第3章 开天辟地近代化学的奠基人波义耳(3)
除此之外，瓦特还为使蒸汽机的功能达到完善化而作了大量的工作。例如，采用空气泵来排除汽缸中残存的空气和水；使用涂油的衬垫来提高活塞的密封性能；在汽缸和汽缸外罩之间设置蒸汽夹套来防止散热，以便保持汽缸的温度；采用高于大汽压的蒸汽，使它在汽缸中膨胀来作功，为大幅度提高蒸汽机的效率开辟了新的途径；他还发明了示功器，可以将蒸汽的压力与其体积的关系描绘成一个图。此外，瓦特还有一项值得提及的重要发明，这就是离心式调速器。这是一种利用离心原理自动调节汽缸的进气量，从而保证蒸汽机主辆转速保持稳定的装置。这种装置的工作原理是：在一根能够旋转的垂直轴上系有两个金属球，用蒸汽使垂直轴旋转。当垂直轴开始旋转时，由于离心作用，金属球就会上升。汽缸里蒸汽过多时，调节器的垂直轴的旋转就加快，金属球于是就上升得更高，从而使阀门部分闭合，进入汽缸里的蒸汽也随之减少。蒸汽压力小了，垂直轴的转速也随之减慢，于是金属球在重力作用下开始下降，阀门又被打开，更多的蒸汽又进入汽缸。这样，进入汽缸里的蒸汽量得到了调节，可以基本保持不变，蒸汽机有了不断修正自己“错误”的“头脑”。因此，它可以说是最早的“自动控制”装置。它的意义也许并不限于装置本身，更重要的是，它所体现出来的“自动控制”原理给后辈技术发明家以深刻启迪。美国著名科普作家阿西莫夫据此认为，瓦特是“点燃两次工业革命的导火线”的人，即他不但以蒸汽机的改进发明而推动了第一次工业革命，而且当代正在经历的“自动化革命”也可追溯到他那里。
众所周知，早在远古时期，人类的祖先就学会了利用机械能来获得热能——钻木取火，这是人类向利用自然能迈出的第一步。第二步是其逆过程，即热能转化为机械能。蒸汽机的发明，特别是瓦特蒸汽机的发明标志着人类真正掌握了一种巨大的自然能源。这一步整整跨越了近百万年。瓦特蒸汽机的发明，使人类获得一种稳定可靠地把热运动转化为机械运动的机械装置，找到了一种效率高、能力大且燃料来源容易的原动机。瓦特蒸汽机发明后，迅速在采矿、纺织、冶金、机器制造、磨坊等各种行业中被广泛应用，大大提高了劳动生产率，促进了旧的工场手工业向机器大工业的迅速过渡，直接推动了18世纪的工业革命的深入开展。也由于瓦特蒸汽机的出现，才导致了火车、轮船的发明，使人类社会进入工业文明时代。因此，瓦特蒸汽机不但是科技史上有伟大意义的发明，而且是人类社会发展史上的一个重要里程碑。恩格斯对蒸汽机的发明曾给予高度评价：“蒸汽机是第一个真正国际性的发明，它使工场手工业时代迟慢的发展进程变成了生产中真正的狂飙时期”，“是社会领域中实现了巨大的解放性的变革。”
成功的动因
瓦特以其在蒸汽机改进方面的巨大贡献而于1784年被推选为爱丁堡皇家学会会员，1785年又被选为英国皇家学会会员。以技术工人的身份而进皇家学会，这对皇家学会来说还是首例。
1814年，瓦特又作为外国专家而成为法国科学院院士。
一个没有受过良好教育的普通工人，却为近代技术和社会发展作出如此重大的贡献，其成功的秘诀何在呢？这一直是一个为众人所关心却又众说纷纭的问题。
有人说，瓦特的发明是在很多人的启示帮助下取得的。这种观点是有道理的，因为任何发明都要继承前人创造性的成果。如果没有萨弗里、纽可门等前辈的成果，也就谈不上瓦特对蒸汽机的改进；同样，如果没有同时代的许多学者、工匠的帮助，瓦特要取得这样的成就也是不可能的。瓦特在发明冷凝器时，格拉斯哥大学的学者布莱克提出的潜热、比热等理论曾给他以启示。另外，如果不是伯明翰有经验的工匠帮助他解决汽缸和活塞的精密加工问题，瓦特的工作也很难最终完成。正如马克思指出的：“瓦特等人的发明之所以能够实现，只是因为这些发明家找到了相当数量的、在工场手工业时期就已准备好了的熟练的机械工人。”发明家们首先要继承前人和同时代的各项成就，然后才能有所作为。同时，蒸汽机的发明也是时代的产物，是当时社会生产的需要使蒸汽机由玩具、设想而成为社会普遍应用的动力机。
但另一方面，这决不意味着发明家本人的作用会因此而变得无足轻重。事实上，任何发明，尤其是其中最激动人心的篇章，总是由发明家的创造性才能谱写成的。从这个角度来看，蒸汽机的成功改进，又是瓦特的优秀品质、创造性才能和勤奋工作的结晶。
