瓦特

一个不同寻常的孩子

在英国的苏格兰地区有一个小市镇，叫做格利诺克。镇上有一户人家，男主人叫杰姆斯·瓦特，是一位造船工人，自己开了一家造船厂，女主人叫阿格纳斯，是一位温柔贤淑的主妇。

1736年1月19日，女主人生下了一个男孩子，夫妇俩十分高兴，但看着这个皮包骨头瘦弱的孩子，又不免暗暗担心。

为了让这个孩子将来能像他父亲一样强壮，夫妇俩给他取了个和父亲一样的名字——杰姆斯，平时都亲昵地叫他杰米。

由于母亲细心的照料，这个瘦弱的孩子总算没有夭折，一天一天地长大了。

幼年的时候，他体质很弱，经常头痛，到10岁时，还经常偎在母亲身边，不去学校读书，而由母亲教他认字和数学。瓦特上学后，他的学习成绩并不好，而且，体育也很差。他不喜欢和同学在一起玩，讨厌剧烈的活动，常常一个人坐在一旁沉思默想，同学们说他是有神经质的“呆子”。多数老师也认为瓦特“不爱学习”，说他是“学习劣等生”。

有一天，瓦特到姑母家去玩，在那里吃晚饭，吃到一半的时候，看见壶里的水开了，蒸汽把壶盖冲得噗噗作响，这种现象吸引了他。他目不转睛地盯着壶盖，在炉旁待了一个多小时。他觉得奇怪，这是怎么回事？便忘了吃饭，拿着玻璃杯，放在壶口，想了很久。姑妈看见了，说他是“傻孩子”。可谁料想得到，瓦特后来发明蒸汽机，就是从这件事受到启发的呀！

父亲的工厂里面，除了人家订制的各种船上用具之外，还有许多装饰船头用的雕刻物、炮架、滑车等，零零碎碎地堆满了各个角落。东西又杂，厂房又小，所以工厂里简直零乱不堪。

但这却是杰米经常来玩的地方。父亲一看到小杰米老在机械四周走来走去，总是把他抱开。可是过一会儿他又跑回来，用木屑或碎板当做玩具，玩个不停。

父亲没有办法，只得把一个小工具箱给了杰米。杰米有了这些东西，马上就像工人那样，很熟练地使用起这些工具来。

因此，杰米进数学班以后，就能轻而易举地用圆规或定规制出精美的模型来了。

有一天下班以后，工人们都回去了，可是工厂内却还隐隐约约传来敲敲打打的声音。

“咦，这是怎么回事？”

父亲悄悄地把工厂的门打开，只见光线微明的窗边，杰米正弯着身子，蹲在工作台上工作！

不知道什么时候学来的功夫，他的动作竟像个熟练的工人，这让父亲不禁大吃一惊。

“杰米！”父亲喊着。

“哦，爸爸！？”

“你在做什么？”

“这个……这是爸爸的起重机。”杰米说着就笑了起来。

原来他在学着做爸爸用来安置在码头上的起重机。

“嗯！做得倒也不错，但是这个地方应当这样。”

就在小杰米即将从中学毕业的时候，家里人打算送他去上大学，可这时却发生了一件出人意料的事。

父亲杰姆斯的一只可以跑远洋的大帆船在海上被风浪打碎了。船上损失货物的赔偿，还有船员们的死亡抚恤，所有这一切，都要落到他这个船主身上，更令人悲痛的是，小杰米的弟弟约翰也在海难中丧生了。杰姆斯只好变卖家产，该赔偿的赔偿，该抚恤的抚恤，咬着牙把这个苦果吞了下去。

母亲阿格纳斯听到儿子在大海上遇难的消息后，悲痛欲绝，一病不起，不久就告别了人世。

小杰米再也不能像以前那样悠闲地读书了，大学梦也随之破灭了，他已渐渐地到了不得不思考如何自立的年龄。

漫漫发明路

1757年，瓦特21岁的时候，到格拉斯哥大学当维修工人，负责修造教学仪器。这是他一生中的重大机遇。在学校里，他认识了化学家布莱克，还有后来成为物理学家的鲁宾逊，三个人成了好朋友。瓦特从他们那里学到了很多科学知识，同时对蒸汽机发生了浓厚兴趣。

