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拦Ｍ倍砺匏沟酃褂氚滤孤酃峥死锩籽呛透呒铀鳎⒐擞敕ü丝既肭直狈牵幽厦嫱驳桨滤孤酃诒狈呛椭卸牧斓亍Ｔ谟《龋�1764年，莫卧儿皇帝阿拉姆沙在布克萨尔战役中投降英国东印度公司，莫卧儿王朝沦为英国殖民者的附庸。在远东，由于路途遥远，西方国家直到19世纪才开始对中国下手，不过中国北方的近北极地区已经被俄罗斯占领，南方的印度成为英国殖民地，东南亚地区早就是西班牙、荷兰的殖民地了，1840年鸦片战争的爆发，最后一个亚洲强权也倒在了欧洲军队的枪口下。而这些都发生在英国的工业革命爆发并成为世界霸主的18世纪和19世纪。
17世纪末由于荷兰的资本和人才的大量流入，加上英国君主立宪制度的建立，英国不论在政治上还是经济上都为变革提供了前提条件，这个变革就是工业革命。在说道工业革命之前，我在欧洲的文艺复兴和大航海时代（六）中曾提到科学与技术慢慢融合到了一起，大规模的将科学知识和科学方法引入技术领域引发了工业革命，而工业革命使人类步入了现代社会。在政治经济方面都有了条件的前提下，我们来看一看科学与技术方面。上一篇我们知道，牛顿建立了他的科学体系，这是人类近代史上最完整的科学体系，牛顿在他的力学与数学体系中阐述了如何描述大到宇宙星体运动的物理学和数学的方法，也阐述了这些方法在小到地面上的任何物体运动的应用，从而开启了科学技术的融合，牛顿在自然哲学的数学原理一书中的序言中写到：“由于古人在研究自然事物方面，把力学看得最为重要，而现代人则抛弃实体形式与隐秘的质，力图将自然现象述诸数学定律，所以我将在本书中致力发展与哲学相关的数学。古代人从两方面考察力学，其一是理性的，讲究精确的演算，再就是实用的。实用力学包括一切手工技艺，力学也由此得名。但由于匠人们的工作不十分精确，于是力学便这样从几何学中分离出来，那些相当精确的即称为几何学，而不那么精确的即称为力学。然而，误差不能归因于技艺，而应归因于匠人。其工作精确性差的人就是有缺陷的技工，而能以完善的精确性工作的人，才是所有技工中最完美的。因为画直线和圆虽然是几何学的基础，却属于力学。几何学并不告诉我们怎样画这些线条，却需要画好它们，因为初学者在进入几何学之前需要先学会精确作图，然后才能学会怎样运用这种操作去解决问题。画直线与圆是问题，但不是几何学问题。这些问题需要力学来解决，而在解决了以后，则需要几何学来说明他的应用。几何学的荣耀在于，它从别人处借用很少的原理，就能产生如此众多的成就。所以，几何学以力学的应用为基础，它不是别的，而是普遍适用的力学中能够精确的提出并演示其技巧的那一部分。不过，由于手工技艺主要在物体运动中用到，通常似乎将几何学与物体的量相联系，而力学则与其运动相联系。在此意义上，理性的力学是一门精确的提出问题并加以演示的科学，旨在研究某种力所产生的运动，以及某种运动所需要的力。”不知道大家看明白没有，首先解释下几何学，西方的数学知识是包含在几何学里面的，我们可以把牛顿说的几何学等同于数学。在牛顿以前，科学家就是科学家，他们从事理论研究，就是牛顿所说的几何学，大家可能还记得我在古希腊罗马世界的哲学与科学（下）曾提到欧几里德几何学是鄙视实用价值的，这一点早就被柏拉图所谆谆教诲过。据说有一个学生听了一段证明之后便问，学几何学能够有什么好处，于是欧几里德就叫进来一个奴隶说："；去拿三分钱给这个青年，因为他一定要从他所学的东西里得到好处。"；我们知道几何学知识最早来自于生产生活中，比如建筑，而这些知识最先是掌握在牛顿提到的匠人手中，而最早将其提炼出来成为科学的是遥远的古代埃及祭祀们。我在青铜时代的哲学与科学一文中对此有描述，而希腊人的几何学知识也是从埃及、西亚继承过去的（见古希腊罗马世界的哲学与科学（上）），文艺复兴的时候又被意大利的哲学家们重新发扬，经过荷兰的哲学家们加工后到了牛顿这里已经到了一个临界点（欧洲的文艺复兴和大航海时代（六））。自然哲学的数学原理一书的发表为力学的几何化或者说数学化提供了完美的理论体系，也为工匠们进入理性的科学打开了大门，工匠与科学家的结合产生了工程师，技术与科学的融合引发了工业革命，而这一切从牛顿这里开始。