有人把瓦特的成就仅仅归功于瓦特的“天才”，实际上这只说出了问题的一个方面。在瓦特身上确实凝聚着好学、好奇、好问、善于动脑等有利于成为发明家的优良品质，这些品质是瓦特取得成功的重要条件。但更重要的还在于他善于发现问题，脚踏实地，坚持不懈，勤奋学习，勇于探索，这些在后天的实践中磨炼出来的优良品格鼓舞着瓦特勇于进取，去攻克一个又一个难关。瓦特虽然性格忧郁，但又是一个百折不挠的人，他善于灵活转移发明的目标，从而使他所设计和制造的蒸汽机日趋完善，这也正是他成功的奥秘所在。
瓦特勤奋学习不但表现在提高自身的业务能力方面，而且表现在他具有广泛的兴趣爱好。为了阅读外国科学技术书籍，他自学法文、意大利文、德文，并达到了精通的程度。他对古代史、法律、艺术、哲学等也十分感兴趣，并且十分喜欢音乐。此外，瓦特还是一位出色的土木工程师，他广泛参与了桥梁、运河、港口设施的设计，受到了人们的尊敬。
当然，瓦特把主要精力都投入了他最喜爱的机械发明制作方面。在改进蒸汽机成功之后，他并没有止步，直到晚年，仍在孜孜不倦地从事机械方面的研究，并取得了许多新的建树。
1819年8月25日，瓦特在休斯菲尔德的家里去世，终年84岁。为了纪念这位将人类带进工业社会大门的伟大发明家，在修建的很多纪念碑上面都刻着“ingenioet labore”（“才能加努力方能成功”）的文字。
莫兹利开拓人类机器时代
今天的人们常说，当今的时代已进入信息文明的时代。严格地说，今天应该是信息文明的开始时期，机械文明的成熟时代。信息时代的来临是由于计算机的发明和应用。那么，机械文明时代又是由于什么样的发明和应用才开始的呢？机械文明时代是由于“用机器生产机器”才真正开始的。人类早就可以用手工工具来生产机器，但真正能够用机器生产机器，还是18世纪末期的事情，因为直到那时才发明了机床。机床本身是机器，但它又可以生产出各式各样的机器来。在机床的发展史上，有一个人作了杰出贡献，他就是英国的发明家莫兹利。莫兹利因发明了车床和滑动刀具，而被称颂为人类机器时代的开拓者。
制锁工人
进入18世纪以后，在欧洲各地出现了很多锁匠和钟表匠。他们都是当时在机械制造技术方面最有本事的人，在英国也有一位机械制造技术的权威人士，名叫约瑟夫·布拉马，他是一位著名的安全锁的制造业者，他的制锁厂成了每个想成为一名真正的机械工匠的人所向往的地方。当时，有一位年青的学徒工，早就有到布拉马工厂去学技术的愿望，可就是没有机会；而且由于他的七年学徒期未满，即使有机会也去不成。这个年青人就是莫兹利。
亨利·莫兹利于1771年8月22日出生在英国的考文垂。父亲是个退伍军人。莫兹利小时候基本上没受过正规教育。12岁时就进了考文垂兵工厂做工，在该工厂制造炮弹。14岁时进入一家造船厂，跟随一个细工木匠当学徒工。但是莫兹利对学木工没什么兴趣，他平时最喜欢的是机械，尤其喜欢铁匠铺中的锻工机械，经常偷空去离他家不远的一家铁匠铺观看锻工们用汽锤加工铁制品。有时他一看就是半天，甚至忘记了回家吃饭。最使他感到奇妙的就是，一块在他看来坚硬无比的铁疙瘩，一到了锻工们的汽锤下，竟能如此顺从人意，让它呈什么形状它就会成什么形状。父母见小莫兹利如此迷恋这一行，便逐渐改变了让他当木工的想法，并在他15岁这年托人将他送进了这家铁匠铺当了一名徒工。这下可遂了他的心愿。他热心学习，拼命地干机械活，在较短的时间里便成了一名得力的助手，并练就了一身金属加工工匠所必备的全面技能。特别是他使用锉刀的本领之高，达到了整个铁匠铺没有人能与之匹敌的程度。当时铁匠铺里的老工匠们都十分喜爱这个勤奋能干的年轻人，他们曾不无夸赞地评价莫兹利说：“什么工具他都喜欢使用，即便是使用18英吋的锉刀，他也有很高明的本领。”值得一提的是，当年莫兹利在这里制作和使用过的直角尺和卡钳，直到今天仍被人们保留着。
也许是天遂人愿，当莫兹利要想到布拉马工厂去学习技术的愿望日益强烈的时候，一个偶然的机会，使他真的如愿以偿了。
