瓦特發(fā)明蒸汽機,帶動工業(yè)革命的故事,大家都耳熟能詳。據(jù)說瓦特小時候看到水燒開后,蒸汽把水壺蓋頂開,從中意識到蒸汽里面蘊藏著巨大的能量,因而埋下了將來發(fā)明蒸汽機的種子。 瓦特的偉大毋庸置疑,但有兩個基本事實也必須了解一下:首先,蒸汽機并不是瓦特第一個發(fā)明的,他的主要功績是將其實用化;其次,瓦特研究蒸汽機所需的科學知識與巨額資金,不是他自己所能具備的,他得到了一個神秘團隊的支持。 尤其是第二點,瓦特本人只是一名工匠,既沒有受到高等教育,家里又沒有礦,在正常的情況下,是很難克服這些困難的。幸運的是,瓦特遇到了這個神秘團隊,最終完成了實用蒸汽機的發(fā)明。 ▲瓦特搞發(fā)明的油畫 一、蒸汽機 早在兩千年前的古希臘時代,人們就發(fā)現(xiàn)了蒸汽具有推動物體運動的能力,但無法利用這種能量。17世紀末18世紀初,法國和英國的科學家先后發(fā)明了原始的蒸汽機。 不過,這些原始蒸汽機都不太實用,不但效率低,而且體積又很大,只能用在煤礦里抽水。這是為什么?因為只有煤礦才養(yǎng)得起蒸汽機,燒煤不花錢。 ▲瓦特的畫像 瓦特蒸汽機的原理并不復雜,蒸汽進入汽缸后推動一個活塞往復運動,活塞再與其他裝置相聯(lián)結,達到動力輸出的效果。形象地說,這個活塞就是水壺蓋子,蒸汽把蓋子往上頂時產(chǎn)生動力,蒸汽泄掉后,蓋子會自動蓋上,等待下一次循環(huán)。 原理雖然簡單,但實現(xiàn)起來非常困難。瓦特是學徒工出身,學的是儀器制造和錘工技能,特別擅長使用錘子。心靈手巧的瓦特得到了格拉斯哥大學的認可,讓他在學校里開了一間小店,專門制作數(shù)學儀器,當年瓦特才22歲。 小店開得不錯,有了點積蓄后,他便開始鼓搗蒸汽機。不過,蒸汽機是個大家伙,買原材料、做試驗都需要資金,瓦特的小店根本不夠開支的。一位鋼鐵廠老板看到了蒸汽機的潛力,全力資助瓦特。 ▲18世紀的英國處在工業(yè)革命的前夜 有錢就好辦多了,瓦特全心全意搞了好幾年,投入海量的資金,終于……把投資人給搞破產(chǎn)了,豬站到了風口上,風力不夠摔死了。瓦特的蒸汽機仍然問題重重,馬力小得可憐,燒掉的煤比輸出的動力更值錢。 禍不單行,瓦特的妻子不幸去世,悲傷的瓦特放棄了蒸汽機的研究,打算去俄國隨便干點啥,遠離這個讓他傷心的地方。這時,有一個叫博爾頓的老板來找瓦特,重新點燃了瓦特心中的希望。 二、月光社 博爾特自己有工廠,手下千把號工人,生產(chǎn)各式各樣的網(wǎng)紅商品,財大氣粗。他現(xiàn)在最煩惱的是廠里的動力不足,水力轉輪機不能在旱季工作,影響了他的產(chǎn)量和收入。聽說瓦特在搞蒸汽機,博爾特便找上門來。 博爾特的條件很誘人,免費提供廠房和資金,蒸汽機成功后帶來的利潤兩人對分。還有什么可說的,瓦特其實也放不下蒸汽機,便答應了博爾頓,繼續(xù)他的研究。 ▲瓦特蒸汽機發(fā)明之前,已經(jīng)具備了大規(guī)模機器生產(chǎn)的條件 除了提供充足的資金外,博爾特還為瓦特提供了一個更重要的資源——月光社。這是一個由當時最頂級科學家組成的社團,創(chuàng)造人是達爾文,發(fā)明進化論的那位達爾文他爺爺。 月光社就是幫助瓦特取得成功的神秘團隊,成立于1765年,博爾頓也是始創(chuàng)人之一。由于他們喜歡在月圓時聚會,因而取名叫月光社,肯定跟狼人沒有任何聯(lián)系。 月光社里集中了哲學家、化學家、天文學家、商人等等,他們更側重于科學技術的實用化,生產(chǎn)更新穎和更廉價的商品,對促進英國的工業(yè)革命起過很大的作用。 ▲月光社舊址 17世紀以后,英國的平民科學家越來越多,他們很難被由貴族和牛津劍橋人士把持的皇家科學協(xié)會所接納。月光社只看重知識和能力,甚至只要對某個領域有興趣即可加入。在這里,瓦特的學徒工身份不是障礙,大家都是平等的,也許這才叫廣開民智吧。 月光社一直活動到1813年,由于這些平民科學家和商人更容易接受法國大革命的思想,而受到英國主流社會的責難。再加上創(chuàng)造人相繼離世或移民,月光社終于歸于沉寂。而月光社最廣為人知的成就,便是幫助瓦特完成了蒸汽機的研究。 三、功成名就 瓦特起先在月光社里并不起眼,他如饑似渴地向科學家們學習各種知識,比如他天天在燒煤,卻不知道氧氣和二氧化碳是什么東西,還有行星是圍繞太陽作圓周運動的。雖然這些知識跟蒸汽機好像沒啥關系,但說不定什么時候就能派上用場呢。 果然,瓦特很快從行星運動里得到啟發(fā),找到了研究蒸汽機的新思路,把活塞及聯(lián)結桿的運動方式,由直線改為類似行星運動的齒輪旋轉。老式蒸汽火車的車輪就是最明顯的代表。 ▲火車是蒸汽機最佳應用之一 最為困擾瓦特的一個問題,是蒸汽機的馬力太低,也就是力量不足。月光社另一位成員威爾金森,有一次冒著霧氣看完瓦特蒸汽機的試驗后,馬上指出了其中的問題:汽缸的密封性太差,導致蒸汽壓力太低。想要把蓋子頂?shù)酶撸瑩Q個高壓鍋才行。 威爾金森拆開汽缸一看,媽呀,原來是瓦特手工錘出來的(別忘了他是錘工學徒出身),缸體開口處的密封件是浸了水的繩子,難怪一開機就霧氣騰騰,漏出來的蒸汽太多了,都快趕上土耳其浴室了。 ▲最初的瓦特蒸汽機 威爾金森對瓦特說,我有辦法讓你的蒸汽機馬力成倍提高,要不要?開玩笑,當然要,瓦特和博爾特迫不及待地回答。威爾金森開出了一個條件,蒸汽機研制成功后,只能買他提供的汽缸。OK,成交! 威爾金森回去后沒幾天,拿來了一套新的汽缸和活塞,一眼看上去就比瓦特親自加工的至尊手工專享版高大上太多了,金屬外表光滑,開口處的尺寸嚴絲合縫。 ▲瓦特蒸汽機的原理圖 威爾金森到底是干什么的?他是個機械制造商兼軍火商,專門為英國軍隊制造火炮。他有當時最先進的全套金屬加工設備,這個汽缸就是用加工炮管的車床鏜出來的,自然上檔次。 新的汽缸活塞裝上去一試,功率比原先提高了4-5倍,最高達到40馬力,終于具備了實用的價值。瓦特和博爾特長吁了一口氣,特別是博爾特,砸在這臺蒸汽機上的金錢已經(jīng)海了去,財大氣粗的博爾特也快吃不消了,好在黑暗已經(jīng)過去,黎明即將到來。 ▲蒸汽動力汽車 經(jīng)過進一步改進后,第一臺高壓聯(lián)動蒸汽機在1782年問世,也被稱為萬能蒸汽機,能夠用在幾乎所有需要機器動力的地方,成本只有馬拉動力的十分之一。蒸汽機的訂單接得博爾特手抽筋,大筆的英鎊滾滾而來。 之后幾十年里,蒸汽動力火車、輪船、汽車先后被發(fā)明出來,人類正式進入了機器時代。而瓦特憑借蒸汽機的專利和銷售收入,實現(xiàn)財務自由,人生進入了收獲階段,買房旅游,然后光榮退休。博爾特則成為英國有名的蒸汽機制造商,使自己的財產(chǎn)翻了好幾倍。 ▲蒸汽動力輪船 發(fā)明和創(chuàng)新需要的不僅是頭腦,同時也離不開財力物力和更多領域知識的支持。瓦特的幸運之處是他遇到了博爾特和月光社,使當時英國最好的頭腦為己所用。再加上他本人的勤奮及一點點運氣,終于成為名留青史的發(fā)明家,開啟了一個嶄新的時代。 參考書目: 《透過錢眼看大國興衰》 |
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