本書以精簡的篇幅講述詹姆斯‧瓦特的一生經歷,引領讀者見證一位求學階段受阻於大學門外的工匠之子,如何以自己好學、大量的實務歷練及永不放棄的研發精神而推動工業革命腳步的偉大歷程。但願能給好學的讀者有所啟發。
在19世紀和20世紀的大部分時間裡,瓦特一直被譽為英國和其他國家工業化進程的關鍵貢獻者。
英國皇家學會院士,愛丁堡皇家學會院士,是蘇格蘭著名的發明家和機械工程師。他改良了紐科門蒸汽機,奠定了工業革命的重要基礎,是工業革命時的重要人物。他發展出馬力的概念以及以他名字命名的功率的國際標準單位——瓦特。
作者簡介
封亞東
傳記作家
編輯室推薦
推動工業革命的巨人──詹姆斯‧瓦特
在人類文明發展的悠久歷史中,人們不斷在尋求新的工具和力量。從石器到金屬工具,從刀耕火種到機械生產,從依賴風力、火力、水力等自然力,被動運用或主動駕馭,從緩慢發展到快速前進,工業革命浪潮一波波強力推進,促成人類社會的進步不歇。這個過程中,許多科學家與技術人員、發明家為此作出了巨大貢獻。
在現今世界邁入第四次工業革命的階段,我們來檢視第一次工業革命的歷程,應能從中獲得啟迪。談到第一次工業革命,一位偉大的人物絕對不可錯過──他就是英國人詹姆斯‧瓦特(James Watt, 1736─1819),就是他的發明,促成了世界產生巨變。
凡事的第一次總有其畫時代的意義,在第一次工業革命中,人類開始用機器取代人力、畜力來投入工業生產,工具機的問世拉開了工業革命浪潮的序幕,而瓦特改良成功的蒸汽機變成了適用於各個領域的動力機,則為工業革命提供了翅膀,將工業革命推向了最高點,瓦特所在的大英帝國也因而登上首屆世界工廠的寶座。
詹姆斯‧瓦特之所以成為時代的佼佼者,固然與他的聰明才智與鍥而不捨的探索精神息息相關,諸多好友的鼎力相助也在關鍵時刻發揮了重大作用。
瓦特雖學識豐富,卻因為家裡的一連串變故而放棄了入大學進修的夢想,幸而後來在格拉斯哥大學校園裡負責機械設備維修工作時,得到了著名專家、教授的指點與幫助,如經濟學家亞當斯密、熱理論教授布萊克等等。
瓦特是近代科技史上首位將科學理論與應用技術融於一體的人。瓦特的發明是將能工巧匠的熟練技巧與他掌握的科學理論成功結合而誕生的。
瓦特善於將研究開發與企業經營完美搭配。因為格拉斯哥大學布萊克教授的引介,使瓦特與企業人士羅巴克、博爾頓組成黃金搭檔,實現科學、技術、產業三結合,使技術轉化為產品經營,而企業又為技術開發提供足夠的經費和測試機會。
瓦特的刻苦、勤奮,是他成功的重要因素。從小體弱多病的瓦特,性格內向,勤奮好學的他在母親悉心指導學習之下,練就了意志堅強,勇於探索的好學精神。
瓦特在有生之年得以親眼見證自己的發明給世界帶來的巨大變化。他由此被選為英國皇家學會成員,甚至被自視甚高的法國科學會特聘為少有的外國會員。而瓦特無緣就讀的格拉斯哥大學,後來也授予他榮譽博士學位。
本書以精簡的篇幅講述詹姆斯‧瓦特的一生經歷,引領讀者見證一位求學階段受阻於大學門外的工匠之子,如何以自己好學、大量的實務歷練及永不放棄的研發精神而推動工業革命腳步的偉大歷程。但願能給好學的讀者有所啟發。
28.蒸汽機的日益普及
自1782年瓦特推出旋轉式蒸汽機後,頗受用戶的好評,所接到的訂單也從原來傳統的礦山業拓展至研磨玻璃業、生鐵生產業等其他行業。
在倫敦,第一個安裝這種蒸汽機的是固特維因公司的釀造廠,由於性能先進,使生產效率大幅度提高,令同行刮目相看。
