（腳本撰寫(xiě)：沈東方 視頻統(tǒng)籌：劉芳源）
上期回顧
本期提要
從木材到煤炭
這種變化是從16世紀(jì)早期開(kāi)始的。從那時(shí)起，英國(guó)經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)二百余年的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，人口不斷增加，海外貿(mào)易和戰(zhàn)爭(zhēng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，整個(gè)國(guó)家欣欣向榮。
木材短缺造成木頭價(jià)格高漲，嚴(yán)重影響了英國(guó)人的日常生活，他們不得不尋找一種替代的燃料做飯取暖，冶鐵煮鹽。
16世紀(jì)以后隨著木材稀缺、價(jià)格高漲，人們已經(jīng)顧不得燒煤禁令，紛紛改用便宜的煤炭生火，同時(shí)煙囪的應(yīng)用大大改善了室內(nèi)燒煤的條件，把煤煉成焦炭用于冶煉金屬的技術(shù)也逐漸成熟，使得煤炭迅速成為英國(guó)人生產(chǎn)、生活的主要燃料，普及開(kāi)來(lái)。煤炭需求的迅猛增長(zhǎng)推動(dòng)了英國(guó)采煤業(yè)蓬勃發(fā)展。
煤礦挖過(guò)地下水位之后，地下水不斷涌入礦坑造成礦內(nèi)積水，甚至?xí)蜎](méi)整個(gè)礦坑，導(dǎo)致停工停產(chǎn)。17世紀(jì)初，英國(guó)盛產(chǎn)煤炭的紐卡斯?fàn)柕貐^(qū)的礦主驚慌地向國(guó)會(huì)報(bào)告說(shuō)，由于煤礦滲水問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，紐卡斯?fàn)柕拿旱V再過(guò)20年就會(huì)被地下水完全淹沒(méi)。
從水車到蒸汽機(jī)
為了解決排水問(wèn)題，人們絞盡腦汁想出各種辦法。17世紀(jì)早期，人們把原先澆灌農(nóng)田用的工具——鏈?zhǔn)剿嚹脕?lái)給礦坑排水，使得采煤作業(yè)的深度能夠超過(guò)地下1000多米，于是開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用。但問(wèn)題是：使用成本太高。使用人力驅(qū)動(dòng)水車，需要支付的工資將是一筆天文數(shù)字，使用畜力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)同樣花費(fèi)不菲。
如何才能讓水車不分季節(jié)、不分氣候地有效運(yùn)轉(zhuǎn)呢？有人指望發(fā)明一種能夠不借助外力連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的“萬(wàn)能機(jī)”解決這一難題，但這是徒勞的，解決礦坑排水難題需要真正科學(xué)的助力。
1643年，伽利略的學(xué)生托里拆利用水銀代替水進(jìn)行試驗(yàn)，成功地在玻璃管中造出真空，由此證實(shí)空氣有重量，發(fā)現(xiàn)了氣壓。
托里拆利的試驗(yàn)結(jié)果翻越阿爾卑斯山傳播到北歐，引起各國(guó)科學(xué)家的濃厚興趣。在英國(guó)，科學(xué)家波義耳對(duì)空氣壓力進(jìn)行了科學(xué)的分析，1662年提出了著名的波義耳定律：理想氣體的壓力與體積成反比。至此，人們對(duì)于空氣乃至一切氣體的壓力性質(zhì)已經(jīng)具備了比較科學(xué)的認(rèn)識(shí)。
法國(guó)科學(xué)家帕潘曾經(jīng)擔(dān)任波義耳的助手，他利用液體沸點(diǎn)隨氣壓升高而升高的原理，于1679年發(fā)明出世界上第一臺(tái)高壓鍋。
