科学、技术与工业革命(上)

在前几期的史话中，我们基本上都

是在讲科学的故事，涉及技术的很少，其实，根

据历史学家和考古学家的研究，人类首先学

会和应用的是技术，而且是在猿向人的进化

中，就已经开始了。

大约200万年以前，人类的始祖开始用石

头制造一些简单的工具，接下来是掌握了用

火和取火的技术。

技术的应用和进步不断地改善着人类的

生存和生活条件，随着社会的发展，谁都无法

否认技术在人类生活、社会文明的进步中产

生的巨大影响和作用，然而，在19世纪以前，技

术还只是匠人们养家糊口的手段，难登大雅

之堂，在柏拉图那里，甚至把机械技术认为是

低贱的，是下等人的营生手段。

在当今的多数人看来，科学和技术似乎就

是天生的一对孪生姊妹，技术依赖科学是天经

地义的，历史进入20世纪，科学与技术才有了

今天我们看到的相互依存、互相促进的亲密关

系，产生许多依赖科学发展出的高新技术，也

由此诞生了应用科学，而在20世纪以前的漫长

历史上，科学和技术基本上是两股道上的车，

各跑各的，互不相干，如果说有联系的话，令人

印象深刻的倒是技术的不断创新促进了科学

的发现和进步，譬如，大家最为熟悉的，有列文

虎克发明了显微镜，从而开始了对微生物的认

识和研究。开创了微生物学；伽利略发明了望

远镜，为哥白尼的日心说提供了令人信服的观

察支持。促进了天文学的发展。

科学是源自于人类对自然的结构法则、运

行机制、变化规律的好奇和探求，在科学的发

祥地古希腊，首先产生了一批特立独行的思想

家，他们开始怀疑巫术、神话对万物起源和日

月星辰的解释，代之以理性的思考和观察，尽

管他们得出的结论五花八门，并不科学，但是

他们应用的方法，尤其是他们所秉持的批判思

维和怀疑态度，却叩开了科学的大门，开始了

科学的伟大征程，顺便再强调一下，哲学也由

此开端，怀疑和批判始终是哲学的灵魂。

此后的罗马人在工程技术领域辉煌无

比，但这些和科学不仅不沾边，而且在罗马人

的统治下，科学反倒是日渐没落，到了19世纪，

近代科学从哥白尼革命开始，经过伽利略、牛

顿、拉瓦锡、法拉第、麦克斯韦等人的倾力打

造，已经是赫然耸立，尽管这时的人们信心十

足，认为用牛顿的方法，就可以解开所有的自

然奥秘，似乎整个宇宙尽可了然于胸。但人们

仍然无法让技术从中受益，而开始于18世纪的

第一次工业革命(也称技术革命)，反倒促成

了热力学的发展。

18世纪初，由哥白尼发动的科学革命，在

牛顿的领导下大获全胜，但整个欧洲却依然

是一片农业社会的景象，超过90％的人口生活

在农村，日落而息，日出而作，年复一年地春

种秋收，但也就在此时，一场彻底改变人类生

存方式的工业化运动——后来也常称为工业

革命，已经在不知不觉中开始了，首先是在英

国的农业生产中，一个叫图尔的人发明了机

械播种机，很快又有了马拉耕耘机，随着生产

力的急速提升，在英国发生了一场圈地运动，

少数人把一些偏远地区谁都可以耕种的无主

土地圈起来变成了私有土地。接着又出现了

一种新型的农耕技术，用四田轮作制代替了

中世纪的三田轮作制，粮食产量迅速提高，于

是在英格兰，生产的粮食多了，失去土地的农

民却大量增加，成为潜在的工业劳动力，这从

一定程度上为英国工业化的来临奠定了基础。

纺织业是最早由于一系列新技术的应用

而引起急剧变化的产业，此前的纺花织布都是

分散在各个村落的千家万户，靠手工完成的，

1733年凯伊发明了飞梭，织布速度大大提高，

纺纱跟不上了，于是就有了珍妮纺纱机，有了

纺纱机和织布机，动力就成了新问题，靠手工

显然已“力不从心”，于是有人发明了用水力

