小斯蒂芬孙高兴极了，因为从此他就可以和日夜渴望摆弄的蒸汽机相伴了。好奇心很强的小斯蒂芬孙并不满足于只是为蒸汽机添煤加油，他一有空儿就琢磨他的这个心爱的“朋友”。总是不停地思考，它为什么靠“吃煤”就能干活儿？它干起活儿来为什么总是发出“轰隆轰隆”的声响？他有时甚至想，看这家伙提水的“劲儿”，力气一定比牛大得多，能不能也用它代替牛来拉车呢？
在以后的工作中，他开始留心机器的结构。每当机器发生毛病技师们来修理机器时，蒸汽机的司炉和操作工人都去休息了，可是斯蒂芬孙却留下来为修理技师们打下手。他仔细观察技师们的每一个动作和拆下来的零部件，并询问技师们一些问题，请求他们给以解答。这样，他逐渐对蒸汽机的内部构造有了初步的了解，并且对它的拆装步骤也略知一二。但他仍不知足。
一天，别人都下班走了，斯蒂芬孙找到工头向他汇报说，这几天机器噪音甚大，恐怕是机器内部的泥灰阻碍了部件的运动。他主动提出，愿利用下班时间将其内部清理一下。在工头同意后，他对蒸汽机来了个大拆卸，把所有的零部件都拆开来，加以归类，并分析了各种零部件的作用和功能。这时，他感到从没有过的畅快，他对自己的这个伙伴可以说是完全了解了。装机时，他发现重新装配比拆一台机器难多了。好在平时的观察积累了一些经验。他忙活了好半天，终于把蒸汽机重新又装了起来。
了解了蒸汽机的构造，斯蒂芬孙想自己也设计制作一台小型蒸汽机。于是，他先画好了图，然后拿去给煤矿的机械技师长看。技师长看到设计图后深感惊奇，这位爱才的老技师长劝他先不要急于制造机器，而是要先学习文化，掌握一些科学技术知识，那样就可以不光模仿人家的东西，还可以创制出更好的机器。从此，斯蒂芬孙白天在煤矿做工，晚上到夜校学习。到21岁那年，他终于掌握了读书的基本知识。一旦掌握了打开知识大门的钥匙，斯蒂芬孙的技能更上了一层楼。
研制改进蒸汽机车
当时的英国，正处于工业革命的高潮，工业生产飞速发展，推动着社会生产和生活各个领域的变革，而工场手工业时期的交通运输手段对于大工业来说，已经满足不了要求，一场交通运输工具的革命即将来临。当时的英国修筑了大量公路，开凿了大批运河，并铺设了不少供马车运行的“铁路”（两行用铁皮包着的木轨），但仍然满足不了社会的需求。在这种情况下，水上交通工具率先完成了革命性变革。1807年，美国人富尔顿发明了蒸汽轮船，为陆地交通工具的变革作出了榜样。
此时的斯蒂芬孙已是大煤矿的机械技师长，他从大城市的“铁路”中受到启示，将木制铁皮轨道改成完全用铁制成的轨道，率先在矿山铺设铁路，不但提高了搬运效率，而且大大减轻了搬运工人的劳动强度。但他不久又发现，仅仅改革道路还不行，靠畜力所提供的有限动力，仍无法满足大量煤炭的运输要求。必须设法搞出一种新的动力机械来取代马车才行。自己不是早就设想过要用蒸汽机取代马拉车吗？现在，既然蒸汽机能用来开船，那它也一定可以用来开动车辆！
斯蒂芬孙开始考虑研制蒸汽机车时，铁轨已改用铸钢制作，克服了铸铁的脆性。斯蒂芬孙总结了前人的成果后认为，以往的蒸汽机车之所以失败，就在于它们都存在妨碍实际使用的缺点。其中最主要的有两点：一是机器和燃料的自重与有效载荷之比不合理，造成运载量过低；二是速度太慢，与马车相比显示不出什么优势。
针对这两个关键问题，斯蒂芬孙开始了自己的研制工作。经过两年多的苦心钻研，他终于成功地研制了自己的第一部蒸汽机车，取名“布鲁海尔”，并于1814年7月25日投入运行，奔驰于基林格沃斯煤矿到港口之间15千米长的轨道上。它拖有8节车厢，载重80吨，时速达到每小时6.5千米。