如果说牛顿及他同时代的科学家和哲学家们建立的近代科学体系为工业革命提供了理论体系，那么实施它的就是那些不起眼的工匠们，我们来看一看这些小人物。工匠自古时候产生社会分工的时候就存在了，亚当&；#8226；斯密在他的著作国富论中的开头就是从分工开始的，他详细的论述了分工的产生及其原因，并指出了分工的细化对社会的影响。亚当&；#8226；斯密注意到：“有些业务，那怕是最普通的业务，也只能在大都市经营。例如搬运工人，就只能在大都市生活。小村落固不待言；即普通集市，亦嫌过小，不能给他以不断的工作。散布在荒凉的苏格兰高地一带的人迹稀少的小乡村的农夫，不论是谁，也不能不为自己的家兼充屠户、烙面师乃至酿酒人。在那种地方，要在二十哩内找到二个铁匠、木匠或泥水匠，也不容易。离这班工匠至少有*哩之遙的零星散居人家，只好亲自动手作许多小事情；在人口众多的地方，那些小事情一定会雇请专业工人帮忙。农村工人几乎到处都是一个人兼营几种性质很类似因而使用同一材料的行业。农村木匠要制造一切木制的物品；农村铁匠要制作一切铁制的物品。农村木匠不仅是木匠，同时又是细工木匠，家具师、雕刻师、车轮制造者、耕犁制造者，乃至二轮四轮运货车制造者。木匠的工作如此繁杂，铁匠的工作还更繁杂。在苏格兰高地那样僻远内地，无论如何，总维持不了一个专门造铁钉的工人。因为他即使一日只能制钉一千枚，一年只劳动三百日，也每年能制钉三十万枚。但在那里，一年也销不了他一日的制造额，就是说销不了一千枚。水运开拓了比陆运所开拓的广大得多的市场，所以从来各种产业的分工改良，自然而然地都开始于沿海沿河一带。这种改良往往经过许久以后才慢慢普及到内地。现在，以御者二人马八匹，驾广辐四轮运货车一辆，载重约四吨货物，往返伦敦和爱丁堡间，计需六星期日程。然而，由六人或八人驾驶船一艘，载重二百吨货物，往返伦敦和利斯间，也只需同样日程。所以需一百人，四百匹马和五十辆四轮运货车搬运的货物，可借水运之便，由六人或八人搬运。而且，把二百吨货物由伦敦运往爱丁堡，依最低陆运费计算，亦需负担一百人三个星期的生活费和四百匹马五十辆四轮运货车的维持费，以及和维持费几乎相等的消耗。若由水运，所应负担的，充其量也不过是六人至八人的生活费，载重二百吨货船的消耗费，和较大的保险费，即水运保险费与陆运保险费之间的差额。所以，假若在这两都市间，除陆运外，没有其他交通方法，那末除了那些重量不大而价格很高的货物而外，便没有什么商品能由一地运至另一地了。这样，两地间的商业，就只有现今的一小部分，而这两地相互间对产业发展提供的刺激，也只有现今的一小部分。假使世界上只有陆运，则各僻远地区间的商业，一定会无法进行。有什么货物，负担得起由伦敦至加尔各答的陆上运费呢，即使有这种货物，又有什么输送方法能使货物安然通过介在两地间的许多野蛮民族的领土呢，然而，现今这两个都市，相互进行大规 模的贸易，相互提供市场，并对彼此的产业发展，相互给与很大的鼓励。由于水运有这么大的便利，所以工艺和产业的改良，都自然发初在水运便利的地方。这种改良总要隔许久以后才能普及到内地。由于与河海隔离，内地在长期间内，只能在邻近地方，而不能在其他地方，销售其大部分生产物。所只，它的货品销量，在长时间内，必定和邻近地方的财富与人口成比例。结果，它的改良进步总落在邻近地方的后面。我国殖民北美所开发的大种植园，都沿着海岸和河岸，很少扩展到离此很远的地区。”亚当&；#8226；斯密的这段论述可以证明2个问题：第一个就是工匠在人口越集中的城市分工越细，工种越多，需求量越大，技术越是专精，技术越是专精越会出现各种发明。第二个就是城市越大，对商业的需求越大，商业的需求越大对交通要求越大，上面描述的水运就是一个例子，在铁路还没有出现的情况下，陆上交通主要依赖内河运输和马车，而马车的成本比较高，所以人们开掘运河来运送商品。