工業(yè)革命早期技術(shù)成就（上）

工業(yè)革命是一場(chǎng)以技術(shù)革命為先導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)革命。英國(guó)最早研究工業(yè)革命的托因比，把1760年定為工業(yè)革命的起點(diǎn)。

18世紀(jì)制約英國(guó)工業(yè)發(fā)展的兩個(gè)瓶頸是木炭的短缺和紡紗機(jī)的落后。整個(gè)重商主義時(shí)期的工業(yè)生產(chǎn)，使森林在所有西歐國(guó)家逐漸消滅。當(dāng)時(shí)樹(shù)木不僅是造船業(yè)和民用建筑的原料，而且是工業(yè)燃料，因?yàn)橹挥心咎坎拍墚a(chǎn)生高溫。早在17世紀(jì)，英國(guó)多次嘗試用煤煉鐵，但沒(méi)有取得有效結(jié)果。所以這個(gè)島國(guó)只能出口煤，但不得不進(jìn)口鐵。其次是，18世紀(jì)初由于棉織機(jī)的革新，紡與織之間生產(chǎn)嚴(yán)重失衡，以至出現(xiàn)" 紗荒" ，導(dǎo)致織造部門(mén)停工待料。工業(yè)革命的巨大浪潮，就是在上述兩重困境中開(kāi)始的。

1.輕紡工業(yè)中的技術(shù)革命

英國(guó)輕紡工業(yè)中的一連串技術(shù)革新，是沿著一條由織機(jī)的革新推動(dòng)紡紗機(jī)革新，紡紗機(jī)革新又推動(dòng)織機(jī)革新的路線前進(jìn)的。

1733年，機(jī)械工匠約翰.凱伊發(fā)明了飛梭，其目的在于推動(dòng)當(dāng)時(shí)更為重要的毛紡織業(yè)。過(guò)去，梭子在織機(jī)上兩邊對(duì)擲，因限于手臂長(zhǎng)度，織物的門(mén)面不夠?qū)挕ｏw梭能使梭子在經(jīng)線上自由往返，不但可織較寬的織物，而且可提高生產(chǎn)率一倍多。但這項(xiàng)發(fā)明在毛紡織業(yè)中的直接效果并不顯著，工人害怕失去工作，制造商企圖無(wú)代價(jià)使用。直到18世紀(jì)50年代，由于棉紡織品市場(chǎng)迅速擴(kuò)大，飛梭才在蘭開(kāi)夏普遍推廣。棉紡織業(yè)是個(gè)后起的工業(yè)部門(mén)，傳統(tǒng)的阻力較小。

紡織業(yè)有紡與織兩個(gè)部門(mén)，以前需要3-5 名紡紗工才能供應(yīng)一名織工所需棉紗，飛梭的應(yīng)用打破了織與紡的生產(chǎn)均衡，導(dǎo)致嚴(yán)重的紗荒現(xiàn)象。1751年，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)懸賞征求" 發(fā)明一架能同時(shí)紡6 根棉紗而只需一人照管的機(jī)器".于是出現(xiàn)了一連串旨在改進(jìn)紡車(chē)生產(chǎn)能力的發(fā)明。

1764年，蘭開(kāi)夏的紡紗工人兼木工詹姆斯.哈格里夫斯設(shè)計(jì)了一種多錠紡車(chē)，以他女兒的名字命名的" 珍妮" 機(jī)。哈格里夫斯不愧為機(jī)械方面的天才，一天他不慎將紡車(chē)碰翻，可是紡車(chē)輪子仍帶動(dòng)錠子轉(zhuǎn)動(dòng)。他由此而得到啟發(fā)，在一個(gè)長(zhǎng)方形木機(jī)的框架上裝置一排垂直的錠子，最初為8 個(gè)，1770年增加到16個(gè)，1784年又發(fā)展到80個(gè)。珍妮紡機(jī)發(fā)明于1764年，1768年投入使用，1769年獲專利權(quán)。到1788年，英國(guó)至少已有珍妮紡機(jī)2 萬(wàn)架。

珍妮機(jī)只能安裝在農(nóng)民或織工的屋子里，仍然以人力為動(dòng)力，而且只能紡出用作緯線的軟線。它只是緩和了傳統(tǒng)手工織布機(jī)所需的紡紗生產(chǎn)。1769年，早年的理發(fā)師理查德.阿克賴特制成水力紡紗機(jī)。阿克賴特本人既不從事紡織，又不懂機(jī)械，1770年冒充鐘表匠，取得了專利。后經(jīng)人揭發(fā)，法庭宣布專利無(wú)效。但阿克賴特深知這項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，便在諾丁漢郊區(qū)建了一家工廠，利用德文特河的湍流作動(dòng)力，他的紡紗機(jī)因而被稱作水力紡紗機(jī)。阿克賴特本人也就成為當(dāng)時(shí)英國(guó)最大的紗廠主，同時(shí)也是英國(guó)按工廠規(guī)模利用機(jī)器生產(chǎn)的第一人。

