瓦特:技术创新带来的变革

中国产经新闻
文/本报记者 佟文立
瓦特,英国发明家,他所发明的蒸汽机最终在英国引发了一场工业革命并使人类进入新的动力时代,也奠定了英国作为世界工厂的地位。
关于水蒸气的动力作用,从古埃及时代人类就已经明白。不过作为一类复杂的机械装置,有实用价值的蒸汽机的出现则又经历了几个千年。
在詹姆斯·瓦特之前,英国工程师托马斯·塞维利在1698年发明了第一台实际应用于矿井抽水的蒸汽机,第一次真正把蒸汽变成工业动力。但是这种机器有许多缺陷,效率很低。1705年英国工程师托马斯·纽可曼发明了一种实用的大气活塞式蒸汽机。他把从矿井里抽水的工作机和提供动力的蒸汽装置完全分开,并靠摇杆的不平衡在重力作用下使蒸汽装置的活塞运动回程,从而极大地减少热量损失。
1763年,格拉斯哥大学请作为仪器工人的詹姆斯·瓦特修理一台纽可曼蒸汽机。正是在这一工程中,瓦特产生了“分离冷凝器”的设想。但从设想到试验获得最后的成功都需要相当的财力投入,幸运的瓦特在债台高筑后得到了一位靠贩卖黑奴而致富的商人的合同赞助。从1766年开始的3年多的时间里,瓦特克服了材料和工艺等各方面的困难,终于在1769年研制出第一台样机。同年,瓦特因发明冷凝器而获得他在改进纽可曼蒸汽机的过程中的第一项专利。但此时的瓦特蒸汽机无法作为真正的动力机。1781年底,瓦特以发明带有齿轮和拉杆的机械联动装置获得关于蒸汽机的第二个专利。1782年,瓦特试制出了一种带有双向装置的新汽缸,由此获得了他的第三项专利。至此,纽可曼蒸汽机才完全演变为瓦特蒸汽机。由于瓦特对纽可曼机蒸汽机的改进非常重要,所以人们认为是他发明了第一台有实用价值的蒸汽机。这种高效率的蒸汽机很快取代了旧式的蒸汽机,从此,动力机、传动机和工作机组成了机器生产系统,成为工业化的核心。
1784年,瓦特以带有飞轮、齿轮联动装置和双向装置的高压蒸汽机的综合组装取得了他在改进纽可曼蒸汽机过程中的第四项专利。1788年,瓦特发明了离心调速器和节气阀;1790年,他又发明了汽缸示工器,并相继申请了专利。至此历经20多年,瓦特完成了蒸汽机发明的全过程。
晚年的瓦特非常富庶,但是他的主要财富来源不是制造蒸汽机的工厂,而是广泛转让的高效能蒸汽机的发明专利。瓦特逝世于1819年,后人为了纪念他为人类作出的杰出贡献,把发电机和电动机的功率计算单位称为“瓦特”。
对蒸汽机的重要性无论怎样估计都不为过分。当然在工业革命中出现了许多其他发明,如在采矿,冶炼和许多工业机械等方面都有所发明。其中的几项发明如滑轮梭子(约翰·凯,1733年)和勒尼纺纱机(詹姆斯·哈格瑞夫斯法,1764年)皆出在瓦特着手之前。其他发明中的大多数只代表了小改小革,没有哪一项能单独地对工业革命起举足轻重的作用。然而蒸汽机则不同,它起着关键性的作用,没有它,工业革命就会面目全非。在它之前虽然风车和水轮有一定的用途,但是主要的动力源一向是人的肌体,这个因素严重地限制了工业生产力。随着蒸汽机的发明,这条限制消除了。现在有了可供生产使用的巨大能量,生产也就随之有了巨大的增长。
在历史上,工业革命与美国革命和法国革命几乎是同一时期出现的。虽然人们当时似乎对工业革命认识不清楚,但是今天人们可以看出它对人类日常生活的作用显然要比那两场伟大政治革命都重要得多。因此,詹姆斯·瓦特是历史上最有影响的人物之一。
蒸汽机发明的重要性是难以估量的,它被广泛地应用在工厂成为几乎所有机器的动力,改变了人们的工作生产方式,极大地推动了技术进步并拉开了工业革命的序幕。它使得工厂的选址不必再依赖于煤矿而可以建立在更经济更有效的地方,也不必依赖于水能从而能常年地运转,这进一步促进了规模化经济的发展,大大提高了生产率的同时也使得商业投资更有效率。蒸汽机为一系列机密加工的革新提供了可能,更高的工艺保证各种机器包括蒸汽机本身的性能提高。经过不断的努力,引入更高气压的蒸汽,蒸汽火车蒸汽轮船便很快相继问世。
蒸汽机车加快了19世纪的运输速度:蒸汽机→蒸汽轮机→发电机,蒸汽为第二次工业革命即电力发展铺平了道路。
这不由得让人联想到如今的互联网,互联网也是一场技术革命,而现在它以改变一切的力量,正上演一场影响世界经济、政治、文化和社会发展的深刻变革。
什么是互联网?什么是互联网时代?什么是互联网社会?互联网如何改变着我们的生活、行为方式、产业形态、社会生态?它将带来哪些机遇和挑战?未来的互联网会是什么样?对整个世界、人类文明的未来将产生什么样的影响?站在一个新时代到来的前沿,我们也该用历史之心、时代之心,努力去描绘并思索如何更好地迎接一个必然到来的新时代。
责任编辑:刘万明 SF054
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