这个人改变了世界格局，加速了全球变暖，还顺便干掉一个古老帝国
梵观点2021-03-16 12:48
今天我们来讲影响人类历史进程的名人第25位，瓦特。
瓦特其实人们并不陌生，关于《茶壶与小瓦特》的故事估计在我们的童年时期大比例的都被灌输过。
“小时候，瓦特看见奶奶做饭，炉子上有烧开水的茶壶，壶盖上下跳动。他询问奶奶这一现象发生的原因，但奶奶无法回答。于是，瓦特常常坐在炉子旁观察，他发现是水的蒸汽将壶盖顶开。长大后，瓦特不断地研究这个问题，最终发明了蒸汽机。”
不过我要告诉您，这只是又一个，“我很小，所以你可以骗无知的我”的段子。这只是为了启蒙观察力与科学兴趣培养而杜撰的名人小故事罢了。瓦特小时候可能真的观察过跳动的茶壶盖，但是蒸汽机并不是他发明的。
早年经历
1736年1月19日，詹姆斯·瓦特出生于英国苏格兰格拉斯哥附近，克莱德河湾（Firth of Clyde）上的港口小镇格林诺克。瓦特的父亲拥有一个造船作坊同时还是小镇的官员。瓦特的母亲Agnes Muirhead出身于一个贵族家庭并受过良好的教育。
而就在瓦特出生前的1712年，一个名叫托马斯·纽科门（1664年2月- 1729年8月5日）的发明家，创造了第一台实用型蒸汽机，来解决煤矿快速抽水的动力问题。它相当于20匹马同时工作的动力，可以把几百英尺以下的水抽至地面上来。但是由于这种蒸汽机的热交换效率很低，极其耗费煤炭，所以当时只能为煤矿所使用。所以实用蒸汽机之父并不是瓦特。
托马斯矿井抽水蒸汽机
瓦特小时候因为身体较弱去学校的时间不多，（所以才有时间天天在厨房看奶奶烧水-这只是一个玩笑）主要的教育都是由母亲在家里进行。瓦特从小就表现出了过人的动手能力以及数学上的天分，并且接受了很多苏格兰民间传说与故事。
瓦特17岁的时候，母亲去世了，而父亲的生意开始走下坡路。瓦特到伦敦的一家仪表修理厂做了一年的徒工，然后回到苏格兰格拉斯哥打算开一家自己的修理店。尽管当时苏格兰还没有类似的修理店，但是由于他没有做够要求的7年徒工，他的开店申请还是被格拉斯哥的锤业者行会（管理所有使用锤子的工匠）拒绝了。1755年瓦特离开苏格兰，到伦敦寻求仪器制造匠的培训。
2年后瓦特回到家乡，当时格拉斯哥大学（格拉斯哥大学：始建于1451年，世界百强名校，英国顶尖学府，位于英国苏格兰第一大城市格拉斯哥市，是英语世界国家第四古老的大学）的教授提供给瓦特一个机会，让他在大学里开设了一间小修理店，这帮助瓦特走出了困境。其中的一位教授，物理学家与化学家约瑟夫·布莱克（Joseph Black）之后更是成了瓦特的朋友与导师。
由于瓦特精湛的手艺，格拉斯哥大学任命瓦特为其正式“数学仪器制造师”，并在校园里安排了一个车间。
与蒸汽机结缘
1763年，也就是瓦特27岁的时候，在朋友罗宾逊教授的引导下，瓦特才开始了对蒸汽机的研究。但直到此时，瓦特也还从未亲眼见过一台可以运转的蒸汽机，虽然当时蒸汽替代畜力为人类提供动力已经有超过半个世纪的历史了。但是人们并没有看到这种动力的潜在价值，而这给了瓦特一个机会，他凭借能找到的有关蒸汽机的资料开始建造自己的蒸汽机实验模型，然而都以失败告终。
1763年，瓦特得知格拉斯哥大学有一台纽科门蒸汽机（Newcomen steam engine）（就是蒸汽机之父发明的那种），但是正在伦敦修理，于是他请求学校取回了这台蒸汽机并亲自进行了修理。修理后这台蒸汽机终于勉强可以工作，但是效率很低。经过大量实验，瓦特发现效率低的原因是由于活塞每推动一次，气缸里的蒸汽都要先冷凝，然后再加热进行下一次推动，从而使得蒸汽80%的热量都耗费在维持气缸的温度上面。于是他决定进行改良！