阿克賴特的線也可當(dāng)經(jīng)線用，但缺點(diǎn)是粗細(xì)不勻，只能織細(xì)棉布，不能織造光潔的平紋細(xì)布。1779年，蘭開(kāi)夏童工出身的薩繆爾.克隆普頓歸納珍妮機(jī)和水力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，研制出走錠精紡機(jī)，由于是前兩種紡機(jī)的雜交，也叫" 騾機(jī)".騾機(jī)能帶動(dòng)400 個(gè)紗錠，紗線精細(xì)，英國(guó)由此而織造出第一批優(yōu)質(zhì)平紋細(xì)布。

紡紗技術(shù)的進(jìn)步，反過(guò)來(lái)又造成紡與織間新的生產(chǎn)失衡。因此迫切需要有高效的動(dòng)力織機(jī)來(lái)消化過(guò)剩的棉紗。1785年，根特的牧師埃德蒙.卡特賴特在木工和鐵匠幫助下，制造出一架動(dòng)力織機(jī)，當(dāng)年取得專利?？ㄌ刭囂乜棽紮C(jī)能代替40個(gè)織匠的勞動(dòng)，使勞動(dòng)生產(chǎn)率提高6 倍。1791年卡特賴特與曼徹斯特紗廠主格林蘭兄弟合建了一個(gè)大規(guī)模棉織廠，裝置400 架動(dòng)力織機(jī)，利用蒸汽機(jī)推動(dòng)，但不幸尚未開(kāi)工就被人們放火焚毀。1804年，拉德克利夫?qū)ㄌ刭囂乜棛C(jī)又作了改進(jìn)，并為蘭開(kāi)夏所采用。1806年曼徹斯特建立了第一家用蒸汽機(jī)傳動(dòng)的織布廠。

棉紡織業(yè)中的技術(shù)革新也波及到毛紡織業(yè)以及與紡織有關(guān)的生產(chǎn)工序，如梳毛、漂白的技術(shù)革新。

1785年左右，走錠精紡機(jī)用于紡棉時(shí)，約克郡的家庭紡工開(kāi)始大量使用珍妮機(jī)紡毛?？ㄌ刭囂乩^動(dòng)力織機(jī)以后又發(fā)明了梳毛機(jī)，10個(gè)童工和一個(gè)工頭用3 架梳毛機(jī)在12小時(shí)內(nèi)可以梳出240 磅羊毛。18世紀(jì)50年代羅巴克以稀釋硫酸代替奶酪，固然可使酸處理過(guò)程由兩天縮短到幾個(gè)小時(shí)，但這還是不夠的。因?yàn)橹饕走^(guò)程，即在陽(yáng)光下曝曬，要花幾個(gè)月時(shí)間。1786年法國(guó)化學(xué)權(quán)威貝托萊試驗(yàn)把氯用于漂白布匹，但在法國(guó)革命以前，這種方法在法國(guó)沒(méi)有前途。是科普蘭教授和詹姆斯.瓦特把這方法在蘇格蘭漂白業(yè)中付諸實(shí)施，不久就傳到蘭開(kāi)夏。如果沒(méi)有漂白工序的革新，那么當(dāng)水力機(jī)和走錠紡紗機(jī)代替紡車(chē)時(shí)，整個(gè)不列顛諸島就找不到足夠的草地來(lái)漂白蘭開(kāi)夏棉布。

2.煤炭工業(yè)

