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第33章 瓦特

化平庸为神奇的发明家

(1736—1819)

作为伟大的发明家,他一生贡献很多,最重要的是在前人成果的基础上,发明了蒸汽,直接导致蒸汽时代的开始。

瓦特非常爱动脑筋,有一年他到乡下的奶奶家做客,发现牛吃完草以后,嘴仍然在咀嚼不停,后来他就去问牛的主人,结果牛的主人告诉他牛有两个胃。

有一天他在奶奶家火炉上看见水开了,水壶盖老在冒着热气的水壶上跳动,他便抱来一只小発子坐在火炉边看水壶盖在热气腾腾的水壶上舞蹈。“瓦特,你怎么不出去玩,在这里待着干什么?”“奶奶,你看水壶盖怎么会在上面乱跳呢?”“冒气了它就会乱跳啊!”

15岁的那—年,瓦特到父亲的作坊里去学习机械制造技术,在作坊里瓦特谦虚地向工人们学习,后来他的技术在作坊里竟然无人可比。

17岁的那一年,父亲的作坊破产了,母亲也因为弟弟的夭折而病魔缠身,瓦特的家境一下子面临无穷的困境。17岁的瓦特便跟父亲商量,他准备到伦敦去学手艺,然后回来创办一个生产数学用具的工厂。

在父亲的支持下,瓦特步行了12天,终于来到了伦敦,来到伦敦以后他便去拜有名的机械师约翰·摩尔根为师。在约翰·摩尔根的手下瓦特非常刻苦的学习,约翰·摩尔根看这个学徒不错,所以非常愿意教这位年轻人,本来要用七年才学会的技术,结果瓦特只用了四年的时间就学会了。

学到技术的瓦特回到了家乡,准备和父亲一块再重振家业,他们父子俩筹办一个数学用具的加工厂:但是许多亲戚和朋友以及同行们都劝说,没有能办成,瓦特只好到格拉斯哥大学里去当一名仪器最终修理工。

在格拉斯哥大学里,瓦特有机会接触到许多科学家,一天瓦特站在开水房里发呆,一个戴着眼镜的教授走了进来,他居然一点也没有觉察。教授看这个年轻人傻乎乎的样子就问道:“喂,年轻人,你在这里发什么愣?”

“唉,什么?哦,我……”

教授看这个年轻人十分可爱,于是又问道:“你是哪一个班的?”

“我不是哪个班的,我是学校里专门修理仪表的工人,我来修这个水压表的。”

“刚才我好像看见你看着热气发呆。”

“是的,我一直想研究这个东西。”

“如果有功夫你可以到我的实验室来看看。”

就这样瓦特便和大学里教热学的布莱特教授认识了,从此,瓦特便经常到布莱特教授那儿去,他从布莱特教授那里学到了很多科学理论,这对他日后改进蒸汽机有很大的帮助。

瓦特1736年1月19日生于英国苏格兰的格林诺克城,父亲是一位熟练的造船装配工;母亲是苏格兰名门望族之女,她不仅教瓦特读书写字,而且鼓励他玩各种工具器物,培养孩子观察思考的兴趣和动手实践的能力。

瓦特幼年体弱多病,很晚才进学校接受教育。他喜欢独自一人沉思默想,被同学们取笑为“有神经质的呆子”。他的数学成绩在学校名列前茅,但由于健康原因,还没有毕业就退学了。瓦特在家里坚持刻苦自学,并常到父亲的工场去,向工人们学习工艺技术,修理工具仪器,制作机械模型,进行化学和电学实验,为他后来的科技发明打下了坚实的基础。

后来,由于父亲经商失败,瓦特被迫出外谋生。他步行12天来到伦敦,在当地有名的机械师摩尔根手下当学徒。他学习勤奋,没多久就能够制造一些难度较大的仪器。1757年,在朋友的帮助下,瓦特前往格拉斯哥大学担任教学仪器实验员。他在工作之余埋头读书,经常向师生们虚心求教,还常和朋友一起讨论切磋,提高自己的科学理论水平。

1763年至1764年冬天,瓦特负责修理纽科门大气压力机的模型,他反复观察其运转情况,终于发现了这种机器效率低下的原因。纽科门机是靠冷凝汽缸内的热气产生真空,因大气压力的作用而推动与活塞连接的连杆运动,从而产生动力。汽缸冷却后,又需重新加热,这就造成大量热能的浪费。而且,汽缸冷凝后,温度仍然较高,影响了机器的效能。

于是,瓦特集中精力解决这个关键问题。

研究新的蒸汽机既费时,又费钱,瓦特很快就耗尽了自己的家产并负债累累,他陷于犹豫和苦闷之中,几乎中止了研究工作。为了谋生和养家,他被迫去当测量员和工程师,负责绘制喀里多尼亚运河线路图。这时,两位有远见卓识的企业家帮了他的忙,他们是约翰·罗巴克和马修·博尔顿。

经过一系列试验,瓦特发明了与汽缸分离的冷凝器,把汽缸内的蒸汽导入冷凝器内冷却。他努力提高汽缸和活塞的加工精度,增强其密闭性。在纽科门的机器里,蒸汽只是一种辅助力量,它实际是靠大气压力做功。瓦特的发明却是用蒸汽推动活塞动作。此外,他用润滑油提高活塞运转的灵活性,在汽缸外增加绝热层,使汽缸保持必要的工作温度。经过这一系列改进,瓦特于1769年制造出第一台蒸汽机,并获得专利。但是,瓦特发明的这台机器只有一个汽缸,很不完善,容易出故障,安装没有多久即被搁置一旁。不久,罗巴克的煤C因积水而停产。1733年,罗巴克宣告破产。这一年瓦特的妻子死了。在这十分艰难的时刻,博尔顿帮了他的忙。

