蒸汽魔法师瓦特小传

詹姆斯·瓦特(James Watt,1736年1月19日 — 1819年8月25日),英国发明家,第一次工业革命的重要人物。1776年制造出第一台有实用价值的蒸汽机。

1736年,詹姆斯·瓦特 (James Watt) 出生于格里诺克镇 (Greenock) 一个中产商人家庭。该镇位于克莱德河 (River Clyde) 下游,离苏格兰格拉斯哥市 (Glasgow) 不远。1839年,地质学家罗德里克·默奇森 (Roderick Murchison) 以尊重、爱戴和谦逊的态度,称瓦特为“伟大的蒸汽魔法师” (the Great Steamer) 。瓦特的祖父是位数学教授,开设数学及海上导航课程(18世纪中期,海上贸易日益主导了社会)。瓦特的父亲是经营船舶用品的普通商人。当瓦特的哥哥约翰世参与家庭生意的时候,整个家庭足以负担瓦特跟着伦敦仪器制造商约翰·摩根 (John Morgan) 做非正式学徒了。毫无疑问,小瓦特在伦敦的岁月是艰难的。他工作极为艰辛,身体也经常出状况。但是,这段经历为他开启了一个新世界:仪器、手艺和贸易。这一切都深刻地塑造了他接下来的职业生涯。

伦敦科学博物馆内的詹姆斯·瓦特的工作室瓦特职业生涯的下个阶段是他在格拉斯哥大学(其实就是个学院)做仪器制造商时铸就的。瓦特确实为学院的教授们制造并维修过仪器,但是他也参与过乐器和益智类玩具的贸易。早期,他还做过他父亲生意的代理,也从事过硬件贸易。总之,小瓦特极为勤奋且心思缜密,尽管由于健康问题,他中断了当地文法学校的学业。不管早年上学情况如何,学徒期后,瓦特热衷自学且学有所成。18世纪50年代末和60年代初,他与格拉斯哥学院的教授和学生们打成一片,且在学院谋得了职位。正是在那期间,他成为新任化学教授约瑟夫·布莱克 (Joseph Black) 的弟子,以一种非正式的方式,瓦特获取了化学知识,尤其是关于热的化学知识。正是在那期间,瓦特做了他关于蒸汽的最早一批实验,以及跟一台蒸汽机模型有关的实验。那台模型非常著名,于1763年由自然哲学教授约翰·安德森 (John Anderson) 交予瓦特维修。也正是在那段时间,瓦特与格拉斯哥大学的许多学生成为朋友,都是跟他年龄相仿的年轻人。其中就有约翰·罗宾逊 (John Robison) ,瓦特的终生挚友。在之后的岁月,无论是在法律条款上还是在文本记录上,他都是瓦特蒸汽机工作的关键见证人。

瓦特的挚友约翰·罗宾逊(John Robison)在今天的格拉斯哥绿地公园 (Glasgow Green) ,在纪念尼尔森勋爵 (Lord Nelson) 的巨大方尖碑的阴影下,是一个朴素的,刻有铭文的巨石。据说,1765年,正是在此地,对纽科门发动机模型的诸多问题沉思良久之后,瓦特突然有了冷凝器的灵感。他想在一个单独的容器中冷凝蒸汽,而不是在最初注入蒸汽的主缸中,他这个想法导致蒸汽机效率的转变。

尼尔森纪念碑那块庆祝所谓“尤利卡”瞬间的巨石是1969年才安放在那儿的,为了纪念瓦特第一个蒸汽机专利两百周年,该专利宣告瓦特发明了独立的冷凝器。但是,格拉斯哥绿地公园这个关于瓦特灵感的故事仅可追溯至19世纪早期。在瓦特档案中并没有其真实性的直接证据。关于瓦特一生的传奇,我们很难区分出哪些是事实,哪些是虚构。此事便是一例。

