瓦特明明沒有發明蒸汽機，他怎麼就成了工業革命的代表人物？

瓦特只是改良了蒸汽機，並沒有發明蒸汽機，為什麼能作為工業革命的代表人物？

Santi Pan，臨兵斗者皆前列腺炎

這又是一個典型的說來話長的問題。要理解瓦特為什麼會成為工業革命的代表人物，不能只羅列蒸汽機有多厲害。需要全面的了解當時的時代背景。談蒸汽機，就必須要說煤。那我們就從亨利八世的離婚之後說起。

1527 年是一個重要的時間點，這一年亨利八世與凱瑟琳王后離婚。這場世紀離婚案，除了兩個人分道揚鑣，更標誌著英國與羅馬教廷決裂。1536 年到 1539 年，亨利八世直接解散了英國的修道院。把教會把持的大量財富收歸王室。這其中就包括很多非常富有的煤礦。一些煤礦又被賣給了商人去開採。

這裡要說下，英國當時比較容易開採的煤礦幾乎已經耗盡了。剩下的煤礦都不好開採。需要大筆投資才可以經營。教會對這些難以開採的煤礦並沒有投資興趣。如果亨利八世不沒收這些煤礦，就不能充分的利用起來。

在充分釋放了這些煤礦的潛力之後，英國開始慢慢的變得富有。到了 16 世紀下半葉，煤炭與羊毛貿易讓貧民家裡也用的起枕頭了。

這時的英國，木材價格開始跑過了通脹。主要有以下幾點原因：

1，因放羊需要，把大量的林地變成了牧場。

2，大量的木材被燒成木炭用以煉鐵。

3，木材是幾乎所有的製造業的重要原料。

4，戰略儲備。（造船）

為了取暖和做飯，考慮到價格因素，煤炭是英國人的首選燃料。另一方面，從 1550 年開始了持續 220 年的小冰期。冬天非常寒冷。泰晤士河在冬天會結厚厚的冰。人們甚至開始舉行泰晤士河冰上集會。

1608 年首屆泰晤士河冰上「廟會」海報。

人們在泰晤士河「廟會」遊玩

總之，木材短缺與寒冷的氣候，更進一步了刺激了煤的需求。

經過伊麗莎白時代的繁榮發展，英國國力空前提高。直到現在，很多蒸汽朋克作品都設定在伊麗莎白時代。其實這是不對的，因為當時還沒有蒸汽機。

上面是歷史背景，下面說技術。

採煤自古就是極其危險的職業。危險幾乎隨時伴隨著礦工。

首先，煤礦有可能會塌方。通過合理的安裝支柱可以改善。

其次，煤礦中會積蓄一氧化碳或二氧化碳。礦工很快學會了帶金絲雀下礦井，以警示氣體危險。

再次，甲烷可能會引起爆炸。由於當時開採煤礦都是明火照明，煤礦爆炸事故非常危險。為此，當時的煤礦出現了一個專門對付甲烷的職業。工人渾身纏滿浸濕的麻布條，手持一根長木棍。木棍另一頭綁著一根蠟燭。由於甲烷比空氣輕，會積蓄在礦井上部。這名工人就需要匍匐前進，把蠟燭伸向懷疑有甲烷的地方。把甲烷點燃，從而避免不可控的爆炸事故。

最後，透水事故。這個重點說。

前三種影響生產的煤礦事故，都有比較成熟的解決方案。但是透水事故，即便在今天也常常聽說。

早期的煤礦，在山上，地勢較高。只要從山下挖一條溝渠通向礦井，利用重力就可以把水排掉。到了後期，煤礦越挖越深，就不能用重力排水了。

一個簡單粗暴的解決方案就是用人把水背出來。工人們一人一個水桶，把礦井裡的水運出來。可想而知，這種方法多麼的低效。

後來，人們製作了水車。把水桶鏈接在鏈條上，通過鏈條轉動把水打出來。如果煤礦挨著河流，則用水車驅動。如果不挨著河，則人拉馬拽。當然，主要還是靠馬。一個大型礦井需要養 50~60 匹馬。馬要吃喝休息，馬夫要發工資。這對煤礦來說是不小的成本。為了抵消成本，裝備了這種抽水機的煤礦就需要挖更多的煤。但更多的煤，就需要更多的排水機。這是一個惡性循環。大家先記住這一點。

由人驅動的排水機

水輪排水機

1654 年，馬德堡半球實驗橫空出世。讓人們認識到了一個非常重要的問題：空氣是有重力的。空氣壓迫真空的力量是非常強大的。問題就變成了，如何製造真空?