煤炭工業(yè)是英國(guó)最重要的工業(yè)部門(mén)，甚至在內(nèi)戰(zhàn)前，煤早已是國(guó)內(nèi)貿(mào)易和向大陸出口的主要產(chǎn)品。到1750年。煤的生產(chǎn)已成為整個(gè)英國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。蒸汽機(jī)之所以首先在煤炭工業(yè)中突破，與以煤代木趨勢(shì)從而必須解決煤礦積水問(wèn)題有著直接關(guān)聯(lián)。以解決抽水問(wèn)題為開(kāi)端，16世紀(jì)在礦井中使用的空吸泵，在制造水平上已有很大提高，銅和鐵取代了木制部件。17世紀(jì)，由于空吸泵不斷發(fā)展并得到日益廣泛應(yīng)用，這就使得伽里略、托里切利和帕斯卡爾開(kāi)始致力于真空問(wèn)題研究，開(kāi)創(chuàng)了真空和大氣壓力的科學(xué)。他們的研究為發(fā)展蒸汽機(jī)創(chuàng)造了必要條件。許根斯的助手帕平運(yùn)用這些科學(xué)制造了汽缸- 活塞蒸汽機(jī)的示范模型。1711年，鐵匠托馬斯.紐科門(mén)研制成第一臺(tái)具有商業(yè)價(jià)值的蒸汽泵，在沃里克郡一個(gè)礦井中應(yīng)用于抽排巷道積水。在1702年，這家煤礦要使用500 匹馬力機(jī)器才能保持礦井無(wú)水。但紐科門(mén)的蒸汽機(jī)存在燃料消耗太多的缺點(diǎn)，它只適用于煤礦，因?yàn)槟抢锶菀撰@得廉價(jià)廢棄燃料，應(yīng)用到其他部門(mén)，燃料成本就顯得過(guò)高。其次是效率太低。

18世紀(jì)50年代，隨著工業(yè)的高漲，對(duì)動(dòng)力的需求迫使人們?cè)诂F(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)紐科門(mén)機(jī)作進(jìn)一步改進(jìn)。1770年斯米頓的改良機(jī)型可達(dá)到75匹馬力，但它只能用于抽水，不適合驅(qū)動(dòng)機(jī)器。詹姆斯.瓦特顯然也是為了改進(jìn)礦井抽水機(jī)而發(fā)現(xiàn)了紐科門(mén)機(jī)的根本缺陷。

瓦特是蘇格蘭人，早年在父親的工場(chǎng)里學(xué)習(xí)模型制造。1756年，瓦特在格拉斯哥開(kāi)設(shè)一個(gè)制造教具的作坊，并為格拉斯哥大學(xué)修理教具。就在瓦特研制蒸汽機(jī)時(shí)，由于格拉斯哥一些同業(yè)的排外而不得不求助于大學(xué)的庇護(hù)，他的朋友亞當(dāng).斯密支持了他。當(dāng)時(shí)在這所大學(xué)里工作的約瑟夫.布萊克正在研究潛熱理論(1761-1764年），測(cè)量熱(不同于溫度）的科學(xué)是格拉斯哥大學(xué)新開(kāi)的一門(mén)學(xué)科。布萊克關(guān)于潛熱和比熱的理論使瓦特找到了蒸汽機(jī)效率不高的原因，從而發(fā)明和完善了關(guān)鍵性的分隔冷凝器。而汽缸與活塞的精密加工，則是在威爾金森的幫助下完成的。威爾金森曾是一名軍械專家，在鐵的鏜孔技術(shù)方面素有研究。

1765年，瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)誕生。為了籌措資金，羅巴克成了瓦特的第一個(gè)合作者。1769年瓦特蒸汽機(jī)獲得專利權(quán)。1773年羅巴克破產(chǎn)，馬修.博爾頓買(mǎi)進(jìn)了羅巴克的股份。1774年瓦特遷往伯明翰，與博爾頓和威爾金森開(kāi)始了合作關(guān)系和業(yè)務(wù)活動(dòng)。1776年試制出單動(dòng)式蒸汽機(jī)，1782年試制出復(fù)動(dòng)式蒸汽機(jī)。

蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，成了英國(guó)工業(yè)革命的巨大杠桿。從此，煤礦可以更深地挖掘地下礦層。1750年英國(guó)煤生產(chǎn)量為477382噸，1790年增至7618728 噸，1795年達(dá)到10080300噸。當(dāng)然，蒸汽機(jī)的歷史意義絕不止于煤炭部門(mén)和英國(guó)一個(gè)國(guó)家。

3.重工業(yè)

18世紀(jì)英國(guó)重工業(yè)中的技術(shù)革命主要體現(xiàn)在以煤代木的煉鐵技術(shù)和以機(jī)器代替手工制造機(jī)器的技術(shù)。

英國(guó)早在16世紀(jì)就開(kāi)始用煤取暖。16世紀(jì)中葉以后，英國(guó)的許多工業(yè)部門(mén)都開(kāi)始用煤炭作燃料。但煉鐵部門(mén)直到18世紀(jì)初還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)以煤代替木材或木炭的轉(zhuǎn)變。盡管煤的潛在用途是明顯的，但如何選擇適當(dāng)?shù)牡V石和煤以及兩者的合理比例，還存在嚴(yán)重的技術(shù)困難。