那个时候，英国人已经开始使用蒸汽为动力的机器了。1698年，英国人塞维利制造了第一台蒸汽泵，用蒸汽把水压到高处，推动机器转动。后来到了1705年，有个叫纽科门的铁匠，又在此基础上，制出了第一台蒸汽机，很快被工业部门采用，并传到欧洲各国。可是这种蒸汽机消耗的燃料特别多，功率也低，使用起来也不方便。

由于天文系在格拉斯哥大学是新近才设立的，所以杰米所修理的仪器，在该校来说，还是件稀罕的东西。

因此，常有拿着实验仪器来问瓦特的教授：“对不起，瓦特先生，请你帮我看一看。”

瓦特的自信心越来越强了。

随后，他回家与父亲商量；在学校附近开了个教学仪器店。

这件事，对瓦特的人生道路有着重大的影响，使他这一位普通的工人，迈进了大学的校门。

瓦特的店铺设在大学的角落里，但正好处在街边，校外的订货可以自由出入。

每天早晨，在学校还没开门之前，瓦特就已经把店门打开，努力地工作了。

不知不觉中，这里就成了教授和学生们的俱乐部了，他们都喜欢与这位纯朴、乐天、坦率，且见地又与众不同的年轻人交往，并且，在瓦特的店里，他们可以方便地看到各种器械模型。

这一天，鲁宾逊来找瓦特，对瓦特说：

“瓦特先生，我有一个特别的生意想和你谈谈！”

“噢？什么特别的生意！”瓦特好奇地问。

鲁宾逊说：“你知道，在古代，人类尚未具有高智慧的时候，只知道凭借自身的力量办事，到人类渐渐地变聪明后，就想到利用动物的力量了。

“譬如说搬运东西，最初人类是把东西扛在肩背上来搬运的，到了明白把东西放在车子上用马来拉的时候，人类的力量已增加了几倍，甚至几十倍了。

“但是这还不行，除了动物之外，必须再想出其他更强的动力来移动车子。究竟有没有这种动力呢？”

说完，鲁宾逊等待瓦特的答复，可是一看到瓦特默然不语，鲁宾逊又继续说下去。

“有的，我想是有的，那就是蒸汽的力量。我想，用蒸汽来推动的车子一定会被发明出来的。”

瓦特把眼睛睁得圆圆的，望着他的脸，可是鲁宾逊越讲越有劲儿，又继续说了下去。

“用蒸汽来推动车子的构想虽然让人感到诧异，可是那绝不是梦想啊！不是早就有纽科门所发明的抽水蒸汽水泵，被人们普遍使用着吗？使用于抽水的动力，和用做推动车子的动力原理是相同的啊！”

“你说得挺有道理。”瓦特听得津津有味。“事实上，我不过是今天才学到有关纽科门蒸汽机的知识的，虽然对于它的原理与构造方面都已有所了解，但是，这种了解是无济于事的。要想从中产生一种新的东西来，非得具有非凡的想象力与发明能力。

“瓦特先生，只要我们两人肯合作，哪有办不到的事情？你想不想尝试以蒸汽推动车子的发明呢？”

“当然想！”瓦特对这一新的目标产生了浓厚的兴趣。

第二天，他马上跑到格拉斯哥大学的图书馆，找出有关蒸汽机械的书籍，然后根据原理并开始实验起来。

他设法找到一个蒸煮器（就是现在高压锅的最初的雏形），把它用作产生蒸汽的装置，他把一个装有密封活塞块的小注水器连接到蒸煮器上，并在蒸煮器和注水器之间装上一个阀门，这个阀门可以朝上、下两个方向转动；根据阀门的转动方向，既能使蒸汽进入汽缸（即小注水器），也能把它全部排放出去。