帕潘由此構(gòu)思出蒸汽機(jī)的工作原理，并于1690年發(fā)表。之后帕潘試想了多種在實(shí)踐中運(yùn)用蒸汽機(jī)的方式，比如推動(dòng)船只、發(fā)射炮彈等，都沒(méi)有獲得成功，他本人于1712年在窮困潦倒中去世。
英國(guó)軍隊(duì)工程師薩弗里是把氣壓原理與礦坑抽水聯(lián)系在一起的第一人。薩弗里注意到家鄉(xiāng)德文郡煤礦的排水難題，于是借鑒帕潘的蒸汽機(jī)原理發(fā)明了一種抽水機(jī)，取名為“礦工之友”，1698年取得專利。但是這種抽水機(jī)控制閥門全靠手工，操作復(fù)雜、使用不便，抽水高度有限，安全性堪憂，只能作為自然力抽水機(jī)的補(bǔ)充，沒(méi)有獲得推廣。
不斷改良的蒸汽機(jī)
薩弗里的同鄉(xiāng)、五金商人紐科門和科里曾經(jīng)幫助薩弗里制作蒸汽抽水機(jī)模型，他們按照帕潘的構(gòu)思改進(jìn)了薩弗里的機(jī)器，由此制造出世界上第一臺(tái)可以全天候連續(xù)運(yùn)行、運(yùn)行成本相對(duì)低廉的蒸汽排水機(jī)——紐科門機(jī)，并于1712年獲得專利，后來(lái)還成立專利公司推廣銷售這種機(jī)器。
到18世紀(jì)中期，英國(guó)各地的煤礦已經(jīng)普遍使用紐科門蒸汽機(jī)進(jìn)行排水，由此解決了煤礦積水的難題，推動(dòng)著英國(guó)經(jīng)濟(jì)繼續(xù)繁榮增長(zhǎng)。
紐科門蒸汽機(jī)并非沒(méi)有缺點(diǎn)：它在運(yùn)行過(guò)程中需要燃燒大量的煤，以至于完全無(wú)法離開(kāi)煤礦，一旦距離稍遠(yuǎn)，運(yùn)煤速度就無(wú)法跟上燒煤速度，只能?；鹦ぁ４藭r(shí)蒸汽壓力問(wèn)題乃是科學(xué)研究的熱點(diǎn)，1763年冬天，英國(guó)格拉斯哥大學(xué)購(gòu)買了一臺(tái)紐科門蒸汽機(jī)模型用于物理學(xué)實(shí)習(xí)，負(fù)責(zé)維護(hù)它的乃是實(shí)驗(yàn)員詹姆斯·瓦特。
瓦特研究之后發(fā)現(xiàn)，如果把加熱和冷卻過(guò)程分離，在氣缸之外設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的冷凝器專門用來(lái)冷卻蒸汽，就能有效解決這一問(wèn)題。
通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，瓦特終于在1768年研制出樣機(jī)，次年取得專利。瓦特蒸汽機(jī)的工作效率是紐科門機(jī)的三倍，耗煤量卻只有后者的四分之一，很快就在各個(gè)煤礦取代了紐科門蒸汽機(jī)的位置。
此后瓦特不斷改進(jìn)他的蒸汽機(jī)，在二十年中相繼發(fā)明了能夠?qū)崿F(xiàn)圓周運(yùn)動(dòng)的齒輪傳動(dòng)裝置、前后都由蒸汽推動(dòng)做功的雙沖程氣缸、調(diào)節(jié)蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速并能穩(wěn)定輸出動(dòng)力的離心調(diào)速器，以及能夠指示氣缸壓力的氣壓計(jì)，不斷取得專利，從而完成了改良蒸汽機(jī)的全過(guò)程。
蒸汽機(jī)推動(dòng)工業(yè)革命
瓦特的改良蒸汽機(jī)既安全又穩(wěn)定，不僅運(yùn)行成本低廉，還是一種廣泛適用于各種制造業(yè)領(lǐng)域的“萬(wàn)能機(jī)”，除了在煤礦中抽水、運(yùn)煤，還迅速被應(yīng)用到冶金、面粉、鑄幣、紡織等行業(yè)，在英國(guó)全面建立起以大機(jī)器生產(chǎn)為標(biāo)志的近代工業(yè)，使英國(guó)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)革命，生產(chǎn)力水平獲得質(zhì)的增長(zhǎng)，國(guó)力猛增，最終成為世界霸主。
