2020年07月10日 星期五
瓦特:让人类的双手变得力大无比
□ 老 多

    老多直播间已经写了哥白尼和牛顿,他们俩玩的硬核知识都是好奇心使然。日心说和万有引力定律在他们俩的时代没啥用,他们的研究纯属好奇。今天写一位玩又好奇又有用的硬核知识的人,他就是瓦特。

    瓦特改造的蒸汽机推动了第一次工业革命。其实在瓦特改造以前几十年就已经有了纽科门蒸汽机,可是纽科门蒸汽机力气不够大,推动不起工业革命。瓦特来了,他把纽科门给改造了一把,于是就像后来大家说的那样,瓦特让人类的双手变得力大无比。

    瓦特如何在200多年前,还基本处于手工状态下,就能玩出如此硬核的知识呢?今天咱们谈这个问题的目的是去了解瓦特的科学精神和创新精神。

    关于瓦特的科学精神和创新精神,我们先从瓦特小时候说起。瓦特出生在英国格拉斯哥附近一个港口小镇的工匠家庭,父亲开了一间修船的小作坊。他小时候身体不好不怎么上学,他的基本教育都是父母带给他的。出身贵族的母亲教他认字等基本知识,父亲则用自己的行为影响着小瓦特的心灵。孩子的心都充满好奇,小瓦特看见爸爸作坊里的各种工具非常感兴趣,有一天实在忍不住把作坊里的几件工具偷偷拿回家去玩。爸爸知道以后没有教训他,而是告诉他这些工具归你了,但以后不许再拿大人的东西了。宽厚的爸爸还经常陪着瓦特一起玩。就这样在好奇心的驱使和妈妈爸爸的培养下,瓦特逐渐成长为一个聪明能干的修理师傅。

    再回到蒸汽机,据说最早在公元1世纪,古罗马的数学家和发明家希罗,曾经发明了一种用蒸汽做的玩具。但真正把蒸汽变成动力的是17世纪中期一位法国工程师巴本,他发明了全世界第一台带活塞的蒸汽机。经过将近一个世纪,这种蒸汽机又被英国一位叫纽科门的工程师进行了改造,于是纽科门蒸汽机从18世纪初开始在欧洲得到使用。

    大概20岁出头,瓦特离开了家乡来到伦敦,想找一份修理工的工作。在伦敦他遇见一位格拉斯哥大学教授,教授允许他在格拉斯哥大学里开设一间修理部,于是瓦特修理部在格拉斯哥大学的校园里开张了。这位教授为瓦特后来的创造发明铺平了道路。

    瓦特虽然没有上过大学但是他非常聪明,在格拉斯哥大学他认识了著名物理学家约瑟夫·布莱克,在布莱克那里他学习了很多物理学知识,包括热学方面的知识。1763年的一天,学校让瓦特去修理一台纽科门蒸汽机。由于瓦特已经从布莱克那里学到了很多物理学知识,尤其是热学知识,所以他在修理这台纽科门蒸汽机的时候发现了问题。他发现可以通过改造冷凝器,大大提高蒸汽机的热效率。他怎么发现的呢?因为他看到,纽科门蒸汽机的冷凝器在汽缸里面,这样白白消耗了很多热量,使蒸汽机的热效率降低了。如果把冷凝器放在汽缸外面,就可以大大提高热效率,但冷凝器要放到外面,需要对蒸汽机进行改造。于是,瓦特自己动手设计了一种带有分离冷凝器的蒸汽机。

    不过改造蒸汽机不是一蹴而就的,瓦特在布莱克的帮助下,用了20多年的时间,终于把纽科门蒸汽机改造成为推动第一次工业革命的瓦特蒸汽机。站在巨人的肩膀上、充满好奇、不停地学习、富有工匠精神,就是瓦特科学精神和创新精神的源泉。在瓦特蒸汽机改造完成以后,瓦特又做了许多新的发明,其中包括曲杆齿轮传动系统、双向蒸汽机以及制定了功率的标准单位:马力等等。

    1819年瓦特去世了,人们是这样赞颂他的:“它武装了人类,使虚弱无力的双手变得力大无穷,健全了人类的大脑以处理一切问题。”

    瓦特带给世界最珍贵的,不是蒸汽机,而是“健全了人类的大脑以处理一切问题”的科学精神、创新精神。

    (作者李建荣,笔名老多,科普作家,文津图书奖、中国科普作家协会优秀科普作品奖获奖作品《贪玩的人类》系列作者)

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