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八、机器登上历史舞台
在１８世纪的欧洲，人们造出了一种奇特的机器，能够把燃烧的煤变成强大的动力。由于这项发明,世界开始步入工业社会。
人类发明活动的一条重要脉络，是利用自然的力量使自己从沉重的体力劳动中解脱出来。在漫长的岁月里，人们一直在利用畜力、风力和水力，但是收效甚微。人作为劳动者的价值，主要还是体能。人类体能的局限，在相当大程度上制约了生产力的发展。数千年间，居住在世界各地的人们，都只能从事传统农业和比较简单的手工业活动。
从17世纪开始，人们寻找自然力的目光开始投向加热的水蒸气，这种努力后来获得了意想不到的结果。
史料记载，最早涉入这个新领域的是一位学者。1606年，意大利人波尔塔（公元1538—1615年）在他撰写的《灵学三问》中，论述了如何利用蒸汽产生压力，使水槽中的液位升高。还阐述了如何利用水蒸汽的凝结产生吸力，使液位下降。
1615年，法国一位名叫斯科的花匠，描述了他如何利用蒸汽的压力造成一座供观赏的人工喷泉。他在蒸汽锅炉中插进一根两端开口的管子，下端差不多插到锅炉底部，上端开口处有一个水龙头。当蒸汽压力升到足够高的时候，突然打开水龙头，水柱会喷到很高的地方。
1629年，意大利建筑师布兰卡（公元1571—1640年）描述过他设计的用蒸汽带动铁锤的装置。用喷出的蒸汽冲击嵌在转轮上的叶片，使它高速旋转。转轮通过减速齿轮带动连杆，使铁锤反复锤打工件。由于这台机器过于复杂，加工质量不高，没有能够实际运行。
意大利物理学家托里拆利在1643年发现大气压力之后，加快了这种探索的进程。1654年，德国发明家盖里克进行公开表演，在一个直径50厘米的汽缸里装上可以自由移动的活塞，汽缸与抽气机相连，开始抽气的时候，大气的压力使活塞下移，与活塞相连的绳子通过滑轮拉动了50名壮汉。
1680年，荷兰物理学家惠更斯在当年盖里克用过的那种带活塞的汽缸里放上少许炸药，在活塞接近汽缸底部的时候突然引爆炸药，膨胀的气体迅速把活塞推向上方。他期待爆炸过后热气冷却汽缸里形成真空，大气压力会重新把活塞推向下方。然而实验不成功，活塞并不下移，因为爆炸之后残留的气体充满汽缸，抵销了大气的压力。可能作为物理学家的惠更斯当时并不了解爆炸伴生的化学反应过程。
这次不成功的试验激发了一个年轻人的灵感，他把炸药换成水，当活塞接近汽缸底部的时候，加热使水变成蒸汽。水变成蒸汽的时候，体积增大2000倍，膨胀产生巨大的压力使活塞向外移动。然后用凉水冷却汽缸，使蒸汽凝结成水，形成真空，大气压力迅速把活塞推向汽缸底部。他采用的活塞直径7.6厘米，蒸气冷凝时，测量出空气在活塞上产生的推力达到45千克。如果反复加热和冷却圆筒，活塞能够往复运动推动物体，像一个不知疲倦的大力士。
这位年轻人就是惠更斯的助手，法国物理学家帕潘（公元1647—1712年）。１６９０年，帕潘在法国科学院的刊物上，用拉丁文发表了这项研究结果。在描述这项实验之后，他提出采用这种方式，可以用来从深井里抽水，吊起采掘的矿物，发射炮弹，还可以推动船只前进，不再需要帆。这篇论文在１６９５年有了法文译本。英国《伦敦皇家学会哲学学报》１６９７年３月号，刊载一篇评述这篇法文译本的文章，特别强调了它的实用意义，尤其是用于为矿井排水。