考察蒸汽機(jī)發(fā)明、發(fā)展的歷史不難發(fā)現(xiàn)：英國(guó)的資源稟賦限定了它解決社會(huì)生產(chǎn)危機(jī)的路徑；英國(guó)社會(huì)對(duì)新能源、新動(dòng)力的需求乃是蒸汽機(jī)發(fā)明的最大推動(dòng)力；科學(xué)知識(shí)的進(jìn)步需要廣泛的交流傳播，它必須與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)活動(dòng)相結(jié)合才能發(fā)揮最大威力；專利權(quán)等制度的建立則為新發(fā)明的出現(xiàn)提供了充分保障。
自然資源、社會(huì)需求、科學(xué)技術(shù)和制度保障四種因素共同作用，促成了蒸汽機(jī)的出現(xiàn)和英國(guó)工業(yè)革命的完成，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)生產(chǎn)力的跨越式增長(zhǎng)，這一歷史經(jīng)驗(yàn)是值得注意的。
作為推動(dòng)工業(yè)革命的主要因素之一，蒸汽機(jī)可謂居功至偉。工業(yè)革命的主要標(biāo)志就是以機(jī)器取代人力、以大規(guī)模工廠化生產(chǎn)取代個(gè)體手工生產(chǎn)。瓦特改良蒸汽機(jī)后，帶來(lái)了一系列技術(shù)革命，推動(dòng)著手工勞動(dòng)向動(dòng)力機(jī)器生產(chǎn)飛躍。
一言以蔽之，資本主義生產(chǎn)完成了從工場(chǎng)手工業(yè)向機(jī)器大工業(yè)過(guò)渡，實(shí)現(xiàn)了歐洲從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)社會(huì)轉(zhuǎn)向現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的重要變革。
工業(yè)革命是翻天覆地的，所創(chuàng)造的巨大生產(chǎn)力，極大改變了社會(huì)面貌，并帶來(lái)深刻的社會(huì)關(guān)系變革。從此，社會(huì)上出現(xiàn)了兩大對(duì)立的階級(jí)：工業(yè)資產(chǎn)階級(jí)和工業(yè)無(wú)產(chǎn)階級(jí)。而率先完成工業(yè)革命的西方資本主義國(guó)家，則利用技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)國(guó)力強(qiáng)盛，通過(guò)船堅(jiān)炮利、拓展殖民等，逐步建立起對(duì)世界的統(tǒng)治，深刻地影響到后來(lái)一戰(zhàn)和二戰(zhàn)的世界格局。
（本欄目總撰稿為卜憲群,本期作者為山東師范大學(xué)歷史文化學(xué)院孫文棟）
中外大事記
中 國(guó)
公元1720年
康熙皇帝派兵安定西藏。
公元1722年
康熙皇帝逝世，雍正繼位。
公元1723年
清朝開(kāi)始實(shí)行“攤丁入畝”政策。
公元1726年
清朝在西南地區(qū)實(shí)行“改土歸流”。
公元1727年
清朝設(shè)立駐藏大臣。
公元1728年
中俄兩國(guó)正式簽署《恰克圖條約》。
西 方
公元1720年
英國(guó)南海公司破產(chǎn)，又稱“南海泡沫事件”，與密西西比泡沫及荷蘭郁金香泡沫并稱歐洲早期的三大經(jīng)濟(jì)泡沫。
公元1725年
彼得一世逝世。后來(lái)，馬克思評(píng)價(jià)他：彼得大帝用野蠻制服了俄國(guó)的野蠻。
公元1727年
英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、英國(guó)著名的物理學(xué)家牛頓逝世。
公元1728年
丹麥探險(xiǎn)家維他斯·白令發(fā)現(xiàn)白令海峽。
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