瓦特将阀门扭动，蒸汽进入汽缸，小活塞被蒸汽往上顶，这股力居然能举起7公斤重的东西。

“啊，动起来了！动起来了！”瓦特和鲁宾逊都控制不住自己的惊喜。

正当他们打算同心协力大干一场的时候，鲁宾逊毕业了，他要去海军服役，离开了格拉斯哥大学。瓦特只好独自继续蒸汽机械的研究。

了解了蒸汽机械的历史，瓦特迫切要看到的就是纽科门的机械了。

刚好就在这个时候，瓦特听说格拉斯哥大学的标本室里，有一架纽科门机械的模型。

瓦特就把这个模型带回店铺去了，这是他第一次看到纽科门机的模型。

瓦特马上把模型机械一一拆开，这是他一向的作法。直到领会了它的构造和操作方法之后，瓦特才将损坏的地方完全修好，再好好地装配起来。

瓦特迫不及待地生起了火，把火放在锅炉底下，想转动模型看看。

水一开就冒出许多蒸汽来，扭动阀门，蒸汽就进入了那个小汽筒内，咕咚咕咚地开始转动了起来。

“啊！动了！动了！”但是奇怪的是活塞只动了三四下就停止了。

“咦！怎么回事？”瓦特又重新试验了一下，但结果还是一样。

三次、四次、五次……做了好几次，活塞仍然半途就停了下来。

“奇怪！这是什么缘故呢？”瓦特在想。

他立刻到图书馆去翻查书本，看什么地方有问题，但是却得不到结果。要想弄清这个问题，除了再次实验之外，别无他途。

瓦特把模型机械的各部分又重新检查了一番，在经过好几次同样的试验之后，终于发现了问题所在。汽筒是用黄铜制的，这样使加热和冷却都比较慢。应该采用铁制的汽筒。

另外，更重要的一点是：无法使机器顺利转动的原因是汽筒的温度问题。蒸汽一遇冷就立刻凝结起来，所以，最初把蒸汽从锅炉输送到汽筒里去的时候，为了不使蒸汽无谓的凝结，汽筒就必须保持在摄氏100度以上。

可是要想把满汽筒的蒸汽凝结，使之成为真空，则又得把汽筒的温度下降到常温，也就是摄氏15度以下了。

在汽筒内喷射冷水，目的就是为了促使温度迅速下降，使蒸汽早点凝结。也就是说，汽筒必须不断地被加热和制冷。

可是问题却是：一旦冷却了汽筒的温度，要想把它再升高到沸点，势必要消耗掉大量的蒸汽。

纽科门的发明到这一点就不能继续了。

而瓦特却是身兼学问和技术的真正的发明家。他对于纽科门机的结构和作用，始终抱着一种严谨的态度去研究，结果他发现了它的缺点。

好几天以来，他总是坐在工作台前面，连实验也懒得去做。有时坐在已经停止转动了的机械前面，静静地沉思，然后站起来，嘴里嘟囔着，在房间里走来走去。

在这几天当中，无论是睡觉、吃饭或工作的时候，他都不停地思考着这个问题。这一天，他出来走走，从大街小巷，从广场到大路，瓦特足足走了差不多有一个钟头。

瓦特无意中把头一抬，这时映人他眼帘的是一片绿油油的草地。

“美丽极了！”

瓦特放松地在一张长椅上坐了下来，闭上眼睛，托住下巴静静地养神。

这个时候，“热量和凝结”的问题，在瓦特的脑中悄然消失了，使瓦特感到无比的舒畅。

“唉！回家吧！”

瓦特站起来伸了一个懒腰，然后慢条斯理地走回家，可还是不由自主地又想起了他的问题。

刚走过洗衣店，到达牧羊人所住的小屋的时候，又一个念头飞进了他的脑海里。

“由于蒸汽是一种具有弹性的物体，因此，凡是有真空的地方，它就无孔不入，如果在汽缸和蒸汽室之间加一个通道，蒸汽就会进入里面而冷凝，这样就不用冷却汽缸，纽科门机的问题不就迎刃而解了吗？”

想不到这个无意中冒出的念头，就把他在一年当中，想了又想的问题完全解决了。

蒸汽因为具有推动力，所以能够冲入真空的容器里。要是把真空的容器附在汽筒上，蒸汽经过汽筒后就必定会进入那个容器里去，那么，蒸汽就可以在那个容器里凝结，而不必在汽筒中凝结。

