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蒸汽机的发明

来源:网络资源 2009-09-02 19:44:28

[标签:大学]

  蒸汽机的发明

  英国在18世纪开始的几十年间确实集中了当时世界上最优秀的科学家,又最先完成了资产阶级革命,所以来一场工业革命是势在必行了。

  这技术上的改进是先从纺织行业开始的。原来英国的纺织品向来质量不高,平时市场上的货全靠从中国和印度输入。为了保护本国资本主义发展,1700年英国国会专门通过一项法令,禁止从中、印进口棉纺织品,逼着本国纺织业快快赶上去。真是有问题就有解决问题的人。到1733年,终于出来一个叫凯伊的穷织工,发明了一种"飞梭"。那原来靠手臂一下一下来回穿的木梭,现在用脚一踏便如流星般地来去,这样一来纺纱倒供不上织布了。

  公元1764年在英国的一个小镇上住着一对夫妻,男的叫哈格里沃斯,女的叫珍妮,他们都是被剥夺了土地后从乡下流入城镇的。小夫妻女纺男织,惨淡经营,维持着艰苦的生活。可是哈格里沃斯用的飞梭织机,珍妮用的手摇纺车,一快一慢,两天纺出的线不用半天就已织完。纺不出线就织不成布,就换不来钱,也就买不来面包。珍妮终日不停地摇着纺车,腰酸臂痛还是出不了几磅纱。哈格里沃斯呢?闲着没事,看着家中生活这般拮据,织完布后就腰插一把斧头到外面去给人家做木匠活,以求一点微薄的补贴。这天他出去后还不到半个上午便回到家里,脸色阴得难看,也不搭话。便坐在织机上喊着要纱。珍妮见状知道是又没有揽到活,明天的面包还不知哪里去寻,也不敢多问,只是将昨天纺出的纱一起抱上。哈格里沃斯就闷着头啪啪地织了起来。不消两个时辰,这堆纱就已织完,他先叫声妻子,没有应声,便自己走下织机到院里去讨纱。只见珍妮还在吃力地摇着纺车轮,那只纱锭上才刚薄薄地裹了一层纱线,这时已日过中午,他腹中早就饿火中烧,便没好气地喊道:"珍妮,你这样摇法,就是把我们的肠子都纺成线,也不够换一块面包充饥。"珍妮却好像不知道他来到身后,头也不回,只是把那纺车疯也似的摇着,嗡嗡直响。哈格里沃斯心里更加烦躁,便抢上一步,一把按住她的右手,说:"从明天起你就在家做饭管孩子好了,我到外面去干活。这样一天纺几根线还不够织根裤腰带呢。"没想到珍妮突然转过来头来嘶喊道:"这能怪我吗?有本事你来纺,你摇断胳臂也不会在一个锭上转出两个纱团啊!"哈格里沃斯这才看到珍妮眼里已饱饱地含着两汪泪水。是的,这哪能怪她,家家不都是这个样子吗?他心早软了一半,但口里还不肯就软下来,说:"不怪你,不怪你,怪这个劳什子纺车,要它有什么用,不如劈了烧火。"说着顺手抄起斧子便要砍下去。珍妮知他是个火暴脾气,真要砍了这车,一家人眼下就只有喝西北风了,忙上去抱住他的胳臂不肯松手。哈格里沃斯的胳臂让妻子抱住,举不起斧头,浑身的气憋得无处发泄,便就势飞起一脚将那纺车踢出六七步远,将斧子扔到地下,重重地叹了口气。珍妮这时早趴在他的肩上嘤嘤的啜泣不止。一场夫妻冲突也就这样渐渐地缓解下来。再说珍妮见哈格里沃斯的火已渐渐消下,她的委屈才真正地翻了上来,便索性紧紧地搂住丈夫的肩膀一把鼻涕一把泪地不肯停歇,非要等他道个歉不可。

