瓦特和蒸汽机——一个与开水壶无关的故事

芝麻交易所 2022年11月17日 00:28 249 中国CKA网

　　今年是甲午战争120周年，因此关注中国和日本的那段历史的人很多，反思评论的文章可以说是连篇累牍瓦特交易所。但1840年也是一个不能忘记的时间，对于中国历史也具有特殊的意义，因为是从那时起开始了中国一段近百年的屈辱史。这一切的开端，源于英国发动的鸦片战争率先打开了中国国门。而英国之所以能取得胜利，凭借的是“船坚炮利”。英国是在经过了以蒸汽机开启的工业革命之后，才在国家实力上将中国远远地甩在了后面。可以说英国的强大，蒸汽机起了很重要的作用。那么中国人为什么没有率先发明蒸汽机，瓦特又是怎样发明蒸汽机的呢？

　　瓦特和蒸汽机——一个与开水壶无关的故事

　　在中国，少年儿童的科学启蒙，大多都是从科学家的小故事开始的瓦特交易所。但那些故事有的情节过于简单，有的或多或少都有点戏剧性，甚至都有点接近于童话了，比如最著名的瓦特和那一只开水壶的故事就是这样。如果按照这个在中国广泛流传的故事，蒸汽机的发明就是一件比较简单和偶然的事件。瓦特在小时候通过观察烧开的水壶，认识到了蒸汽的作用，所以长大后发明了蒸汽机，也成为了伟大的科学家。瓦特的青少年时期是中国的乾隆早期，中国落后的原因，似乎完全是因为乾隆早期的熊孩子们——他们竟然没有一个肯多看一眼开水壶。

　　当然，我们成年以后就会知道历史绝非这样简单瓦特交易所。瓦特发明蒸汽机并不是因为他幼时的灵感，而是吸收前人的成果和他个人艰苦努力的结果。蒸汽机诞生在英国则是一种偶然中的必然，蒸汽机引领英国进入了机器生产时代，国家实力大增，那时的英国能够站在世界之巅自然是水到渠成。真实的历史到底是怎样的呢，瓦特和蒸汽机的故事当然不可能如此的具有戏剧性，但它那跌宕起伏的过程、其精彩程度要远远超过那个童话般的故事。

　　一、要在讲故事前交待的一些事

　　瓦特发明蒸汽机和那只开水壶没有关系，但也不仅仅是吸收前人成果再加上个人努力那么简单，还与当时的制造技术水平、科学理论研究成果、专业保护制度甚至商业运作等息息相关，会涉及到当时社会的多方面瓦特交易所。另外，瓦特的人生不仅仅局限在蒸汽机上，而在蒸汽机的发展过程中参与的人就更多了。因为我们的故事将集中在瓦特发明蒸汽机上，如果我们在故事中反复探讨这些问题，千头万绪交织在一起，会使故事变得零乱。因此，在开始故事前，我们有必要这些问题先交待清楚，这样在叙述故事时，就不会因这些内容的不断插入而影响其连续性，使故事的脉络更加明晰。比如开水壶的故事是怎么演变的，瓦特究竟是怎样和蒸汽机结缘的，瓦特发明蒸汽机的主客观条件，以及对瓦特及其瓦特蒸汽机的评价等等。

　　1.那只开水壶是从哪儿来的瓦特交易所？

　　应该说在国内流传的瓦特和开水壶故事还是有一定意义的，它启发孩子要善于观察周围发生的现象，小现象可能包含着大道理，能诱发孩子们对科学世界的向往，或许没有必要去考证故事的真实性瓦特交易所。但如果故事的内容与实际相差太大，简化其曲折艰辛的过程和必要的历史条件或者过分凸显灵感、偶然和机遇时，就会使科学发现显得过于一帆风顺，从而弱化了它的教育意义。从这个角度上来说，我们还是有必要简单考证一下瓦特和开水壶故事的来历。