帕潘早年学习医学、数学和物理学，曾帮助英国科学家波义耳改进真空泵，并于１６７９年发明了高压锅。这是一种锅盖扣紧后不能随便打开的锅，锅里蒸气的压力会比外面大气的压力高，在锅里水的沸点会高于１００摄氏度，食物很容易煮得酥软（今天人们不仅用它蒸煮食物，许多医院用这种锅为手术器械和纱布棉花灭菌消毒）。在发明高压锅的过程中，可能帕潘经常遇到食物从锅里喷出来和冷却后打不开锅盖的情况，使他对热蒸气的力量和大气的压力有极为深刻的印象，产生了用它们获得动力的想法。
差不多与此同时，一位比帕潘小３岁的英国军事工程师托玛斯·沙弗瑞（公元1650～1715年），利用水蒸气和大气的力量，成功地制造出用于矿井抽水的实用机器，并以《火力机器》的名称申请了专利。
沙弗瑞的这项发明是一架不动的机器，核心部分是一个烧蒸气的锅炉和一个空铁柜，由一根管道把蒸气送进铁柜，另一根管道使铁柜与矿井底部的积水相通。两根管道中都设有阀门，机器工作的时候，首先打开第一根管道中的阀门，蒸气进入铁柜，驱走柜内原有的空气，然后关闭阀门，用水淋浇铁柜外壳，使蒸气凝结造成真空；这时打开另一根管道中的阀门，在大气压力作用下，矿井中的积水通过管道被吸进铁柜；最后关闭阀门，打开铁柜底部的排水阀，放出进入铁柜中的水。只要周而复始地开启、关闭阀门，冷却铁柜，矿坑中的积水就在水蒸气和大气压力的共同推动下，由低处流向地面以上的地方。这是人类第一次成功地利用蕴藏在煤中的能量产生自然力，代替人的体力劳动。
沙弗瑞在销售这种机器的时候，把它叫做“矿工之友”。沙弗瑞的广告词写得十分优美，现在人们还保留着他当年撰写的一段：“沙弗瑞上尉的发动机可以运用火力提升任何合理数量的水到任何高度，它现在已臻完美，随时可作公用；所有被积水困扰的矿山和煤矿主们请注意，只要装备了这种发动机即可将积水排空。在伦敦索尔兹伯里宫广场正对着老剧场的地方，是他的工作室，可以在每个星期的星期三和星期六下午3点到6点看到这种发动机的工作情况，其表演肯定能使你感到满意，费用比任何其他用马或人工的方法更为节约，而且不需修理。”
沙弗瑞的机器虽然省力，但因制造工艺不精而多处漏气，提水只能到７．６米高（从理论上讲，可以提到１０米），因其工作效率低，当时主要用作城市供水。沙弗瑞发明的机器是间断工作的，为了获得连续的动力，人们还想出一个办法：先用它把水抽到一个高处的贮水池里，再让水流下来推动旋转的轮子，通过齿轮和皮带驱动其他装置，诸如用于磨面、鼓风和切削金属零件等。
沙弗瑞学识渊博，在很多领域都能产生新思想。他出版过一本论述航海技术进步的书，翻译过德文版的《防御工事建造论》，获得过关于玻璃抛光机的专利。他曾经建议，将不停旋转的浆轮装在船体两侧代替风帆，为此，他被认为是发疯，险些被取消军官头衔。
得知沙弗瑞成功的消息，帕潘与他合作，用蒸气推动汽缸中的活塞代替原来的铁柜，做成一部能够往复运动的机器，用来驱动沙弗瑞曾经设想过的桨轮（安装这种桨轮的船只，后来又称“明轮”船）。
这艘人类历史上第一次用机器驱动的船，曾经在泰晤士河上航行，然而，在驶往目的地的途中，水手们因担心失业而砸坏了这台机器。
１７１２年，帕潘在穷困中死去；３年之后，沙弗瑞亦随之而去。
帕潘和沙弗瑞的探索，使人们看到以新的方式利用自然力的前景。１７１２年，帕潘去世的那一年，英国人托玛斯·纽考门（公元１６６３～１７２９年）发明了可以连续工作的实用蒸汽机。
