21世紀工程師穿越成統一六國的嬴政，要幾代人，多少年才能搞出蒸汽機？
1、該工程師常年研究工業發展史，熟知早期工業知識，本身的專業是鍊鋼。
2、該工程師雄才大略，穿越嬴政後，熟悉並掌控了秦朝，能避免嬴政犯的錯誤，秦朝的經濟和軍事進一步發展。
原答案只是抖一個激靈，實際上大家也都知道，單獨做出蒸汽機是不需要把以上科技全部點出來的，而且我也沒有回答題主的問題：「到底要多少年、多少代人？」以下來詳細分析一下。
（以下圖片全來自網路，侵刪）
下二圖是兩張早期蒸汽機的原理示意圖。說到底，蒸汽機就是個燒開水，讓水蒸氣膨脹，因而可以在氣缸內做線運動，然後通過一定的機械結構把線運動轉化成圓運動的機器。
那麼一個最簡單的蒸汽機，需要哪些組件呢？直觀地來說，最基本的，就是一個燒水的容器（鍋爐）、一個含活塞的汽缸、分流盒（有時也會內嵌在氣缸內成為滑閥室）、傳動裝置和飛輪。分一下類，大致可以看作為容器、管道、滑動組件（活塞和滑閥）、連桿和輪子的組合。
那麼以上組件需要哪些科技呢？
首先我們看容器和管道，這兩個部分都只需要靜態地「裝東西」，而不需要自身做機械運動，所以要求比較低，只需要結實耐用、耐得住不算太高的高溫就可以。很明顯題主已經考慮了這一部分的一部分要求，設定穿越者專業是「鍊鋼」，也就是說希望用鋼材來做蒸汽機。比較尷尬的是，秦朝並沒有鋼，即使是鐵，在這個時候也是個新東西，大多數的兵器還是銅製成的。那麼我們不得不考慮，穿越者到底怎麼煉出鋼來呢？
當然我們也可以換一種新思路：為什麼一定要用鋼呢？銅質蒸汽機可以嗎？倒也不是不能，百度一下「銅蒸汽機」，立馬就有diy強人們做的銅蒸汽機顯現出來。
但是老實說，銅和銅也是不同的東西，就像鐵和鋼都是碳鐵合金，但是不同型號的鐵和鋼的作用天差地別，不可混為一談。上面的銅蒸汽機顯然主要是黃銅製成的，黃銅耐磨，在機械製造中經常被使用，事實上本來蒸汽機的活塞也需要用黃銅製造，這個科技點出來一定沒錯。然而秦代並沒有黃銅，黃銅要到十三世紀才被發明，在中國則要到十五世紀才被應用於鑄幣。秦代主要使用的是青銅器，當然我們也看見上圖中也有不少青銅，顏色較深的那兩個圈和一條管件明顯是青銅做的。然而秦代的青銅器和現代青銅器不是一個概念，每一爐成分都可能區別巨大，用在工業零件上簡直是找死。製造不算太不合格的銅合金部件至少需要以下幾個條件：1、可以製取較純的銅、鉛、錫、磷單質；2、擁有較為精確的度量工具，至少有0.1g的精度；3、準確的溫控能力，精度不小於1度（合金冶煉需要熱處理，有時合適的區間很小）。此外還有一些條件，我會在冶鐵中一塊提及。
看到這裡其實大家也發現了，冶煉工業用銅難度未必小於鍊鋼，而且鍊鋼能力是一切工業的基礎，是必點的科技，我們仍然得學鍊鋼。
鍊鋼聽起來高端，但是事實上鋼鐵遠在工業社會開始前就被人們廣泛使用，使用手工業的生產方式並不是煉不出鋼來。歐洲在中世紀晚期和文藝復興時期鋼製武器盔甲就已經被大規模投入使用。簡單的來說，鋼就是一種含碳量恰到好處的鐵合金，含碳量極少的，就是熟鐵，很多的，就是生鐵。煉生鐵熟鐵不難，鐵礦石初步還原就可以得到生鐵，經過鍛打等工序後排除雜質就可以得到熟鐵，漢代即有「百鍊鋼」之稱。生鐵過脆，熟鐵過軟，鋼則既堅又韌。鍊鋼思路無外乎兩種：往熟鐵里摻碳，或者把生鐵里的碳和雜質燒掉。
