财富与堕落的缘由

瓦特开始挺身而起，为维护自己的权益而行了。他写道：“我知道这项发明应归于我，而现在却有人以最不光彩的手段把它从我这里窃走了，更令人感到气愤的是，还竟然鬼鬼祟祟地弄到了这项专利。”这项专利除了出其不意地利用了这两位合伙人的疏忽外，并没有任何见不得人的勾当，它是通过正常途径获得的。皮卡德没有任何义务将其意图到处宣扬。至于有关窃取的指控，瓦特在一周之后又做了阐述。他声明：他完全确信沃斯布拉夫和皮卡德在这个装置上没有任何发明创造，并且他还说：“他们是从内德·拉斯顿那里得到了关于曲柄的提示，而拉斯顿则是从一台车床受到启发的。至于平衡锤，则是通过卡特赖特从我这里搞去的。”

尽管在这一事件中，博尔顿和瓦特并没有争夺皮卡德的专利，但他们却显然这样仔细考虑过。可能是因辩护人的建议，他们曾准备过一份诉状，其中归纳了瓦特指控的基本要点，声称在 1779 年的夏季期间，在索荷曾制造了一台试验模型，那上面的曲柄、齿轮和平衡锤，跟皮卡德的专利说明书中所示的完全相同。他们的雇员理查德·卡特赖特曾经常看到并操作过这台模型，他把这台模型的原理告诉了皮卡德在斯诺山的引擎工匠缪尔·埃文斯。作为这份诉状佐证的是由卡特赖特签字的一份供认书，它记述了当他和埃文斯在汉兹沃思的“车马店”里一起喝酒时，埃文斯向他叙述了他在棘爪棘轮装置方面遇到的困难经过，这份供认书还写道：

我说，我想我能造出一种不带那些松动的齿轮而使引擎运转的机器，他说那怎么行。我说是用我在博尔顿和瓦特先生那里看到的一种传动装置，接着我把这种装置运转的情况讲了一下。他问我是如何构造的。我说用的是一个带轮的曲柄，那个轮子推动一个有它两倍大的滚轮转动，上面还有一个平衡锤来抵消曲柄的重量。他说我的老板们所花的钱已经太多了，因此，我敢说他们自己是再也承担不起更多的开支了⋯⋯

这场风波正是瓦特固执的一个例证，他极不愿意采纳别人已经用过的方法，即便是他完全可以不受约束地去这样做。他那自高自大的态度支配着他必须在该领域之内永远是首屈一指。如果在解决某一问题时，别人领先于他，那么他宁可竭尽全力去另辟途径，也不愿意屈居第二。甚至在那些他自己并不打算马上就应用的发明上，他也总是这样做。默多克的蒸汽动力车以及默多克因此而获得的专利，正是典型的例子。而且卡特赖特的确把其原理轻率地通报给埃文斯也是无可怀疑的。但是，正像这份供认书所表明的并且还得到瓦特用自己的话所确认的那样，从他那里窃走的并不是曲柄的原理，而是二比一大小的齿轮和平衡锤的设计。本来这种设计瓦特是完全能够弃之不用的。他在这件事情的刺激下而制造出来的新型复动式引擎，在很大程度上解决了这个问题，无论如何这种简单的飞轮只不过是一种笨拙的代用品而已。如果瓦特那时对它十分重视，那么他为什么自己不早去领取发明专利呢？这显然是被看作本案一个站不住脚的论点，因为在为辩护人准备的那份申明中也回答了这个问题，若以瓦特在康沃尔全力以赴建造引擎为由，那是缺乏说服力的。而有较大可能的是，瓦特认为该设计并不值得申请专利，因此在这场风波掀起之前，他就已经束之高阁了。在斯诺山的那台引擎，也很快放弃了那种齿轮和平衡锤装置，而采用了飞轮装置，事实上，有些作家认为：这