1765年，瓦特取得了关键性的进展，他想到将冷凝器与气缸分离开来，使得气缸温度可以持续维持在注入的蒸汽的温度，并在此基础上很快建造了一个可以连续运转的模型。
瓦特的英国合伙人
然而制造出一台更高效率的实用蒸汽机还要面对很多困难。
首先是资金，布莱克教授在前期提供了一些帮助，但更多的资助来自于约翰·罗巴克（John Roebuck）。罗巴克当时是一位成功的企业家，著名的卡伦钢铁厂的拥有者，在罗巴克的赞助下，瓦特开始了新式蒸汽机的试制，并成为新公司的合伙人。
试制中的主要困难还在于活塞与气缸的加工制造工艺上。当时的工艺水平下钢铁工人更像是铁匠而不是机械师，所以制造的结果很不满意。此外由于当时的相关专利申请需要国会的认可，大部分的资金都花费在相关程序上。由于资金的短缺，瓦特不得不另找了一份运河测量员的工作，并一干就是8年。
马修·博尔顿
马修·博尔顿（Matthew Boulton，1728年9月3日－1809年8月18日），英国制造商和工程师。出生于英国伯明翰市，父亲是一位玩具制造商（制造各种小铁片）。1749年博尔顿成为父亲公司的生意合伙人。
1767年出于其工厂对动力的需求，博尔顿认识了瓦特。瓦特则非常高兴有工厂能发展其改良蒸汽机技术的优势。
博尔顿工厂
1772年因为瓦特的合伙人约翰·鲁巴克破产还欠了博尔顿1200英磅后陷入经济困境。博尔顿借机会拥有了瓦特改良蒸汽机三分之二的专利权，并免除约翰的债务。三年后博尔顿和瓦特正式成为合伙人，博尔顿倾其所有精力和财力使瓦特的蒸汽机梦想成为现实。博尔顿在1775年透过国会将瓦特的专利保护从1769年延长到1799年。瓦特与博尔顿从此开始了他们之间长达25年的成功合作。
与博尔顿的合作，使得瓦特得到了更好的设备资金以及技术上的支持，特别是在加工制造工艺方面。新型蒸汽机制造的一个主要困难在于活塞与大型气缸的密合，这个问题最终被约翰·威尔金森（John Wilkinson）解决，他在改进加农炮的制造时提出了一种新的精密镗孔加工技术，可以用于蒸汽机的制造。
瓦特的这位合伙人除了是一位精明的商人，还是一位艺术家，而他的婚姻也比较奇葩，他首先娶了自己的远房表妹，之后又娶了妻子的妹妹。
2011版50英镑的背面印的是詹姆斯·瓦特（James Watt）左和马修·博尔顿（Matthew Boulton）
瓦特蒸汽机
1774年瓦特将自己设计的蒸汽机投入生产。
1776年博尔顿-瓦特蒸汽机在波罗姆菲尔德煤矿首次向公众展示其工作状态。
1776年，第一批新型蒸汽机制造成功并应用于实际生产。这批蒸汽机由于还只能提供往复直线运动而主要应用于抽水泵上。但是由于效率高，节省燃煤，在之后的5年中，瓦特赢得了大量的订单并忙于奔波于各个矿场之间安装由这种新型蒸汽机带动的水泵。（大概整个英国有500多套新式蒸汽机在工作，并形成了托马斯蒸汽机与瓦特蒸汽同时代工作的场面）在博尔顿的要求下，瓦特开始继续研究如何将蒸汽机的直线往复运动转化为圆周运动，以便使得蒸汽机能为绝大多数机器提供动力。一个显而易见的解决办法是通过曲柄传动，但是该项专利所有人，约翰·斯蒂德（John Steed）要求同时分享瓦特此前的分离冷凝器的专利，这一要求被两人坚决地拒绝了。