也就是说，为了蒸汽的凝结，只要另外再做一个凝结器连接在汽筒就行了，这样一来，蒸汽就在那里凝结，而不需要再把汽筒冷却，汽筒就始终是真空的了。

各种不同的作用，分别在不同的容器内进行，汽筒就可一直保持热度，凝结器就永远使它冷却下去，这样一来，连一丝蒸汽也不会浪费掉了。

瓦特的脑子像风车一样不停地旋转着。

可是，这个冷凝器如果采用纽科门机的方法，喷洒冷水使蒸汽凝结，而喷洒的水和凝结而成的水，以及漏进来的空气，怎样逃出去呢？

这个问题又在困扰着瓦特，经过反复的思考，他想出了一个办法。

在下面设一个排水口，将水自管子中挤压出来，当蒸汽冲进去时，又可以将空气也挤压出来。

瓦特的想法，一步一步地接近了成功的边缘。想到这里，他已走过了两条街。此时，他已得出结论——那就是在汽筒旁边再做一个冷凝器。

说起来这是多么简单的事啊！在一次午后惬意的散步中，就得出了这个发明。

瓦特由于专心于发明，店里的生意也清淡了，他在教学仪器上所赚的钱都用光了，此外向迪克博士所借的钱也有1000英镑了，可是瓦特的蒸汽机械还没有完全成功，为了新装置的实验，还得用上一笔庞大的费用，这笔钱由谁出呢？

罗伯克是一家名叫加伦铁工厂的创始人，有着雄厚的资本，那个时候，他正在从事煤矿事业，所以非常关心煤坑内的排水问题。

这是一个多么难得的机会啊！

由于朋友迪克博士的介绍，罗伯克与瓦特建立了合作关系。

瓦特高兴得马上着手实验新的模型，直至新的模型也试验成功。

“这样准没有问题了，马上去申请专利吧！”

瓦特就在那年的8月，到伦敦去申请专利。

之后，到了1769年初，瓦特的蒸汽机的专利才被批准下来。

那时瓦特已经33岁了，从最初开始实验起，足足费了将近10年的悠长岁月，这10年间，瓦特忍受经济上的压力，承受着生活上的困苦，碰到了许多困难和挫折，但是他并不气馁，因为他深深地知道，这种新机器将是伟大而有用的发明。

他决定在罗伯克的一所大房子里进行新机器的改进和制造。那座房子位于山谷中的小河边，用水方便，而且不被人注意。

1769年9月，花了6个月的时间，好不容易才把第一台机器完成了。

但瓦特的第一台蒸汽机并不成功。

凝结器的作用不大好，加伦铁工厂所造的汽筒，也因铸造不良，根本就不能使用。最大的困难在于保持活塞的紧密，瓦特把软木、油布、麻布、旧帽子、牛皮纸，统统用来包扎活塞，但是蒸汽照样漏出来，那些办法一点用处也没有。

瓦特十分灰心。

他的朋友鲁宾逊写信来鼓励他：“这次的失败，过错并不在你的发明，这完全是工厂的制造技术太差的缘故。只要有可靠的工人，一定会成功的。”瓦特这才鼓起勇气，打算重新开始。

而这时，支持他的罗伯克却因做生意赔了钱，不能再资助他了。发明家陷入了真正的困境。他不得不去从事一些测量师、工程师的工作来维持家庭的生计。偏偏这时候，他的妻子也因生病离开了人世。瓦特坠入了人生的最低谷。但他却仍然热心地从事蒸汽机的研究，因为，这才是他的人生目标。

功夫不负有心人，瓦特的艰苦努力终于引起了一个大事业家的注意。他是罗伯克的朋友鲍尔顿，他接替了罗伯克的位置与瓦特合作，使得瓦特终于有机会再一次制造他的蒸汽机。

过去的纽科门机与其说是蒸汽机，还不如说是气压机来得恰当，因为它是借助大气压力而转动的，避免不了漏入空气的弊端。

瓦特所发明的机器，完全利用蒸汽的膨胀力，可谓名符其实的蒸汽机。

试验非常成功，瓦特和鲍尔顿大为满意，于是就在塞荷制造厂内设了一个制造蒸汽机的车间，准备正式从事蒸汽机的制造。

晚年才有钱

随着蒸汽机在矿区大量投入使用，新的问题又出现了。

那个时候，矿山业非常不景气，往往有许多业主买了蒸汽机而付不出钱。鲍尔顿和瓦特不得已，只好将蒸汽机的价款作为投资，一变而为矿产的股东。

想不到，在事业的成功已趋于明朗化，蒸汽机的制造，将可能上升为国家事业的时候，正好掀起了一种所谓取消专利权的活动。

可是，这却促使瓦特有了一个新的发明设想。

“瓦特先生，今天想和你商量一件事。”有一天，鲍尔顿这样说。

“什么事？请尽管说好了。”