在欧洲的文艺复兴和大航海时代（七）中我们知道，欧洲的经济中心从荷兰转移到了英国，海外掠夺和贸易的成功和来自荷兰的大量投资刺激了英国商业的增长，也加速了城市化进程，伦敦很快成为欧洲大城市，到了十八世纪已经是欧洲最大的城市了。城市化带来的结果是对商品的需求的增长，城市外围的乡村手工业蓬勃发展，出于对商品的极大需求挖掘运河成为了一种实际的需求，亚当&；#8226；斯密所处的时代刚好是英国工业革命前期，瓦特的蒸汽机还没有出现，亚当&；#8226；斯密只是注意到了水运的低廉成本，他并没有预言工业革命的到来，但事情似乎不可阻挡，工匠们的聪明才智发挥了出来，这一切源于专利法的诞生，专利萌芽于英国。1236年，英王亨利三世曾颁发给波尔多的一市民制作各种色布15年的特权；1331年，英王爱德华三世授予佛来明人约翰&；#8226；肯普的织布及染布的独占权利；1367年，特许两名钟表工匠营业。世界上最早建立专利制度的是威尼斯共和国。1474年，威尼斯共和国制订了世界上第一部专利法，依法颁发了世界上的第一号专利。科学家伽俐略在威尼斯共和国获得了扬水灌溉机的20年专利权。1642年英国颁布了专利法，继英国之后，其他国家陆续颁布了专利法。如美国是1790年，法国是1791年，德国是1877年，日本是1885年。
看了前面荷兰向英国经济的转移我们应该会有一个问题，工业革命为什么没有发生在荷兰，就经济状况和工业状况，17世纪的荷兰与18世纪的英国有许多相同之处，政治上也是如此，也同样拥有大批哲学家和科学家。但区别也在这里，牛顿体系的诞生无疑是划时代的，对于技术的保护专利法的出台无疑对工业革命起了巨大的推动作用，我们可以看到1642年英国颁布了专利法，这个法令的颁布在工业革命之前。而荷兰的专利法创立于1817年，已经落后了近200年，而且从1869到 1910年的四十年间荷兰废除了专利法。在了解了工业革命前期的这些环境之后，我们再来看看那些技术发明人。
工业革命的开始（二）
工业革命的标志物虽然是瓦特蒸汽机的发明，但在瓦特蒸汽机发明之前，英国的手工工场中的工匠们就有了很多的发明，在上一章我们知道随着英国取代荷兰成为世界经济中心，荷兰的工业中心地位也逐步被英国取代，我在欧洲的文艺复兴和大航海时代（四）曾经描述过布鲁日，这个位于比利时境内的城市拥有发达的羊毛纺织业，它与英格兰和苏格兰的羊毛出口有密切的联系。成品的羊毛制品通过内河供应欧洲腹地。由于当时西班牙和葡萄牙以及后来的荷兰的对外扩张，对羊毛制品的需求越来越大，英国境内养羊并出口羊毛变得越来越赚钱，于是拥有土地的英国贵族将农田改为牧场养羊，并把农民从土地上驱逐出去。这就是英国历史上著名的圈地运动。英国国内的羊毛纺织业也成长了起来，并在荷兰向英国转移工业的同时成长为一个强大的行业。但是英国对印度的征服让羊毛纺织业遭受巨大损失，因为来自印度的便宜的棉织品对羊毛制品构成威胁，这让代表英国羊毛纺织业利益的政治家们于1700年设法通过了禁上进口棉布或棉织品的法律。但英国公众已愈来愈喜爱最初是从印度进口的棉织品。这就为当地工业创造了一个独特的机会，有魄力的中间人很快就完全利用了这一机会。当时的问题在于如何充分地加速纺纱和织布，以满足巨大的、受保护的国内市场的需要。中国在汉代已经出现手摇纺车和织布机，在这个基础上出现提花机，可以织造比较复杂的花纹和图案。在当时领先于世界任何一个地方，其中提花机在公元7…8世纪和12世纪两次传往欧洲。提升了欧洲的纺织技术。而当时的英国使用的手摇纺车和织布机无疑是从中国传过来的（见皇权时代的中国哲学与科学（五））这种手摇纺车和织布机只适合在家庭使用，效率比较低，不适合大规模手工工场。1733年 飞梭（一种能使纬纱来回穿越经纱的速度得到加快的简单的弹跳装置）发明并取得其专利权。飞梭的发明提高了织布速度，导致棉纱供应出现紧张，这样刺激了纺纱部门改革技术。1764年一个英国织工詹姆斯。哈格里夫斯发明一种新的纺纱机，并以他的妻子命名为珍妮纺纱机。这种纺纱机经过改进最后最多可以带动80个纱锭，这样棉纺织业的产出率大大提高了。1769年，一个理发师阿克莱特制造了一台水力纺纱机。