最早的鍊鋼法是炒鋼法，炒鋼法顧名思義，就是把鐵熔化，炒動鐵水，讓碳和硫磷等雜質氧化。
炒鋼法雖然簡單，但是在現代以前毫不可控，把雜質全燒掉簡單，但是留微妙而恰當的一點卻很難，大多數時候炒鋼法煉出來的都是熟鐵。古代很多時候「鋼」其實指的就是熟鐵，這一點值得指出。
（有人指出，中國並沒有炒鋼法，這裡我不做辨析，這個不重要……反正我們是要進行工業化生產的……）
在炒鋼法之後，出現的就是灌鋼法和夾鋼法，這兩個方法思路是相同的：熟鐵碳少，生鐵碳多，那我就兩者勻一下唄！把兩個夾一起鍛造，讓生鐵的碳滲進熟鐵里，就可以造出鋼來了。在中國古代大多數鋼製品都是這麼來的。但是這種工藝的缺點是顯然的——太耗工，將鋼鐵變成了一種慢工細磨的手工藝品，效率太低。
當然，在低條件下冶鍊鋼鐵並不是什麼無解的問題。共和國的公民們應該都記得共和國初期的一件大事：大鍊鋼鐵。大鍊鋼鐵雖然沒有冶煉出足量的與英美鋼鐵質量上對等的鋼鐵，但是卻積累下來了寶貴的土法鍊鋼知識：
要說，現代由生鐵鍊鋼的主要技術即是「轉爐鍊鋼」，是將氧氣吹入鐵水中，讓雜質氧化的方法。其實即是與炒鋼法一脈相承的辦法。此外，還有一大主流是平爐鍊鋼，就是把廢鋼、熟鐵和鐵礦石、生鐵扔一個爐子里，讓它們的碳互補，則是夾鋼法的繼承者。轉爐快，平爐則可以更多使用廢鋼。
土法鍊鋼要在這兩個中選擇一個的話，應該是平爐更合適。主要是轉爐需要純氧，而純氧的製取有涉及到了超低溫製冷，實在有點為難人。如果使用空氣轉爐，那麼空氣中大半無用的氮氣會浪費大量熱。本來碳硫磷的燃燒會放熱，使用純氧時，不需要額外的能量，冶煉過程可以自發地進行下去；使用空氣就需要不斷加熱，與平爐無異；而且無論是頂吹還是側吹轉爐，鼓風機都需要蒸汽機或蒸汽機衍生機械，這就成了先有雞還是先有蛋的問題……平爐則又可以回收廢鋼、也可以直接用鐵礦石冶煉，此外規模可大可小，對於初創期的作坊級小工業還是更友善些。而且可見上圖土法低溫鍊鋼中所採用的「鄭州法」，其實就是一種平爐。所謂「反射爐」，則不是一種鍊鋼方法，而是爐的形制——將反應室和爐膛分開，而用一個穹頂連接，爐膛中的高溫氣體和熱輻射可以被反射到反應室中。
2017.11.14更新
選定了鍊鋼所用的爐型那麼我們就可以開始鍊鋼了嗎？不，離鍊鋼還遠著呢！可以開始鍊鋼的充要條件應該是：1、建好了爐子；2、原材料生鐵、熟鐵以及燃料齊備。
我們知道，用手工手段也是可以冶煉生熟鐵的，然而工業的吞吐量與手工業遠不是一個數量級的。即使是我們今日看來相當落後的大躍進期間的矮高爐，每日也能冶煉五噸鋼材！而一名鐵匠的生鐵產出往往是以斤計算的，要填飽皇帝的玩具，可能需要上千名鐵匠不眠不休工作！所以我們也必須要建造工業化的生鐵、熟鐵生產流程。生鐵無妨使用大躍進式的土高爐，熟鐵大可使用炒鋼法製造。
那麼我們的條件單就剩下了兩樣：1、爐子，2、燃料。
爐子的搭建並不簡單，別看大躍進期間，村村都能建土高爐，但是那時人類文明已經比秦代多積累了兩千年，很多知識已經在日常生產中被發現了。比如，目前最關鍵的：耐火材料。
