導(dǎo)讀瓦特蒸汽機全面提升了英國工業(yè)生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了工業(yè)革命，極大推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展。本期提要木材危機致使英國人大量使用煤炭，并利用氣壓等科學(xué)原理發(fā)明蒸汽機解決....

瓦特蒸汽機全面提升了英國工業(yè)生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了工業(yè)革命，極大推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展。

本期提要

木材危機致使英國人大量使用煤炭，并利用氣壓等科學(xué)原理發(fā)明蒸汽機解決煤礦的排水問題。后來瓦特對蒸汽機進(jìn)行改良，使其得以廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，使英國實現(xiàn)了工業(yè)革命，極大推動了社會生產(chǎn)力的進(jìn)步。由此，資本主義生產(chǎn)完成了從工場手工業(yè)向機器大工業(yè)過渡，實現(xiàn)了歐洲從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)社會轉(zhuǎn)向現(xiàn)代工業(yè)社會的重要變革。

中外大事記

中 國

公元1720年

康熙皇帝派兵安定西藏。

公元1722年

康熙皇帝逝世，雍正繼位。

公元1723年

清朝開始實行“攤丁入畝”政策。

公元1726年

清朝在西南地區(qū)實行“改土歸流”。

公元1727年

清朝設(shè)立駐藏大臣。

公元1728年

中俄兩國正式簽署《恰克圖條約》。

西 方

公元1720年

英國南海公司破產(chǎn)，又稱“南海泡沫事件”，與密西西比泡沫及荷蘭郁金香泡沫并稱歐洲早期的三大經(jīng)濟(jì)泡沫。

公元1725年

彼得一世逝世。后來，馬克思評價他：彼得大帝用野蠻制服了俄國的野蠻。

公元1727年

英國皇家學(xué)會會長、英國著名的物理學(xué)家牛頓逝世。

公元1728年

丹麥探險家維他斯·白令發(fā)現(xiàn)白令海峽。

行走在18世紀(jì)20年代的英國原野上，人們會對眼前的景色大吃一驚：中世紀(jì)英國鄉(xiāng)村那種一望無垠的田園風(fēng)光已然一去不返，大地上出現(xiàn)了無數(shù)大大小小的挖煤礦坑。

一些煤礦還使用一種冒黑煙、吐白氣的奇怪機器，推動著形狀像蹺蹺板的抽水機日夜不停地上下做功，把礦坑里的積水抽出地面，使得原先碧綠平坦的原野變成一個到處污泥濁水、坑坑洼洼的大工地。

從木材到煤炭

這種變化是從16世紀(jì)早期開始的。從那時起，英國經(jīng)歷了長達(dá)二百余年的經(jīng)濟(jì)增長，人口不斷增加，海外貿(mào)易和戰(zhàn)爭規(guī)模不斷擴(kuò)大，整個國家欣欣向榮。

然而，木材不足的陰影始終威脅著這一片繁榮景象：人口和制造業(yè)的增長需要越來越多的木材作為生產(chǎn)、生活的原料和燃料，迅速消耗了原先遍布英國各地的大片森林。到16世紀(jì)晚期英國已經(jīng)出現(xiàn)了“木材危機”。

木材短缺造成木頭價格高漲，嚴(yán)重影響了英國人的日常生活，他們不得不尋找一種替代的燃料做飯取暖，冶鐵煮鹽。

在英國，替代木材的燃料是現(xiàn)成的：煤炭。英國是世界上煤炭儲量最豐富的國家之一，它的煤不僅質(zhì)量好，而且埋藏較淺、易于開采；八大礦區(qū)遍布英國各地，到處都能以便宜的價格買到煤炭。英國人很早以前就發(fā)現(xiàn)了煤炭可以作為燃料使用，但是煤炭燃燒時會發(fā)出刺鼻的氣味，留下難以清掃的粉塵，嚴(yán)重破壞室內(nèi)環(huán)境、影響人體健康，人們對它敬而遠(yuǎn)之。

16世紀(jì)以后隨著木材稀缺、價格高漲，人們已經(jīng)顧不得燒煤禁令，紛紛改用便宜的煤炭生火，同時煙囪的應(yīng)用大大改善了室內(nèi)燒煤的條件，把煤煉成焦炭用于冶煉金屬的技術(shù)也逐漸成熟，使得煤炭迅速成為英國人生產(chǎn)、生活的主要燃料，普及開來。煤炭需求的迅猛增長推動了英國采煤業(yè)蓬勃發(fā)展。