  但是,珍妮这样真哭假怨,好半天却好像搂了一节木头一般,不见哈格里沃斯有一点反应,她觉得无趣,也就松开双手,抬起泪眼。谁知这一松不要紧,丈夫却嗖地一下冲向那辆纺车,她一把没有拉住,哈格里沃斯却大喊起来:"亲爱的,你看,你看!"珍妮见他突然又像孩子一般,却赌着气偏不去看,撩起围裙抹一把眼泪准备去收拾午饭。丈夫却过来一把拉住她的手说:"亲爱的,办法有了。你一看就会明白。"原来那辆纺车挨了哈格里沃斯这狠狠地一脚,这时正仰面朝天,那本来平躺着的纱锭已经垂直立起,还被车轮带着旋转。哈格里沃斯说:"你看我们就照这个样子把纺车改造一下,纱锭立起来,一个车上就可以并排放两个、三个,不就可以多出纱了吗?"他这时早已喜得忘了肚中的饥饿,转身在珍妮挂着泪珠的腮上吻了一下,便去摸斧子干活,珍妮也忙到厨房里去备饭。这哈格里沃斯何等聪明,他本是一个木匠,又是一个织工,只要脑子里得了这个主意,制作起来并不困难。他很快做了一个大木框,上面横列了八个纱锭,旁边装上一个木轮,一试就成。以后又不断改进,纱锭加到十六个、三十个、一百个,效率提高到一百倍。这时再摇起这种车来,倒是纺线人将织布人累得气喘嘘嘘了。

  哈格里沃斯得了这种发明不敢忘记这纺织机实际是那天与妻子吵架所得,所以就将它命名为"珍妮纺织机"。珍妮机很快在英国纺织业中得到推广,以后又有人不断改进用上新的动力,英国纺织业遂来了一场大革命。所以马克思后来论及此事时说,"18世纪的产业革命就由此开始了"。

  纺织机的改革随之带来一个问题,就是劳力。机器效率提高后人力当然不够用了。有人发明用风力,但很不保险,有人发明用水力,但那必须到远离城市的山乡去,于是人们便想到一种全新的动力--那就是蒸汽。

  说到蒸汽这便又引出一个科学史上大名鼎鼎的人物--瓦特(1736~1819)。

  瓦特生于英国的格林诺克,他好像生来就与蒸汽有缘。他还是五六岁的孩童时就常守着火炉看那开水壶上的壶盖给汽顶得一上一下地跳动,经常问这是为什么?后来由于家穷他没有机会念书,先是到一家钟表店里去当学徒,后又到格拉斯哥大学去当仪器修理工。这时社会上已开始有简单的蒸汽机,而当时的科学发展,正如我们前几回说过的,托利拆里实验,马德堡半球实验,也都从理论上解决了"壶盖为什么会上下动"的问题。瓦特聪明好学,又在这样一个大学的环境里,常抽空旁听教授们讲课,又终日亲手摆弄那些仪器,学识也就积累得不浅了。

  话说1764年,格拉斯哥大学收到一台纽可门蒸汽机,请求修理,任务交给了瓦特。这种机器是苏格兰铁匠纽可门1705年发明的,又大又笨。机器的汽缸下方有三个活门,汽从中间活门进入,将活塞推上去,人工将汽门关死,再从右边活门里注入冷水,热汽遇冷收缩,缸内形成真空,活塞自然下落,这时又要手忙脚乱地关上进水活门,打开左边的退水活门。这样活塞才能上下一次,连杆带动汲水工具也上下抽水一次。瓦特将这台机器修好后看着它这样吃力地工作,就如一个老人在喘着粗气,颤颤巍巍地负重行走一般,觉得实在应将它改进一下才好。他注意到毛病主要在缸体随着蒸汽每次热了又冷,冷了又热,白白浪费许多热量。能不能让它一直保持不冷而活塞又照常工作呢?

  瓦特从小学徒出身,既能吃苦,又很顽强。他一有这个想法便立即自己出钱租了一个地窖,收集了几台报废的蒸汽机,决心要造出一个新式机器来。他自己也告别妻儿,一卷行李搬到地下,整日摆弄着竹筒、木轴,左比右试,这样有两年时间总算弄出个新机样子。可是点火一试,那汽缸倒像吴牛喘月一般四处漏汽。瓦特想尽办法,用毡子包,用油布裹,几个月过去了,还是治不了这个毛病。连这第一步也迈不出去,以后还不知有多少险阻呢。