纽考门蒸汽机的核心部件是帕潘发明的蒸气活塞。但是他改进了活塞的工作方式，不直接加热活塞筒中的水，也不在活塞筒外面浇水冷凝蒸气，而是用一个持续燃烧的锅炉通过阀门向活塞筒注入蒸气，用另一个阀门控制冷却水，使之周期性地直接进入活塞筒使蒸气快速凝结，形成真空获得大气压产生的推力，加快活塞动作的速度。
第一台纽考门蒸汽机的活塞直径比帕潘当年的样机直径大８倍，达５３厘米，推力超过１７００千克，相当于２０个人的力量。
为了让蒸汽机连续动作，纽考门设计了一个活动的连杆，中点固定在支架上，一端连着抽水机，另一端连着蒸气活塞。当蒸气冷凝时，大气推动活塞下移拉动连杆上提抽水；而当活塞下行到极限位置时，抽水机部件本身的重量使连杆下落提起活塞；这时打开阀门向汽缸送入蒸气，并随即开启冷却水阀，蒸气凝结，活塞下行，再次抽水。由于两个阀门由连动机构巧妙地控制，蒸汽机可以连续动作，活塞每分钟能够上下移动１２次。
纽考门的机器又称大气压力发动机，只需把受热的水蒸气送入活塞筒，冷凝时形成真空，利用大气在活塞上产生的压力做功即可。纽考门未曾读过大学，一直做铁匠兼营五金生意。由于经常去煤矿推销产品，他对煤矿使用的机器十分熟悉，深知抽水机对煤矿的重要性。他曾经与沙弗瑞合作过，因此了解帕潘的构想。后来，他与另一个也未曾读过大学的管道工合作，设计研制了这种新的蒸汽机，迈出了蒸气动力实用化关键的一步。
然而，纽考门蒸汽机有两大缺点：一是效率低，工作时太费煤，其消耗的煤只有１％产生了动力；二是力量不够大，而且只能不紧不慢地作往复直线运动，无法带动其他的机器。幸好当时欧洲的煤十分便宜，而且它能使人们开采淹没在水中的煤，因此人们还是很乐意使用它。当时英国许多煤矿因为无法排水而关闭，当时排水唯一有效的方法，是从矿井里再挖掘流向更低处的排水暗渠，有的暗渠长达100多千米。当时英国政府授予的专利中，有7分之1是关于煤矿排水的。纽考门遇上了最需要抽水机的时候。
这种机器在１７１２年问世之后，首先用于英国斯塔福德煤矿排水；３年之后，纽考门蒸汽机越过英吉利海峡进入欧洲大陆。１７１５年开始在德国使用；１７１７年开始在俄国使用；１７２２年开始在奥地利维也纳使用；１７２５年开始在法国巴黎使用；１７２７年开始在北欧的瑞典使用，主要用来排除煤矿坑道积水，偶尔也作为城市花园人工喷泉的动力。历史上从未有一件发明像纽考门蒸汽机这样，虽不完善却能够在１５年间几乎传遍整个欧洲。１７４０年，这种蒸汽机长度已经达到２．７４米，活塞直径达７６厘米，它在一天内完成的排水工作量要２５个人一周才能做完。１８世纪后半期，纽考门蒸汽机已经开始在欧洲替代那些古老的利用风力和水力作为动力的装置。1７５５年，俄国改建喀琅施塔德军事要塞时，人们用一台大功率的纽考门蒸汽机，在两星期之内便抽干了船坞中的积水，而在这以前，利用大风车带动抽水机完成这项工作则需要１年时间。
公元１７７７年，一位英国机械师对纽考门蒸汽机做出重大改进，显著提高了它的效率，他就是詹姆斯·瓦特（公元１７３６～１８１９年）。
瓦特注意到纽考门蒸汽机费煤的原因，在于需要不断冷却汽缸，又要利用蒸气重新加热汽缸，无谓地消耗了热量。他设计了一个置于汽缸之外的冷凝室，通过管道与汽缸连接，汽缸则用保温材料包起来一直处于高温状态。需要让蒸气凝结的时候，开启冷凝室阀门，汽缸自然成为真空状态，活塞在大气压力作用下运动，使蒸汽机效率提高了３倍。