《魯濱遜漂流記》的作者笛福在倫敦看到煤炭已經(jīng)堆積成山，運煤船在泰晤士河上來回穿梭運送不停，不禁感慨“他們不會是掏空了整個國家吧”“哪里的人能用完這么多煤呢？”

煤礦挖過地下水位之后，地下水不斷涌入礦坑造成礦內(nèi)積水，甚至?xí)蜎]整個礦坑，導(dǎo)致停工停產(chǎn)。17世紀(jì)初，英國盛產(chǎn)煤炭的紐卡斯?fàn)柕貐^(qū)的礦主驚慌地向國會報告說，由于煤礦滲水問題越來越嚴(yán)重，紐卡斯?fàn)柕拿旱V再過20年就會被地下水完全淹沒。

從水車到蒸汽機

為了解決排水問題，人們絞盡腦汁想出各種辦法。17世紀(jì)早期，人們把原先澆灌農(nóng)田用的工具——鏈?zhǔn)剿嚹脕斫o礦坑排水，使得采煤作業(yè)的深度能夠超過地下1000多米，于是開始大規(guī)模應(yīng)用。但問題是：使用成本太高。使用人力驅(qū)動水車，需要支付的工資將是一筆天文數(shù)字，使用畜力進(jìn)行驅(qū)動同樣花費不菲。

如何才能讓水車不分季節(jié)、不分氣候地有效運轉(zhuǎn)呢？有人指望發(fā)明一種能夠不借助外力連續(xù)運轉(zhuǎn)的“萬能機”解決這一難題，但這是徒勞的，解決礦坑排水難題需要真正科學(xué)的助力。

1643年，伽利略的學(xué)生托里拆利用水銀代替水進(jìn)行試驗，成功地在玻璃管中造出真空，由此證實空氣有重量，發(fā)現(xiàn)了氣壓。

托里拆利的試驗結(jié)果翻越阿爾卑斯山傳播到北歐，引起各國科學(xué)家的濃厚興趣。在英國，科學(xué)家波義耳對空氣壓力進(jìn)行了科學(xué)的分析，1662年提出了著名的波義耳定律：理想氣體的壓力與體積成反比。至此，人們對于空氣乃至一切氣體的壓力性質(zhì)已經(jīng)具備了比較科學(xué)的認(rèn)識。

法國科學(xué)家帕潘曾經(jīng)擔(dān)任波義耳的助手，他利用液體沸點隨氣壓升高而升高的原理，于1679年發(fā)明出世界上第一臺高壓鍋。

帕潘由此構(gòu)思出蒸汽機的工作原理，并于1690年發(fā)表。之后帕潘試想了多種在實踐中運用蒸汽機的方式，比如推動船只、發(fā)射炮彈等，都沒有獲得成功，他本人于1712年在窮困潦倒中去世。

英國軍隊工程師薩弗里是把氣壓原理與礦坑抽水聯(lián)系在一起的第一人。薩弗里注意到家鄉(xiāng)德文郡煤礦的排水難題，于是借鑒帕潘的蒸汽機原理發(fā)明了一種抽水機，取名為“礦工之友”，1698年取得專利。但是這種抽水機控制閥門全靠手工，操作復(fù)雜、使用不便，抽水高度有限，安全性堪憂，只能作為自然力抽水機的補充，沒有獲得推廣。

不斷改良的蒸汽機

薩弗里的同鄉(xiāng)、五金商人紐科門和科里曾經(jīng)幫助薩弗里制作蒸汽抽水機模型，他們按照帕潘的構(gòu)思改進(jìn)了薩弗里的機器，由此制造出世界上第一臺可以全天候連續(xù)運行、運行成本相對低廉的蒸汽排水機——紐科門機，并于1712年獲得專利，后來還成立專利公司推廣銷售這種機器。

到18世紀(jì)中期，英國各地的煤礦已經(jīng)普遍使用紐科門蒸汽機進(jìn)行排水，由此解決了煤礦積水的難題，推動著英國經(jīng)濟(jì)繼續(xù)繁榮增長。