1781年，瓦特公司的雇员威廉·默多克（William Murdoch）发明了一种称为“太阳与行星”的曲柄齿轮传动系统，并以瓦特的名义成功申请了专利。这一发明绕开了曲柄专利的限制，极大地扩展了蒸汽机的应用。之后的6年里，瓦特又对蒸汽机作了一系列改进并取得了一系列专利：发明了双向气缸，使得蒸汽能够从两端进出从而可以推动活塞双向运动，而不是以前那样只能单向推动；使用节气阀门与离心节速器来控制气压与蒸汽机的运转；发明了一种气压示工器来指示蒸汽状况；发明了三连杆组保证气缸推杆与气泵的直线运动。由于担心爆炸的危险以及泄露问题，瓦特的早期蒸汽机都是使用低压蒸汽，后来才引进了高压蒸汽。所有这些革新结合到一起，使得瓦特的新型蒸汽机（联协式蒸汽机）的效率是过去的纽科门蒸汽机的5倍。
瓦特蒸汽机模型
1782年瓦特的双向式蒸汽机取得专利，同年他发明了一种标准单位：马力。
1782年，韦奇伍德在伊特鲁里亚陶瓷厂大规模采用博尔顿——瓦特铸造厂生产的联协式蒸汽机和伯明翰厂生产的动力机床，进行机械化陶瓷生产。
1784年，瓦特对联协式蒸汽机进行了改进，增加了一种自动调节蒸汽机速率的装置，使它能适用于各种机械的运动。从此之后，纺织业、采矿业、冶金业、造纸业等工业部门，都先后采用蒸汽机作为动力。
1785年以后，瓦特改进的蒸汽机首先在纺织部门投入使用，受到广泛欢迎。
1794年，瓦特与博尔顿合伙组建了专门制造蒸汽机的公司。在博尔顿的成功经营下，到1824年就生产了1165台蒸汽机，这让瓦特与博尔顿名利双收，积累了大量的财富。
1800年瓦特的专利与博尔顿的合作到期，他俩于同年退休。但他们的合作延续到下一代，马修·博尔顿与小詹姆斯·瓦特继续合作，同时吸收了威廉·默多克为合伙人，保证了了公司的持续成功。瓦特退休后曾与他的第二任妻子到法国与德国旅行，并且在威尔士购买了一所住宅。
1819年8月25日，83岁的瓦特于英国斯塔福德郡，汉兹沃斯（Handsworth, Staffordshire）的家中去世。
工业革命的关键人物
由于瓦特对蒸汽机的改良与推广，直接导致了以英国为首的欧洲国家开始进入“机器时代”而进行了社会工业革命变革。这也间接导致了后来世界格局发生的巨大变化，东方与西方势力倒转，机器代替了人力与畜力，使得生产力得的极大提高。蒸汽船，蒸汽火车的出现更加促进了商业的繁荣。可以说后来西方列强撬开古老东方大国，瓜分世界殖民，瓦特起到了间接推进的关键作用，而他的合伙人博尔顿当时也为东印度公司制造了大量的铜币。英国的崛起与东方的势力的衰落，这两位“功不可没”。
当然，高效推翻低效，先进取代落后本来就是人类历史发展洪流不可逆转的过程。
为什么蒸汽机不是发明在强盛的东方大国
其实中国古人很早就开始对蒸汽进行利用，不过我们的老祖宗把这种力量用在了吃喝玩乐上。
最熟悉的就是日间主食馒头，馒头或者说蒸这种烹饪方法就是对蒸汽的一种利用，再有就是跑马灯在公元1000左右，我们的先祖就已经把加热的空气玩得溜溜的。跑马灯中国传统玩具之一，灯笼的一种，常见于元夕、元宵、中秋等节日。灯内点上蜡烛，烛产生的热力造成气流，令轮轴转动。轮轴上有剪纸，烛光将剪纸的影投射在屏上，图象便不断走动。因多在灯各个面上绘制古代武将骑马的图画，而灯转动时看起来好像几个人你追我赶一样，故名走马灯。
除此之外，你可能觉得是不是我们古代的工业加工水平没有办法加工精密金属？
这是三国时期的青铜弩机（弩的击发机构）我们老祖宗玩这个东西的时代，瓦特的先祖还在石器时代末期。