  瓦特原以为他的革新方案很快就能实现的,就去向一个叫罗巴克的工厂主借债,两人签定合同,如果新机器试验成功,工厂主将要分享三分之二的利润作为偿还。现在瓦特这样一直拖下去毫无进展,罗巴克宣布再不对他资助,这样瓦特反倒负债如山。他骑虎难下,心烦意乱,不知该怎样收拾这个局面。一天他又趴在汽缸前观察漏气的原因,不小心一股热气冲出,他急忙躲闪,右肩上已是红肿一片,就像被一把热刀削过一般,辣辣地疼了起来。晚上他回到家左手捂住右膀,躺在床上不言不语。钱无着落,试验又不知何时才有个完。再这样下去真怕连妻儿也要搭进去了。他想这事也许压根儿就不该他自己去干,格拉斯哥大学有多个教授,这城里有多少工厂主,有学问的有学问,有钱的有钱,谁也不敢去碰这个难题,我这个穷工人为什么要去讨这份儿苦吃?"罢,罢,罢!"他越想越觉得后悔,嘴里这么说着就翻身坐起,将桌上的图纸卷作一团,几炉子里塞去。这时瓦特的妻子正好进来,见状忙一把抢过,正色说道:"亏你还是个男子汉,就这样没有出息!这两年满城里谁不知你在发明什么新蒸汽机,今天就这样打了退堂鼓,我看你怎样上街见人。你不记得那年你要开个小钟表修理铺,行会里的人都说你学徒期不够,不许开,后来这个大学不讲资格,破例收留了你,连那么大的机器都让你修,你修好了又不满足,自吹还要造个更好的。今天,我看你要么真的造出个新机器,要么就摔掉饭碗,我跟你沿街要饭去!"这瓦特夫人是个受过教育的人,知书识礼,极有志气。今天她见丈夫要打退堂鼓,一进门就劈头盖脸地说出这般言语,把瓦特羞臊得半天抬不起头来。过了好一会儿他才说:"亲爱的,你知道我们现在就要揭不开锅了。再这样借债,借到何时?"夫人忽地站起,伸手摘下脖子上的项链,又退下手上的结婚戒指说:"能变卖的先卖掉,咬咬牙过下去。"瓦特见妻子越说越绝,更羞愧难当,起身下地,随手抓过桌上的一把木尺,一折两半,说:"我瓦特要造不出新蒸汽机来,就算我这双手白白摆弄了十几年机器,到时我就这样扯断自己的手指。"说完头也不回地又向他那个地窖跑去。

  引起世界第一次工业革命的两大新机器虽是两个男子发明的,但都实实在在得力于他们的妻子。尤其是瓦特的妻子,在瓦特自己都已没有信心时,反而忍饥挨饿,咬着牙支持丈夫再坚持一下。这不是说书人编故事,而是确实如此。只可惜瓦特不像哈格里沃斯那样多情,用自己夫人的名字来给蒸汽机取了雅号。所以后人只记住了珍妮,很多人反不知道瓦特是不是有个妻子。

  瓦特回到地下实验室里,将过去的资料重新翻检一番,打起精神又干起来。干累了时就守着炉子烧一壶水喝茶。一天,他正这样闷头喝着苦茶,有着那个儿时就引起兴趣的一动一动的壶盖。也是苦修必有果,功到自然成,活该今天瓦特开窍。他看看炉子上的壶又看看手中的杯子猛然喊到:"茶水要凉,倒在杯里;蒸气要冷,何不把它从汽缸里也‘倒’出来呢?瓦特这么一想,便立即设计了一个和汽缸分开的冷凝器,这下热效率提高了三倍,用的煤只有原来的四分之一。这关键的地方一突破瓦特顿然觉得前程光明。他又到大学里向布莱克教授请教了一些理论问题,教授又介始他认识了发明镗床的威尔金技师,这位技师立即用镗炮筒的方法为瓦特镗制了汽缸和活塞,解决了那个最头痛的漏气问题。这时早有另一位慧眼识英雄的工厂主博耳顿开始向瓦特投资,瓦特有了资金接济如虎添翼,到1784年他的蒸汽机已装上曲轴、飞轮,活塞可以靠从两边进来的蒸汽连续推动,再不用靠人力去调节活门,所以这才是世界上第一台真正的蒸汽机。但这时距瓦特接手修理那台纽可门蒸汽机已经整整有20个年头过去了。瓦特终于完成了这个划时代的发明。以后他又与人合办了一个蒸汽机制造厂,他这一生再也没有离开过蒸汽机,直到1819年他以83岁高龄离开这个因他的发明已经变得很热闹的人世。

  或许我们今天看来一台纺纱机、蒸汽机不值几个钱。但科学的进步重在突破,有第一步,就有第二步;有昨日之粗之低;才有今日之精之高。譬如孩童走路,别看初时东倒西歪,明日也许是个"飞毛腿"。再者,科学原理的发现与具体技术的发明是整个自然科学进步的两条左右腿。用一根木棍撬石头,多么简单的发明,但它导致了杠杆原理的发现;而有了这杠杆原理才会有瓦特蒸汽机上的那些曲柄、拉杆,又有了真空的发现,才会有活塞的来去。现在这个蒸汽机比那撬石头的木棍自然不知要高级多少倍,它所提出的问题也自然要引起这新时代的阿基米德们的联想。

 

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