这是一项需要深厚科学基础的创意。实际上，瓦特利用了法国物理学家帕斯卡在一个世纪以前发现的流体静压均衡原理。在静止的流体中（蒸气也是一种流体），压强处处相同，外部冷凝器中的压强等于气缸中蒸气的压强，至于在什么地方冷凝则无关紧要。由于人们没能用早已发现的物理学原理思索问题，使蒸汽机的这项重大改进延迟了６５年。
当时英国工科大学与生产实际联系紧密，煤矿采用的纽考门蒸汽机已经列入课堂教学。１７６５年，瓦特在英国格拉斯哥大学担任仪表工，修理纽考门蒸汽机教学模型时，想到了上述方案。他在１７６９年申请了专利，专利名称是《一种减少“火机”的蒸气和燃料的新方法》。
但是制作一台可以实际运转的样机，却经历了极为艰难的历程。瓦特的企业由于资金匮乏，没有钱雇佣技艺精良的技工，致使加工精度达不到要求而最终倒闭，他自己则不得不靠担任河道测量员挣钱糊口。当时，他曾发出感慨：“最愚蠢的事莫过于发明了。”后来，他与一位精于营销而且手下有一批熟练技工的工厂主布尔顿（公元１７２８～１８０９年）合伙，在１７７５年创立了新公司。布尔顿的商业智慧使他们的新机器卖得不错：先赊销给买主，只按照比纽考门蒸汽机节约的煤价钱的一定比例付钱，这使得人们乐于购买他们的机器。在推销这种新机器时，布尔顿用了这样的广告词：“先生，我在此卖全世界都想拥有的东西——力量。”
布尔顿的公司有财力支持瓦特继续改进和完善他的发明。至１７８２年，瓦特完成了对蒸汽机的进一步改进，他把原来单纯利用大气压力推动活塞的方式改用蒸气推动，轮流从活塞两端向汽缸送蒸气，使活塞在两个方向都能产生推力，加大了蒸汽机的力量，提高了活塞运动的速度；通过特别设计的齿轮，他利用活塞连杆的往复直线运动驱动飞轮旋转，使蒸汽机能够带动各式各样的机器，成为多种劳作的动力之源。
瓦特还发明了安装在蒸汽机飞轮轴上的离心调速器，可以根据飞轮转动的速度调节通往汽缸的蒸气流量，使飞轮的转速保持恒定，从此，蒸汽机不再像喝醉酒的大力士；瓦特还为他发明的蒸汽机设计了专门监测蒸气压力的仪表，不致由于蒸汽压力过高引起锅炉爆炸，使这些庞然大物能够安全可靠地运行。经过瓦特改进的蒸汽机，提高了效率，可以带动各式各样的机器，而且已经具有自动化技术的许多特征。到１７８３年，瓦特蒸汽机几乎全部替代了纽考门蒸汽机。
瓦特改进的蒸汽机，其力量和速度远远超过了人类的体能极限，使人们有可能进行从前无法企及的工作。它使得人作为劳动者的本质特征发生了深刻变化，劳动者的数量和体能不再成为制约生产力发展的决定性因素。采用蒸汽机的小国，国力可以超过人口众多的农业大国。
这种蒸汽机最先在它的故乡英国获得应用，纺织业首先从这项发明中受益，随后在英国几乎带动了所有的产业。英国纺织业当时正受到动力不足的严重制约，蒸汽机可以提供昼夜不停的廉价动力，工厂主以低微的工资雇佣大量农民（其中许多是妇女和儿童），进入纺织厂成为城市劳工。纺织业迅速成为英国利润最高的行业，许多城市由于纺织业的兴盛急剧扩大。例如当时英国纺织业中心曼彻斯特，在１７７２年只有２．５万人，到１８２１年已迅速增加到１８．１万人，１８５１年增加到４５．５万人。79年间，曼彻斯特人口增加了18倍。蒸汽机的发明，迅速推进了英国城市化进程。
到１８１１年，瓦特改进的蒸汽机用于工业生产不过３０年，英国从事制造业和手工业的人数，已经超过了农业人口。英国的煤产量1685年为289万吨，1845年达到3400万吨，160年间增加了10倍。英国的钢产量1788年为6万8千吨，1846年为200万吨。大约60年间增加了30倍。增产的煤，主要用作蒸汽机的燃料。增产的钢，产要用作制造更多的蒸汽机，以及用于蒸汽机带动的新产业。