瓦特发明的蒸汽机(模型)当他取得专利时,瓦特已经与金内尔 (Kinneil) 的约翰·罗巴克 (John Roebuck) 博士合伙,以期根据瓦特的新原则建造蒸汽机。此事进展缓慢,并且面对养家糊口的迫切需要——1764年,瓦特与表妹玛格丽特·米勒 (Margaret Miller) 成婚;1767年他们的第一个孩子玛格丽特出生;小詹姆斯两年后出生——他放弃了仪器和硬件生意。接下来几年,他改行做了一名土木工程师兼测量师,为稻梁谋。18世纪70年代,瓦特参与了很多项目,主要是运河及港口测量,还有桥梁及水轮建造。1773年9月,瓦特远离家乡,开始喀利多尼亚运河 (Caledonian Canal) 的测量工作。正是在这期间,他得知妻子于分娩后去世。这使得他的个人生活和事业同时陷入危机。瓦特要单独抚养孩子,所以目前的工作就不合适了,并且也没有太多时间来钻研他真正热爱的工程领域。屋漏偏逢连夜雨,他在蒸汽机领域的投资合伙人也陷入财政危机。显然,没有合伙人的资助,项目肯定难以为继。在这样的情况下,1774年,瓦特离开苏格兰,定居英格兰中部的伯明翰 (Birmingham) ,并开始与当地富有企业家精神的五金商人马修博尔顿 (Matthew Boulton) 合伙。多年以前,瓦特就与博尔顿及著名的“月光社” (Lunar Society) 成员有过会晤。事实上,这个小圈子的成员威廉· 斯莫 (William Small) 博士在制定其1769年专利规范方面,就曾给瓦特提过重要的建议。博尔顿本人对蒸汽动力原本就感兴趣。他与罗巴克达成协议,将瓦特本人及其蒸汽机改进方案“转让”至伯明翰的苏豪公司 (Soho, Birmingham) 。原机也从金内尔搬出并安装至苏豪公司的工厂。瓦特1769年专利在机器运转中已经起了重要作用,而新合伙人利用该专利的本事才刚刚开始显现。作为新合伙协议的一部分,博尔顿和瓦特同意通过议会法案 ( Act of Parliament) 寻求延长专利。此时,博尔顿广为人知且备受赞誉的游说技能 (lobbying skills) 发挥了作用。1769年专利(曾于1775年修改过,以形成新的专利)延长至1800年,确保了两人合作顺利进行。

伯明翰中心图书馆前的瓦特雕像月光社成员自称“月光狂士” (Lunatics) 。在伯明翰,与他们自然哲学式的交流中,瓦特确实得到了实实在在的利益并且陶醉其中。在这个时期,瓦特的自然哲学知识增长极快,商业头脑也愈加敏锐。但是,18世纪70年代末至80年代初,瓦特依然度过了一段艰难的岁月。这个时期,第一批博尔顿-瓦特蒸汽机最初的市场在康沃尔 (Cornwall) 矿区。该矿区多年来一直用纽科门机从矿井中抽水。虽然,我们现在可以马后炮地说博尔顿-瓦特蒸汽机在效率上有决定性优势(尤其是在节省燃料上,而燃料在康沃尔矿区极为昂贵),应该能够轻而易举地占有市场,但是在那时,他们还是遭遇了极大阻力。

博尔特-瓦特蒸汽机早期的发动机并非没有问题,而且精明的康沃尔矿井投资人还试图猛压价。调整发动机使其适应当地情况,这些事情简直不胜其扰。瓦特一直在康沃尔矿区忙活这些事情,而他的性格并不适合干这个。面对面的直接交锋、议价以及博尔顿热衷的较劲儿,这一切都让瓦特倍感煎熬。头痛、疑心病和抑郁症困扰着他——正如他之前所说的那样,他宁愿面对一个上了膛的大炮,也不愿去核对账目或跟人议价。博尔顿有时鲁莽的商业行为也让瓦特感到担忧。瓦特是个更为谨慎的商人,用以平衡合伙人有时极不负责的财务行为及盲目的热情。渐渐地,生意在一定程度上稳定了,瓦特也调离了公司前线。这一切都给了他更多时间和机会来从事更深入的蒸汽实验以及其他哲学关切和创新活动。1789年约瑟夫普里斯特利 (Joseph Priestley) 牧师来到伯明翰,重新激起了瓦特的化学研究兴趣。