此後各家競相更換設備,不出一年,全倫敦的釀造廠幾乎全部採用了瓦特的這種新型蒸汽機。
但是,這類蒸汽機的設計和製造所花費的心血和付出的時間與所得利潤的比例仍不成正比。
這一困擾塞荷製造廠的老問題仍時常令瓦特和鮑爾頓叫苦不迭。
這一時期,瓦特還有一個廣為人知的貢獻,就是創造了「馬力」這一物理學上的名詞。
在機械動力尚未被廣泛普及和利用之前,用於做動力的除了水車之外,大半都是利用馬的力量。
那個時候,以馬作為動力而加以使用的技工們,對於馬的能力知道得很清楚,但又缺少標準的界定。就是說,意會起來大家心照不宣,十分容易,但言傳起來就未免繁瑣、費事,詞不達意。
1782年的一天,一戶客戶前來找瓦特訂貨,此人是鋸木廠的老闆。和其他行業的從業者一樣,他以馬的力量來解釋鋸木廠所需蒸汽機力量的大小:即一匹馬不停地繞碾車而行所能完成的工作總量乘上12就夠了。就是說,他需要一臺大約相當於12匹馬的力量的蒸汽機。
瓦特完全明白對方的意思,也認為用馬做參照物具有通俗易懂的可比度,於是便查閱了一些資料,並經過反覆實驗和計算,得出如下數據:一匹馬有82公斤的牽引力,在7.3公尺長的直道上,一分鐘能往返2.5次。
第二年,瓦特在這一運算基礎上進一步做出更為科學的計算,將一匹馬在一秒鐘的時間裡把75公斤重的物體提高1公尺所作的功,定義為1「馬力」。
從此,「馬力」就成為業內外人士廣泛認同的功率單位,瓦特則率先在其生產的蒸汽機上分別標明是幾馬力了。
這一概念被人們使用了相當長的時間,在英國皇家度量衡系統中佔有重要的一席之地。
後來,國際物理學界為了紀念瓦特的傑出貢獻,決定將功率單位的名稱改為以這位大發明家的名字命名──「瓦特」。其定義為:每秒鐘做出1焦耳的功為1瓦特,簡稱「瓦」。
1783年,鮑爾頓計劃在當時已成為世界工業中心的倫敦建立一家以蒸汽機為動力的麵粉加工廠。
在談到未來塞荷製造廠的發展前景時,鮑爾頓曾雄心勃勃地對瓦特和其他人說:「依賴水車或馬匹的時代已過去了,從此以後就是蒸汽機的時代了,一切都得靠蒸汽的力量來轉動。所以我打算在世界的工業中心──倫敦,創設一個以蒸汽機為動力的模範大工廠,借以顯示蒸汽機的威力。」
到了1784年,鮑爾頓已將股東基本召集齊全,一切準備就緒,便著手提出建廠申請。沒想到鮑爾頓此舉在英國麵粉製造商中引起軒然大波,進而掀起一場強烈的反對運動。
反對者的主要觀點是:如果由蒸汽機的製造商來投資開辦麵粉廠,那就勢必要把為數眾多的用水車或風車的麵粉商的生意全給搶走,隨之而來的便是大批工人的失業。
同時由於麵包市價的暴跌,市場秩序預計也將發生大的混亂。
麵粉製造商聯合起來的強烈反對終於奏效了,鮑爾頓建立麵粉廠的申請沒有被批准。無奈,鮑爾頓只好退而求其次,將麵粉廠的規模盡量縮小。
1786年春,鮑爾頓的麵粉廠正式投產,運行的蒸汽機為50馬力,製粉量每小時可達5公噸,這個數目在當時也還是比較可觀的。沒多久,這裡便成為倫敦的一大人文景觀,每天到麵粉廠參觀的人絡繹不絕。
這裡甚至還定期舉行化妝舞會,儼然已經成為一個社交、公關場所!對此,鮑爾頓頗為滿意,或許這正是他的一種廣告謀略吧!比較起來,瓦特好像對這些不以為然,也不感興趣。
沒想到,鮑爾頓再次遭到競爭對手的暗算。
一天晚上,麵粉廠裡幾處廠房同時突然著起火來。此時正是退潮的時候,蓄水槽底部的活塞又被拔掉了,因而火勢蔓延之快簡直讓人措手不及。
工廠不一會就成為一片火海,幾個小時之內即變成一片廢墟。
