瓦特发明蒸汽发生器对中国的影响有哪些

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。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（蒸汽发生器）的发明就是一件比较简单和偶然的事件。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。

所以，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。

瓦特纪念邮票

1. 那只开水壶是从哪儿来的？

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。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。

故事中，祖孙两人在厨房的场景太中国化了，有点想当然。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。

年轻时候的瓦特在玩蒸汽机

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。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，二是记载在一封信上的，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。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。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。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。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，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。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。

瓦特工作间

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。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。

3. 瓦特蒸汽机的社会作用和历史地位

纽可门蒸汽机效率很低，对煤的浪费非常大，只能在煤价低廉的产煤区使用。瓦特对蒸汽机的改进后，不仅用于带动水泵的蒸汽机增加了，同时蒸汽机可以直接驱动机械，无需通过提水来间接服务于生产。瓦特蒸汽机的出现，无疑及时解决了当时制约工业发展的瓶颈。在瓦特的讣告中，可以看出当代人对瓦特蒸汽机的评价：" 它武装了人类，使虚弱无力的双手变得力大无穷，健全了人类的大脑以处理一切难题。它为机械动力在未来创造奇迹打下了坚实的基础，将有助并报偿后代的劳动。"

瓦特蒸汽机推动了机械工业甚至社会的发展：蒸汽动力的出现，使工厂摆脱了水力条件的限制，工业化速度加快，工业城市兴起，到 19 世纪上半期大机器生产基本取代了工场手工业；蒸汽机的广泛应用，促进了机器制造、采煤、冶金等一系列工业部门的技术和机器的使用；带来了交通运输业的革命，铁路和汽轮运输的出现，加强了世界各国之间的联系。恩格斯对蒸汽机的社会作用有过很高的评价，" 蒸汽机是一个真正的国际发明，而这个事实又证实了—个巨大的历史性进步。"" 分工，水力，特别是蒸汽力的利用，机器的应用，这是从十八世纪中叶起，工业用来摇撼旧世界基础的三个伟大的杠杆。"

4. 瓦特蒸汽机出现的外在条件

瓦特的成功，虽然离不开他的聪明才智和坚持奋斗，但与当时的外部条件也是密不可分的，这主要包括科学理论的发展、制造技术的日益成熟、社会大众对发明的投资热情、以及政府对发明的保护制度。

瓦特蒸汽机技术上的多次突破，都有赖于科学的进步，力学、热学、真空和气体性质方面的科学理论发展为蒸汽机的发明奠定了知识基础。另外还得益于当时社会充满了浓厚的科学氛围，一些科学家、工程师、学者以及科学爱好者经常聚会交流。瓦特就参加了一个这样的学社，进一步增长了科学见识，开阔了思路，对蒸汽机的改进也起到了不可替代的作用。据说，" 太阳与行星 " 曲杆齿轮联动装置的想法就来源这个叫圆月学社的社团。

博尔顿

英国钢铁工业和加工技术设备的发展，也为蒸汽机的改进提供了优质的材料和精确的工艺基础。在瓦特改进蒸汽机的漫长过程中，耗费了大量的资金。不仅瓦特自己一度 " 山穷水尽 "，还让他的合伙人罗巴克破产、波尔顿濒临破产。实业家们之所以肯慷慨解囊、资助瓦特改进蒸汽机的研究，这是当时社会对发明的狂热的反映。归根结底是市场需要和经济利益的作用。一些眼光长远的商人非常愿意资助这样的发明，并会因此而有较好的经济回报。

当时英国政府也大力鼓励发明创造，采用的办法就是专利制度，就是技术公开换取法律保护，法律保护可以使发明人从中获利。瓦特的主要财富来源不是制造蒸汽机的工厂，而是广泛转让的效率高能蒸汽机的发明专利。是专利让瓦特的生活变得富庶，同时也使他继续对蒸汽机做进一步的研究改进成为可能。

5. 瓦特成功的内在条件

社会大生产的需求和科学技术的发展是瓦特蒸汽机发明的外部因素，而纵观瓦特自身所具备的素质，也无疑是一个合适的人选。

瓦特具有很高的科学素养，他尽管没有上过大学，但受过完整的中学教育，并且成绩也是名列前茅的。尽管是个工匠，但瓦特对科学知识充满了强烈的求知欲，这也是他选择在格拉斯哥大学工作的原因，而这段经历让他有机会掌握了更前沿的科学理论。瓦特参加的科学团休——圆月学社的活动扩展了瓦特的科学见识，形成了正确的科学思想。瓦特之所以能发现纽可门蒸汽机的缺点，就是因为他学习并掌握了布莱克教授的潜热理论和热容量的概念。

瓦特的性格虽然过于谨小慎微，并且极端固执，但也有想象力丰富的一面，在问题面前总是能想到新的方法。瓦特的谨小慎微固然严重影响了蒸汽机的改进速度，但这也造就了瓦特蒸汽机的高质量：机身稳重、运转起来准确平静，体现了制造者的独具匠心和对工艺的精益求精。说到瓦特的执拗，倒不如说他是意志坚定。

瓦特蒸汽机改进过程中得到了大量的资金，有人说是瓦特的名气为他带来的投资，但实际上是瓦特自己也比较主动，瓦特是清晰地认识到了资金对改进蒸汽机的重要性的。为了能使博尔顿成为这个项目的合伙人，瓦特曾在一封给他的合伙人罗巴克的信写道：" 我期待您能与博尔顿先生通力合作 , 并且希望你们能达成某种协议，即使条件对我们有点苛刻，我也希望您能接受下来…… " 瓦特对资金的重视不无道理，比如同时代的特里维西克，他设计建造的蒸汽机车已经成功地跑了 16 公里，但却因没有与企业家联合，自己又不善经营，不仅蒸汽机没有推向市场，还落到了破产的地步，死时连丧葬费用都是由他的朋友们支付的。