燃素说提出者普利斯特利普里斯特利因其发现“新空气”早已声名卓著。他与瓦特化学旨趣相投。正是普里斯特利关于可燃空气、普通空气和脱燃素气 (dephlogisticated air) 的一系列爆炸试验,使得18世纪晚期自然哲学史将瓦特记录在册,这也是他少有的,高调的公开露面。1784年,瓦特在伦敦皇家学会《哲学学报》上发表了一些论文。在其中最著名的那几篇中,他声称自己是水的复合性的发现者。无论当时还是之后,他的这个观点可不是胡说八道,都是可证实的。在同一年的《哲学学报》,那个古怪的贵族自然哲学家亨利·卡文迪什 (Henry Cavendish) 发表了一篇论文,声称他才是发现者,然后拉瓦锡也发表了论文。虽然拉瓦锡发表得晚,但其理论和实践完美结合的试验让他跻身该项发现的申请人之列。在18世纪80年代,这个被称为“水争议”的事件并没有激起什么巨大的波澜。瓦特和他的同事们曾一度发泄过他们的愤怒和沮丧。他们认为,往好了说,这是对瓦特观点的无心盗用,往坏了说,这是公然偷窃。但此事并未产生过于持久的争论,如果没有别的原因的话,那有可能是出于商业方面的考量。直到19世纪中叶,水争议才得到认真对待。上述各位都有自己的研究节奏。他们争论的一个重大后果是贬低且错误描述了瓦特的化学工作。

瓦特蒸汽机抽水图解在研究这些高深化学和哲学问题的同时,瓦特也在进行蒸汽试验,并想到了蒸汽机的“膨胀运转” (expansive working) 。这个想法,以及进一步的关键机械改进,包括引擎适应旋转运动,是瓦特1782年第二个主要专利的主题。通过瓦特的太阳和行星齿轮系统(sun and planet gear system)现在可以轻松实现旋转运动,掘进机械市场向博尔顿-瓦特机开放。位于泰晤士河畔的阿尔比恩磨坊 (Albion Mill) 拥有一台用于研磨玉米的早期旋转发动机。虽然没有挣到钱,而且磨坊也在1791年被大火摧毁,但阿尔比恩磨坊是一个宝贵的示范项目,它帮助二人进入旋转发动机适用的其他领域,尤其是纺织业,他们发动机业务的大部分都在该行业。这一时期瓦特另外一个兴趣点是纺织品的漂白。作为二人事业日益国际化的一部分,博尔顿和瓦特于1786年访问巴黎(关于凡尔赛宫供水的抽水机械,法国官方之前曾邀请他们提供建议)。他们也希望在法国为他们的蒸汽机谋求特权(相当于法国的一项专利),最终没能达成。已于1785年当选为伦敦皇家学会会员的瓦特在巴黎会见了许多一流的自然哲学家。瓦特对蒸汽机的改进广受赞誉,在《哲学学报》上的论文引发过论战,因此他们对会见瓦特很感兴趣。这些会见极大拓展了瓦特随后在知识界的参与度,尤其是18世纪晚期的化学论战。其中一次是与克劳德·路易斯·贝托莱 (Claude-louis Berthollet) 会面,他向瓦特透露了他对消炎盐酸漂白能力的研究。瓦特一回到英国,就自己开始做实验,并与贝托莱通信交流。他将这一新工艺流程告诉他从事漂白生意的岳父,并且他还在将这些技艺引进英国的过程中起了重要作用。提到瓦特的岳父,我们就想起第一任妻子去世后,瓦特跟安妮·麦格里戈 (Anne Mcgrigor) 结婚了。据说安妮个性很强,把家里打理得井井有条,并且给瓦特生了两个孩子:格雷戈里 (生于1777年) 和珍妮特 (称为杰西,生于1779年) 。与此同时,瓦特第一次婚姻所生的那个儿子小詹姆斯正在欧陆游学,有时也接受瓦特的朋友,同时也是其化学领域的合作者让·安德烈·德·吕克 (Jean Andre De Luc) 的教导。小詹姆斯是个思想独立的年轻人,跟继母和父亲的关系极不融洽。1788年,他在曼彻斯特的泰勒和麦克斯韦公司 (Taylor and Maxwell) 当学徒。在那里,他通过文学与哲学学会(成立于1781年)参与当地蓬勃发展的科学生活,同时也参与了一些同事激进的政治活动。1791年末和1972年,小瓦特和托马斯·库珀 (Thomas Cooper) 造访巴黎期间,他表达了对早期革命者的支持,这一举动在英国媒体上以“詹姆斯·瓦特行动”为名报道,使他的父亲非常尴尬和痛苦。有一段,面对大革命日益暴力的派系漩涡,小瓦特处于极大的危险之中。最终,在1794年,他设法返回英格兰。一段时间的低调处事以确保他不会被英国当局逮捕之后,小瓦特回到了他的家庭和公司。从那时起,小瓦特将在新成立的博尔顿-瓦特公司的商业事务中扮演越来越重要的角色,生意也渐渐传到下一代了。小瓦特努力减轻他对早期任性的内疚,孜孜不倦地甚至近乎疯狂地提升并捍卫他父亲的声誉,特别是作为发明家和发现者的声誉。