种齿轮和平衡锤装置，从来就没有实际使用过。

在这件情节曲折的事件中，需要强调的一点是，皮卡德所取得的发明专利，是齿轮与平衡锤结合在一起的曲柄，如果仅仅指的是曲柄应用的话，那么瓦特当初认为它不值得申请专利的想法，几乎肯定是正确的。假如他坚持这种认识，他本来就会制造出一个装有曲柄的发动机来进行试验，但当时他却固执地拒绝了这种做法，因为他坚持认为皮卡德的发明专利把这条路给堵死了。皮卡德和沃斯布拉夫再次请求允许他们建造瓦特式发动机，并且他们提出，不仅愿意支付这方面的款项，而且还宣布博尔顿和瓦特可以不受约束地在他们的机器上，使用曲柄装置以作酬谢，不过瓦特拒绝了这种谋求和解的橄榄枝。他提出皮卡德给他的发明专利的份额决不能少于一半，否则他就不会同意。这一提议十分自然地会遭到皮卡德的拒绝，因为接受它就等于承认这项设计是窃取的。

由于瓦特已下定了决心，所以他毫不动摇。因此，这种曲柄装置在它的专利期满之前，始终没有在瓦特式发动机上使用过。与此同时，为了找出不涉及这项可恶的专利的方法，瓦特立即开始了研究，而且在 1781 年 10 月，他所取得的关于产生旋转传动的各种方法的专利决不少于五种，其中三种是无需描述的，因为这三种并未摆脱曲柄原理，正是基于这种原因，所以它们从未被使用过。第四种是一种斜盘旋转装置，如今在科学博物馆里还陈列着一台这种装置的模型。听说它曾安装在索荷的一台发动机上进行过试验，但其他的情况则不得而知。可能也正是出于同样的原因吧，最后是空行式齿轮，它直到皮卡德的发明专利于 1791 年失败后，才成为所有的瓦特式旋转发动机上的标准部件。在这种装置上，固定在连杆上的行齿轮，围绕着安装在主动轴上的一个中心齿轮转动，主动轴则推动中心齿轮旋转，这种齿轮最早曾是安装在索荷的一台 15 英寸单动式小型发动机上进行试验，用来带动一个落锤。当瓦特克服了在开始时碰到的一些困难后，便为用户设计了第一批旋转式发动机。其中有 1783 年 3 月为威尔金森的布拉德利铸铁厂制造的一台较大

的落锤发动机，有 1784 年 6 月为康沃尔的“处女锡矿”制作的一台小型卷扬机引擎，以及为伦敦的古德温和惠特布雷德这两家啤酒酿造厂制造的发动机，再就是为希罗罗普郡的霍斯海伊铸铁厂制造的一台落锤发动机，这后三台发动机都是在 1784 年至 1785 年冬季开始制造的。

因为最初制造这些发动机时，都是单动式的，并在横梁的连杆头上放着重物，用来辅助在活塞向上空行时飞轮的运动，所以博尔顿曾建议使用一根重的连杆，这样会有助于使发动机运转得更平稳，也有助于消除空行齿轮发出的噪音，但瓦特不肯采纳这个设想，因此直到 1800 年使用的还是木制连杆。

1783 年春天，就在布拉德利铸铁厂的那台发动机开始运转后不久，瓦特便在索荷安装了第一台旋转复动式发动机，这就是前面已经提到的那台在活塞杆和横梁之间有齿轮齿条装置的发动机。从这里也可以看出，瓦特对任何一项新的发明，总要先在索荷的厂内进行全面的试验，并且根据试验进行必要的改进之后，才给其公司的主顾们试用。虽然瓦特在很多方面都过于谨慎和保守，但他的这种策略还是值得称赞的。这家企业所取得的可靠信誉，在很大的程度上要归功于此。他为主顾建造的第一台旋转复动式引擎，便清楚地说明了这一点。1784 年 6 月，当瓦特为赫尔的科茨和贾勒特先生设计这台引擎时，图纸上标出的是齿轮齿条装置，但在实际建造过程中，却改成了三