“是关于蒸汽机的事，现在所用的机器只能做上下运动，有没有办法使它成为一种旋转运动呢？”

“这件事我也一直在考虑，我相信利用曲柄一定能办得到的。关于这一点，我大致已经设计好了。”

“那么，就请瓦特先生开始着手这项发明吧！我想，要是能够成功的话，就能运用到纺织业上，也可以用来推动车子，此外像金属工业、造纸厂、造酒厂等一般的制造工业方面都可利用，它的用途实在可推广到无限呢！”

鲍尔顿到底是个事业家，对于蒸汽机的前途具有一种先见之明。

新的旋转机械的发明，如瓦特所说的那样，真的很快就完成了，这也许是瓦特很早以前就已孕育在脑海中的缘故吧！

一个星期六的黄昏，技工们照例都涌到街上的酒店里喝酒。大家三五成群地围在桌子边一面喝着啤酒，一面夸说自己经手所做的一些优异的机械。

就在这个时候，有一个技工打扮的男人，坐在屋角的一张椅子上，一面偷听他们的谈话，一面在沙沙地记着什么。可是人们却一点也没有注意到。

瓦特做梦也想不到，他在自己发明的机器上加设一个像曲柄这样的东西，竟有申请专利权的价值。

但是在酒店里听到这个发明的男子，却不这么想，他马上跑到伦敦，比瓦特抢先一步取得了这项发明的专利权。

于是这个发明的专利权，在1780年8月23日就落到一个名叫俄许巴拉的机械师手里。这个人曾经是瓦特雇用的技工。

1783年，瓦特和鲍尔顿计划在世界的工业中心——伦敦，设立一家以蒸汽机为动力的磨粉厂。

瓦特说：“依赖水车或马匹的时代已过去了，从此以后就是蒸汽机的时代了，一切都得靠蒸汽的力量来转动不可。

“所以我们打算在世界的工业中心——伦敦，创设一个以蒸汽机为动力的模范大工厂，借以显示蒸汽机的威力。”

到了1786年的春天，工厂的准备总算大功告成了。

所用的机器动力是50马力，汽筒的直径是65厘米，杵子的长度有185厘米。

因为装置了两架这样大的蒸汽机，借着它们的动力，能使直径104厘米的两座石磨同时转动12次。

这个工厂的制粉量，1小时可达5吨，可以说是当时最大的机械工厂，因此也就成为伦敦的名胜之一了。

每天到面粉厂来参观的人川流不息。

这时候，全世界的工业界都已经认识到：

风车，没有风车就得停止；水车，在冰雪的季节也得停下来；惟有蒸汽机不分昼夜、不问寒暑，无论在任何时候都能产生力量，有规律地、不停地继续工作下去。

随着一台台蒸汽机的出售，情形大大地改观了。

“瓦特先生，我想你会很高兴，这是今年蒸汽机事业所分的红利呢！”

从鲍尔顿那里接受到4000英镑分红的日子终于到来了。

那是1787年的岁末，瓦特也已51岁了，算起来着手蒸汽机的发明，整整地经过22年，才得到了蒸汽机的利益。

瓦特逐渐成了一个很有钱的人。他还被选为英国皇家学会会员，获得了格拉斯哥大学法学博士称号。可是，他没有因为名利双收而养尊处优。

除了蒸汽机外，瓦特还发明了液体的比重计、信件复印机，并提出用螺旋桨来推动轮船的建议。他还是最早使用“马力”作为计算功率的人。在化学领域，他的发现也很有意义，比如用氯气漂白纺织品，用食盐制碱，这些生产流程的提出，也是瓦特的功劳。

1800年以后，年过60岁的瓦特把企业交给儿子去经营，自己过起了退休生活。虽然年纪大了，他仍然关心科学的发展，经常和科学家们讨论各种问题，还在住房的顶楼上开了一间工作室，从事发明。在去世之前不久，他还发明了一台复制雕刻机，可用来复制雕像。

瓦特珍爱自己的发明，重于一切其他荣誉。他临终时，英国当权者还准备封他为“贵族”，可他拒绝了。他认为自己的平民身份并不低贱，科学发明高于任何出身和地位。瓦特的功绩是不可磨灭的。他去世后，人们用“瓦特”作为计算功率的单位。他的塑像被立在威斯敏斯特大教堂。