书摘月圆之夜聚会的奇人们推动了工业革命?

  对于大多数中国读者来说,“月光社”这个名称非常陌生,但是在18世纪英国和美国很多名人的传记中都会提到这个组织,因为它聚集了当时西方世界的技术精英,而且对欧美的工业革命产生了巨大的影响。有的人可能会觉得它像是一个神秘组织,其实它既神秘也不神秘。

  说它神秘是因为这群人会在月圆的晚上相聚在伯明翰某个人的家里,而且聚会者是经过严格挑选的。说它不神秘,是因为这只是一个民间的科学团体,其成员并不做什么神秘的事情,只是讨论科学和技术而已。之所以选择月圆之夜聚会,是因为当时没有路灯,要靠月光照明,故取名月光社。

  月光社并没有明确的成立时间,它的历史可以追溯到1757年或者1758年。当时伯明翰的工厂主马修·博尔顿(Matthew Boulton,1728—1809)和他家的私人医生老达尔文(Erasmus Darwin,1731—1802)经常在一起讨论一些科学问题。老达尔文是一名医生,也是科学家。事实上,进化论早期的一些想法就来自老达尔文,而写《物种起源》的查尔斯·达尔文是他的孙子。后来,博尔顿和老达尔文又聚集了伯明翰地区其他的技术精英,办起了月光社。

  1758年,正在英国出差的美国科学家本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin,1706—1790)应邀加入了月光社,并且在回到美国之后,还和英国的月光社会员一直保持通信往来。几年后,又有几位重量级的科学家和发明家加入进来,其中包括瓦特、地质学家韦奇伍德(Josiah Wedgwood,1730—1795),以及前面讲到的普利斯特里等人。此外,现代化学之父拉瓦锡以及美国《独立宣言》的起草人、科学家杰斐逊(Thomas Jefferson,1743—1826)也相继加入。当然,在这群人中,直接开启工业革命大门的是瓦特,他和博尔顿为第一次工业革命提供了动力来源—蒸汽机。

  其实讲瓦特发明蒸汽机的说法并不准确。蒸汽机在瓦特之前就有了,瓦特是改进了蒸汽机,或者说他发明了一种万用蒸汽机,让蒸汽机被广泛应用。

  最早发明蒸汽机的是英国工匠托马斯·纽卡门(Thomas Newcomen,1664—1729)。1710年,他发明了一种固定的、单向做功的蒸汽机,用于解决煤矿的抽水问题,这是人类第一次能够利用生物能和自然能(风能、水能)以外的动力。但是,纽卡门发明的蒸汽机非常笨拙,而且适用性差,效率低下,因此,从来没有能走出英国,其意义更多是象征性的。在随后的半个多世纪里,没有人能够改进它—这不是因为工匠们不想改进,而是他们根本就不知道如何改进。在牛顿和瓦特之前,一项技术的进步需要非常长的时间来积累经验,或者说获得信息和知识的过程非常漫长,常常要持续几代人。

  瓦特和他之前的工匠都不同,他是通过科学原理直接改进蒸汽机,而没有靠长期经验的积累。虽然各种励志读物把他描写成没有上过大学,仅靠自己的努力实现成功逆袭的人物,但这其实是对瓦特生平的误解。瓦特生长在一个中上层家庭,学习成绩优异,从小就爱摆弄各种机械,只是因为后来父亲破产,他才失去了上大学的机会。由于他天资聪颖,善于修理各种机械,因而得以进入苏格兰的格拉斯哥大学,并当上了修理仪器的技师。在格拉斯哥大学,他利用工作之便,系统地学习了力学、数学和物理学的课程,并与教授讨论理论和技术问题。因而,瓦特后来改进蒸汽机的想法不是来自经验,而是来自理论,这和当年牛顿发明反射式望远镜的过程很相似。

  1763年,格拉斯哥大学的一台纽卡门蒸汽机坏了,正在伦敦修理,瓦特得知后请求学校取回了这台蒸汽机,并亲自修理。很快,瓦特就把这台蒸汽机修好了,但是它的效率实在太低。瓦特仔细分析了原因,发现这种蒸汽机的活塞每推动一次,气缸里的蒸汽都要经历先冷凝然后再加热的过程,使得80%的热量耗费在维持气缸的温度上。此外,这种蒸汽机只能做直线运动,不能做圆周运动。瓦特决定改进蒸汽机,他将冷凝器与气缸分离开来,并且在1765年制造了一个可以运转的模型,然后他就离开了大学,专心研制新的蒸汽机。

  不过,设计出模型和造出蒸汽机是两回事。首先,资金就是一个大问题。所幸的是,当时一位名叫约翰·罗巴克(John Roebuck)的工厂主给了瓦特资金上的支持。但是,由于当时金属加工的水平不高,因此活塞和气缸一直做不好,这样8年很快就过去了。到了1773年,罗巴克破产,瓦特依然没有造出蒸汽机。这一段时间正是瓦特一生最不走运的时期,他的太太也撒手人寰,留下5个孩子要抚养。瓦特一度想到俄国去碰碰运气,因为那里正在高薪招聘他这样有经验的技师。这时,瓦特所在的月光社的一位朋友将他挽留了下来,这个人就是后来瓦特终生的合作伙伴马修·博尔顿。