　　国内流传的瓦特和开水壶故事，大致内容是这样的：瓦特在厨房里看祖母做饭，灶上有一壶开水，壶盖啪啪作响,不停地往上跳动瓦特交易所。对于这种司空见惯的事, 瓦特却感到好奇，猜不透是什么缘故使壶盖跳动，就问祖母，祖母对此当然是漫不经心和不耐烦的。于是，他就蹲在火炉旁边细心地观察，刚开烧水时壶盖很安稳，水要开了，壶里的水蒸汽冒出来，推动壶盖跳动了，他把壶盖揭开盖上,盖上又揭开,反复验证。他还把杯子、调羹遮在水蒸汽喷出的地方。瓦特终于弄清楚了，是水蒸汽推动壶盖跳动。瓦特从此沉迷其中，努力不辍，终于发明了蒸汽机。在这个故事中，瓦特由于家境贫苦和体弱多病，没有受过完整的正规教育，但凭借着自己的勤奋好学，从小就懂得了不少机械制造的知识，并通过精湛的手艺和坚韧的个性取得了成功。

　　故事中，祖孙两人在厨房的场景太中国化了，有点想当然瓦特交易所。首先瓦特的父亲结婚时就买下了一所单独的住宅，并在附近建立了木工和造船作坊，瓦特就出生在这座房子里，因此瓦特和他的祖母并不生活在一起。另外，瓦特的祖父是当地颇有名望的一位绅士，还被任命为当地的郡参议员；瓦特的父亲同样是当地的一名有钱的财主和有声望的人士，曾一度被推选出任过市长。瓦特家族在当地可以说是比较显赫的了，在这样的家庭中，无论是祖母还是孙儿似乎都不会经常呆在厨房中。

　　在国外，也有瓦特从小对蒸汽感兴趣的传说，据说来源于瓦特婶婶说过的一番话瓦特交易所。国内也有写成是姑姑说的，这显然是翻译的错误，因为瓦特的爷爷托马斯只有两个孩子，大儿子是约翰, 小儿子就是瓦特的父亲老詹姆斯。瓦特婶婶这段话的出处也有两种说法，一是瓦特表妹的回忆，二是记载在上的，各种记载也不尽相同，但内容大多相似。大意是批评坐在茶桌旁的瓦特无所事事，不停地掀壶盖，又拿杯子和银调羹放在蒸汽上，看着它怎么从壶口喷出来，还把蒸汽凝成的热水滴收集起来等等。

　　从生活经验来说，上面这种传说相对靠谱些，但我们回顾一下瓦特小时候的生活经历，就会发现这里面也有演绎成分在内瓦特交易所。瓦特是他父母的第六个孩子，出生时前五个孩子全部因病夭折了，而且瓦特从小也是体弱多病，你可以想象出他母亲对他的溺爱程度了。另外，瓦特童年时代，家乡附近贫困山区的民族分裂主义势力猖獗，经常下山抢掠，社会局面动荡，这更促使他的母亲很少让他出去玩耍，生怕他遇到危险。瓦特甚至到了10岁都还没有上学，这样长期生活在一个小天地里的经历，养成了他孤僻和忧郁的性格。我们都知道，这样的孩子会经常发呆，瓦特的婶婶就此向人报怨过不是没有可能的，甚至也可能举过瓦特曾对着水壶发呆的例子。即使瓦特的婶婶说过类似的话，我想也只是说他爱发呆而已，并不能说明瓦特从来就没有对着别的东西发过呆。所以，不论瓦特的婶婶是否说过这些话，瓦特从小就对蒸汽感兴趣只是一个传说。

　　显然，中国的瓦特故事演绎的成分更大些，把瓦特从一个资本家的孩子硬说成了是贫苦出身，这显然是源于政治因素，多少影响了科学启迪的作用瓦特交易所。当然瓦特的家境后来并不好，但那已经是瓦特中学毕业前夕的事了。那时瓦特父亲的生意遭受了一次巨大的损失，家庭经济状况才一落千丈，以致瓦特不得不放弃学业。

