瓦特与蒸汽机

说起瓦特，你很自然地就会想到蒸汽机，提起蒸汽机，又必然会联想到工业革命。

可是关于瓦特这个人你究竟知道多少呢？瓦特到底是怎样发明了蒸汽机的呢？你也许对这些还不太了解吧？

詹姆斯，瓦特出生于 1736 年 1 月 19 日。瓦特的父亲是一名造船工匠，并且经营海运。他还有一个修理厂。瓦特的母亲是一位有着丰富知识的善良的家庭妇女。

瓦特生来体弱，特别是有一个爱头痛的毛病，而且这个毛病伴随他一生。由于体弱多病，他的胆子很小，而且经常请假不能上学。他的功课也不很好，他被怀疑是一个脑子迟钝的孩子，他的学习基本上是靠父母辅导的。瓦特升入中学后，成绩仍不理想。但是在他 13 岁那年，他的班主任兼数学老师对他影响很大，从那以后，瓦特开始知道用功了。

中学毕业后他到父亲的修理厂帮忙，做些木匠活，修理航海用具等。后来父亲的生意萧条，经济出现困难，母亲又去世了，瓦特不得不在 18 岁时出去独立闯荡生活。

瓦特来到伦敦，经历了一年的艰苦学徒生涯，学会了使用工具和制造器械的手艺。1756 年，他回到了苏格兰，他本想自己开业制造器械，但是由于他的学徒年限不够，不符合市政当局的要求，只得在不属市政当局管辖的格拉斯哥大学找到了一份工作。当时有一位商人捐赠给格拉斯哥大学一批天文仪器，但是很破旧，不能正常运转，瓦特欣然接受了修理这些仪器的差事。在那里瓦特结识了许多朋友，布洛克就是当时结交的朋友中的一位。他谈到瓦特的人品时说：“我发现瓦特是一个机械知识丰富和具有过人才能的年轻人。我们经常交谈，他那种发明的才能是太富于独创性、太机敏了。”

1763 年，瓦特接受了修理安装在教研室里的纽可门发动机模型。安德森是一位自然科学教授，他想让这台机器发动起来，让学生们做实验。谁也没有想到这竟成为瓦特在人类历史上留下伟大功绩的开端。

瓦特接受这一任务后很快就把这台纽可门发动机模型修好了，但他对此并不满足。他观察到纽可门发动机的活塞从根本上说是用机械的力量取代了人的双手。但是 1 分钟只能往返 10 多次，工作效率极低，并不经济。因此，瓦特想改进这台模型。

瓦特开始学习蒸汽机原理，根据发动机的原理考虑问题。他又研究了蒸汽的性质，从蒸汽的燃料和消耗等具体问题开始研究，然后扩大到热的移动和发动机的关系等抽象问题上。他虽然进行了很多次的实验，但仍没有想出一个改良效率很低的纽可门发动机的具体方法。

在一个晴朗的星期天下午，瓦特准备出去散步。当他通过夏罗特大街下坡处的那道门进入高尔夫球场时，正穿过破旧的洗衣房旁边，他边走边想着蒸汽机的问题。原来，在纽可门的蒸汽机中，蒸汽室被冷却下来是为了冷凝蒸汽以便形成真空，此后，又需要再次充满蒸汽。但是，因为它已经冷却了，就需用大量蒸汽使它加热，而这些蒸汽是白白浪费掉了。在每一个循环中，需要大量燃料来加热冷水。而蒸汽是一种有弹性的物体，它不是会冲进真空里去吗？如果在那里把汽缸和排汽的容器连接起来，那么蒸汽就会冲进容器，从而不用冷却汽缸就会使蒸气冷凝。

瓦特设计了一个能将蒸汽引入第二室（即冷凝室），使冷凝室能持续保持冷却，而第一室（即气缸）则持续保热的方法。1769 年，瓦特制造出了一台比纽可门发动机效率高得多的蒸汽机。

1790 年，性能优越的瓦特蒸汽机完全取代了老式的纽可门发动机，人们几乎忘却了纽可门蒸汽机的存在。因此，瓦特开始被看作是蒸汽机的发明人了。

从另一角度来说，瓦特蒸汽机与纽可门发动机不同，纽可门发动机的活塞运动一部分靠蒸汽推动，另一部分则靠外界的大气压力推动。瓦特蒸汽机则采用密封汽缸，活塞的运动完全靠蒸汽的推力，所以才堪称世界上第一台蒸汽机。瓦特也就成了蒸汽机的发明人。

蒸汽机的发明效果是不可估量的。人类获得了一种把热运动转化为机械运动的机械装置，从而满足了社会对动力能源的需要。工厂开始了大规模的生产，工厂工人取代了手艺工人，蒸汽机带来了工业革命，它是科学技术史上具有伟大意义的第一次技术大革命。

此外，把离心调节器用于蒸汽机，创造了动力的单位——马力，也是瓦特的功劳，离心调节器是一种通过过程本身的变化来控制过程的装置。自动化的兴起虽然是近几十年的事情，但是它起始于瓦特。调节器这个词，通过希腊语，为我们提供了一个现代术语——控制论。为了纪念这位苏格兰工程师，人们把研制的功率单位称为瓦特。

他既没有资格进入手艺人的行会，也没有受过高等教育，看起来似乎是双重的不幸。实际上，也正是因为这两点，他才能够摆脱这两种陈旧观点的束缚，找到观察认识和研究探索蒸汽机的新道路。我们说的新道路，就是怎样从科学和实用两个方面去分析发动机是怎样工作的。这是现代技术专家所特有的研究方法。瓦特在为发展这种研究方法上做出的贡献比任何人都大，理所当然的可以把他称作第一位现代技术专家。

1819 年 8 月 25 日，瓦特与世长辞了，终年 84 岁。为了纪念瓦特，人们修建了很多纪念碑，上面都刻着“ingenioetla－bors”的文字，意思是：才能加努力方能成功。