  在博尔顿的帮助下,瓦特得以渡过难关。1773年,博尔顿卖掉了自己大部分的生意,全力支持瓦特的研究工作。博尔顿在写给瓦特的信中表明了自己的决心:“我将为蒸汽机的诞生创造一切条件,我们将向全世界提供各种规格的发动机,你需要一位助产士来减轻负担,并且把你的孩子介绍给全世界。”最后,博尔顿花了一大笔钱(1200英镑)买到了罗巴克手中的那部分专利份额,从此,他和瓦特开始了他们改变世界的合作。

  博尔顿的参与,使瓦特得到了更多的资金、更好的设备和技术上的支持。特别是在制造工艺方面,他们使用了当时英国的工程师约翰·威尔金森(John Wilkinson)制造加农炮的技术,解决了活塞与大型气缸之间的密合难题。终于在1776年,第一批新型蒸汽机制造成功并投入工业生产。博尔顿和瓦特随后赢得了大量订单,以至在接下来的5年里,瓦特常常奔波于各个矿场之间,安装新型蒸汽机。这些生意给博尔顿和瓦特的公司带来了巨大的利润。在挣钱的同时,瓦特依然没有忘记继续改进蒸汽机,除了提高蒸汽机的通用性和效率,瓦特等人还让蒸汽机能够做圆周运动,这样一来,蒸汽机的应用范围就大大地拓宽了。此后,瓦特和他的同事所发明的蒸汽机被称为“万用蒸汽机”。

  在随后的6年里,瓦特又对蒸汽机做了一系列改进,发明了双向气缸,极大地提高了蒸汽机的效率,并且使用至今。瓦特还通过使用高压蒸汽阀,提升了蒸汽机的工作压力。所有这些发明结合到一起,使得瓦特的新型蒸汽机的效率达到了纽卡门蒸汽机的5倍。当英国国王参观博尔顿和瓦特的工厂时曾经问博尔顿,你们在制造什么机器?博尔顿回答道:“陛下,我们在为全英国提供动力。”事实也是如此,他和瓦特所做的事情是为工业提供动力,而不单纯是一种机器。

  蒸汽机的迅速普及与月光社的另一个成员有关,他就是地质学家韦奇伍德。当时,韦奇伍德在英国发现了制造瓷器所必需的高岭土矿,于是转而制造瓷器。在韦奇伍德之前,德国、奥地利和法国都有了自己的瓷器制造业,中国和日本的瓷器也大量卖到欧洲,市场上的竞争已经开始逐渐激烈起来。作为后来者,韦奇伍德原本毫无竞争优势,但他很快后来居上,成了全世界有名的瓷器大王。

  韦奇伍德手中有一个秘密武器,那就是他的朋友瓦特发明的蒸汽机。韦奇伍德将蒸汽机引入瓷器制造,开制造业中首次大规模使用蒸汽机之先河。韦奇伍德将黏土的研磨和陶坯的制造等非常费人力的工序用机器取代,把工匠集中在更需要技艺的工序中。工匠的职责分得很细,这使得每个工种的技能都达到了很高的水平。这样,瓷器制造便第一次做到了质量和数量同时提高。而在此之前,增加数量总是以牺牲质量为代价。在随后各个采用蒸汽机的产业中,不仅效率大大提高,而且不同批次的产品在品质上都是一致的,这为后来形成统一定价、统一市场的现代商业奠定了基础。韦奇伍德的后人继承了家族的瓷器业,1812年,他们将牛骨粉加到高岭土中,这样烧制出来的瓷器更加洁白,由此发明了我们今天使用的骨质瓷器。骨质瓷器比单纯用高岭土烧制的瓷器更结实,抗撞击力更强,因此可以做得更薄,甚至做到半透明的状态。凭借韦奇伍德等人的贡献,英国人只要花一个先令就能买到一件高品质的瓷器。而在100年前,高品质的瓷器还只是王室和贵族的专用品。

  瓷器的普及改变了欧洲人的饮食习惯,老百姓的分盘用餐便是从那个时候开始的,因为每个家庭都买得起多套瓷器。从韦奇伍德的时代开始,瓷器首次在世界范围内出现了供大于求的情况。市场竞争日益激烈,一个瓷器厂如果无法持续创新产品的样式、提升产品的品质,产品就会滞销。

  瓦特后来可谓名利双收。1785年,他当选为英国皇家学会会员。后来他和博尔顿将蒸汽机卖到了全世界,加上专利转让的收入,瓦特晚年非常富有。瓦特的成功为英国的发明家树立了榜样——通过自己的发明创造,在改变世界的同时,也改变了自己的命运。后世评价道,牛顿找到了开启工业革命的钥匙,而瓦特则拿着这把钥匙开启了工业革命的大门。

  瓦特的成功不仅是技术的胜利,也为人类带来了一种新的动力来源,更重要的是,他掌握了新的方法论—机械思维。在瓦特之后,机械思维在欧洲开始普及,工匠们发明了解决各种问题的机械,从此,世界进入了以蒸汽为动力的机械时代。

  至于月光社,它起到了催生工业革命的媒介作用。正是靠这个民间的技术团体,蒸汽机才得以从理论变成产品,并且发挥出改变世界的作用。从普利斯特里、拉瓦锡到瓦特、博尔顿,再到韦奇伍德,技术和商业的发展脉络是一脉相承的。在那个时期前后,各种科学和技术社团(协会)的出现,对信息的流通厥功至伟。在月光社之前,英国于1660年成立了皇家学会,法国于1666年成立了皇家科学院,即今天的法兰西科学院。在英国,牛顿、胡克、哈雷、波义耳和惠更斯等人的科学成就,在很大程度上受益于皇家学会里经常性的交流;而在法国,皇家科学院也起到了同样的作用。

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