带动的机器设备，这就有了规模比较集中的

较大的工厂，当然这些工厂只能建在水力资

源丰富的地方，工业化也初见雏形。

真正使生产方式发生根本性的变革。把

人类带进工业文明时代的是蒸汽机，首先发明

蒸汽机的是英国人塞维利，后来纽科门又对

其进行了改造，但也只能在煤矿上用来抽矿

井里的水。而且效率很低，最终瓦特改造的蒸

汽机以其高效、方便、实用得到推广和普及，

从而改变了世界。

詹姆斯·瓦特1736年生于苏格兰的一个港

口小镇格林诺克，父亲原来是个造船的技术工

人，后来自己经营一个小造船厂，母亲出身贵

族，受过良好的教育，小时候的瓦特也是个病

秧子，过了入学年龄好几年，才到镇上的学校

念书，尽管他学习成绩优秀，但由于身体不好，

还是没能毕业，中途就退学了，但他心灵手巧，

从小跟着父亲干活，耳濡目染，学会了许多技

能和机械制造方面的知识，在家里，他又自学

了天文、物理、化学和三门外语，所以，小时候

的瓦特还算幸运，但他17岁时家庭发生了变

故，父亲的造船厂几近破产，这时母亲也去世

了，于是家境一落千丈，他不得不开始独自谋

生，他先在格拉斯哥的一家钟表店当学徒，21

岁时，在格拉斯哥大学谋了一个教具实验员的

工作。负责修理和制造教学仪器。

1763年。瓦特争取到了修理一台纽科门蒸

汽机的差事，这成了瓦特一生的转折点，修好

这台机器对于瓦特来说不是难事，而善于观察

思考的瓦特在修理中发现，这台蒸汽机有很多

缺陷需要改进，于是，瓦特就产生了改造、试制

新型蒸汽机的想法，但让他没有料到的是这竟

成了他毕生的追求，在这之后，他用了长达20

年的时间，全身心地投入其中，其中的酸甜苦

辣，局外人恐怕很难感知。他曾调侃式地对人

自嘲道：“一个人最愚蠢的想法就是要发明什

么东西了。”

当然，这些不会改变瓦特的初衷，他首先

改进的是蒸汽的冷凝方式，纽科门蒸汽机的工

作原理是先把热蒸汽注入汽缸，推动活塞向

上运动，然后又把冷水注入汽缸让蒸汽冷却，

造成气缸内局部真空，活塞在外部大气压的

作用下又向下运动，活塞如此上下运动就可

以带动抽水机工作，但是汽缸如此反复冷热交

替，必然要损失大量的热，所以最初的蒸汽机

只能在煤矿上用，因为煤矿有煤，价格很低，

不怕浪费，瓦特的改造方案是在汽缸的外面专

门设计一个冷凝器，用来冷却气缸中的蒸汽，

使汽缸在循环工作时始终保持高温状态，耗

煤量自然就减少了，而且效果非常显著，应用

范围也逐步扩大到采煤业以外的其他行业。

瓦特蒸汽机最关键之处是改进了传动装

置，把活塞往复的直线运动，通过一个曲轴连

杆转变成了旋转运动，从而带动各式各样的机

器连续运转，为工业生产提供了源源不断的动

力，很快，英国的纺织、矿山、冶金、化工等工

业，由于蒸汽机的使用而突飞猛进，工业生产

能力的提高，又刺激了运输业的发展，引发了

交通技术的革命，1814年，英国工程师史蒂芬

森推出了他的第一台蒸汽火车，最初只是用在

煤矿上短途运煤，1830年，第一条面向公众的

客运铁路线把利物浦和曼彻斯特连接起来，随

后，铁路热首先在英国兴起，以后又蔓延到世

界各地，铁路网逐渐布满了全世界的陆地。

蒸汽机的出现结束了人类对人力、畜力、

风力、水力依赖的历史，成功实现了热能到机

械能的转化，促进了热力学的全面发展，蒸汽

机成为实现工业革命的关键因素和改造世界

的强大动力，人类从此开始逐渐告别农业文

明，进入到一种新的文明形态——工业文明。

(未完待续)

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