特里维西克

6. 对瓦特的一些非议

现在，人们对瓦特的评价是很高的，是世界公认的蒸汽机发明家，他为蒸汽机的推广使用做出了不可磨灭的重要贡献，有力的推动了社会的前进。但盛名之下，必有所累，瓦特自然也不例外，从当时直到现在一直都存在着对他的非议。虽说世无完人，瓦特也不可能不存在缺点，但对于这些非议，还是需要我们做一些分析。综合来看，对瓦特的指摘主要集中在以下几个方面：对蒸汽机是否拥有全部的发明权问题、利用专利保护垄断来打击对手、学阀作风严重阻挠新技术等三方面。

对瓦特发明权的异议包括两方面：一方面是不承认瓦特发明蒸汽机的历史地位，另一方面是怀疑瓦特所申请的专利是否有别人的成果在内。瓦特之前就已经有了纽科门蒸汽机，我们将瓦特蒸汽机与纽可门蒸汽机、瓦特之后的蒸汽机对比就会发现：瓦特蒸汽机把活塞的往返的直线运动转变为齿轮的旋转运动，并加装了一个飞轮圆周运动更加均匀，真正成为能带动一切工作机的动力机，另外他还发明了配套的双向汽缸、离心式调速器、压力计、计数器、示功器、节流阀等，并且瓦特蒸汽机在这之后的 50 年之内几乎没有什么改变。这些都证明了瓦特蒸汽机是一个完善的、成熟的蒸汽机，把蒸汽机的发明权归于瓦特是名至实归的，瓦特无愧于蒸汽机发明家的称号的。

如其它很多重大发明一样，关于瓦特是否是一些蒸汽机相关的专利的发明者上一直有很多争议，其中最重要的分离式冷凝器，毫无争议是由瓦特早期提出并独自发明的。异议较大的是 " 太阳与行星 " 曲杆齿轮联动装置的专利，但这个证据也就是瓦特在给博尔顿的一封信。信中在提到该项发明的产生时说道：" 我试验了一个圆周运转的引擎模型，它是由威廉 · 默多克在我原有的计划上重新提出并实现的。" 倒是威廉 · 默多克本人从未对这项专利的所有权提出过异议，他一生都工作于博尔顿与瓦特的公司，并在瓦特退休后被吸收为合伙人之一，所以，说瓦特剽窃了别人的发明成果是占不住脚的。

对瓦特非议较大的是瓦特利用专利法的禁令，保持自己公司的垄断地位，并阻止和压制了别人的发明创造。由于旋转式发动机的成功使得博尔顿和瓦特难以满足日益增加的需求，于是其它工厂和工程师们便开始对改进蒸汽机跃跃欲试了。的确，那些使用了新型蒸汽机的工厂受到了博尔顿与瓦特的代理人的关注，一旦他们发现这类发动机，就以禁令作为威力，要求物主支付专利费。这涉及到博尔顿 - 瓦特公司的盈利方式，他们并不是靠卖蒸汽机挣钱，而只是收取专利使用费。因此他们需要对专利侵权现象进行索赔，如果听之任之，那么他们的下场就只能是破产。

专利说明

瓦特是一个绅士，为其他工业革命时期的知名人士所尊重，这很能说明他的人品。当反对这项专利垄断的压力不大时，瓦特虽然威胁说要对侵权行为提出控诉，却并没有采取任何法律行动。后来，对这项发明专利抨击的势头猛烈了，瓦特不得不为荣誉而开始了法律诉讼。比较有名的是博尔顿—瓦特公司对布尔，分别于 1793 年 6 月 1795 年做了二次审理；对霍恩布洛尔和马伯利，于 1796 年和 1799 年做了二次审理，均裁定这项发明专利有效。为时 6 年的法律战的胜利确实是徒有虚名的，因为这项发明专利权的期限剩下还不到一年了。无论是对博尔顿—瓦特公司的垄断地位，还是经济利益已经是没什么作用了，对阻止和压制别人的发明创造就更谈不到了。

财富、荣誉、奉承对给晚年的瓦特带来的是心境安宁 , 头脑冷静和自知之明，以及保持谦虚而无丝毫傲慢和装腔作势的作风。当时的年轻人赞美瓦特是一位令人爱戴的老人，不仅谦虚谨慎，而且他那卓越才华，都永远保持着某种动人的淳朴的品性。在专利权到期后，瓦特也完全退休了，回到了他自己的工作间，不再参与公司的任何业务了。退休后瓦特只对高压蒸汽机表达了自己的反对意见，发明高压蒸汽机的特里维西克在给朋友的信里写道：我相信博尔顿和瓦特先生将不择手段地对我进行诋毁。因为瓦特认为高压蒸汽发动机的锅炉存在有爆炸危险、连接处难以密封等危险，而且当时高压蒸汽机也确实发生了爆炸事故。对于这个学术问题，应该站在当时的历史条件下看问题，用今天的眼光来指责瓦特，只能算是事后诸葛亮了。

纵观瓦特的一生应该是无可指摘的，成功后的瓦特没有变得保守，他对蒸汽机进行了持续不断的改进，瓦特蒸汽机的成功也很大程度地促进了技术进步。当然瓦特在维护专利权和学术争论中的做法并非完美无缺，但如果说他有学阀作风，以至都阻碍了技术发展，确实是言过其实了。

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