蒸汽机为何诞生在英国？.docx

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1、蒸汽机为何诞生在英国？ 英国西南部维尔特郡的克罗夫顿抽水站，世界上最古老的蒸汽机仍在运行。自1812年运行以来，除1960年头个别时间，它始终不停地工作。英国作家查尔斯狄更斯在名著艰难时世中将其形容为：“机器单调地上下摇摆，像一只哀痛的大象疯狂地晃动着头颅。” 蒸汽机是工业革命时代的标记性装置。提到蒸汽机，人们同样会联想到闻名的英国独创家詹姆斯瓦特。上述蒸汽机正是由瓦特的公司制造、安装的，标号为42B意为伯明翰博尔顿&瓦特制造厂生产的其次台42英寸汽缸的蒸汽机。 精确地说，瓦特并非“蒸汽机的独创者”，只是一位优秀的“蒸汽机改良者”。假如没有英国采矿业的急迫需求、前人的技术积累、专利爱护观念的深

2、化人心、瓦特合作者博尔顿的商业头脑等诸多先决条件，瓦特基本没有可能取得被后世所赐予的荣耀。蒸汽机乃至工业革命之所以发生在英国，并不是一件巧合的事情。 古希腊和古中国的蒸汽机 人类历史上从来不缺能工巧匠。瓦特诞生前1730多年，公元1世纪左右，古希腊数学家希罗就意识到了蒸汽的力气。他在位于尼罗河三角洲西部的亚历山大博学园，独创了有文献记录以来第一部蒸汽机，这里也是欧几里得和阿基米德曾经工作过的地方。 这台蒸汽机名叫汽转球，由一个空心球，两根附着其上、方向相反的肘形管子以及一个盛满水的密闭锅子组成。锅子与空心球连通，当其中的水被加热到沸腾时，蒸汽进入空心球，然后从两根管子排出，形成反作用力，进而推

3、动空心球旋转。 见过汽转球的人，都将其视为一个奇迹，但包括希罗在内，他们仅将其视为一个玩具而已。当时，像希罗一样从事探讨的人只能依靠富人的資助，为了获得资助，独创家们只能取悦富人，这台“蒸汽机”并没有实际用处，只能算是利用蒸汽进行的一次好玩的尝试。 思想的刊物东方杂志上。 南怀仁的蒸汽机原理，是用高速蒸汽推动齿轮旋转，带动车子前行，这与汽转球类似。更像汽转球的是，南怀仁独创蒸汽机是为了取悦康熙，并向他展示西方的科学进展，所以这台蒸汽机也仅是玩具而已，同样没有任何好用价值。 令煤矿主头痛的问题 这台首次出现在中国的蒸汽机，也并非南怀仁首创。早在1629年，意大利建筑家布兰卡就独创了一种雏形的冲动

4、式汽轮，原理是向轮子四周叶片上喷射蒸汽流，带动轮子转动。有学者考证，南怀仁很可能在欧洲见过布兰卡的著作并受到启发。 事实上，南怀仁和布兰卡所处的17世纪，探讨蒸汽、大气压与真空的关系正是当时的“学术热点”。1652年，德国物理学家奥托格里克独创的“马德格堡半球”。当时，他用近似马戏表演的方式，向包括德国皇室在内的世人展示了即使三十多匹马也无法战胜真空的力气。 很快，人们发觉真空能够吸水，或许能解决令当时采矿业者特别头痛的问题。那时的英国，几乎人人都能闻到浓浓的煤烟味。14世纪，英国国王爱德华一世甚至下令，采温煦冶炼金属时禁止燃烧发烟严峻的海运煤。也有些煤炭的污染相对较小，那就是无烟煤或硬煤。但

5、这种煤炭多贮存在地下很深的地方。煤矿越深，就越简单产生积水，解决的方法有两种，费巨资挖掘排水隧道，或运用水车带动的排水泵。两种方法都受到地势的严峻限制，比如河流的走向必需与矿山的位置一样，当时矿主亟须一种不受地形限制的排水方法。 最新的科学发觉，让人们意识到了利用真空为矿井排水的可能性。16101年，世界上第一台具有好用价值的蒸汽抽水机诞生了。机器的独创者名叫托马斯萨弗里，他将这台蒸汽抽水机命名为“矿工之友”，意为帮助矿工排水。当时，英国皇家学会如此报道这次展示活动：“萨弗里先生以火为燃料，通过水蒸气的收缩来真空抽水。他向学会会员展示了真空泵的运转过程。试验特别胜利，也令会员们特别满足。” 这

6、台机器获得了英国皇家学会的认可，却没有得到矿主的认可。机器没有平安阀，且汽缸焊接处的熔解温度非常接近高压蒸汽温度，这让机器存在巨大的爆炸隐患；更糟糕的是，标准大气压环境中，水被抽取的极限高度为10米左右，故它不能安装在矿井顶端，最多只能安装在离矿井底部不超过25英尺，也就是7米左右的位置。 萨弗里曾在英国达特茅斯雇佣工匠，为他的蒸汽机制造模型和零件。当地一位名叫托马斯纽科门的五金商，或许受到了他的启发，从1730年起先，纽科门起先和助手探讨改进萨弗里蒸汽抽水机的缺陷。经十多年的探讨试验，纽科门创建性引入了活塞和横梁两个部件，部分解决了萨弗里蒸汽抽水机遇到的难题。 1732年的一天，纽科门在英国

