瓦特發明蒸汽機,帶動工業革命的故事,大家都耳熟能詳。據說瓦特小時候看到水燒開後,蒸汽把水壺蓋頂開,從中意識到蒸汽裡面蘊藏着巨大的能量,因而埋下了将來發明蒸汽機的種子。
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明的,他的主要功績是将其實用化;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,瓦特本人隻是一名工匠,既沒有受到高等教育,家裡又沒有礦,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明。
一、蒸汽機
早在兩千年前的古希臘時代,人們就發現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後發明了原始的蒸汽機。
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,隻能用在煤礦裡抽水。這是為什麼?因為隻有煤礦才養得起蒸汽機,燒煤不花錢。
瓦特蒸汽機的原理并不複雜,蒸汽進入汽缸後推動一個活塞往複運動,活塞再與其他裝置相聯結,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産生動力,蒸汽洩掉後,蓋子會自動蓋上,等待下一次循環。
原理雖然簡單,但實現起來非常困難。瓦特是學徒工出身,學的是儀器制造和錘工技能,特别擅長使用錘子。心靈手巧的瓦特得到了格拉斯哥大學的認可,讓他在學校裡開了一間小店,專門制作數學儀器,當年瓦特才22歲。
小店開得不錯,有了點積蓄後,他便開始鼓搗蒸汽機。不過,蒸汽機是個大家夥,買原材料、做試驗都需要資金,瓦特的小店根本不夠開支的。一位鋼鐵廠老闆看到了蒸汽機的潛力,全力資助瓦特。
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……把投資人給搞破産了,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,打算去俄國随便幹點啥,遠離這個讓他傷心的地方。這時,有一個叫博爾頓的老闆來找瓦特,重新點燃了瓦特心中的希望。
二、月光社
博爾特自己有工廠,手下千把号工人,生産各式各樣的網紅商品,财大氣粗。他現在最煩惱的是廠裡的動力不足,水力轉輪機不能在旱季工作,影響了他的産量和收入。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,蒸汽機成功後帶來的利潤兩人對分。還有什麼可說的,瓦特其實也放不下蒸汽機,便答應了博爾頓,繼續他的研究。
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,創造人是達爾文,發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系。
月光社裡集中了哲學家、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,生産更新穎和更廉價的商品,對促進英國的工業革命起過很大的作用。
17世紀以後,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會所接納。月光社隻看重知識和能力,甚至隻要對某個領域有興趣即可加入。在這裡,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
瓦特起先在月光社裡并不起眼,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麼東西,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,但說不定什麼時候就能派上用場呢。
果然,瓦特很快從行星運動裡得到啟發,找到了研究蒸汽機的新思路,把活塞及聯結杆的運動方式,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。
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,有一次冒着霧氣看完瓦特蒸汽機的試驗後,馬上指出了其中的問題:汽缸的密封性太差,導緻蒸汽壓力太低。想要把蓋子頂得更高,換個高壓鍋才行。
威爾金森拆開汽缸一看,媽呀,原來是瓦特手工錘出來的(别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。
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,蒸汽機研制成功後,隻能買他提供的汽缸。OK,成交!
威爾金森回去後沒幾天,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。
威爾金森到底是幹什麼的?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镗出來的,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。瓦特和博爾特長籲了一口氣,特别是博爾特,砸在這台蒸汽機上的金錢已經海了去,财大氣粗的博爾特也快吃不消了,好在黑暗已經過去,黎明即将到來。
經過進一步改進後,第一台高壓聯動蒸汽機在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,成本隻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。
之後幾十年裡,蒸汽動力火車、輪船、汽車先後被發明出來,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,實現财務自由,人生進入了收獲階段,買房旅遊,然後光榮退休。博爾特則成為英國有名的蒸汽機制造商,使自己的财産翻了好幾倍。
發明和創新需要的不僅是頭腦,同時也離不開财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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