中华学生百科全书-第672章
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工业化的新动力——蒸汽机
法国人德尼·帕潘 1680 年后曾在伦敦随物理学家罗伯特·义耳从事科学
工作。在其研究蒸汽压力时，首次设计制造了一台简单的蒸汽机。他的想法
由其他实践家进一步探讨。十年后，终于制成了矿坑排水用的蒸汽机水泵。
萨弗里 1698 年搞的一种吸入压力水泵“矿工之友”以及托马斯·纽科门 1712
年搞的火力机械都是蒸汽机时代最重要的先驱机械。
从技术史的观点来看，工业发展的一个伟大转折点的先驱者是令人敬佩
的。但在工业史上具有意义的是带来系列生产，广泛发挥工业潜力，从而引
起社会变化的成绩。这样的成绩是由詹姆斯·瓦特取得的。同时代的人以及
后来的人给了他最高荣誉。他设计了第一台真正可用的蒸汽机，因此被认为
是伟大的工程师和实业家。
瓦特的蒸汽机和阿克赖特的纺纱机于 1769 年两者同时获得专利。它们开
拓了工业化发展的道路，工业化从此不停地向前推进，到拿破仑时代的末期，
还只限于局部地区，从此以后，即以波涛汹涌的规模，在 19 世纪席卷欧洲和
北美，到 20 世纪则在经济、社会，即生活的各个方面和领域内改变了整个世
界。
苏格兰人詹姆斯·瓦特的父亲是从事建筑业的。詹姆斯由于身体孱弱，
当了一名精密机工。他禀赋高超，孜孜好学，熟悉他那个时代的科学问题。
他以独特的锲而不舍的精神，努力干好他的工作。后来瓦特成了格拉斯哥大
学的机械师，年轻时代就开始研究当时科学家和实践家都在探索的问题：怎
样恰到好处地用水蒸汽做功。1763 年他接受任务把纽科门的“火机”模型转
化为实物。从 1712 年起，英国大多数煤矿已装上蒸汽驱动的水泵。这种水泵
的吸水功效很差，却消耗大量燃料，工作起来很不经济。直到 1769 年才约有
100 多台多半照纽科门的系统制造的咝咝作响的庞然大物。从这一数字中可
轻易地看出问题的紧迫性以及煤矿经常遇到水患的困扰。但实际上这种笨重
的机器真正可以使用的还不到半数以上。
瓦特深入地研究机器的样机后，认清了功率很低的原因。这是因为在汽
缸中喷入冷水，使得在锅炉中产生的蒸汽冷凝。由于失热过多，无法提供足
够的低压来提高蒸汽水泵的吸入效能。新进入的大部分蒸汽，在每次冲程把
汽缸重新加热时就消耗掉了。瓦特在其 1765 年建成的样机中，装入一个冷凝
器，那是一个与汽缸隔开的空室。蒸汽在此冷凝。用这个方法可以在燃料较
少的消耗下，获得大得多的功率。由于加装了冷凝设备，最终发明了一种可
付诸实用的蒸汽机。此后，瓦特与矿主兼冶炼厂厂主约翰·罗马克博士签定
了一项使用机器的契约。罗巴克看到这一发明的价值，但由于不断建立新厂，
资金周转有困难。罗巴克的债权人主要是伯明翰的一个厂主马修·博尔登。
伯明翰是一个冶金加工业传统悠久的城市。博尔登在机器行业颇孚声望，受
过高等教育，精明能干。1774 年他把企业从城市迁往邻近的地区索霍，他在
那儿的企业拥有水轮机。他在罗致瓦特之前，已雇佣了好几百人。
博尔登有兴趣将其冶炼厂中的锻压设备、砂轮以及磨光机部配上蒸汽驱
动。他从破产的罗巴克财团中获得了瓦特的冷凝器专利。瓦特本人的技术才
能，博尔登是了解的。瓦特随即成了企业的合伙股东。此后，瓦特开始了数
年如一日顽强地对其发明进行改进。这中间时常伴随着失望与沮丧。
为了钻空能够承受蒸汽压力的铁质汽缸，博尔登和瓦特罗致了享有盛誉
的铸造专家约翰·威尔金森。他了解炮筒的浇铸。为了完成这个浇铸任务，
他于 1775 年制作了第一台镗床。他的条件是：第一台瓦特式蒸汽机必须交给
他，装好后将用来驱动高炉风箱。1776 年工程结束。这台机器比过去的机器