布拉马发明了一种新型锁，其防撬性能胜过以前的任何一种锁，这就是我们今天仍在普遍应用的暗锁。他在自己的铺里展出这种锁，并在旁边立块牌子，上面写着：“谁能打开这只锁，甘愿奉送二百英镑。”消息传出，世人为之轰动。一时间许多人前来试图打开这只锁，但都没有成功。布拉马的制锁手艺成了人们街谈巷议的话题，同时也引来了更多的人到他那里来定做锁。布拉马用这种奇特的方法所作的广告，获得了成功，但同时也使他简直有些应接不暇了。为此，他想雇佣一名能干的技工做他的帮手，于是便委托一位手艺人帮他物色。这位手艺人恰好与莫兹利是老相识，他早就了解莫兹利的才干，便毫不犹豫地把莫兹利推荐给了布拉马。
莫兹利当时只有18岁，尚未出徒，但由于他的天资和勤奋，实际上已是一个技术高超的工匠了。当这位朋友把莫兹利带去见布拉马时，布拉马见他还是一个稚气未退的毛孩子，且听说尚未满徒，对他能否胜任自己这里的工作感到有些不放心，因此脸上现出犹疑的神色。为了打消布拉马的疑虑，于是莫兹利便主动提出可以对他进行当场考核，如不胜任，绝不勉强。
布拉马见他态度如此坚决且充满自信，心中已有些暗暗喜欢上了面前这个小伙子。他拿出几种金工工具，让莫兹利为他加工几个零件，并说明了技术要求。莫兹利拿出工具，十分娴熟地干了起来，不一会儿，一个零件就被加工制作出来了。布拉马拿起一看，不禁感到有些惊奇，如此年轻，竟有这样的好身手！他高兴地转身对莫兹利和那位朋友说：“好了，小伙子，你如果不反对的话，明天就可以到我这里上班了。”莫兹利和他的朋友都会心地笑了。布拉马更觉兴奋，因为他正计划制作一种既精密而又价格低廉的锁，他看出面前这个年轻人身上完全具备他所要求的技术素养，一定会成为自己得力的帮手。从此，莫兹利便投身到布拉马的手下。
布拉马出身于贫苦农民的家庭，他心地善良，待人热情。在他手下工作，莫兹利不仅在技术方面，而且在精神方面，都受到师傅良好的影响；加上他本人工作积极，喜爱钻研，很快在各种技术能力方面都达到了更高的水平，被公认为布拉马工厂里最有才能的机械工。因此，在他进厂不到两年时，布拉马就提拔他当了总工长。
制锁厂里的“秘密武器”
莫兹利担任总工长后，工厂接到了一批生产安全扳手的订货。由于安全扳手的精度很高，加工时间很长，一时间很难及时满足订户的需要。为此，莫兹利开始进一步考虑如何提高整个工厂的效率问题。他认识到工具是提高效率的关键。因为即使在这座被认为是英国最高水平的工厂当中，所使用的工具都是传统的手工工具，即锤子、凿子、锉刀、锯子等等，不但生产效率低，而且加工精度很难保证。那么，如何改进它们呢？
莫兹利是一个喜欢交际的人。他185米的大个子，双眼炯炯有神，显得仪表堂堂。加上他语言幽默，性情活泼，待人接物态度亲切，且性格豪爽，无论谁和他初次打交道，都会很快地融洽起来。这些特点为他赢得了众多的至交好友。朋友多，信息灵通，也使他自己的工作受益匪浅。这次莫兹利从一位同行那里得知，有的工厂已制造出一些机械工具，用于金属加工效果很好。于是在他的提议下，布拉马工厂引进了部分机械工具来协助手工工作，结果确使生产效率和精度大大提高，从而满足了安全扳手的订货需求。
莫兹利是一个永不满足已有成功的人，他没有就此止步。从这一件事里他得到启发，使他进一步考虑，是否能制造一般的工具机来生产各种不同类型的高精度机件呢？通过进一步分析，他发现无论多么复杂的机械装置，其金属部件的各个部分都是由具有圆形、方形或圆柱形等特殊几何形状或组合形状构成的。一根真正精密的转轴应当是个完美的圆柱体，理想的螺丝则是在圆柱体表面上有一条完美的螺旋线。如果有一台工具机，能在金属上加工出真正的圆柱面或平面，并在金属部件上切削出圆孔或方孔，这样就可以快速而大量地生产高精度的机件了。本着这样的想法，莫兹利先仔细地研究了已有的机械工具。
在莫兹利之前，人们已有了几种机床的发明。瓦特制造蒸汽机时，就曾用镗床来加工汽缸。
简易的车床在古代就已发明了，如弓形车床，它是用来加工圆柱面的。床身是木制的，用来固定被加工的工件。车床是用人作动力，即把一个弓固定在人的头顶上，在弓弦中间拴上一条绳子，这条绳子绕过被加工的工件，底端固定在脚踏板上。当踏动脚踏板时，靠绳子的摩擦力带动工件往复旋转，这时人手拿着工具就可以对工件进行加工了。到了15～16世纪的时候，又开始大量使用曲轴机构。人踏动踏板，通过曲轴转动，就可以获得连续的旋转运动。