儘管在秦代磚頭已經被發明了，在始皇陵中有一些磚頭出土，但是砌高爐並不是用什麼磚都可以的。冶鍊鋼鐵需要1500度左右的溫度，而普通的粘土磚在1350～1400度會開始軟化。粘土磚的材料最廣泛，但是粘土與粘土並不相同，粘土的主要成分都是三氧化二鋁和二氧化硅，最常見的是高嶺土，即 。粘土中三氧化二鋁和二氧化鈦的含量越高，耐火性能越好，二氧化硅、氧化鐵含量越高則越差。這就要涉及簡單的化學實驗來判別原料的質量，看到這裡的時候看官你可別絕望，即使這裡不做出簡單的化學實驗設備，在後來冶鐵開始的時候也要，因為鐵礦石等各種原料的成分我們也需要詳細檢測。
篩選出了合適的粘土之後，燒制耐火粘土磚就不算太難了，使用本位面的土磚就可以搭建磚窯，因為燒成溫度只有1200～1300度，普通粘土磚也能勝任。
好的，搭了兩個磚窯（一個土磚，一個耐火磚）後，我們終於得到了一種最簡單的耐火材料，現在可以搭建高爐了嗎？emmm……其實還不行，因為氧化鋁和二氧化硅是酸性材料，在冶煉的過程中會和還原劑和爐渣反應……其實我們還需要搭建第三個磚窯……燒制鹼性耐火材料。現代的鹼性耐火材料一般是氧化鎂壓製成，然而氧化鎂製取需要電解技術……這也是個可望不可及的材料。我選取的是白雲石磚，準確的說，是焦油白雲石磚。白雲石是碳酸鈣和碳酸鎂的複合物，煅燒可以得到耐熱的鹼性材料氧化鈣和氧化鎂，而焦油瀝青則是結合劑。
焦油白雲石磚的煅燒溫度在1600～1650度，遠高於一般粘土磚耐火程度，故而我們需要實現燒制耐火粘土磚，用於搭建我們的白雲石耐火磚的磚窯……嗯……我們現在有三個磚窯了……
而且聰明的你一定發現了……焦油白雲石磚的原材料中有一味瀝青……瀝青在現代是非常常見的工業副產物，最常見的地方是路面……但是我們現在毫無化石燃料工業啊！難道為了瀝青還需要開採石油嗎？放心，瀝青不光光只有石油工業產出，煤化工也會產出，被稱為「煤焦瀝青」，是煉焦的副產物。我前面已經提及了，我們還缺燃料才可以開始鍊鋼，而我們的燃料正是焦炭，獲得的途徑是以煤為原材料的煉焦。正好，我們就可以用他們的副產物瀝青來燒磚。
（未完待續）
這個答案的完成非一日之功，來日方長……
原答案
秦朝是古典前期的終結，古典後期的第一個王朝，科技水平相當於古典科技第一排完成，蒸汽機是工業時代科技。那麼一共需要以下這些科技：政治哲學、神學、貨幣、工程、指南針、貿易、物理學、鍊鋼、導航術、教育、騎士制度、機械學、航海術、印刷術、化學、火藥、建築學、科學理論、經濟學、軍事科學
搞一台放阿房宮里當玩具應該沒什麼難度。
散朝後來擺弄一下，調劑一下生活。
實用化就別想了。假定這位工程師屬於最理想的情況，智商與情商各自高的離譜，對歷史和本職知識十分了解，那麼他穿越成嬴政的話還是有可能在一到兩代人之內造出初級蒸汽機的。前提條件是穿越時間在荊軻謀刺前後，利用荊軻事件清理秦王朝宮廷內外或有二心者。然後可以借著歷史上煉丹求長生的步驟強力推動初級數理化在民間的普及，焚書坑儒可以不做，但一定要排斥儒家，尊崇法家、墨家和道家。甚至可以讓徐福選拔五百童男童女從小專研數理化，專門培養一個有別于軍事體系的匠工貴族體系出來，大致目標類似歐洲十四到十五世紀那樣的火器標準。