耗煤少得多，有关人员对此十分满意。成功消息迅速传开，订货单随之纷纷
飘来。
那时所有的机器都是单件生产的，费工不少，正如定制服装那样，是拼
制而成的。除了简单的锻工、钳工工具外，很少有加工机器。现在订货多了，
已可安排系列生产，车间的设备也需得到补充。
第一批机器主要交给康沃尔的矿山使用。在瓦特式蒸汽机投产使用后，
矿井开采的深度马上就增加了 36 米。这样就有更多可以开采的矿层。煤炭和
矿石的开采深度不断提高。瓦特获得了推崇，并得到其他新的设计专利。到
1780 年共制造了 40 台蒸汽机。
到那时为止，博尔登与瓦特合伙的工厂的产品是往复直线运动的低压蒸
汽机。博尔登头脑敏捷，他看到，如果能成功地将机器的运动改为旋转运动，
就有机会谋取巨大利润。瓦特又完成了这项设计任务。从此以后，纺纱业（当
时英国的最大工业部门）也可装备上效率高的蒸汽机了。1785 年第一批新设
计的机器交付使用，从此一万只纱锭通过传动能同时运转。这无疑是给纺织
业插上了翅膀。伦敦的一家酿酒厂以及博尔登在伦敦创建的一家大型蒸汽磨
面厂是第一批蒸汽机的订户。西印度群岛的一家糖厂和美国的一家锯木厂订
了货。一个没有边际的市场几乎在一夜之间开辟出来。工厂又得到大扩充。
瓦特经过一生的努力取得丰硕的成绩，成了富翁和有名的企业家。当他
在 1801 年从他的企业退休的时候，博尔登——瓦特工厂已有从业人员 600
名，成为英国最大的机械厂。瓦特于 1819 年去世，就在这一年他还乘坐过第
一艘横渡海洋的蒸汽轮船。英国民族更把他尊为本国的伟大人物之一。在伦
敦的威斯敏斯教堂中为他修建了陵墓。这是一个伟大的发明家应享受的待
遇。
瓦特的专利于 1800 年失效以后，无数生产蒸汽机的机器制造厂纷纷建立
起来。新的行业不断涌现，这为蒸汽机的制造提供了销售机会，因为蒸汽机
为工作机提供动力。新兴工业的发展更是风起云涌。乃至人们称英国开始了
一个“机械狂”的时代。1821 年，英国已经有了 1500 台蒸汽机在投入使用。
工厂由于不再用水力驱动，已经可以在任何地点修建了。在厂商的信笺
上加盖“蒸汽企业”字样，甚至还印上烟囱在滚滚冒烟的厂房图形，这已成
为那时一种享有盛誉的标志。工业时代已经开始了。
机械制造业
在工业革命前几百年以来为人熟知的机器，如织机、碾机、耕田用的农
具绝大部分都是木制的。只是在生产武器及军需品时，人们才在工场内，积
累了金属加工的经验。这里，加工工作超出了手工钳工的范围。在这些还是
分散的工场内，人们根据生产的要求，发展了改进的工具和简单的工作母机，
已能够加工铸件、锻棒和手柄。金属加工的最古老和最重要的机器是一种长
型的简单车床。这种车床仿照木工车床，是 17 世纪英国制造的。
由于需要还少，人们被迫从事辛苦的手工劳动，生产单件产品。之后很
久，也还只生产小批的系列产品。由于机械纺机以及蒸汽机的发明，在 18
世纪的最后 20 年，对机器的需要量才迅速增加。工业不仅为需要生产，也为
本身生产。因此在英国中部地区，由于有煤及铁厂、炼焦及轧钢厂做基础，
工厂到处出现，向工业提供标准机器。
第一批纺机厂附属于其他一些工厂，在获得阿克赖特的专利可后，自行
独立地制造这种精纺机器，并能进行修理。一些纺织企业不久就完全放弃了
本行，光搞铸造和机器制造。这样，先在英国，以后在其他国家，第一批纺
织机械厂陆续出现。在机器工业的发展中，棉花主宰一切。机器制造业由于
制造蒸汽机并为无数其他行业生产机器和装备，因而可以服务于大规模生
产。当机器本身品种增多，可以大规模投产并使用时，它的效益便可成倍地
增长。
如前所述，1775 年约翰·威尔金森为第一台蒸汽机制造了第一台汽缸镗
床，从而开始了机器制造业的一系列发明和发展。这之后，机器制造业发展
