文艺复兴和资产阶级革命,使欧洲发生了巨大变化。特别是科学技术突飞猛进的发展,给社会的进步带来了巨大的推动力。从17世纪开始,西欧的科技和经济远远走在了世界的前列,有许许多多新发明、新创造。在这方面,英国人的创造最引人注目。

依撒克·牛顿(1642—1727 年)是17世纪最著名的科学家。“万有引力定律”是他最重要的科学发现,也是他对人类的最大贡献。万有引力,指的是两个物体之间由于各自的质量而产生的相互吸引力。这个理论对研究天体运行具有特别重要的意义。1687年,牛顿发表了《自然哲学和数学原理》一书,提出了力学的三大运动定律(惯性定律、力和运动关系定律、作用与反作用定律),使他成为经典力学的最重要的奠基人,对当时与后代的科学发现产生了巨大影响。

牛顿不但在力学方面有突出贡献,在光学、天文、数学等方面,也有许多发现,是一位全面发展的伟大科学家。然而,他在临终前,却谦虚地说,在科学的海洋面前,他只是个在海边玩耍的孩子,拾到了几块美丽的石子和贝壳,而大海,仍然在面前,自己还没有进去呢!这是多么求实的精神啊!的确,科学是无止境的,需要一代一代的科学家不断探索。技术也是一样。

资产阶级革命发生以后,英国的工业迅速发展起来。不少地方使用起大机器,像珍妮纺纱机和水力纺纱机,都使生产效率提高了十几倍或者几十倍。这样,大工厂就不断出现了。很多工厂主都想使用一些新机器,生产出更多更好的产品。为了适应这种需要,科学家和技师们也都把发明新机器作为自己关心和研究的重要课题。

伦敦格拉斯哥大学有一位叫鲁滨逊的教授。他设想,如果把当时的四轮马车改成用蒸汽推动,不就能大大加快速度了吗?他让负责修理教学仪器的技工瓦特给他做一个蒸汽机模型,用来做试验。模型做好了,可是不能运转,鲁滨逊教授没有再把试验进行下去。可这件事倒引起了瓦特对蒸汽机的浓厚兴趣。

在这以前,瓦特从来没有接触过蒸汽机,也缺乏这方面的知识,要想钻研它,一切都得从头做起。他下了决心,主动要求承担修复蒸汽机模型的工作。

蒸汽可以作为动力,古代劳动人民早已经知道。据传说,两千多年前的一天,在古埃及的滨海城市亚历山大的大街上,围着一群看热闹的人。他们中间有一块不大的空地,一位名叫赫诺的魔术师正在那里变“戏法”:空地当中摆着一个装在架子上的活动铜球。铜球在蒙蒙的蒸汽里飞快地旋转着。铜球下面装着两根管子,管子下端连着一个密封的锅,锅下面炉火熊熊。锅里的水沸腾着,发出“嗤嗤”的响声。原来这不是什么魔术,而是赫诺在做使用蒸汽力的试验。后来,赫诺曾经把使用蒸汽力的方法记载了下来。可惜,他的著作失传了1000多年,一直到文艺复兴时期才被重新发现。

又过了许多年,到17世纪末,英国德封郡的绅士托马斯·塞维利第一个制成了有使用价值的蒸汽抽水机。不久,锻工托马斯。纽科门和玻璃工考利共同研制成功能够从深井里抽水的蒸汽机,叫做纽科门蒸汽机。

如今,瓦特要修复的蒸汽机模型,正是这种纽科门式的。瓦特阅读了大量英文、法文和意大利文的资料,废寝忘食地工作。蒸汽机模型很快就修复了,试车运转正常,瓦特当然很高兴。可是纽科门蒸汽机暴露出来的缺点又使瓦特陷入了沉思。他又投入了改造这种蒸汽机的工作。

这种蒸汽机汽缸上端不密封,下部有三个活门,中间的活门同锅炉相通。蒸汽从这里进入汽缸把活塞向上推动,然后把这个活门关上,从第二个活门注入冷水,使蒸汽冷凝,造成低压。于是汽缸外部的大气压从上端把活塞推回。最后,打开第三个活门,把水排出。活门开关都是人工操作,活塞往返一次需要耗费许多时间,而且大量蒸汽浪费在加热汽缸上。这真是一架笨拙不灵、耗费巨大的蒸汽机啊!瓦特下决心彻底改造它。

怎样不使汽缸冷却,节省蒸汽?怎样使活塞连续运转,加快速度?又怎样使汽缸的活门能自动开关呢?这些问题使瓦特朝思暮想,简直入了迷。两年过去了,一个个方案设想出来,又推翻了。然而一次又一次的方案,使他越来越接近成功。他终于想出了一个办法:在蒸汽机上加一个冷凝器,使蒸汽在冷凝器里冷凝,省去了注入冷水。这样,活塞可以来回不停地运转,蒸汽也可以连续使用了。

瓦特在1765年制造的蒸汽机比纽科门蒸汽机的效率高2倍。后来,瓦特又不断改进他的机器,使它成为能够带动各种工作机的蒸汽动力机。这就是万能蒸汽机。

万能蒸汽机就像巨灵之手一样,在工厂里推动着笨重的机器飞快地运转,把大批产品生产出来。它的效率远远超过了畜力和水力,而且不受地区和季节的限制。英国许多富商见蒸汽机有这样大的用处,就拿出钱来购买机器,开办工厂。使用蒸汽动力的工厂就在英国纷纷出现了。到19世纪30年代,单是兰开夏一个郡就拥有 814台蒸汽机。

蒸汽机的强大动力为机器大生产奠定了基础,推动了工业革命的深入发展,加快了资本主义国家工业化的步伐。它不仅使英国而且使整个世界的经济面貌发生了根本变化。蒸汽机也引起了交通运输的革命。美国人富尔顿发明的轮船,英国人史蒂芬逊发明的火车都是用它带动的。它开辟了整整一个蒸汽时代。在这以后的一个多世纪里,蒸汽一直是主要的动力。直到今天,蒸汽机仍然在某些工业、交通运输部门继续发挥着作用。