这部蒸汽机车初步解决了运输效率问题。可是它仍存在明显的缺点：不仅外形难看，而且由于没有减震装置，跑起来震动很厉害，有时甚至震坏了铁轨。此外，它放起汽来声音尖得厉害，把附近的牲口吓得乱跑乱叫，引起沿线居民的不满。有些人找上门来，指责斯蒂芬孙的“蠢家伙”声音太响，把他们家的牛吓跑了；有的说车上冒出的火星烧着了他家的树，震坏了他的房屋，要求赔偿……
为此，斯蒂芬孙不断改进机车，加设了减震弹簧，同时，把汽筒与向上的烟筒相连，让废气从烟筒中排出，这样既减小了噪音，又增加了烟气向上的冲力，从而使炉中空气循环加速，使煤燃烧更旺，反过来又使汽锅内蒸汽发生量增加，火车的推动力增加了好几倍。在不断改进的基础上，斯蒂芬孙又为矿山制造了第二台、第三台蒸汽机车。在此期间，他的蒸汽机车仍仅限于为本矿山运煤，并没有向社会推广。
“全英国的铁路，都和我有关系”
1821年，英国政府决定在斯托克敦至达林顿之间铺设铁路。建成后，它将成为英国第一条公用铁路，总长约为40千米。斯蒂芬孙被聘请担任该项铁路建设工程的总工程师。为此，他在指导铁路建设工程的同时，于1832年与两个共同出资者建立了世界上第一个机车制造工厂，并在厂内开始研制新型机车。
1825年，斯蒂芬孙在长期积累经验的基础上，研制成功了世界上第一台比较完善的客货两用机车。它拖有38节车厢，载重90吨，时速达到24千米，命名为“旅行1号”。同年9月27日，在斯托克敦至达林顿之间的铁路建成之日，他亲自驾驶“旅行1号”举行了通车仪式。
这一天，斯托克敦市市民以及周围的村民们，早早地便聚集在“旅行1号”周围，好奇地打量着这个漆黑庞大的“铁家伙”，兴奋地议论着。很多人特意骑马前来，要与它比速度，一争高下。时钟指向9点，斯蒂芬孙和600多名特约乘客，一起登上“旅行1号”。随着一声汽笛长鸣，烟囱里冒出了大团乳白色的烟雾，机车在轰鸣声中开动起来，车下顿时一片欢腾。人们在共同为蒸汽机车的成功而欢呼。这宣告了具有广泛用途的蒸汽机车正式诞生。
然而，围绕着是否发展蒸汽机车铁路运输的争论却很激烈。特别是当1826年英国最大规模的铁路工程，那些经营运河航运的资本家因经济利益受损而强烈反对。由于受到反对，英国议会经过了很长时间的辩论才批准了这项工程。承担该项工程的建筑公司再次聘请斯蒂芬孙担任筑路总工程师。在工程建设过程中，斯蒂芬孙碰到许多非常困难的技术问题。这一带地理条件非常不利，必须建造很多隧道和涵洞。此外，铁路还要穿过沼泽和河流地带，为此必须筑堤以及修建桥梁。好在他的儿子罗伯特已经长大，成了他的得力助手。在工程中，罗伯特多次独立担当起架桥的重任。有时为了求出最佳桥形，斯蒂芬孙也和儿子一起做试验，最后搞清了横梁的刚性所起的作用。在这些实验中，斯蒂芬孙对板结构梁的设计理论研究，有了较大的突破。
铁路建成了，至于选什么样的机车一时还无法确定。政府决定在莱茵希尔举行一次“机车竞赛会”，以选出最佳机车。斯蒂芬孙十分赞成举行这样的竞赛会。为了参加比赛，他同儿子一起，特别制作了一台新的机车“火箭号”。
1829年秋，候选者集合在出发地点，参赛的共有5台机车。据当天的《利物浦光明报》报道，观看这次比赛的观众达一万多人。“火箭号”在车厢满载旅客的情况下，达到时速40千米。报纸在报道中惊呼：“这次比赛将改变国内整个交通结构。”的确，1830年9月15日利物浦至曼彻斯特的铁路正式通车后，英国便掀起了修建铁路的热潮。1838年英国铺设的铁路里程为790千米，1848年达8000千米，10年增加了10倍。
斯蒂芬孙作为蒸汽机车的奠基人，受到人们无比的敬仰，各家铁路公司都争先恐后地聘请他当顾问。在一次众议院的演讲中，斯蒂芬孙不无自豪地说：“全英国所有的铁路，没有一条与我没有关系。”
受英国的影响，欧洲各国也纷纷修建铁路，铁路很快成了世界各国最大的产业，蒸汽机车和铁路成了人类交通运输的主要工具。
