科技的進步推動人類曆史的發展，摩登城市，川流不息的車來車往，霓虹閃爍的高樓大廈。推進人類社會發展迅速的重要一步，就是蒸汽機的發明，從此，人類的腳步更加快速。

《全球通史》作者L.S.斯塔夫裡阿諾斯說，“蒸汽機的曆史意義，無論怎樣誇大也不為過。”蒸汽機的出現使人類從依靠人力、畜力等原始動力中解脫了出來，實現了機器大生産，帶領人類進入蒸汽時代。

克蘭普頓機車3D打印模型

蒸汽機

1851年倫敦世博會

1851年倫敦首屆世博會上，琳琅滿目的蒸汽機成了水晶宮的寵兒和展覽品中的大宗。從早期的瓦特蒸汽機到伊萬斯的高壓蒸汽機，一個巡禮式的回顧展吸引了各國工程師和參觀者。水晶宮西北46米，是世博會的動力房，8個鍋爐共800馬力，通過直徑22厘米的地下管道将高壓蒸汽送到機械展覽區。聞名遐迩的内史密斯公司展出了最新式的蒸汽錘和水壓機。林林總總的起重機、紡織機、印刷機、脫粒機、信封機、車床、圓鋸在蒸汽機的驅動下現場演示，各展風姿。齒輪的铿锵和皮帶的節奏正是工業時代的旋律。

瓦特

瓦特發明蒸汽機曾經成為家喻戶曉的常識，但恩格斯的見解顯然更準确，“蒸汽機是第一個真正的國際發明”。且不說古希臘人和達芬奇所做的探索，法國科學家巴本和英國工程師塞維利應該是蒸汽機的先驅。

紐可門蒸汽機

1712年，英國鐵匠紐可門制造的人類第一台實用蒸汽機風行了半個多世紀，主要用于礦井抽水。當鍋爐裡的水變成膨脹1600倍的蒸汽充滿汽缸後關上閥門，再通過噴水的辦法讓汽缸冷卻造成真空，大氣的壓力便能推動活塞做功了，但汽缸每一沖程的忽冷忽熱造成了能量極大浪費。

瓦特改進紐可門蒸汽機

1769年，格拉斯大學的儀器修理工瓦特對紐可門蒸汽機進行了根本性改造，設置了分離冷凝器，确保汽缸在恒定溫度下工作，使熱效率提高6倍。此後10年間瓦特锲而不舍，先後5次對蒸汽機進行完善，通過行星齒輪和慣性飛輪将活塞的往複運動變為旋轉運動；使用平行四邊形運動杆，讓汽缸單向做工變為“兩頭受氣”的中國風箱式雙向做功；利用炮筒镗床精米加工減少漏氣并安裝鍋爐壓力表；通過離心調速器的負反饋作用控制進氣閘門，保持蒸汽機穩定的輸出--這是機械工程中自動控制的最早嘗試，具有特殊的理論和實踐意義。

“馬力”的概念是瓦特科普思維的産物。為了向人們說清一台蒸汽機到底多大力氣，應該有個形象的類比和換算，而最合适的參照顯然是馬了。瓦特測量了一匹馬在标準磨坊裡走一圈為75.4英尺，每分鐘走2.4圈，負荷平均為180磅，計算後得出“馬拉動33000磅并每分鐘走1英尺所輸出的功率”為1“馬力”。1882年，西門子提議将功率單位定為瓦特并沿用至今。蒸汽機的研究和改進直接誕生了“熱力學”，人們再不把“熱素”當作金木水火土中的一種物質，并發現了水在汽化和液化的過程中吸收和放出的“潛熱”，不同物質升高1度的“比熱”。

瓦特蒸汽機驅動紡織機

每個時代的思考隻能被那個時代思考着的事物所決定，法國科學家卡諾提出了熱力循環理論，焦耳、開爾文、克勞修斯确立了熱力學第一、第二定律，都是大規模的蒸汽機實踐催開的科學理論之花。

1867年巴黎世博會獲大獎的法考特蒸汽機

不倦的心髒：考裡斯蒸汽機

蒸汽機家族的最高禮遇和最大榮耀，也許莫過于住在1876年費城世博會了。美國工程師考裡斯制造的蒸汽機早在1867年巴黎世博會和1873年維也納世博會上便聲名鵲起并連獲大獎，這次他向費城世博會捐贈了當時世界最大的1400馬力蒸汽機，重56噸。比肩聳立的雙汽缸高14米，巨型飛輪直徑9.1米。

1876年費城世博會

5月10日下午，5萬平方米的機械館萬頭攢動，唱詩班、軍樂隊過後鳴炮100響，美國總統格蘭特和巴西皇帝佩德羅二世由考裡斯陪同登上機械館中央5米的高台，共同握住考裡斯蒸汽機的手柄，啟動了這個龐然大物，宣告費城世博會正式開幕。霎時間全館大大小小的無數機器一起醒來，它們的能量全都來自考裡斯蒸汽機驅動的數公裡連杆和皮帶上。

美國總統和巴西皇帝開啟

1876年費城世博會考裡斯蒸汽機

在世博會舉行的6個月裡，考裡斯蒸汽機的飛輪始終按照每分鐘36轉的速率靜悄悄運行，聲音甚至比縫紉機還輕，一個值守人員坐在機器旁悠閑地看報，直到11月10日總統宣布世博會閉幕的一刻才戛然停息。考裡斯蒸汽機是機械館不倦的心髒，也是整個世博會不滅的火炬，許多報紙稱它為美國力量和技術的化身，音樂家專門譜寫了《考裡斯進行曲》，著名詩人惠特曼被考裡斯蒸汽機的魅力所深深感染，他特地搬來一把椅子，坐在這位鋼鐵運動員前面細細端詳半小時之久。

“不倦的心髒”

1876年費城世博會的重要貢獻之一，是确定了“鍋爐馬力”的先進标準。此前蒸汽機行業将鍋爐的功率定義為每10平方英尺受熱面積産生1鍋爐馬力，不能很好反應鍋爐的真實效率，費城世博會評委們制定了新的标準，将鍋爐馬力定義為“每小時把30磅100華氏度的水轉化為1平方英寸70磅壓力的飽和水蒸氣”。世博會的鍋爐房堪稱樣闆，20個整齊排列的鍋爐每個70馬力，通往展區的地下管道長100米、直徑46厘米。有了強大高效的鍋爐，蒸汽機才有足夠的“底氣”。

1873年維也納世博會

考裡斯蒸汽機用皮帶連杆驅動機器館

蒸汽機帶動形形色色、千差萬别的機器一起工作，正是社會生産的寫照和縮影，凡是力氣活蒸汽機都能幹。無數紡織廠、鋼鐵廠、木材廠、造紙廠、印刷廠不再需要臨河而建，吱呀作響的水輪讓位給高效的蒸汽“座機”，而移動式和便攜式蒸汽機則服務上門，完成着挖掘、起重、鑽探、消防等任務。

1867年巴黎世博會展出的蒸汽機農業機械

過去幾十匹馬編隊都無法拉動的犁铧，如今把千裡荒野變成了開墾的處女地，“讓布法羅草原化為美國的早餐”。收割機、脫粒機、軋花機紛紛來到了田頭地角。這是一個水火激蕩、蒸汽沸騰的年代。

1873年維也納世博會展示蒸汽機抽水

1888年，美國已經擁有蒸汽機1440萬馬力，英國擁有920萬馬力。

1883年密歇根城第一台蒸汽機消防車

人類文明從來沒有出現過如此急劇轉折和驟然加速。

1890年移動式蒸汽機

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