１６８８年，英国社会总产值４８００万英镑；到１８４１年，社会总产值达４．５２亿英镑，150年间，英国社会财富增加了１０倍，这在历史上是从来没有过的事情。１９世纪中期，英国成为世界工业产值最高的国家。英国的这种变化，随后陆续出现在欧洲大陆的许多国家，出现在美国。历史学家称之为“波及全球的产业革命”。
当蒸汽机在英国进入越来越多的工业领域的时候，人们开始尝试望用它驱动车辆，因为飞速发展的工业给交通带来了巨大压力。可是瓦特的蒸汽机对车辆不适用，因为它推动活塞的蒸气压力不高，动作不够快，体积和重量都很大，瓦特本人亦认为蒸汽机不适宜驱动运输工具。
用蒸汽机驱动车辆会面临许多新的问题。首先，它产生的力量要能够拖动自己，还要牵引沉重的负荷。此外受到道路的限制，已有道路难以承受蒸汽车辆的重压。因此必须首先实现大功率蒸汽机的小型化。美国人伊文思（公元１７５５～１８１９年）和英国人特里维西克（公元１７７１～１８３３年）不约而同地想到，可以用提高蒸气压力的办法解决这个问题。从理论上分析，如果蒸汽机汽缸容积不变，提高蒸气温度，使蒸气压力提高１０倍，蒸汽机的牵引力就会增大１０倍。产生同样的牵引力，高压蒸汽机同瓦特蒸汽机相比，重量和体积都会小得多。后来，他们两人分别在美国和英国各自造出了高压蒸汽机。
伊文思出生于美国农家，１４岁时开始给修车匠当学徒。他在１７８９年提出高压蒸汽机的设想，并申请了《蒸气驱动货车》的发明专利。１８００年，他开始制作替代面粉厂水轮动力的高压蒸汽机。１８０３年，伊文思受费城卫生委员会委托建造挖泥船，以便迅速清除河底淤泥。他用自己的高压蒸汽机作动力造了一艘两栖挖泥船，高压蒸汽机在平地上驱动车轮前进，在水里则转动旋桨航行，作业时可以把挖出的淤泥高高举起抛向远处。后来他还开着这台怪模怪样的高压蒸汽机车，在费城的大街上行驶了两千米。
两栖挖泥船的成功，使伊文思坚信用蒸气动力驱动车辆完全可行。他竭力主张铺设从费城到纽约的轨道，以蒸汽机车实现两个城市之间的快速交通。宾夕法尼亚州和马里兰州的权威嘲笑、反对伊文思的建议，行政当局否决了他的主张。伊文思得不到支持，但他执着地认为自己的高压蒸汽机会对人类有大用途，便贷款制造了５０台。在这种机器里，汽缸中的蒸气压力是大气压力的１４倍。然而，一个对他怀有敌意的雇员放火烧掉了他的工厂，使伊文思功亏一篑。直到１８３０年，政府才决定铺设从费城到纽约的铁路，而此时伊文思已经去世１１年。
真正使蒸汽机车在轨道上运行的第一个人是特里维西克，他是一位思维缜密的机械工程师。为了安全，他加厚了高压蒸汽机的汽缸壁，并把汽缸放进锅炉，这不仅减少了蒸汽机部件占据的空间，而且容易保持汽缸高温以获得足够高的蒸气压力。在他的机器里，蒸气温度高达１４５摄氏度，蒸气压力达每平方厘米４千克。他还取消了瓦特蒸汽机的冷凝器，让推动活塞之后的蒸气直接排向大气。这种高压蒸汽机车在前进的时候汽缸会不断冒出白烟，并发出尖利的嘶嘶声，人们形容这种机车像一头不断打响鼻的驴。
１８０４年，特里维西克设计的高压蒸汽机车，开始在英国南威尔士的工厂用于运送铁矿石。该车能够拉动７０个人和１０吨铁矿，最大时速可达８千米，行程１４．９千米，它的力量比马大10倍，跑得比马快。但十分遗憾，当时特里维西克的机车用的是为马车准备的铸铁轨道，铁轨很脆，不久８吨重的机车就压断了铁轨；因没有人愿意修复铁轨，特里维西克不得不终止试验。后来，他又造了一批新的机车，让活塞推出的废蒸气通过烟囱排出，加速空气对流，增大锅炉的燃烧强度，进一步提高了锅炉蒸气的产量和活塞的工作压力，使机车行驶更快，但是仍然没有人愿意为他投资。