至於具體時間，取決於對健康的把握。有必要的話可以先把趙高滅了。但是按照歷史對當時人類平均壽命和對秦始皇的記載，十年應該是個不高不低的估計。
蒸汽機不清楚，不過要是另一種效率略低點熱機---斯特林發動機，估計一年就能搞出來。
我用易拉罐一星期就做出來兩個，沒有用到什麼特殊的零件。
開始更新，首先上整體圖
主體有兩個缸，我把一個叫做動力缸一個叫做氣體交換缸
這是氣體交換缸和活塞，活塞與缸體留有間隙，通過活塞的運動將下面加熱的氣體擠壓到上面冷卻，活塞材料可以用木頭代替，
這是動力缸，上面蒙的是橡膠膜，可以用動物皮代替，缸內氣體不斷加熱和冷卻體積不斷變化帶動橡膠膜上下運動
這是連接兩個氣缸的導管，可以用鑄造的金屬管道或者直接用打通的竹子代替，
這是加熱部分，有火就行
曲軸
原理圖，相當的簡單，不需要氣閥開關，不需要密封的活塞，
至於材料，秦朝青銅冶煉很成熟了吧，用青銅就行，沒必要煉鐵
再更
別說是秦朝了，別說沒有鐵了，別說是蒸汽機了，這兒有個大神只用紙做出來了一個氣動轉子發動機http://www.bilibili.com/video/av13953608
（emmmmmm秦朝好像沒紙喲。。。）
找到之前拍的視頻了
穿越也要講基本法啊！生產力和生產關係的辯證法就不談了，鍊鋼給誰用呢？
始皇帝一心去鍊鋼了，胡人防不防？百越滅不滅？六國遺老殺不殺？再雄才大略也就一個人吧，這啥都不幹了就抓鍊鋼，在李斯趙高眼裡跟求仙煉丹有啥區別？您高興就好隨意折騰，只要還是肉體凡胎的，歸天后還是咱家說了算！
快的話一年就行
就他一個人是搞不定的，他先需要傳授一些基本經驗給別人，讓別人來做他的助手
先不說蒸汽機有多大功率能幹什麼，僅僅實現蒸汽機原理的話真不是啥大問題。
一個這樣的簡易蒸汽機並不難
可以看到圖中蒸汽機的主要結構就三個
鍋爐，產生蒸汽用
氣缸，儲存蒸汽帶動連桿轉化能量
連桿傳動結構，將氣缸轉化的機械能轉移到其他地方發揮作用
首先重要的事情先記住，品質低，良品率低並不代表做不出來，各位穿越者的工匠精神都哪去了？
有困難那我們就來一個一個解決唄
首先是鍋爐和氣缸，兩者都要求有一定的耐壓耐高溫，氣密度高的特性。憑藉當朝自己的陶瓷水平和穿越者帶去的知識，製作一個簡單規整的鍋爐並不難，但陶瓷的抗壓能力偏低，單單憑藉當時的陶瓷工藝並不能滿足氣缸的精度需求。那怎麼辦呢？用青銅鑄造？鑄造更粗糙，也無法滿足缸體精度要求，什麼，你還記得秦始皇陵銅車馬？
那你很棒棒哦，銅車馬擁有毫米級的製造精度有這手藝，造個缸體並不是難事。
當然，如果那麼好的工藝只是秦始皇專用，那我們的china不是吹的，繼續用陶藝唄，但是單用陶藝又滿足不了壓力需求，這可咋整？
聰明的穿越者立馬想到了二者結合的方式，在陶藝內缸粗胚外澆築一個青銅外殼，然後送入磚窯燒釉使氣缸內表面光滑
雖然青銅熔點800到1000度要比陶瓷燒結1000到1500度低，但只要在青銅外再包一層定型陶胚即可保證燒結中青銅外殼於陶瓷內膽不會因青銅熔化而變形
做完了氣缸還有一個缸內配套的活塞需要處理，活塞怎麼辦呢？
用木頭啊，具有極高的貼合性且本身結構也算緊密，適當的木材配合天然橡膠密封環完全能應付的來不是太高的氣缸壓力
