瓦特发明蒸汽机

恩格斯曾经说过，“蒸汽机和新的工具机把工厂手工业变成了现代的大工业，从而把资本主义社会的整个基础革命化了。工厂手工业时代迟缓的发展过程变成了生产中真正的狂飙时期”。

发明蒸汽机的伟人正是詹姆斯·瓦特。

大凡古今中外有所成就的科学家，都善于思考，勤于动脑，喜欢追究“为什么”。伽利略从教堂油灯的嘀嗒声中，发现了钟表等时性定律；牛顿从苹果落地这一平常现象发现万有引力定律；阿基米德从浴池中发现著名的阿基米德定律⋯⋯凡此种种，不胜枚举。如何从常人司空见惯的事物中，发现独特之处，这也就是科学家们成功的决窍之一。

瓦特之所以获得后世的敬仰和怀念，是因为他发明了可以为矿山、工厂、轮船、火车提供动力的蒸汽机，而蒸汽机的发明，实得益于他小时候的一次经历。

那是在苏格兰一个寒冷冬天的下午，窗外北风呼啸，屋内一个红彤彤的火炉燃得正旺，映红了炉前烤火的孩子的脸。

这是一个 10 岁左右的男孩，他一头卷曲的金发，高高的鹰勾鼻，一双深陷的蓝眼睛，面色苍白，身体虚弱。他本已到了上学的年龄，但是因为体弱多病，父母只好暂时在家里教他学习。这时，炉上的水壶里的水沸腾了，蒸汽冲得壶盖不断向上跳动，发出噗噗的声响，孩子陷入了沉思，“壶盖为什么会跳舞？”他呆呆地坐着，目不转睛地盯着壶盖。

过了很久，他的姨妈从外边进来，只见满屋蒸汽，炉前的孩子却不肯提一下水壶，于是她生气地说，“你这个懒孩子！”

“懒孩子”没有辩解，却反问姨妈，“姨妈，壶盖为什么会跳舞？”姨妈不解地摇摇头。

从此，这一现象却被“懒孩子”牢牢地记在心上，总有一天，他要自己去弄明白。

这个“懒孩子”就是詹姆斯·瓦特。

詹姆斯·瓦特，1736 年 1 月 19 日出生于苏格兰小镇格林诺克，他的父亲从事过多种职业；木匠、建筑家、承包人、仪器制造家和船厂主，曾任格林诺克的镇长。

上学后，瓦特勤奋好学，不苟言笑，被同学讥讽为“有神经质的呆子”。他常常一个人坐着，沉思默想。几何学、物理学都使他着迷。后来又进入格林诺克文法学校，学习希腊文和拉丁文，成绩名列前茅，但虚弱的身体逼迫他中途退学。

然而，他的学业却未因此荒废。

瓦特有位好母亲，她出身于名门，受过良好的教育，在瓦特上学前，她已教小瓦特读书、识字、做数学题，培养他观察思考，动手实践的能力。

瓦特从母亲那里懂得了“学无止境”的道理，所以虽辍学在家，他仍手不释卷，博览群书，他自学了天文、化学、物理、解剖学等多门学科，熟练掌握了希腊语、拉丁语、法语、德语、意大利语等，为自己日后接触新知识奠定了坚实的基础。

瓦特丰富的实践活动，开拓了他的视野，增长了他的动手能力，在父亲的工场里，他学会了制作机械模型；修理航海仪器等。17 岁那年，他成为格

拉斯哥钟表店里的一个学徒，他的师傅是当时有名的机械师摩尔根，瓦特很快就学会制造难度较大的经纬仪、罗盘等。

然而，瓦特多病的体质再一次成为他向上攀登的障碍，他的老师不得不遗憾地送这个天资聪颖、勤奋好学的徒弟回家，这一次他患的是严重的风湿病。

瓦特生活的时代，正是英国工业革命开始兴起的时期。作为世界上第一次成功发展大机械的典型，英国在工业革命过程中，也遇到过许多问题，动力问题就是困扰人们已久的一个亟待解决的问题。

最初人们将工厂建在森林边，砍伐木柴作燃料动力，渐渐地，森林被砍光了。下一步该怎么办呢？人们都在考虑对策。

1769 年，钟表匠阿克莱特从农民们的水力碾磨上受到启迪，设计了水力纺纱机，1785 年卡特莱特发明了水力织布机。

这两种发明都应用水力作为工业动力，只能建于河边。这样，新的矛盾又出现了。一方面，当时英国的交通业还处于发展中，铁路还未开始大规模兴建，公路、水路也还不能四通八达，这样，就给原料的输入与产品的输出造成极大的不便。另一方面，更重要的是在河流的封冻期、干涸期时，工厂只能停工。

实践的需要推动科学认识的发展，科学技术的发展反过来又将极大地促进生产的发展，在这种历史背景下，蒸汽开始成为人们关注的一个热点。

人类在很早的时候，就开始利用蒸汽。17 世纪后期，法国人帕密就试制过蒸汽机，1698 年，英国人萨浮里发明了矿井蒸汽抽水机，但能耗高，未得推广。此外，意大利人勃兰克、土耳人德雷、法国人德高斯等也都设计制造过几种蒸汽动力装置，但都没有用于实践中。

较早被用于生产过程的蒸汽动力装置是英国人纽卡门的“火机”。但是这种“火机”很不完善，主要有两大缺陷：一是在蒸汽推动活塞时，汽缸的冷热调整耗时很久，而且需要很多煤，耗煤多，能量小；二是这种装置只能作直线运动，除了可以在煤矿中用来抽水外，不能被其它部门采用。

