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。