１８０８年，在伦敦尤斯登广场，特里维西克在围栏里铺上轨道，亲自驾驶这种改进的机车转着圈为观众表演。该轨道直径３０米，观众乘坐一次收费１先令（先令是英国旧时货币单位，相当于１／２０英镑），他把这种游戏取名为“谁能抓住我”。这位杰出的发明家只能像杂耍一样招来观众，然而，看热闹的人反应十分冷淡。
特里维西克在一连串失败和冷遇之后失去了对机车的兴趣，他的诸多天才发明无一成为商品。１８３３年，特里维西克在逝世的时候已经债务缠身。
钢铁制成的蒸汽机，加上必备的煤和水，使机车非常沉重，不适合在普通的土路上行进，需要坚固结实的轨道。幸运的是，当时欧洲实际上已经为火车运输准备了必需的道路条件。
早在１５世纪，欧洲的矿山已开始使用在木制轨道上行驶的马拉列车。木制轨道可以通过垫在下面的枕木和碎石，把车轮的压力均匀地分散到路基上，使车轮不会陷下去。光滑的木轨能减小与车轮之间的摩擦力，使轮子转动更加轻快；同时这种架起来的道路在雨天不会变得泥泞。由于欧洲炼铁技术的进步，１７８３年以后，马拉列车的木轨相继改成铸铁轨道。
伊文思和特里维西克个人的失败造就了人类的成功。１８２５年９月２７日，第一条公共铁路在英国北部斯托克顿至达林顿之间开通，铸铁轨道改为不容易断裂的锻铁轨道，全长１６千米。当时的火车有３８节车厢，既乘坐旅客也装运货物，速度可达每小时２３千米。机车采用特里维西克发明的高压蒸汽机，由煤矿机械师斯蒂芬生（公元１７８１～１８４８年）设计，并亲自担任司机。由于蒸汽机锅炉的烟囱很高，因此那时的铁路上方不能有桥梁，火车也不能穿过隧道。
第一条铁路的成功营运，使人们看到了它巨大的经济利益，４年之后，英国建成了利物浦到曼彻斯特之间的铁路。
当时已经有很多厂家利用高压蒸汽机设计制造机车，１８２９年１０月６日，在利物浦附近的一段铁路上曾进行过一次机车竞赛，选拔最适合运行的机车。那天有５辆机车参与竞争，斯蒂芬生的机车也在其中，他的机车采用燃烧效率很高的锅炉，用２５条铁管注水，火焰直接加热铁管产生蒸气，铁管中产生的蒸气汇集进入汽缸，使活塞运动的速度非常快。竞赛中，有１辆机车因为在驾驶室里藏有１匹马，以马踏转轮为机车助力，而被取消资格，１辆汽缸破裂中途抛锚，１辆锅炉爆炸，斯蒂芬生驾驶的机车以接近每小时５０千米的速度拖动重１４吨的货物率先到达终点，比另一位参赛者快了１倍。
１８３０年９月１５日，利物浦至曼彻斯特的铁路正式开通，斯蒂芬生驾驶自己设计的机车牵引列车。这天，万人空巷，盛况空前，英国首相也坐在车厢里，意外的事件层出不穷。火车行进中轧死了一名保守党议员；快到终点时又被暴徒砸毁了一节车厢。
在此之前，爱尔兰的一位科普作家拉德纳尔（公元１７９３～１８５９年）曾经告诫人们不要乘坐火车，他写道：“乘高速铁路旅行是不可能的，因为乘客会因不能呼吸窒息而死。”
铁路发展的速度完全超出人们的预料。到１８５０年，英国参与修建铁路的工人已达到２５万人，铺设铁轨的长度达１．１万千米。在比利时，几乎所有大城市都有铁路贯通。这时美国铺设的铁路总长度已超过其他所有国家的总和。美国通过修建铁路开发辽阔的西部，使大西洋沿岸的东部经济区和太平洋沿岸联结在一起。英国在已有的城市之间修建铁路，而美国新建的铁路线上则出现了新兴的城市。