很顯然,這是一起有計劃的人為破壞,受打擊最大的當然是鮑爾頓和瓦特。鮑爾頓氣憤至極,甚至公布了為數可觀的賞金來緝拿縱火者,可是終無結果,只能不了了之。
此次火災使鮑爾頓麾下財產損失約達一萬鎊,幸好對鮑爾頓和瓦特共同的事業還不至於構成致命的傷害。
此時,瓦特的旋轉式蒸汽機的名聲越來越大,訂單不僅僅來自國內,法國、西班牙、意大利等地,甚至連美洲和西印度群島的工廠也來訂製。
「風車,沒有風就得停止;水車,在冰雪的季節也得停下來,惟有蒸汽機不分晝夜、不問寒暑,無論在任何時候都能產生力量,有規律地、不停地繼續工作下去。」這是當時輿論對瓦特蒸汽機的普遍評價。
瓦特雖然仍被頭痛的老毛病所困擾,但還是熱心於蒸汽機的設計工作,對不同廠商不盡相同的供貨要求,瓦特從來不敢怠慢。
「你最好盡量少用手和腦,把自己的工作交給別人去做,否則,對你的身體健康很不好。」
好朋友這樣勸他,可是,瓦特還是事必親躬。
「為了盡快彌補麵粉廠的損失,我除了加倍努力地工作還能幹些什麼呢?」瓦特總是這樣勉勵自己。
那時候,塞荷製造廠銷售蒸汽機的收入逐年增加,但與此同時,由於新的鑄器工廠、製造工廠、機械工廠等的開支也在逐年加大,所以,鮑爾頓和瓦特還沒有擺脫經濟拮据期。
不過,過了兩年之後,情形就開始有所改觀了。
1787年的歲暮,鮑爾頓拿著厚厚的一疊錢來到瓦特面前:
「瓦特先生,我想你會很高興的,這是今年蒸汽機事業所分給你的股利!」
從鮑爾頓手中接過4,000鎊,瓦特顯得很激動,從投身蒸汽機改造、發明之日算起來至今已經過了22年,這是第一次正式獲利。
那一年瓦特5l歲,剛好年過半百。
此後瓦特獲得的股利便可以用「逐年增加、源源不斷」這八個字來概括了。
這樣一來,瓦特總算鬆了一口氣,畢竟瓦特也是「苦出身」,多次有過「一分錢難倒男子漢」的經歷。
「現在好了,此生再也不必為錢的事發愁了。」
然而,有著對事業發展癖好的鮑爾頓想的與瓦特卻不盡相同。雄心勃勃而富於冒險性的鮑爾頓,想的只是把「蛋糕」做大、再做大。
因而他不管有錢沒錢都要不斷地投資下去,所以,他一直在缺乏資金,確切地說是處在缺少現金的狀態下運作。
不幸又恰逢1788年金融界的動蕩,鮑爾頓竟一時陷入困境,最後竟變成鮑爾頓不得不向瓦特張口借錢了。
此時瓦特的表現出乎鮑爾頓的想像,當然也一定讓他失望──眼見共同的事業之船在財政危機的汪洋大海中打轉,隨時都有被吞沒的危險,瓦特並沒有對鮑爾頓這位在人生關鍵時刻拯救過自己的恩人和搭檔助一臂之力,而是緊緊攥著屬於自己的那份股利和專利稅收入不放。
在瓦特眼裡,鮑爾頓所為是冒險,而依瓦特的性格,只有他認為是四平八穩的事他才會投資。
這件事在一定程度上挫傷了鮑爾頓的自尊與情感是肯定無疑的。
好在胸襟開闊的鮑爾頓並未因此指責瓦特的「忘恩負義」,也沒有因此而產生裂痕、中斷友誼與合作。
這從另一個角度反映了鮑爾頓具有難得的人品、人格。
由於緊張繁忙的工作,鮑爾頓的健康狀況已大不如前,特別是添了新病膽結石之後,那種痛楚的折磨對於一個60多歲的人來說真夠艱難的,若是換了別人或許會招架不住的。
但鮑爾頓畢竟是鮑爾頓,他堅強地挺了過來,面對事業上的危機,面對身體的痛苦,毫不畏懼。
這一時期瓦特與鮑爾頓的處境形成了較大的反差。瓦特是漸入佳境,鮑爾頓則陷於再度黑暗──幸而時間上不是很長,黎明已經近在眼前。
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