博尔顿是一家制造金属制品的手工工场主,经济实力雄厚。瓦特在几年前就认识他,并在1767年参观过他的丁场。博尔顿的事业欣欣向荣,正需要一种理想的动力机来装备他的工场。罗巴克恰好欠博尔顿1200英镑的债务,后者提议,只要罗巴克把与瓦特的合伙合同转让给他,就免去其偾*务。博尔顿同瓦特的合作就这样开始了。1774年5月,瓦特着手改进他的发明,不久第一台蒸汽机又能正常运转了。

经过反复试验,瓦特对他最初的设计做了很大改进,于1882年发明复式蒸汽机。经过改进后,瓦特的蒸汽机不仅提高了效率,而且成为一种用途广泛的万能动力机,可以成为各种机器的动力。索霍工厂首先装备了新式蒸汽机,用它来推动鼓风机、滚轧机、汽锤。新机器很快推广开来,它用于面粉厂磨面、炼铁厂鼓风、啤酒厂磨麦芽等。1785年,诺丁汉的舍尔棉纺厂安装了蒸汽机,从此成了纺织业的主要动力。蒸汽机在水陆交通运输业中的运用导致汽轮和火车的发明,从而使运输业发生了一场深刻的革命,使之进入汽船和铁路时代。

1790年以后,瓦特陆续获得了76000英镑的专利税,从一贫如洗一跃而为腰缠万贯的社会名流。他于1800年引退,将企业移交给儿子经营,自己居住在拉德郡一座占地40英亩的幽雅别墅中。他常在那里同一些著名科学家讨论问题,并在住房顶楼设置了一间工作室,继续从事发明活动。就在去世前不久,他还发明过一台雕像复印机。1819年8月25日,这位卓越的科学家发明家在希思菲尔德郡与世长辞。人们为了纪念瓦特,在著名的威斯敏斯特大教堂为他立了塑像,还用“瓦特”作为计算功率的单位。

蒸汽机的发明具有划时代的意义,它加快了英国工业革命的完成和世界其他地区工业革命的进程,使生产力的发展出现了一次前所未有的飞跃,因此,19世纪被称为“蒸汽机时代”。

瓦特与蒸汽机

瓦特的蒸汽机为以工业革命为契机的近代工厂工业提供了一部高效可靠的动力机,它使工业摆脱了对水力、风力等自然力的依赖,使生产不再受气候变化的影响,使工厂可以建设在原材料供应、市场和交通条件较好的地区,因此也促进了城市的发展和繁荣。由于相关工业部门邻近,市政齐备,产供销互相衔接,提高了工业投资效益,推动了各行各业的全面发展。因此,蒸汽机的发明是人类历史发展中一次大变革,它加快了英国工业革命的完成和世界其他地区工业革命的进程,使生产力的发展出现了一次前所未有的飞跃,因此,19世纪被称为“蒸汽机时代”。

瓦特除了发明蒸汽机外,还发明了液体比重计、信件复印机,他最先提议用螺旋桨代替明轮推动船舶,最先采用“马力”作为计算功率的单位。

瓦特的创造性才华是多方面的。他曾发明过简便的测距仪和透视制图机,还发明过液体比重计和信件复印机等;他最早提出水是化合物而不是单质的观点,并最先提议用螺旋桨推进轮船,最先采用“马力”作为计算功率的单位。

在18世纪中叶以前,生产的动力主要是人力、畜力、风力和水力。同上述动力相比,蒸汽动力具有巨大的经济优越性和使用方便性。严格地讲,瓦特不是蒸汽机的发明者,但正是他那化平庸为神奇的改良,使旧机器获得了新的生命。他使蒸汽机变成适用于一切工业部门的动力机械,采矿、纺织、冶金、造纸、食品、建筑、机器制造等各行各业都已经离不开蒸汽机。恩格斯曾说:“蒸汽和新的工具机把工场手工业变成了现代的大工业,从而把资产阶级社会的整个基础革命化了。工场手工业时代的迟缓的发展进程变成了生产中的真正的狂飙时期。”蒸汽推动了工业革命的步伐,而赋予蒸汽这种功能的不仅仅是蒸汽的属性;没有瓦特的伟大改良,就没有“狂飙时期”的提前来临。

毫无疑问,瓦特是他的发明的第一个受益人。他在11年里获得76,000英镑的专利税,晚年在拉德郡买了一座占地40英亩的幽静别墅,颐养天年。据说,为了保护自己的权益,他多次与人打官司,如1781年,他控告洪布劳尔在其发明的“双筒蒸汽机”中应用了自己的专利,从而阻碍了这一发明的推广;认为特列维蒂克发明的“高压蒸汽机”危险和非法,要求国会予以制止,等等。这是人性的弱点,也可以归之于时代或阶级的局限,但瑕不掩瑜,没有人会因此对他的伟大贡献减少丝毫敬意。想到他在实验中屡遭失败、衣食难以为继时的感叹:“一个人想发明一件东西,是最愚蠢不过的事!”我们还有什么理由对他求全责备呢?

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