馬德堡半球實驗紀念雕像

在近半個世紀以後，1690~1695 年之間，居住在英國的法國人 Denis Papin 向皇家科學會展示了世界上第一件利用蒸汽的力量製造真空的機器。當時他認為這種機器不能做到很大。

Denis Papin

Denis 的「蒸汽機」

（另外大家快過來拜一下這 Denis Papin，這哥們兒發明了高壓鍋。排骨醬牛肉什麼的……）

Denis 發明的高壓鍋（沒錯，烹飪無數美味的高壓鍋，是在英國發明的。）

幾乎在同時，居住在英國窮鄉僻壤的五金商 Thomas Newcomen 獨立發明了原理一樣但是大的多的實用的「蒸汽機」。與其叫蒸汽機，不如叫氣壓機。

Newcomen「蒸汽機」.gif

第一台 Newcomen 的氣壓機很快就安裝在了煤礦上用來作為排水機的發動機。一台氣壓機大概相當於 50 匹馬。而且晝夜無休。

Newcomen 的氣壓機幾乎只應用，也只能應用在煤礦上。而不能為其他類型的礦井排水。也不能驅動其他機器。並不是因為氣壓機不好，而是氣壓機本身就是一個吞煤獸。導致只有煤礦用的起。氣壓機並沒有打破上面提到的惡性循環。

時間到了 18 世紀 60 年代，大概有數百台 Newcomen 氣壓機被應用在煤礦上，用來抽水。

從採煤開始，所有人，礦工，煤礦主，投資者，消費者都在迫切的需求一種更有效，更廉價的煤礦排水方式。以提高煤產量。雖然當時的人們並不知道，他們所期待的「蒸汽煤礦排水機」會有那麼大的影響力。

以上是技術背景。

1736 年，我們的主人公瓦特終於出生了。瓦特是一個比較標準的天才的形象。敏感，內向，柔弱，童年孤僻，擅長數學，動手能力強。不到 30 歲，瓦特可以說就成為了 Newcomen 氣壓機專家。

據瓦特自己回憶，他路過格拉斯哥的一座花園時，想到了氣壓機的改進方案：安裝一個獨立的冷凝器。這樣可以更有效的利用汽缸的熱量。

但想法總是簡單，實現卻難。數年的鑽研沒有任何成果，瓦特幾乎已經放棄了改進氣壓機的想法。

幸運的是，他遇到了 Matthew Boulton。Matthew 是一位商人，製造商，更是對工業有狂熱的喜愛。他就是 18 世紀的伊隆馬斯克。

Matthew 早年只是經營一個生產扣帶的小廠子。經過他的大力經營，發展成為一個可以生產如鐘錶，望遠鏡和溫度計這種精密儀器的大工廠。僱傭超過 1000 名工人。對了，Matthew 的工廠叫 Soho……

Matthew 還成立了一個俱樂部，叫月亮社。社員我就不多說了，就提一個人吧：Erasmus Darwin——《物種起源》的作者查爾斯達爾文的親爺爺……

總之，Matthew 這個人，有錢，有技術，有人脈，有夢想，有野心。在聽說了瓦特正在想方設法改進氣壓機之後，就成為了瓦特的資助者。1773 年，37 歲的瓦特來到了 Matthew 的工廠上班。

當然了，招聘瓦特的直接原因是 Matthew 工廠的水車實在太難用了。急需新的替代品。為了改進工廠的動力，Matthew 還聯繫過那個下雨天出去放風箏主動遭雷劈的本傑明富蘭克林。但也沒什麼結果。

時間到了 1776 年，在 Matthew 的錢與鼓勵下，在人稱「鐵瘋子」的大師級鐵匠 John Wilkinson 的精心打造下，世界上最早的兩台真正意義上的蒸汽機誕生了。一台被用來驅動 Soho 工廠的鑄鐵風箱，另一台用在煤礦的抽水機上。

瓦特的蒸汽機，每單位煤所產生的動力是 Newcomen 氣壓機的 4 倍。這一點改進，終於使蒸汽機能夠脫離煤礦使用。不但能用在其他的礦井上，更可以用來驅動機器。比如紡紗機，比如風箱。

到了 18 世紀末期，人們終於學會了利用焦炭煉鐵。有了蒸汽機驅動的風機，使煉鐵爐有了更高的溫度。同時，煤礦也能出產更多，更廉價的煤。使得鐵更高產，價格變得更低。更多更便宜的鐵，又可以生產更多更便宜的蒸汽機。更多蒸汽機又帶來更多煤和鐵。子子孫孫無窮匱也。

煤，鐵，蒸汽機，三者成為了一個良性循環。還記得上面提到的氣壓機的惡性循環嗎？

這是蒸汽機真正的偉大之處。它從根本上改變了工業規模，性質和地理位置。工廠不在需要靠河流建造。工廠可以日以繼夜的持續開工。使工廠代替了手工業。

到了 1830 年，英國的煤產量是世界的 4/5。1848 年，英國的鐵產量比世界其他國家的鐵產量總和還要多。在英國的帶領下，其他國家也走上了工業化的道路。

人類歷史上，這場被稱為工業革命的大飛躍，是以瓦特所發明的蒸汽機為動力的。所以，瓦特是當之無愧的工業革命的代表人物。

PS：最近忙到四腳朝天。其實關於煤，還有很多有意思的故事。有機會再寫吧。

PPSS：大家千萬不要忘了 Denis Papin 啊！蒸汽機已經被淘汰了。高壓鍋萬古流香！

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