得越来越快。这时，一向用木材制作的那些机器零件，现在也用铸铁来替代
了。
1787 年，机器和车轴滑动轴承获得了专利。十年以后亨利·莫兹利
（1771～1831）以其螺丝车床做出了典范贡献。这种车床装有固定的导轨。
切削工具装有机械传动装置，以加工夹紧的工件。这种称为“英国车床”的
产品在拿破仑战争后已在不少国家中使用。其基本原理已与今日的车床结构
相同。这种新式车床出现后，就有可能生产任何数量、任何形状的完全相同
的机器零件。莫兹利是一位机制业的先驱者以及成绩斐然的工厂主，他发展
了齿轮的铣削以及攻丝技术。
他的早期合作者约瑟夫·惠特沃思（1803～1887）于 1831 年发明了一种
车削螺丝的三板牙架。几年后这种板牙架发展成为螺丝车床。这是工业进一
步取得进步的不可缺少的前提。他的工厂也是第一次生产空心铸件。詹姆
斯·内史密斯（1808～1890 年）于 1830 年制造出蒸汽锤，这在制造技术上
是首创的。他的快速刨床在机制业和木材加工业中迅速得到应用。
所有这些革新的进一步完善及普遍应用都还是几十年后的事。但英国的
机械制造业，特别是工具机械制造业因此而日益专业化，并明显地繁荣起来。
用机器生产机器的生产工序日益细致、精确。系统研究、科学钻研达到前所
未有的精密和积极。与传统的加工方法不同，新的工序可以使生产方法更为
合理。合格的工程师的数量还很少，因为当时还缺乏工程师的系统培训，但
从英国的一些领先的机械制造工厂的厂校内培训出来的设计人员已能把工艺
技能和精确的科学结合起来。这样，机械制造业从青年时代起就逐步做出成
熟的贡献，在个别领域直到 20 世纪还起着决定性的作用。
在努力寻找越来越新、越来越好和更为完善、更能提高效率的办法的时
候，最重要的是怎样更恰当地组装零件，减少原材料消耗，从而降低生产成
本。由于应用机械作功，还引起了能源问题，即煤的供应。
在工厂中，体力劳动分工越来越细，笨重的体力劳动已由机械代替。随
着机器应用，新的行业也不断涌现。用机械生产方式进行生产，除了生产生
产资料外，还逐步生产消费品，这个过程，一直持续到今天。
伟大的进程——第二次工业革命
现代工业的诞生
经过 18 世纪的产业变革，人类社会焕发出极大的生产力，产品一下子丰
富了起来。欧洲的每个角落都响着蒸汽机的吼声，整个社会的生产方式都发
生了巨大的变化。但是，人的需求是无止境的。他们不仅要从世代耕耘的土
地上直起腰来，而且还要钻入地球的深处，出入海洋的波涛，往返于浩渺的
星空。生产的发展一方面创造出日益丰富的产品，另一方面也创造出新的社
会需求。即要求有新的产品、新的机器、新的部门、新的生产技术。纺织机
能够成吨地生产棉布，但棉织业的发展最终要依靠农业中棉花的丰收。蒸汽
机开始了煤铁的时代，但向生产的深度和广度进军还需要新的动力。工业变
革需要把根基从农田移到大规模生产的工业原料、工业能源中去。如果说第
一次产业变革是从棉织业开始，以蒸汽机的使用为标志，以资本主义工厂制
度的确立为完成的话，那只是完成了工业进步的第一次飞跃。接下来的就是
第二次工业变革，它是从钢铁及钢铁制造业的变革开始，以电力的应用为标
志，以产业的结构巨大变化为告终。在这期间，不仅传统的钢铁工业、机器
制造业发生了根本性变化，而且兴起了电气、化工、汽车、石油等一系列生
产部门。这又是一次真正的巨大变化，使人类的物质生活得到了巨大的改善，
超过了第一次变革的成果。这就是工业化过程中的第二次飞跃。
第一次产业大变革使英、法两国最先从农业社会中脱颖而出。他们凭借
着廉价的纺织品横行天下，称霸世界。英国被光荣地誉为“世界工厂”。第
二次产业变革则在 20 世纪初最先在美、德两国开始，使他们一�
