风车改造，与荷兰工业化崛起

17世纪是一个举足轻重的时代，
人与自然之间的平衡被永远改变了。
当时，没有电、没有汽车和火车，
最常见的能量来源是需要饲养的牲畜---这是“马力”一词的来源。
但在荷兰，一个遥远的海滩，新事物产生了。
400年前如果能见到比小帆船更大的游艇你可能很惊讶，
当时的油艇长8米宽4米，轮子的直径有2米。
这是现代陆上游艇的前身，
在当时被称为“风之战车”。
用于搭载海岸线全副武装的战士，
它既令人称奇同样也令人恐慌。
展示风能如何在陆地产生动力，
这艘快艇是人类造出的最快工具，比奔驰的马还要快。
风之战车由西蒙史蒂芬设计，他是工程师和数学家。
他完全改变了荷兰的面貌，将其变成了一个贸易帝国。

409年前，西蒙史蒂芬的发明独一无二，
但是史蒂芬想要利用风力的雄心远远不止建造战车。
他想通过驾驭风能来改变祖国，
而他的工具就是数学。

当时数学在发生变革，
几百年来大学中的几何与算术一直偏重理论知识。
在桥梁建筑和火炮制造的实物中，应有有限。
但是，西蒙史蒂芬等人利用数学理论去创造更高的以数学为基础的全新科学，
来帮助解决世界范围内的复杂问题。

史蒂芬利用数学解决问题对海拔较低的荷兰至关重要，
针对如何让荷兰保持干燥这个问题，
他在著作中写道：他不仅仅是应用数学，
而是试图用数学去改善机器。
一个多世纪以来，荷兰风车将排水渠中的水导入运河之中排走。
史蒂芬确信数学会提高风车的效率，
但实现起来相当复杂。
难点在于风车内部不是垂直的传动装置，
轮子有13度左右倾斜，
这使得里面的齿轮移动起来很复杂。
它不仅仅是转动，还会上下里外地移动。
史蒂芬必须考虑每一处的角度和运动，
包括帆、轴和齿轮，这是数学的雷区。
为了提高风车效率，
他需要创新，需要采用三维数学，
在史蒂芬之前从没有人这样做过。
史蒂芬重新设计了齿轮，浆轮和水闸，
甚至还有风车的链子。
它不仅能灌溉农田还能抽干湖泊。
他对风车内部构造的调整是如此有效，
新设计的风车效率提高了3倍！
此外，史蒂芬为他的发明申请了专利，
确保自己的发明得到保护和回报。
数学让史蒂芬发了大财！

不久后，该发明也改变了荷兰，
新的风车帮助荷兰成为了工业强国。
研磨种子和坚果能得到宝贵的油，
造纸厂实现机械化，
切割木材的速度提高了30倍，
手工的精确度更高，使这个小国成为西欧最大的造船国。
数学设计的风车在风中呼呼作响，
荷兰成为活跃的贸易国，
阿姆斯特丹也成为全球最富有的国际化都市。