杆传动装置。这台引擎先在索荷安装检验好了之后，才把它拆开发往赫尔。这种前所未有的做法，表现出瓦特对于自己最新研究成果是何等的重视，正因为这样，才会出现像博尔顿所预见的那种局面，对这种新型引擎的定货单从全国各地纷至沓来。那个担风险的康沃尔市场，再也不是引擎生意的主要依靠了，并且从此以后引擎在资金方面也有了保障。在头几台引擎制造出来后，瓦特的平行传动装置得到了运用，此后除了某些零件外，没有对旋转复式引擎的设计做过更改，直到后来才用曲柄取代了行星式齿轮。

旋转式发动机也带来了某些新问题，它启动起来既可前行，也可后退，两个方面活动一样。这种特性可供应用的机会不多，例如，在驱动一台轧机，就能够有效地加以利用，而在大多数情况下，开动时如果转动方向错了，那就会十分麻烦，甚至还会损坏工厂的机械设备。因此，为了防止这种弊病，瓦特在曲柄上安装了一个棘爪和棘轮，只要不把棘爪提起来脱离啮合，发动机就不会倒转。另外，与负荷大体上不变的、较陈旧的往复式发动机不同，驱动轧机的旋转式发动机的负荷则经常有着很大的变化，因此，就必须在连接发动机和锅炉的蒸汽管上，安装一个调节阀。最初的旋转式发动机的是一种手控阀门，但这种控制法要求引擎操作工要目不转睛地守着它。因此瓦特在 1788 年把它改成了离心式调节阀，以代替手工操作。离心式调节阀的原理，并不是什么创新，碾磨轮机工们早就用它来调节磨粉机在不同速度下磨石之间的距离，但是用它来控制蒸汽机，却还是第一次。

如果瓦特设计一台往复式抽水机引擎，他只需要知道每小时抽水量和抽水的高度就行了。通过简单的计算，他就能精确地确定所需汽缸的尺寸，取每平方英寸承受 10 磅压力的汽缸直径作为他引擎的最佳标准负载。当时，如有一家磨坊老板要订购一台旋转式发动机，来替换他的水轮机或马拉机时，瓦特要想计算出所需发动机的规格，那就决不是一件容易的事了。因为他得不到准确的资料，而斯米顿的负载值也不再适用了。可在当时负载值则是测量和比较发动机性能的惟一公认标准。磨坊老板所能提供给瓦特的是水轮的直径，以及水轮的用水量和水源情况。或者是他提供马拉机使用的马匹数，显然这就需要新的功率计量单位了。

在瓦特那本从 1782 年至 1783 年的杂记和计算簿上，保持着他的一种最早的关于做一项特定工作所需的碾磨机引擎大小的计算，内容如下：

曼彻斯特的沃辛顿先生需要一台碾磨机，用于锉磨苏木，还要带动一台砑光机。据计算，总共需要的功率大约为 12 匹马力，他的机匠里格利先生说：带动碾磨机的马沿着

直径为 24 英尺的圆圈走，每分钟能转两圈半，两圈半等于每分钟 60 码，每匹马的力量约

为 180 磅，那么，60 码乘 3 等于 180 英尺，再乘 180 磅，就等于 3.24 万英尺，用活塞运

动的距离 120 英尺来除，等于 270 磅，再乘以 12（匹马），等于 3240 磅的汽缸压力，汽

缸按每英寸 5 磅计算，等于 29 英寸的汽缸，6 英尺的冲程，每分钟为 20 次。

要指出的是，瓦特在这一计算中，把 5 磅这个数字作为发动机汽缸直径

每平方英寸的最佳负荷，而不用早先在抽水机引擎上所假设的 10 磅数字。作为一位处事谨慎的人，当他走上一条心中无数的新路时，他限定任何差错都不应该过分，因此，该发动机的功率宁大于它所需的工作量，也不要小于它。在后来的一些计算中，他采取了同样谨慎的策略，只是表达得不同而已。他不减少活塞的负荷，而把所假设的一匹马力的功率增大到约 3.3 万英尺一