小詹姆斯·瓦特小瓦特在这方面努力的早期表现是1790年代的专利审判。面对通过剽窃发动机设计方案一再侵犯专利权的行为,博尔顿-瓦特公司从18世纪80年代早期就开始考虑诉诸法律。但直到18世纪90年代初,当康沃尔发动机用户的金融协议违约变得越来越普遍时,他们才开始起诉。一系列漫长、复杂、昂贵且棘手的法律案件挑战着瓦特的聪明才智,同时也触发了他这时期的忧郁症。最终的胜利使得博尔顿-瓦特公司收回了巨额欠款。此时,即1800年,最初的专利到期,瓦特退休。18世纪90年代早期尾随而至的另一家庭困扰是他年幼孩子们糟糕的健康状况。在经历了一场痛苦的疾病之后,杰西于1794年在十五岁时死于结核病。年轻的格雷戈里被父母寄予厚望。他乐观开朗仪表堂堂,很有希望成为一名自然哲学家,尤其是一名地质学家,并且也在格拉斯哥学院学习。但是,他也与可怕的疾病作斗争,并最终在1804年因病去世。除了小瓦特,瓦特第一次婚姻所生的另外一个孩子,即他的长女玛格丽特,与詹姆斯·米勒(James Miller)结婚,但她于1799年去世,留下了四个孩子。瓦特家族对家庭悲剧并不陌生。为杰西寻找有效治疗方法的渴望是瓦特进入另一项重要合作的主要原因之一。这次他与托马斯·贝多斯 (Thomas Beddoes) 博士合作,生产和使用药物用途的气体。瓦特亲自设计出一种可以制取治疗性气体并有效地将它们输送给患者的装置,由博尔顿-瓦特公司生产并销售。瓦特深度参与气体制取和治疗效果。不仅如此,许多举动都非常明显地表现了瓦特对燃素化学的持续辩护,比如他在布里斯托尔 (Bristol) 建立由贝多斯 (Beddoes) 负责的昙花一现的气动研究院 (Pneumatic Institution) 。与老朋友普里斯特利一道(18世纪90年代早期,由于教会和伯明翰国王的暴动,此时普里斯特利已被流放到宾夕法尼亚州),瓦特仍然是燃素化学坚定的捍卫者,对抗着与拉瓦锡工作有关的新化学。在之后的一些年及退休期间,瓦特仍然积极参与发明创造,尽管大部分的动手工作是由他的儿子和助手完成的。在约翰·萨瑟恩 (John Southern) 的协助下,瓦特进一步发展了蒸汽指示器 (steam indicator) 。18世纪80年代末和90年代初,瓦特设计出该装置的早期形态;到了19世纪,因其在测度蒸汽机性能上极大的实用性,该装置成为瓦特不甚知名的发明中最重要的物件。此外,瓦特花了很多时间在他位于谢斯菲尔德厅 (Heathfield Hall) 家中的阁楼工作室,在那里他研发出可以复刻雕像的机械装置。他和妻子在威尔士旅行,并在那儿购置土地,建造了被称为多道洛德 (Doldowlod) 的庄园。瓦特和他唯一的儿子在那儿过着乡绅般的生活。远离了生意上的纷纷扰扰,瓦特的健康状况比之前好多了。人们说他是一个相当和蔼,慈爱的乡贤,一个热情且有趣的健谈者,偶尔也会吹点儿牛。但是,在小瓦特和身边人的帮助和鼓励下,瓦特也努力培育并捍卫自己的公众形象和公众声誉。他密切关注公众对他生活和工作的描述,如有必要,他会纠正或反驳他们。