火车的发明，使人类能够以前所未有的速度和规模，改变自身和物质财富的空间位置，地域和距离不再成为制约人类活动的重要因素。人们交流交往迅速增加，社会生活节奏加快。从前欧洲人一生中活动的平均半径不到２５千米，有了铁路之后，当天就可以到达５００千米以外的地方。
历史上还没有哪件发明，能够像火车那样广泛深刻地影响人类的活动方式。一位社会学家在谈到铁路对普通人的影响的时候，讲了一个故事。当美国新修的铁路穿过西部时，一位农民打量着从他门前经过的铁路，不以为然地说：“我原以为它是什么了不起的东西，不过就是两根躺在木头上的铁条。”他不知道，从此他的农产品可能会在另外的地方卖个高价钱，也可能当晚就会面对外来农产品的竞争。他的女儿可能会嫁到很远的地方，他自己说不定会在千里之外找到一个更好的职业。
1797年出版的《不列颠百科全书》中关于航海的条目写道：“在18世纪，船舶的发展没有出现突破性进展。如此重要，而又如此落后。”就在这部百科全书出版的时候，蒸汽机正在使造船工业和水上交通发生深刻的变化。铁路尚未修建的时候，人们已经向往用蒸汽机驱动船舶。
用蒸汽机开船遇到的问题，一点也不比用蒸汽机开车少，而且更加冒险。从１８世纪中期开始，到１８０７年美国发明家富尔顿（公元１７６５～１８１５年）在美国纽约哈德孙河上开通第一条轮船客运航线为止，其间研制过蒸汽动力船的人不下１０位，然而，他们大多以失败告终。
１７８６年，美国发明家菲奇（公元１７４３～１７９８年），制造出一艘用蒸汽机带动１２只垂直桨划水的船，船的两侧有高高的架子，每边装有６只垂入水中的桨，蒸汽机活塞带动架子上的横梁往复运动，这些桨便像巨大的鸭蹼不知疲倦地划水。这条船长１３．７米，船身细长，就像印第安人的独木舟。当时，美国有５个州的立法会议员代表在观看过这艘船的行进演示后，同意给菲奇１４年垄断经营蒸汽船的特权，于是商人开始给菲奇投资。菲奇制造了３艘可以载人装货的蒸汽驱动明轮船，船的两侧各有一只像水车一样翻动的轮子，固定在轮子端部的横板周而复始地划水推动船身前行。
１７９０年夏天，菲奇在特拉瓦河上开辟航线，开始在美国费城到特雷顿之间客运。然而，乘客非常少，以致入不敷出，航行中蒸汽船又经常出现故障，甚至有时停在航道上动弹不得。这时，船员们纷纷离开菲奇，投资商也撤回资金并向他追债，航运被迫终止。余下的船均在风暴中损坏，菲奇不得已而流落他乡，希望在法国巴黎重新开始蒸汽船的事业。不巧正赶上法国大革命爆发，人们没有心思制造蒸汽船。菲奇在巴黎衣食无着，只好给一艘帆船的船主当水手，并借此再渡大西洋回到美国。不久，他服安眠药自杀。菲奇的女儿为父亲立了一块非常小的墓碑，没有说他是发明家，只说是“一位参加过独立战争的老兵。”
１８０２年，英国发明家赛明顿（公元1763～1831年）制造了一艘蒸汽动力船，用它在运河上装运货物。当货运业主们知道这一消息后，惟恐蒸汽船抢走他们马拉船的生意，便制造舆论说，“蒸汽船的波浪会毁坏运河堤岸。”当局取缔了赛明顿的营运许可证。
１８０２年，美国发明家富尔顿客居法国巴黎时，曾觐见拿破仑，力陈蒸汽动力船的优点，建议法国建造蒸汽船打败英国海军。拿破仑冷冷地说：“在甲板上升一堆火，噗哧噗哧冒着烟去打仗，笑话！”断然拒绝了富尔顿的主张。由于拿破仑的偏执，使得英吉利海峡未发生帆船和蒸汽船的决战。