这种机器使用的是水力而不是人力，自动化程度大大提高，由于水力纺纱机必须使用水力，所以要建立在河流边，纺织工人必须在工厂上班而不是在家里纺织。这样阿克莱特建立了世界上第一个工厂，到1779年，这家水力纺纱工厂有1千纱锭，雇佣三百工人。1785年，牧师卡特赖特发明了水力自动织布机生产效率相当于四十个人。此后，纺织行业不断改进机器，出现了轧棉机、自动卷纱机和整布机，纺织业迅速机械化。机器的出现将手工业排挤出了相关领域，所以工人们认为机器抢夺了他们的饭碗，导致最初的工人运动都从捣毁机器开始，但这没有阻止工业化，到1835年，英国的纺织工厂增加到一千三百多家。棉纺织的工业化迅速带动了毛纺业，丝纺织业，麻纺织业的工业化，整个纺织业的工业化又迅速延伸到其他领域，这样由于动力的限制，所有的工厂都需要建立在河流边，非常的不方便，这样，动力就成了一个大问题，瓦特蒸汽机的出现解决了这个问题。
在瓦特蒸汽机出现之前，蒸汽机已经出现了。早在公元前一百二十年，希腊化时代的埃及城市亚历山大的希罗，就使用蒸汽的力量，制成了简单的机械传动装置，用来开关庙宇的大门。在欧洲一般认为第一台蒸汽机是法国人戴奥尼修斯。巴本于1690年在德国发明。1698年英国的托马斯。萨弗利发明蒸汽带动的抽水机。1705年英国铁匠托马斯。纽可门发明了能用于矿井排水和农田灌溉的蒸汽机。但是这种蒸汽机效率低下，燃料耗费大，费用很高。无法普及。到了工业革命时期，由于力学、机械学的发展，钢铁冶炼和制造技术的提高，为瓦特发明他的蒸汽机提供先决条件。詹姆斯。瓦特是一个制造教学仪器的工匠，1757年，瓦特被格拉斯哥大学雇佣为教具制作和修理技工。由于处在大学的环境中，瓦特接触到了最新的科学，为了更好的学习国外的技术知识，瓦特还自学了法文、德文和意大利文，并阅读了世界著名的物理、化学著作。显然，牛顿的著作也在其中。很明显，在大学里，瓦特完成了一个工匠向工程师的转变过程。1764年瓦特在大学修理仪器期间，学校曾经把一台旧式的纽可门蒸汽机交给他修理。他通过大量实验以及根据格拉斯哥大学教授布莱克提出的潜热、比热理论进行分析，对旧式蒸汽机进行深入研究，找出了旧式机器效率低的主要原因：除了漏汽、散热等造成热量的浪费外，主要缺陷在于每一冲程都要用冷水将汽缸冷却一次，从而耗了大量热量，使绝大部分蒸汽没有被有效利用。针对这一缺陷，瓦特提出了减少蒸汽消耗，提高热机效率的两项措施：一、为了使汽缸始终保持蒸汽所必须具有的温度，必须在汽缸外加上绝热外套或通以蒸汽或用其他方法对汽缸加热；二、使作功后的蒸汽尽可能快地冷却，液化成水并要使这一过程在汽缸外进行，为此必须设置一个独立于汽缸的冷凝器，在机械传动方面也要改进。他决心自己制造一台新的蒸汽机，来改进旧机器的不足。瓦特自筹资金，租了间地下室，买了必要的设备，反复实验，经历了无数次挫折和失败，在工人的帮助下，终于发明了与汽缸分离的冷凝器，解决了制造精密汽缸、*的工艺问题，同时采用油润滑*，汽缸外附加绝热层等措施，先制成了单动作蒸汽机。
瓦特在研制蒸汽机的过程中采用了与以往工匠们不同的做法，首先是根据科学原理进行计算，然后绘制图形后再进行实验，根据实验结果再做改进。这种做法显然是工程师的思维方式。瓦特在研制蒸汽机的过程中得到了格拉斯哥大学的教授们的支持，后期成为伯明翰地区著名的科学社团“银月学社”的主要成员之一。参加这个学社的大多都是本地的一些科学家、工程师、学者以及科学爱好者。经博尔顿的介绍，瓦特参加了银月学社。在银月学社活动期间，由于与化学家普里斯特利等交往，瓦特对当时人们关注的气体化学与热化学有了更多的了解，为他后来参加水的化学成分的争论奠定了基础。更重要的是，银月学社的活动使瓦特进一步增长了科学见识，活跃了科学思想。在经济上，瓦特在最初的研制中曾经债台高筑，据瓦特理论计算，新的蒸汽机的热效率将是纽可门蒸汽机的三倍。从理论上说，瓦特的这种带有分离器冷凝器的蒸汽机显然优于纽可门蒸汽机，但是，要把理论上的东西变为实际上的东西，把图纸上的蒸汽机变为实在的蒸汽机，还要走很长的路。瓦特辛辛苦苦造出了几台蒸汽机，但效果反而不如纽可门蒸汽机，甚至四处漏气，无法