磅。直到现在仍然把这个数字作为各类旋转式发动机的功率测定的标准单位。

这家使瓦特的旋转式发动机引起公众瞩目的企业，就是在其同行业中独占鳌头的著名的阿尔比恩碾磨厂。它坐落在泰晤士河靠萨里的一侧，附近就是布莱克弗里阿斯大桥。虽然它并不是第一家使用这种蒸汽机的厂家，但在那时它却是世界上规模最大、设备最好的蒸汽机碾磨厂。它从 1782 年或者说

是 1783 年开创时候起，博尔顿和瓦特就都在资金和实际业务方面与其发生了关系。瓦特为该厂设计了两台在当时是最大旋转复动式发动机，其汽缸直径为 34 英寸，冲程为 8 英尺。原来计划建造三台这样的发动机，但实际上只安

装了两台。每台带动 10 部碾磨机工作。此外还有精选机、筛子和吊车等机械。博尔顿和瓦特雇聘约翰·伦尼来安装发动机，并由他落实这家碾磨厂的工作。伦尼于 1784 年 8 月放弃了他在苏格兰的生意而来到伦敦。这家碾磨厂在设计方面也像这些发动机一样先进。首次全部使用了铸铁的轴和齿轮等。安置这些第一流的机器设备的厂房，是聘用了塞缪尔·怀亚特担任设计的。他的兄弟詹姆斯比他更有名气。

第一台发动机于 1786 年 2 月开始运转，第二台则在三年后。这家厂在开始投产时，就被机械上的问题缠住了，但当这些问题得到解决以后，这两台大型发动机便开始正常运行了。碾磨厂的产量按当时的标准简直是个奇迹。博尔顿在 1790 年 6 月向瓦特通报说：在一周之内便磨出了价值 6800 英镑的面粉。于是，阿尔比恩碾磨厂就成了贵族和绅士们观光的胜地，前来参观的人数是如此之多，以至使得瓦特对博尔顿牢骚满腹。他抱怨说，络绎不绝的参观人群妨碍工作进行，应该拒绝接待。而在那些经济比较拮据的人当中，这家大碾磨厂则成了他们的眼中钉。他们把该厂的那些精良的机械设备，视为对他们生计的一个威胁，并认为它企图垄断主食供应的来源，然后又使面粉价格上涨。与之竞争的磨坊主们大肆煽动指控他垄断并操纵物价，直到阿尔比恩碾磨厂联营公司被迫出面为自己辩护才算罢休。该公司在它发行的一本小册子里强调面粉价格上涨是由于小麦成本提高，而该公司的厂家还把磨粉成本，从平均每袋 5 先令 0.75 便士降到了 3 先令 4 便士。尽管如此，当这

家碾磨厂于 1791 年 3 月 2 日被一场大火烧为灰烬时，广大群众还是幸灾乐祸。有人怀疑这是有人纵火引起的，但约翰·伦尼确信事实并非如此，并且坚信这场火灾最先是由于一台大型谷物精选机上的一个轴承，因缺乏润滑油摩擦过热所致。

阿尔比恩碾磨厂就这样轰动一时，但它那短暂的事业，却丝毫无损于它的重要性。它是所有那些“黑暗的恶魔磨坊”的最早形式，没有多久，这些碾磨厂的高大烟囱便在彭奈恩山谷高耸入云，黑烟滚滚，遮天蔽日。而瓦特的旋转式发动机对于社会历史的影响，也是十分巨大的。工业生产有史以来第一次彻底摆脱了对水力和马力的依赖。鉴于新兴的实业家们对厂址的选择有了更大的自由，他们再也不受水车使用水流的约束了。不仅如此，瓦特的发动机所提供的源源不断的巨大动力，也使得前所未有的机械化生产方式的规模成为可能。这场来势迅猛的动力革命所带来的最消极方面，则是它使那些能工巧匠们丧失了精湛的手艺，并迫使他们受支配于新型机器那种不通人性的快速节奏。与许许多多其他伟大工程师和发明家们一样，瓦特没有能够预见到自己的工作在历史上所产生的重大影响，也没有试图去做这种预见。从此之后，随工业革命而来具有悲剧性的咄咄怪事便产生了，那就是在财富

得到积累的同时，人却变得腐化堕落了。