紐科門蒸汽機并非沒有缺點：它在運行過程中需要燃燒大量的煤，以至于完全無法離開煤礦，一旦距離稍遠(yuǎn)，運煤速度就無法跟上燒煤速度，只能停火歇工。此時蒸汽壓力問題乃是科學(xué)研究的熱點，1763年冬天，英國格拉斯哥大學(xué)購買了一臺紐科門蒸汽機模型用于物理學(xué)實習(xí)，負(fù)責(zé)維護(hù)它的乃是實驗員詹姆斯·瓦特。

瓦特研究之后發(fā)現(xiàn)，如果把加熱和冷卻過程分離，在氣缸之外設(shè)置一個單獨的冷凝器專門用來冷卻蒸汽，就能有效解決這一問題。

通過反復(fù)試驗，瓦特終于在1768年研制出樣機，次年取得專利。瓦特蒸汽機的工作效率是紐科門機的三倍，耗煤量卻只有后者的四分之一，很快就在各個煤礦取代了紐科門蒸汽機的位置。

此后瓦特不斷改進(jìn)他的蒸汽機，在二十年中相繼發(fā)明了能夠?qū)崿F(xiàn)圓周運動的齒輪傳動裝置、前后都由蒸汽推動做功的雙沖程氣缸、調(diào)節(jié)蒸汽機轉(zhuǎn)速并能穩(wěn)定輸出動力的離心調(diào)速器，以及能夠指示氣缸壓力的氣壓計，不斷取得專利，從而完成了改良蒸汽機的全過程。

蒸汽機推動工業(yè)革命

瓦特的改良蒸汽機既安全又穩(wěn)定，不僅運行成本低廉，還是一種廣泛適用于各種制造業(yè)領(lǐng)域的“萬能機”，除了在煤礦中抽水、運煤，還迅速被應(yīng)用到冶金、面粉、鑄幣、紡織等行業(yè)，在英國全面建立起以大機器生產(chǎn)為標(biāo)志的近代工業(yè)，使英國實現(xiàn)了工業(yè)革命，生產(chǎn)力水平獲得質(zhì)的增長，國力猛增，最終成為世界霸主。

考察蒸汽機發(fā)明、發(fā)展的歷史不難發(fā)現(xiàn)：英國的資源稟賦限定了它解決社會生產(chǎn)危機的路徑；英國社會對新能源、新動力的需求乃是蒸汽機發(fā)明的最大推動力；科學(xué)知識的進(jìn)步需要廣泛的交流傳播，它必須與現(xiàn)實生產(chǎn)活動相結(jié)合才能發(fā)揮最大威力；專利權(quán)等制度的建立則為新發(fā)明的出現(xiàn)提供了充分保障。

自然資源、社會需求、科學(xué)技術(shù)和制度保障四種因素共同作用，促成了蒸汽機的出現(xiàn)和英國工業(yè)革命的完成，實現(xiàn)了社會生產(chǎn)力的跨越式增長，這一歷史經(jīng)驗是值得注意的。

作為推動工業(yè)革命的主要因素之一，蒸汽機可謂居功至偉。工業(yè)革命的主要標(biāo)志就是以機器取代人力、以大規(guī)模工廠化生產(chǎn)取代個體手工生產(chǎn)。瓦特改良蒸汽機后，帶來了一系列技術(shù)革命，推動著手工勞動向動力機器生產(chǎn)飛躍。

一言以蔽之，資本主義生產(chǎn)完成了從工場手工業(yè)向機器大工業(yè)過渡，實現(xiàn)了歐洲從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)社會轉(zhuǎn)向現(xiàn)代工業(yè)社會的重要變革。

工業(yè)革命是翻天覆地的，所創(chuàng)造的巨大生產(chǎn)力，極大改變了社會面貌，并帶來深刻的社會關(guān)系變革。從此，社會上出現(xiàn)了兩大對立的階級：工業(yè)資產(chǎn)階級和工業(yè)無產(chǎn)階級。而率先完成工業(yè)革命的西方資本主義國家，則利用技術(shù)進(jìn)步帶來國力強盛，通過船堅炮利、拓展殖民等，逐步建立起對世界的統(tǒng)治，深刻地影響到后來一戰(zhàn)和二戰(zhàn)的世界格局。

（來源：中國紀(jì)檢監(jiān)察報；孫文棟）