2021年3月，苏伊士运河以一种非常奇妙的方式上了热搜：一艘所属于中国台湾的轮船出现故障，堵塞运河航道，造成每天数十亿美元的损失。跟着一起上热搜的还有一台小挖掘机在轮船庞大船身旁边工作的图片，其“渺小”身形与一张照片照不完的轮船之间产生巨大反差感，激发广大网友的创作欲望，大家纷纷用货轮堵塞运河的照片制作表情包，或是抒发情感，表达“微笑面对困难”的生活态度，或是给解决堵塞问题“支招”。

随着更多的挖掘机和其它设备加入，运河终于恢复疏通。此次堵塞事件并非运河与挖掘机第一次联动，早在几百年前，挖掘机就开始为运河工作。

（1）从用手挖到工具挖

人类从远古时代就开始“挖挖挖”：先民于荒野中采集果实时不仅得摘果子，有时还得挖开泥土寻找食物或者储藏采集物。和我们平时用手挖东西一样，先民们挖土时差不多也是勾起手，用指尖破开坚硬土质，然后勾手挖出碎块和松散泥土。长期用手挖容易受伤，而且人类的手无法挖掘岩石、矿石等一些坚硬物品，所以人们开始“硬碰硬”，利用木头、石头制作工具，实现从手挖到工具挖的进步，而早期挖掘工具形状也凝聚了先民在长期手挖和道具挖活动中积累的经验，其形状大多都是中间下凹、两侧卷起，前端尖锐而后端宽，再插上一根杆以求方便省力。

随着人类社会发展，人们对挖掘工具提出了更高的要求，毕竟“一人一铲子”面对河道海滩煤矿之类的地方实在是有心无力。早期意大利锡耶纳的工程师发明了一种以船为基础的河道淤泥“木制挖掘机”：木制挖掘机由两条并列而行的小船承载，完全由人力操控；人力转动绞车，驱动旋转轮旋转，使铲斗进入淤泥并将其铲走，旋转进入船舱时打开，放出淤泥。

图中为《达·芬奇笔记》中描绘的淤泥清理机器

但显而易见是，该设备仍然需要大量人力进行驱动，而且效率较低。即使有杠杆、滑轮和链条等工具支持，早期挖掘机械的操作仍然需要消耗大量人力，且受制于材料技术的落后，设备自身也存在行动不便、耐用性低等诸多问题，许多清淤挖掘工具必须安装在船上。不过，瓦特蒸汽机和工业革命给予了挖掘机新的力量，使它完成从“海边游鱼”“岸边乌龟”到“铁路行者”的飞跃。

图中为蒸汽挖机（蒸汽铲）的发明者威廉·奥蒂斯（1813-1839）

蒸汽机车被发明之后，立刻被许多工程师拿来进行各种魔改，为它安装上各种工具和零件，赋予它胜任其它工作的能力。1835年，美国铁路承包商威廉·奥蒂斯成功研发第一台蒸汽挖掘机，该挖掘机可以说是在蒸汽机车上安装了一堆挖掘设备，其结构参考了起重机：车身前方为挖掘设备，后方为蒸汽机；蒸汽机通过链条和滑轮组升降挖斗、驱动齿轮，为大臂回转提供动力，进而带动斗杆；而大臂的运动受到车身阻挡只能进行半旋转，还需要一左一右两个人控制，蒸汽机功率低限制蒸汽挖机的开采量，整体开采效率并不高。不过，“蒸汽铲”已经展现出他的潜力，接下来的一个世纪多时间里，人们不断用各种新技术改进蒸汽挖机。

左图为早期蒸汽挖掘机结构，右图为早期蒸汽起重机

（2）从“多人挖”到“一人挖”

煤炭作为固体运输不便，释放的能量损耗较多，为挖掘机提供的能量有限。所以，蒸汽挖掘机工作时，需要一位工作人员看着蒸汽机，时不时给它加水加煤，确保它别因为蒸汽不足半路歇工；再加上技术限制，蒸汽挖掘机大多类似于下面这样火车机车前面放着个挖掘机械的样子——