最後一步的連桿作為熟悉早期工業歷史的鍋爐工程師，連基本的機械連桿結構都搞不定我是完全不信的！
嘛，到此為止一個簡易蒸汽機就這麼做出來了…… 至於這個蒸汽機能用來幹什麼，能使用多久，那就是後期工業要改進的問題了
以上只是答主自己憑腦洞展開的想法，很多東西未經考證，歡迎各位大佬修改補充
題外話
科技水平提高有助於發明新事物
但更多時候是沒想到東西可以這樣用而不是東西不能這樣用，是思想和科技互相局限
題主這樣的假設可以去問問儒勒 凡爾納，海底兩萬里的鸚鵡螺號是怎麼造出來的，或者問問神秘島上那群堪比貝爺的人是如何白手起家的。
嬴政在位的時間是前259-前210，瓦特發明蒸汽機的時間是18世紀，期間大約是1800年。
如果這位工程師一個人獨自穿越回去的話，大概需要1800年左右蒸汽機能面世。其實如果要是腦洞開得更大點，如果只是派遣幾十名工程師去秦國，然後不考慮政治文化上的衝突，且工程師能夠保持與現代的聯繫，做一個蒸汽機，大概只需要幾個月的時間即可。
技術是以指數複雜度增長，可以說第一次工業革命之前的技能樹都是很好點的。
一旦點開了，我覺得一百年內趕到21世紀不成問題。
此人至少應具有以下幾方面本科畢業生的知識儲量(前提是對這些內容了如指掌)，才有可能將中國科技在未來300_500年領先世界近2000年。
1.冶金，題目給的是鍊鋼專業工程師，那想必對冶金方面十分熟悉，清楚金屬製品從原礦至成品的過程。
2.地質，應至少清楚秦帝國疆域(今豫陝晉魯及嶺南諸省)內的煤，鐵，銅，石油分布。有一定的勘探知識
3.化工，常用化學藥品的製備，儲存，至少掌握有機無機兩門大學課程內容
4.機械，蒸汽機，內燃機原理，機械原理，機械製造技術。
以上三年內妥妥搞出蒸汽機，10年內內燃機也可以沖一波
但是最重要的是建成中國的數理邏輯體系，不要像古中國一樣重文，文官治國，只有如此才能保證科技長存不敝。
死之前給出未來百年發展的趨勢，什麼電力核能，並確立科技立國創新發展的制度。
簡化文字，提高受教育率。
確立君主立憲制度，避免國家因世襲制統治而產生可預見的叛亂。
這樣不敢說世界，至少亞歐大陸現在應該都姓秦。
可能缺點就是現在大家還是需要跪的。
如果是成秦始皇的話，舉全國之力發展的話其實是很快的，我覺得10年夠了。駕崩之前搞出個飛機都有可能。
發展科技最難的就是開始的靈光一現和環境的制約(錢)。不要忘記秦朝青銅煉製技術已經很強，鐵和鋼的冶煉拿出煉丹的勁頭也不難掌握，何況工程師本身就知道相關知識，也就是說根本不用花時間去摸索，只用確定一些小細節和配比。蒸汽機本身也不難造，阿房宮也就建了5年左右，搞個蒸汽機半年估計就能出原型機。蒸汽機也不是個什麼特別燒錢的東西，秦朝財力足夠建造了。燃料的話就用木頭，慢慢在山西找煤吧。
工業革命到現在也才300年不到，而且是從無到有，要從物理上摸著石頭過河。一個現代工程師穿越回去講這些東西別人會以為你是傻子，但穿越成皇帝，而且可以真正的把東西造出來，所有"預言"都可以實現，那絕對是真正的天子啊，這誰敢造反，把胡人都能嚇傻。建議看看臨高啟明。