例如,着眼于支持在争斗中落败的弱势一方,伍尔维奇皇家军事学院 (Royal Military Academy, Woolwich) 的数学教授奥林瑟斯·格雷戈里 (Olinthus Gregory) 在他的力学论文中,搜罗了一些有利于霍恩布洛尔 (Hornblowers) ——瓦特蒸汽机的对手——的材料。瓦特家族便安排约翰·普莱菲尔 (John Playfair) 在《爱丁堡评论》中对该书相关部分进行了极为严厉的审查。各方对瓦特施压,要他对其发明史进行说明。最终,他同意以迂回的方式来回应这些压力,即为“蒸汽和蒸汽机”系列文章纠错和做注释,这些文章是他朋友约翰·罗宾逊为1797年大英百科全书第三版撰写的。在约翰·萨瑟恩的协助下,瓦特回顾了他早年在蒸汽方面的一些实验,并将结果纳入了那些注释中。在注释中,瓦特也发表了关于独立冷凝器发明的最后一篇长篇叙事。瓦特誉满天下。1816年他成为法国研究所外籍院士(仅八个职位),1806年他获得格拉斯哥大学的法学荣誉博士学位。据报道,政府准备授予他男爵头衔,当政府通过约瑟夫·班克斯爵士 (Sir Joseph Banks) 就这个问题试探他的意向时,瓦特拒绝了。如果瓦特接受了该头衔,或者此事被公众所知,那么,瓦特苦心经营的政治“局外人”身份将受到威胁。当然了,瓦特拒绝的部分原因是政府未能以与之贡献相匹配的头衔来荣耀这位伟人!瓦特还进行了一些捐助活动,包括1816年赠给他的家乡格里诺克镇一些书籍。最终,他的儿子捐资建造了一座图书馆来安放这些书籍。这座图书馆最后叫瓦特纪念图书馆 (Watt Monument Library) ,是当地的纪念中心,用以纪念有史以来该镇最著名的儿子。一次短暂的疾病之后,瓦特于1819年8月25日在谢斯菲尔德厅去世,享年83岁。他葬于伯明翰的汉兹沃思教区教堂 (Handsworth Parish Church) ,他的商业伙伴马修·博尔顿之前也葬于此。弗朗西斯·钱特里 (Francis Chantrey) 为瓦特制作的大理石雕像很快就占据了一座侧堂,瓦特长眠于此。

汉兹沃思教区教堂讣告纷至沓来,其中最著名、最常被引用的是《爱丁堡评论》的创始人弗朗西斯·杰弗里(Francis Jeffrey)在《苏格兰人》报上发表的。虽然从技术上讲,瓦特是蒸汽机的改良者,但杰弗里说,“他更应该被描述为蒸汽机的发明者”,因为他把难以估量的利益带给了他的国家和整个人类。他“赋予人类孱弱的双手……以无穷的力量……并为未来所有机械动力的奇迹奠定了极为可靠的基础,必将泽被后世”。

稿件内容以反伪破迷为核心思想,科普知识、科学文化、科技哲学、科学与公众、世俗人文主义、科技伦理等领域均可涉及,旨在将科学探索结果无偏见地告知公众,避免公众上当受骗。

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注

You might like

© 2022 开云体育官方平台_最新版首页 - WordPress Theme by WPEnjoy