　　2.瓦特和蒸汽机的结缘

　　我们知道了瓦特根本就不是从小就立志要从事蒸汽机研究的，但他是如何接触到蒸汽机的，又为何决定要投身到改造蒸汽机上呢瓦特交易所。这里面有一定的偶然成分，但更主要的因素则是当时的社会大环境。

　　瓦特中学时就读的是全市最好的一所中学，而且学习成绩方面也总是名列前茅，如果没有那场家庭变故，他将顺利地步入大学，成为一名受过高等教育的知识分子瓦特交易所。瓦特也将会是另一种人生，很可能就不会与蒸汽机发生关系，因为当时从事蒸汽机相关工作的，还大多是工匠。

　　瓦特中学毕业前一年，瓦特父亲的一艘木帆船在去美洲的途中，不幸遭遇风浪而沉没，船上的人也全都落水身亡瓦特交易所。对于瓦特一家来说更加不幸的是，瓦特的弟弟约翰也在这条船上。瓦特的母亲艾格尼丝.米尔黑德，一个生了8个孩子却只活下来3个孩子的母亲，这一次再也经受不住打击了，一病不起，在1753年告别人世，死时才52岁。对于父亲詹姆斯来说，不仅一条远洋大帆船没了，还要赔偿船上的货物和船员们的死亡抚恤，损失之大使他不得不变卖家产。面对家庭的这种经济状况，瓦特主动提出了要出去拜师学徒, 这样即可减轻家庭的经济负担，也能学到一门借以谋生的手艺。

　　1756年7月，瓦特出徒后回家休养了一段时间，并到格拉斯哥访友瓦特交易所。恰巧此时，他的朋友迪克博士正负责接受一位富商捐赠给格拉斯哥大学的一批天文仪器。这批仪器经过了漫长的海运，急需清洗和修理，迪克博士于是把这项工作交给瓦特来干。由于出色地完成了这项工作，瓦特从此便与这所大学建立了长期和良好的关系。1757年8月,学校当局不仅在校园里给了他一个工作间，并且给了一个“大学数据仪器制造者”的头衔。这样，当1764年学校一台教学用的纽可门式蒸汽机损坏时，修理工作自然而然就落在了瓦特身上。

　　在修理蒸汽机的过程中，瓦特不仅熟悉了蒸汽机的构造和原理，而且发现了这种蒸汽机的缺点，萌生了改进它的想法瓦特交易所。瓦特之所以对这台纽可门式蒸汽机不只是修理了事，而是进行了深入的研究，这绝不仅仅是瓦特的个人爱好，或者是他个人多么有远见卓识，最主要的原因还是受当时社会环境的影响，其中经济利益是不可回避的一个因素。

　　当时社会上迫切需要对蒸汽机的不断改进，英国政府也在大力鼓励这方面的发明创造瓦特交易所。当时英国已完成了利用焦炭炼铁的技术改进，这项新技术的采用，使煤矿已发展到相当的规模，单靠人力、畜力已难以满足排除矿井地下水的要求，而现场又有丰富而廉价的煤作为燃料，人们自然会进行“以火力提水”方面的探索和试验。此外，英国纺织业及其它制造业大量在采用水力驱动的机械，当枯水期或水量无法满足生产规模时，有人还利用蒸汽机将低处的水重新提到高处，以增加驱动水轮的水量。

　　这些现实的要求是不断提高蒸汽机效率的动力，但当时有一些人的思想则走得更远瓦特交易所。蒸汽机难道只能在矿井或其它地方抽水呢? 为什么不可以用它来直接转动机器，而不再通过水轮。人才济济的大学无疑是这些新思想的发源地，瓦特恰巧生活在这样的环境中。他在大学的朋友，年轻的罗比森就在思索新动力的可能性，蒸汽机能否安装在工厂中带动织布机，甚至装在道路上行驶的车子上让它推动车轮转动。有据可查的是，从 1759 年起就开始，他们俩就在瓦特的作坊里进行过这方面的探讨，并为此还研究过蒸汽机的图纸和资料。强烈的现实需求和美妙的发展前景，不能不使深爱仪器和模型的瓦特对蒸汽机产生强烈的兴趣。

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