瓦特发明蒸汽机,带动工业革命的故事,大家都耳熟能详。据说瓦特小时候看到水烧开后,蒸汽把水壶盖顶开,从中意识到蒸汽里面蕴藏着巨大的能量,因而埋下了将来发明蒸汽机的种子。

瓦特的伟大毋庸置疑,但有两个基本事实也必须了解一下:首先,蒸汽机并不是瓦特第一个发明的,他的主要功绩是将其实用化;其次,瓦特研究蒸汽机所需的科学知识与巨额资金,不是他自己所能具备的,他得到了一个神秘团队的支持。

尤其是第二点,瓦特本人只是一名工匠,既没有受到高等教育,家里又没有矿,在正常的情况下,是很难克服这些困难的。幸运的是,瓦特遇到了这个神秘团队,最终完成了实用蒸汽机的发明。

瓦特为什么会发明蒸汽机(瓦特发明蒸汽机不假)(1)

一、蒸汽机

早在两千年前的古希腊时代,人们就发现了蒸汽具有推动物体运动的能力,但无法利用这种能量。17世纪末18世纪初,法国和英国的科学家先后发明了原始的蒸汽机。

不过,这些原始蒸汽机都不太实用,不但效率低,而且体积又很大,只能用在煤矿里抽水。这是为什么?因为只有煤矿才养得起蒸汽机,烧煤不花钱。

瓦特为什么会发明蒸汽机(瓦特发明蒸汽机不假)(2)

瓦特蒸汽机的原理并不复杂,蒸汽进入汽缸后推动一个活塞往复运动,活塞再与其他装置相联结,达到动力输出的效果。形象地说,这个活塞就是水壶盖子,蒸汽把盖子往上顶时产生动力,蒸汽泄掉后,盖子会自动盖上,等待下一次循环。

原理虽然简单,但实现起来非常困难。瓦特是学徒工出身,学的是仪器制造和锤工技能,特别擅长使用锤子。心灵手巧的瓦特得到了格拉斯哥大学的认可,让他在学校里开了一间小店,专门制作数学仪器,当年瓦特才22岁。

小店开得不错,有了点积蓄后,他便开始鼓捣蒸汽机。不过,蒸汽机是个大家伙,买原材料、做试验都需要资金,瓦特的小店根本不够开支的。一位钢铁厂老板看到了蒸汽机的潜力,全力资助瓦特。

瓦特为什么会发明蒸汽机(瓦特发明蒸汽机不假)(3)

有钱就好办多了,瓦特全心全意搞了好几年,投入海量的资金,终于……把投资人给搞破产了,猪站到了风口上,风力不够摔死了。瓦特的蒸汽机仍然问题重重,马力小得可怜,烧掉的煤比输出的动力更值钱。

祸不单行,瓦特的妻子不幸去世,悲伤的瓦特放弃了蒸汽机的研究,打算去俄国随便干点啥,远离这个让他伤心的地方。这时,有一个叫博尔顿的老板来找瓦特,重新点燃了瓦特心中的希望。

二、月光社

博尔特自己有工厂,手下千把号工人,生产各式各样的网红商品,财大气粗。他现在最烦恼的是厂里的动力不足,水力转轮机不能在旱季工作,影响了他的产量和收入。听说瓦特在搞蒸汽机,博尔特便找上门来。

博尔特的条件很诱人,免费提供厂房和资金,蒸汽机成功后带来的利润两人对分。还有什么可说的,瓦特其实也放不下蒸汽机,便答应了博尔顿,继续他的研究。

瓦特为什么会发明蒸汽机(瓦特发明蒸汽机不假)(4)

除了提供充足的资金外,博尔特还为瓦特提供了一个更重要的资源——月光社。这是一个由当时最顶级科学家组成的社团,创造人是达尔文,发明进化论的那位达尔文他爷爷。

月光社就是帮助瓦特取得成功的神秘团队,成立于1765年,博尔顿也是始创人之一。由于他们喜欢在月圆时聚会,因而取名叫月光社,肯定跟狼人没有任何联系。

月光社里集中了哲学家、化学家、天文学家、商人等等,他们更侧重于科学技术的实用化,生产更新颖和更廉价的商品,对促进英国的工业革命起过很大的作用。

瓦特为什么会发明蒸汽机(瓦特发明蒸汽机不假)(5)