7、西部一个名为科尼格里的煤矿安装了他的蒸汽机。这个煤矿经过200多年的开采，已经深达50多米。当天，蒸汽机活塞每运动一次就能抽出10加仑的水。不久之后，伦敦公报报道了这台机器：“它能够将任何低处的水抽到高处，并且比迄今为止所运用的各种抽水方法都要更为经济和便捷，为矿山和公司胜利解决了排水问题。” 纽科门的蒸汽机获得了市场认可。短短3年间，英国各地运用了101多台纽科门蒸汽机担当抽水任务，使得这位五金商赚得盆满钵满。美国科技史学者威廉罗森，在著作世界上最强大的思想蒸汽机、产业革命和创新的故事中评价纽科门是“开启了蒸汽机革命的大门”。 第一部专利爱护法 表面上看，17、18世纪的英国人无论是萨弗里，

8、还是纽科门，之所以能独创出蒸汽机，是因为看到了采矿业的需求。但当时全部国家的采矿业都面临排水难题；此外，仅从对真空和蒸汽探讨的学术角度来说，英国也并未走到其他欧洲国家的前列，早在1606年，意大利工程师詹巴蒂斯塔德拉波尔塔制造了一台利用蒸汽从一个密闭容器内抽水的装置。为何只有英国人独创出具有好用价值的蒸汽机？ 缘由在于，世界上第一部现代意义的专利爱护法，于同一时期在英国诞生，正是这部法律激发了英国人在工业革命时热衷于沉醉在独创创建的热潮里。1624年，一部名为反垄断法的法规旨在限制王室随意授予特权，对垄断和专利权进行了规定：只有“首个申请了法律专利并且为真正的独创者”才能获得国王的特许加奖状。

9、这是世界上第一部具有现代意义的专利法。 不过，反垄断法的出台并未引发英国专利申请数量的井喷，直到哲学家洛克在1690年让英国人有了“学问产权”概念。他在政府论中主见，任何自然的东西，只要加入了人类劳动，无论是体力劳动还是脑力劳动，就不再是自然物，人们也就可以宣称对它拥有产权。同时，法学家们的努力让英国人对财产权有了与以往不同的理解。此前，人们知道可以从黄金、土地等有形财产中获得收益，而现在竟然也能从脑力劳动中获得收益。观念上的变更，激发了英國平民大众独创创建、申请专利的热忱。 16101年7月25日，反垄断法出台后75年，托马斯萨弗里的“以火力推动汲水并为各种各样工厂供应动力的新独创”获得专利

10、。该项专利也让后续独创者纽科门连续数年必需将其收益的四分之三赐予萨弗里。这一情形在当时的大多数国家都是不行想象的。 “为全世界生产蒸汽机” 纽科门蒸汽机远非完备，一个缺陷，蒸汽机抽水时须要消耗大量煤炭，只能被用于煤矿旁边。政府对专利的严格爱护，激励着人们希望通过改进蒸汽机，取得专利来谋取利润。瓦特就是这群人中的杰出代表。 第一台由瓦特制造的蒸汽机，于1775年在伯明翰旁边的布鲁姆斯尔德煤矿安装胜利。伯明翰报当时报道称：“众多从事科学探讨工作的绅士，受到新奇心驱使，争相去观看如此奇妙、如此有力气的机器的首次运行盛况。机器的卓越表现让他们彻底地心满足足。”瓦特并不擅长商业活动，他说：“我宁可对着装

11、满弹药的大炮，也不愿去结算账目或讨价还价做交易。”让蒸汽机声名远扬的，则是比瓦特大8岁的英国伯明翰制造商马修博尔顿。看到了瓦特蒸汽机的潜力，博尔顿在1774年左右购买了瓦特专利的全部权，二人随后联合成立“博尔顿&瓦特制造厂”。 博尔顿的目标是将蒸汽机引入各个产业，他放出豪言：“为全世界生产蒸汽机。”1783年，在博尔顿推动下，英国第一家大规模利用蒸汽动力的工厂阿尔比恩磨坊开工，此举被后世喻为“开创了蒸汽动力工厂的时代”。不久后，英国的纺织业起先由蒸汽机带动。 专利爱护制度的不断健全，让瓦特之后的工程师在拓展蒸汽机用途的道路上接着前进。1814年，英国工程师史蒂芬森集成了前任数十种专利技术，胜利

12、设计出第一台好用的蒸汽机车，他修筑的第一条铁路于1825年实行了通车典礼，标记着铁路时代的到来。至此，蒸汽机成为了采矿、交通、纺织等几乎全部重要产业的动力，英国工业革命由此绽开。 值得一提的是，1792年，英国东印度公司购买了一批科学仪器，作为即将访问中华帝国的马戛尔尼使团送给乾隆皇帝的礼品，其中就有从博尔顿&瓦特制造厂购买的蒸汽机模型。由于担忧被侵权，瓦特对此特别谨慎，迟疑很久才同意把蒸汽机模型卖给访华使团。他明显想多了，这些模型机最终没有展示给乾隆皇帝。当时世界上最宏大的技术独创，就这样与中国人擦肩而过，犹如南怀仁试验的蒸汽动力模型车一样，这台蒸汽机在中国几乎没有留下什么痕迹。 第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页