秦朝。。。連兵器大部分都是銅的，還蒸汽機。。。你需要培養出一個團隊把你的東西都傳下去，就這個就夠難得了，更別說他們還可能自相殘殺，歷史的進程就靠一個人很難改變啦還是穿胡亥吧，反正是要胡搞亡國的，也不差這一項
考慮到大部分勞動者的素質問題，我覺得穿越回去不被群毆致死已經不錯了。
即便要發明蒸汽機，也得有個幫手不是？一代人，如果是他穿越的話應該就比較容易了，既是工程師又沒有壽命限制，，妥妥萬世一系的人皇啊。
讓墨家和公輸家承包就好了，互相競爭一下
其實討論這個問題並沒有什麼大意義
因為秦朝的時候生產力沒有達到要用蒸汽機的地步，或者說，在整個以農業為主中國歷史上，生產力都沒有高到要用蒸汽機的地步。比方說，以當時生產力紡出的線，即使造出了蒸汽織布機也沒有那麼多線可以織成布。
又比方說，當時的造船技術即使造出了蒸汽機也用不到船上，再退一步，即使造出了那麼大的船並且應用了蒸汽機，這艘船要開到哪裡呢？當時沿海的漁業資源也沒有枯竭到要用帶了蒸汽機的船跑出好遠來捕魚，也許有人會說用了蒸汽機的船就能捕到更多的魚，但是換個位置思考，捕到那麼多魚又有什麼用呢，當時市場需求是固定的，達到市場需求後補到再多的魚也是浪費。
科技永遠是被生產力和市場需求推動的，當生產力滿足不了市場需求後才會用科技推動生產力以達到市場需求，在此之前，任何強行推動科技發展的行為都是無用功。
蒸汽機要鋼，當然熟鐵也能湊合著用，但是在青銅時代，一沒有品控，二沒有圖紙，去了只能兩眼一抹黑。高爐造不出來，只能土爐煉鐵(土法鍊鋼也是高科技，背不下來的)，沒有機床只能鍛打或者鑄造，沒有橡膠密閉還得想辦法，最糟的是沒有產業鏈，tg建國時期好歹能走私關鍵部件，還有外國現成的東西做參照，而且冶煉工業也是歷史悠久的了，回到秦朝得從採礦、冶煉、鍛造到蒸汽機再到工業使用一條龍的建立起來。歷史上能一個人建立產業鏈一環的都被寫進教科書了，還是在歷史的潮流的推動下，想穿越得思量一下自己是不是那塊料。
與其搞這個，不如記一下航海圖，去把紅薯搞過來那才是真神器。忘了，青貯飼料也是神器。想著搞蒸汽機，還不如想想怎麼妥善解決六國遺族，怎麼讓秦國安穩過二世，不要以為死了扔給扶蘇就可以。
蒸汽煉丹 皇上用了都說好
蒸汽機模型巧匠就可以手工打一個，密封古人有的是辦法，缸體和管道漏了就用金屬補一補，丑可能會丑一點，活塞的橡膠可以用動物膠，麻，油等，可能會臃腫一些，原型機就出廠了，也就幾十斤黃金鉛錫之類，幾十個工匠的樣子，圖紙改進給教教他們，然後讓他們發揮主觀能動性，這是皇家科學院的雛形，大臣最多說你敗家。
等你回頭把小煤窯和小平爐搞出來，還有水力鍛錘，機械加工和鋼鐵產量就上了一個台階，皇家製造局就可以開業了。
收羅一下人才，開個大學，建立一支禁衛軍，還有工業區，如果你知道怎麼建的話，齊柏林也不是問題，最擔心的還是對於蒸汽邪教的崇拜問題，搞不好停滯蒸汽時代一千年也有可能，一個大蒸汽帝國，所以你的餘生必須挺近電氣時代，進入電氣邪教時代，留下核子時代的預言，要不你就是民族和世界的罪人，對穿越者最好的謝幕無疑是核彈的轟鳴。
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