然而，富尔顿仍在巴黎建造了一艘蒸汽船，这艘船长２１米，宽２．７米，吃水１米，用桨轮划水。１８０３年８月９日，富尔顿使用借来的一台８马力蒸汽机，驱动蒸汽船在塞纳河以步行的速度顺利航行。当夜，风雨大作，巨浪把船拦腰折为两段，蒸汽船沉入河底。
富尔顿早年曾是一位画家，通过举办画展积攒了造船的资金，并结识了瓦特。１８０３年，在瓦特的帮助下，富尔顿买到一批制作精良的蒸汽机零件，带回美国继续他的造船事业。两年后，他制造出一艘５０米长、４．２米宽、吃水０．７米的明轮蒸汽船。这艘船于１８０７年８月１７日在哈德孙河上试航，顺利航行３２小时，航程２４０千米，航速已超过顺风顺水的帆船，这标志着蒸汽动力船在这一天正式诞生。
人们编造了这样一个故事，说菲奇、赛明顿和富尔顿３个人在天国偷了一条蒸汽船。菲奇先上船，魔鬼喊道：“快还我钱！”菲奇无奈下了船。赛明顿又上船，魔鬼喊道：“波浪会毁坏堤坝！”赛明顿只好下船。第三个上船的是富尔顿，无论魔鬼怎样叫喊，富尔顿就是不下船，他成了轮船的发明者。
蒸汽动力船最大的优势是在海上。富尔顿成功开通内河航线之后14年，一艘英国蒸汽动力船开始在大西洋航行，取名为《升星号》，寓意蒸汽动力船是冉冉升起的明星。不久，许多全部采用蒸汽动力的船舶开始横跨大西洋航行。1838年4月，排水量1320吨的蒸汽动力船《大西号》从英国布里斯托港出发，15天之后到达美国纽约。1492年哥伦布首航美洲的时候，越过大西洋用了70天，蒸汽船问世不过几十年，已经比哥伦布当年的帆船快了4倍。
自从人类发明了船，一直企盼它行驶快、装载多、航程远。在蒸汽动力出现之前，这种愿望很难实现。因为，悠忽不定的风力和水手有限的体能，无法使船舶持久地快速航行；帆和桨只适宜推动木船，而木船不能造得太大，否则由于船体自重和构件的拉力会使自己断裂；船舶抗御风浪的能力很差，在大海上远航的船如果进入无风带，无异进入死亡水域。
蒸汽动力使这些难题迎刃而解。从原理上讲，蒸汽机的动力不受限制，在19世纪，人们已经造出单台功率3万马力的蒸汽机，大约相当于上万匹马一齐奔跑的力量。这种功率强大的机器，可以推动船舶在水上高速前进。它也有足够的力量驱动钢铁制造的巨大船只在海上远航，1858年下水的英国轮船《大东方号》长207米，排水量达2万吨，能装载1.2万吨煤和4000名乘客，就像一座漂浮在海上的城市。蒸汽动力船可以逆风逆流航行，可以在北极破冰而行，能够到达地球上一切水域覆盖的地方。由于蒸汽机的发明，人类水上交通呈现出全新的局面。
从此，被海洋分割的陆地开始通过轮船越来越紧密地联系在一起。铁制的蒸汽动力船，装载着货物、人类的欲望和野心，频繁地穿梭于大洋之上，深刻而持久地改变了地球各大洲之间的相互关系，改变了世界格局。
蒸汽机的发明，不可逆转地改变了人类文明进程，世界由传统的农业社会逐渐转变为工业社会，人类活动开始越来越紧密地依赖化石燃料。在宇宙演化进程中只能出现一次的煤，成为世人争夺的特殊财富，人们日以继夜地把它们挖出来，毫不犹豫地将其送进锅炉变成灰渣和二氧化碳。蒸汽机使人们获得从未有过的创造财富的能力，也使地球开始遭受从未有过的环境和生态破坏。人们产生了一种错觉，以为化石燃料是用之不竭的自然资源，全然没有思虑有一天它们耗尽之后怎么办？
当蒸汽机掀起的浪潮席卷世界的时候，科学正在默默地揭示一个又一个未知领域的奥秘，酝酿着新的变革。 |
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