在这种情况下，发明一种高效的、能够被各行各业普遍采用的新型动力机械，就成为工业革命中一个迫在眉睫的问题了。

1764 年，瓦特作为格拉斯哥大学的一名仪器修理工，负责修理纽卡门的一个“火机”展览模型。在他之前，伦敦著名的仪器制造者塞孙曾经对它检修过，但依然无法启动。

瓦特苦苦地思索着，反复地实验着，终于找到了纽卡门蒸汽机耗煤大的症结之所在，他决心对它进行改造。

尽管格拉斯哥大学有完备的实验室和仪器设备，有使他获益匪浅的许多著名学者，如潜热发明家约瑟夫·布莱克、著名经济学家亚当·斯密、还有许多亲密的朋友。但是，瓦特想有更多的时间，来全力以赴地进行自己的研究，所以他辞去了格拉斯哥大学的工作，专门从事蒸汽机的研制与改进工作。

但是，困难接踵而来。

当时瓦特已家道中落，只能勉强维持生活，而做实验研究却需要大笔经费来支持，对瓦特来说，那是他一生中最黑暗的时期。他东奔西走，找遍了所有的亲戚朋友，最后才租到了一间地下室，购置了最基本的实验器材，开始了他的艰辛探索。

一贫如洗，债台高筑的瓦特在艰苦的环境中，也曾灰心过，他曾对人说

过这样的话：“一个人想发明一件东西，是最愚蠢不过的事情。”

但是，难能可贵的是，这种沮丧的心情只在他心底似昙花一现，他的执著与坚毅使他终将获得最后的成功。

成功之前的跋涉却是艰苦的，正如“成功的花，人们只惊羡它现时的明艳，然而当初它的芽浸透了奋斗的血雨”。

早在 1761 年和 1762 年，瓦特就已经进行过改进蒸汽机的实验，结果都以失败而告终。辞去格拉斯哥大学的工作一年之后，瓦特终于制成了自己的蒸汽机，他激动万分，辛苦的结果会是什么？他期待着成功的答案。可是， 当他照原定步骤打开蒸汽机的开关时，它却一动不动，瓦特呆住了，原来蒸汽从四周都渗了出来，瓦特再一次体味到失败的辛酸。

贫穷、失败如影随形，使瓦特痛苦不已，也许这正应了中国古人的名言： “故天将降大任于斯人也，必先苦其心志，饿其体肤，空乏其身，行弗乱其所为⋯⋯”

人生的关键之处往往只差一步，成功与失败有时也是姊妹花，当你挺过这最艰苦的一步，成功也许就在眼前，瓦特的经历就是明证。

功夫不负有心人。1796 年，瓦特终于制成了一台新式蒸汽抽水机。他的这台蒸汽机克服了纽卡门蒸汽机的冷热交换的缺点，把蒸汽凝结在分开的凝结机中，当汽缸还热时，凝结机依然是冷的。他还设计了油润滑活塞、绝热层等部件，应用于他的蒸汽机上，此外，瓦特的蒸汽机还比纽卡门的蒸汽机节省了四分之三的煤炭，而且省时。

同年，瓦特如愿以偿地获得了第一个蒸汽机的专利权。

但是，瓦特不满足这台单动式蒸汽机，他的目的是要制造一台联动蒸汽机。

1775 年，瓦特得到伯明翰的大工厂主马泰夫·波尔顿的资助，获得了必要的资金和设备，继续从事蒸汽机的研制工作。

1782 年，联动式蒸汽机试制成功，通过阀门与蒸汽的压力，使活塞可以前后运动，带动各种机器。对此，马克思曾有过一段精辟的论述，“它可以使生产集中在城市，不像水车那样使生产分散在农村，它在工艺上的应用是普遍的，在地址的选择上不太受地点条件的限制。”

1784 年，瓦特再次获得专利证书。爱丁堡皇家学会接纳他为会员。1785 年，他又被吸收为伦敦皇家学会会员。1808 年，瓦特成为法兰西学士院成员， 1814 年成为法兰西科学院的八名外籍会员之一。

蒸汽机的发明给瓦特带来了始料不及的崇高声誉，然而更重要的却是它对社会生产力的巨大推动作用。

以英国为例，到 19 世纪初，英共有蒸汽机 1 万多架，总马力达 22.5 万。

到 18 世纪三四十年代，每个工人的生产效率比采用蒸汽机之前提高了 20 倍。蒸汽机用于煤炭工业，加速了机械化，方便了矿产的开采；蒸汽机用于纺织业，使纺织业蓬勃兴起，大型的蒸汽纺织厂开始出现；在交通运输方面的影响更是尽人皆知：1807 年，美国人罗伯特·富尔顿将瓦特蒸汽机用于汽船上， 世界上第一艘汽船从此诞生了；1814 年，自学成才的英国人史蒂芬逊将蒸汽机用于机车上，从此火车成为交通大动脉，穿越历史，驰骋至今。

蒸汽机的出现，是英国工业革命中具有决定意义的重要环节，英国拥有当时世界上最强大的纺织、煤炭、冶金、机械、交通运输业五大工业，成为“世界工场”。后起诸国在工业革命中，也都采用了瓦特蒸汽机。

从这个意义上讲，瓦特的蒸汽机影响了整个世界的历史进程。回溯篇首恩格斯的评价，可谓恰如其分。

1819 年 8 月 25 日，瓦特与世长辞，享年 84 岁，威斯敏斯特大教堂为他修建了纪念碑，树立了雕像，以使后人永远铭记这位伟大的发明家，科学界决定以“瓦特”作为计量功率的单位。

瓦特，一位百折不挠，善于思考的大发明家，他的名字将流芳百世。