18世紀(jì)初，希洛伯郡柯?tīng)柌剪斂舜鸂栆患覠掕F廠的股東亞伯拉罕.達(dá)比想用鐵制用具代替黃銅和銅做的家用器皿，從而對(duì)冶煉過(guò)程發(fā)生了興趣。1709年，在經(jīng)過(guò)多年試驗(yàn)后達(dá)比成功地產(chǎn)出焦煉鑄鐵，并開(kāi)始用來(lái)制造家用鐵器。

1717年老達(dá)比去世后，第二代達(dá)比領(lǐng)導(dǎo)的公司，于1722年成功地以鐵代替黃銅，澆鑄出紐科門(mén)蒸汽機(jī)汽缸。1735年公司發(fā)明了以焦煤混合生石灰的熔煉技術(shù)，1760年又采用鼓風(fēng)方法吹去硫和其他雜質(zhì)，至此終于發(fā)現(xiàn)了遠(yuǎn)比木炭冶鐵經(jīng)濟(jì)的煉鐵技術(shù)。

與此同時(shí)，斯米頓的鑄鐵圓筒代替了舊式風(fēng)箱；威爾金森首次裝置瓦特蒸汽機(jī)向熔爐鼓風(fēng)，大大降低了燃料消耗。

在鐵的精鍛方面，1776年柯?tīng)柌剪斂舜鸂柟S的克雷尼奇兄弟借助一種特殊構(gòu)造的反射爐，將生鐵精煉成適合工程使用的熟鐵，這一方法一直被使用到1784年。1784年，為海軍部工作的船舶經(jīng)紀(jì)人亨利.科特發(fā)明了以攪煉與軋制相結(jié)合的攪煉爐煉鐵法。用這一工藝制造的熟鐵，其質(zhì)量相等于進(jìn)口熟鐵，于是英國(guó)有了以煤作燃料的大規(guī)模熟鐵生產(chǎn)。

由于鐵工業(yè)的革命，促進(jìn)了英國(guó)鐵產(chǎn)量的迅速增長(zhǎng)，1788年英國(guó)鐵產(chǎn)量是6.8萬(wàn)噸，1796年增至12.54 萬(wàn)噸，1806年達(dá)到25萬(wàn)噸，絕大部分產(chǎn)自采用焦炭的高爐。1812年條形鐵的出口，超過(guò)了為維持國(guó)內(nèi)消費(fèi)的外國(guó)進(jìn)口鐵，英國(guó)成了鐵輸出國(guó)。

18世紀(jì)煉鋼技術(shù)在冶煉業(yè)技術(shù)革命中的作用不大。滲碳工藝在這之前早已為人所知。1750年謝菲爾德的鐘表匠本杰明.亨茨曼為改進(jìn)鐘表發(fā)條而發(fā)明坩堝煉鋼法。亨茨曼工廠是近代煉鋼業(yè)中第一家煉鋼廠。

在工業(yè)革命中，新機(jī)器代替了舊有的簡(jiǎn)單工具。開(kāi)始時(shí)，新機(jī)器都用手工制造，且多數(shù)是木制，如第一代紡織機(jī)器幾乎全部是木制，后來(lái)隨著金屬加工業(yè)的進(jìn)步，除蒸汽機(jī)外，紡織機(jī)器的部件也陸續(xù)改用金屬。

制造機(jī)器的機(jī)器，俗稱工作母機(jī)，也是各種不同功能的機(jī)床的總稱。17世紀(jì)已有木制的車(chē)床，工業(yè)革命開(kāi)始時(shí)，新的鐵制車(chē)床紛紛出現(xiàn)，1775年后，近代機(jī)器制造業(yè)開(kāi)始興起。1775年威爾金森為第一臺(tái)蒸汽機(jī)設(shè)計(jì)的鏜床，標(biāo)志著機(jī)床工業(yè)的開(kāi)端。1787年應(yīng)用于傳動(dòng)機(jī)的軸承取得了專利。1797年出現(xiàn)螺絲車(chē)床，在構(gòu)造上已具有現(xiàn)代機(jī)床的特點(diǎn)。1798年摩德?tīng)杽?chuàng)造的鏇床獲得專利，并被廣泛應(yīng)用于歐洲金屬加工業(yè)。從此，機(jī)器本身擺脫了手工業(yè)的羈絆，資本主義有了自己的技術(shù)基礎(chǔ)。