这便是19世纪中期威廉·奥蒂斯所设计的蒸汽挖掘机——“费城铲”工作时的场景，它依靠铁轨行进，车上和车下的工作人员正在维持蒸汽机运转、控制大臂，还有人协助铲斗工作；还有坐在附近高处的“吃灰群众”，他们就和现在城市工地外侧背着手看各种设备干活的围观群众一样，不过施工现场没有西瓜香瓜或者瓜子，只能边吃煤灰边看蒸汽铲工作了。可以看出，此时挖掘机操作方式复杂，而且大臂被“车厢”阻挡，只能进行半回转；运动范围仅限于轨道，工作前要预先铺设铁轨，使用范围大大受限。奥蒂斯先生英年早逝，他于1835年发明蒸汽挖机，四年后因伤寒去世，年仅26岁，根本没有足够的时间改进自己的发明。因为蒸汽挖机本身的局限性和奥蒂斯家族严格的专利保护，“费城铲”未能大规模使用，奥蒂斯先生去世后其生产也陷入停滞。直到专利保护期结束，各大公司纷纷开始生产并改进蒸汽挖掘机，而飞速发展的经济也产生了旺盛需求，蒸汽挖掘机迎来快速发展时期。

给大家放个彩图——

再给大家放一张“解剖图”——

19世纪后期，得益于持续不断地改进和产业发展，许多挖掘机通过履带摆脱对铁轨的依赖，拥有在坎坷地形行驶的能力。底盘的运用使它能够进行三百六十度全回转；连接底盘、大臂、铲斗的操作台使操作挖掘机器所需人数从多人降至一人——就像上图一样，一位驾驶员、一位蒸汽机维护人员就可以保证挖掘机平稳运行。而大型挖掘机因其体型庞大、重量“超群”且需要承载十分沉重的物体，对蒸汽机、大臂和车身都提出了更高要求。所以它许多时候还得在铁轨上工作，以降低推进蒸汽挖掘机前进所需要的动力，比如这样——

    上面几张图是苏联科夫罗夫兹蒸汽挖掘机工作时的图景，两条平行的铁轨分别供挖掘机和运载土石的小车行驶。1931年4月，第一台科夫罗夫兹挖掘机于科夫罗夫挖掘机厂下线，下线不久就加入轰轰烈烈的“五年计划”之中，参与莫斯科运河开凿工作，在两年时间内挖掘800万立方米土方。科夫罗夫兹挖掘机工作人员可以充分反映它的工作场景：一位铲斗操作员、一位挖掘机驾驶员、一位消防员、一位润滑员共同操作或维护挖掘机，负责铁路铺设的七人小组则根据挖掘机所在位置铺设铁轨。科夫罗夫兹挖机的“工作小队”在一边忙活，旁边还有出渣小车忙不迭地运送废土和石块，白色水雾升腾而上，遮蔽阳光。在蒸汽挖机抬头低头之间，运河水道挺入城市，母亲河的乳水汨汨流淌，滋养莫斯科。

（3）开土造河

    挖掘机诞生之初被投入到铁路铺设工作之中，因为铁路铺设工作与它行驶所需的必要条件刚好相补；履带的发明和运用帮助蒸汽挖机摆脱铁轨限制，而工业革命后货运需求提升推动的运河开凿清淤工作也产生了对挖掘机的需求。1860年，法国人发明了较为成熟的多斗挖掘机并投入到苏伊士运河的挖掘工作中，巴拿马运河的修建也享受到新挖掘设备带来的便利。因计划不足、缺少对中美地峡自然条件的了解、不顾实际情况照搬苏伊士运河经验外加美国捣乱，负责运河开凿工作的公司出现严重的经营问题，法国人中途放弃巴拿马运河开凿工作并把公司卖给美国人。

从1904年到1913年，美国用十年时间完成运河剩下四分之三的工程量。20世纪初，炸药已经被广泛用于土石作业，蒸汽挖掘机也已经成熟，建设者可以相对容易地搞定连通大西洋和太平洋的运河工程：首先用炸药进行爆破作业，粉碎岩石，然后铺设两条铁轨，一条供大型挖掘机行驶使用，一条供出渣小车行驶，出渣小车装载挖掘机挖出的碎石泥土然后将其运走。巴拿马运河挖掘土方高达2.59亿立方米，其中相当一部分依靠挖掘机和爆破完成。很难想象，如果主要依靠人力畜力和简单机械，在山地和热带雨林中开凿这样一条运河会付出何等代价。

蒸汽挖掘机高声呼喊，铲起沉重土石，喷出的白色水雾折射人们对美好未来的幻想。当它缓缓驶向前方、破石掘土、平坎坷成通途时，根植于他却又能够取代他的竞争对手已经破茧而出——第二次工业革命中诞生的内燃机、液压系统和电动系统正在被广泛运用到工程机械制造之中，逐步取代蒸汽动力，接过旧担子，挖走阻挡在人类进步道路上的下一个障碍。