17世纪以后,英国的平民科学家越来越多,他们很难被由贵族和牛津剑桥人士把持的皇家科学协会所接纳。月光社只看重知识和能力,甚至只要对某个领域有兴趣即可加入。在这里,瓦特的学徒工身份不是障碍,大家都是平等的,也许这才叫广开民智吧。

月光社一直活动到1813年,由于这些平民科学家和商人更容易接受法国大革命的思想,而受到英国主流社会的责难。再加上创造人相继离世或移民,月光社终于归于沉寂。而月光社最广为人知的成就,便是帮助瓦特完成了蒸汽机的研究。

三、功成名就

瓦特起先在月光社里并不起眼,他如饥似渴地向科学家们学习各种知识,比如他天天在烧煤,却不知道氧气和二氧化碳是什么东西,还有行星是围绕太阳作圆周运动的。虽然这些知识跟蒸汽机好像没啥关系,但说不定什么时候就能派上用场呢。

果然,瓦特很快从行星运动里得到启发,找到了研究蒸汽机的新思路,把活塞及联结杆的运动方式,由直线改为类似行星运动的齿轮旋转。老式蒸汽火车的车轮就是最明显的代表。

瓦特为什么会发明蒸汽机(瓦特发明蒸汽机不假)(6)

最为困扰瓦特的一个问题,是蒸汽机的马力太低,也就是力量不足。月光社另一位成员威尔金森,有一次冒着雾气看完瓦特蒸汽机的试验后,马上指出了其中的问题:汽缸的密封性太差,导致蒸汽压力太低。想要把盖子顶得更高,换个高压锅才行。

威尔金森拆开汽缸一看,妈呀,原来是瓦特手工锤出来的(别忘了他是锤工学徒出身),缸体开口处的密封件是浸了水的绳子,难怪一开机就雾气腾腾,漏出来的蒸汽太多了,都快赶上土耳其浴室了。

瓦特为什么会发明蒸汽机(瓦特发明蒸汽机不假)(7)

威尔金森对瓦特说,我有办法让你的蒸汽机马力成倍提高,要不要?开玩笑,当然要,瓦特和博尔特迫不及待地回答。威尔金森开出了一个条件,蒸汽机研制成功后,只能买他提供的汽缸。OK,成交!

威尔金森回去后没几天,拿来了一套新的汽缸和活塞,一眼看上去就比瓦特亲自加工的至尊手工专享版高大上太多了,金属外表光滑,开口处的尺寸严丝合缝。

瓦特为什么会发明蒸汽机(瓦特发明蒸汽机不假)(8)

威尔金森到底是干什么的?他是个机械制造商兼军火商,专门为英国军队制造火炮。他有当时最先进的全套金属加工设备,这个汽缸就是用加工炮管的车床镗出来的,自然上档次。

新的汽缸活塞装上去一试,功率比原先提高了4-5倍,最高达到40马力,终于具备了实用的价值。瓦特和博尔特长吁了一口气,特别是博尔特,砸在这台蒸汽机上的金钱已经海了去,财大气粗的博尔特也快吃不消了,好在黑暗已经过去,黎明即将到来。

瓦特为什么会发明蒸汽机(瓦特发明蒸汽机不假)(9)

经过进一步改进后,第一台高压联动蒸汽机在1782年问世,也被称为万能蒸汽机,能够用在几乎所有需要机器动力的地方,成本只有马拉动力的十分之一。蒸汽机的订单接得博尔特手抽筋,大笔的英镑滚滚而来。

之后几十年里,蒸汽动力火车、轮船、汽车先后被发明出来,人类正式进入了机器时代。而瓦特凭借蒸汽机的专利和销售收入,实现财务自由,人生进入了收获阶段,买房旅游,然后光荣退休。博尔特则成为英国有名的蒸汽机制造商,使自己的财产翻了好几倍。

瓦特为什么会发明蒸汽机(瓦特发明蒸汽机不假)(10)

发明和创新需要的不仅是头脑,同时也离不开财力物力和更多领域知识的支持。瓦特的幸运之处是他遇到了博尔特和月光社,使当时英国最好的头脑为己所用。再加上他本人的勤奋及一点点运气,终于成为名留青史的发明家,开启了一个崭新的时代。

参考书目:

《透过钱眼看大国兴衰》

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