还有明代的浑天仪，这种高精度的复杂仪器我们都能做，蒸汽机更不在话下。但是为何我们没有发明蒸汽机？
答案主要是两方面，其一，以农业立国的根基不能动，历朝历代的统治者都是重农抑商，主要是因为人口众多，人力必须有地方释放，一切试图解放人力来提高生产力的做法都是有潜在风险的。比如对东周时期对墨家的打压，工科类的鲁班搞点小发明盖房子可以，但是不能搞替代人力的，如果蒸汽机发明了，众多人口劳动力被释放出来，闲则生乱。人民没有每日的劳作要干，成了流民就要出乱子。日本也有类似的情况，由于人力成本极其低廉，曾经一个时期日本的马是不用金属马蹄掌的，而是使用一种草编的马掌，类似给马穿了草鞋，而且半天一换！为什么，因为生产草鞋马掌的成本与更换成本远低于金属马掌。管中窥豹，“保就业，就是保稳定。”
猜猜美国农村是什么时候普及联合收割机？1870年！比中国早了100多年！直接起因就是南北战争造成的人力短缺。（早期联合收割机是马拉的）
生产力低，人口太多，资源不足，大部分人只求能活下去，因此人力成本不断降低，甚至到了人力比畜力成本还低的程度。在这种社会结构里，谁要搞蒸汽机这种玩意，就是反社会的做法啊。
其二、大明王朝继承和发展了元朝的职业世纪制，把帝国人口分为农民，军人，工匠三大类，在三大类中再分若干小类。比如工匠之中，还分为厨子、裁缝、船夫等。职业先天决定，代代世袭，任何人都没有选择的自由。朱元璋还在明朝的《大诰》力规定，每个人都要有固定的职业。“再次申明不许不务正业，大家要互相知道彼此的职业，我的这个命令一下，各地政府，邻人，里甲，对这些不务正业者，要告诫训诲，让他们立刻找活干。这些人要是做了坏事，案发之日，四邻里甲同坐其罪！” 参见《大明王朝的七张面孔》
首先，按照明朝的法律，民间就没有计划和安排“发明家”这一职位，一个人不从事劳动，而天天捣鼓什么发明，搞些奇奇怪怪的东西，很有可能要把被邻居告发。当然，什么“物理学家”“化学家”“数学家”同样不属于“体制内”的职业，只能在道观里炼炼丹、搞搞修仙什么的，在当时的社会也很难有安身立命的根本。科研发展需要符合统治者的需求，举个例子，观天象知天意在寡人看来很重要，那么社会上最厉害的发明家你都来我的天监司捣鼓科研吧。民间你们就搞点竹蜻蜓，跑马灯之类的小玩意自娱自乐一下就好。
而这种学术科研自由的氛围在英国呢？1660年，英国有444所学校，每4400人中便有一所学校，大约每隔12英里就有一所学校。1675年，英国男性的识字率大约在40%。1645年，英国发行了700多种报纸。
西欧科学起步的时候，大批贵族起了相当大的作用，且不提皇家科学院花的是国王的钱，伏特得到拿破仑巨额的奖赏，洛必达花三百利弗尔巨资从伯努利那里买来洛必达法则。很多科学家自己就是贵族或者富N代，比如伽利略，笛卡尔，安培，卡文迪许，阿伏伽德罗。像焦耳、麦克斯韦，达尔文这样的小康家庭就算是穷的了。当时有很多天赋不够的贵族子弟转向博物学研究，像达尔文一样去新大陆游览，一般都成为青史留名能给某些新发现的动植物命名。
以上只是一些整理的各种观点。而至于瓦特与蒸汽机对世界起到的影响已经有目共睹了。瓦特推动了世界变革，也促进了全球变暖，还顺便干掉了曾经不可一世，万国来朝的泱泱大国。
梵观点：发明可以改变世界，但是是变得更好，还是更糟，只有时间知道答案。
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