瓦特

詹姆斯·瓦特(James Watt，1736—1819)，英国著名科学家，蒸汽机的发明者。

1736年1月19日，瓦特出生于英国苏格兰克莱德河畔的格林诺克城。他的祖父是教测量学和航海学的教师，父亲是一个熟练的造船装配工人，后来经营造船业和建房业，作过制造兼出售航海仪器的小商人，还担任过格林诺克城的司库和地方行政官。

瓦特从小身体虚弱，经常生病，到了上学年龄，家里还没送他去读书。瓦特的母亲出身于苏格兰的名门望族，聪慧温顺，对孩子耐心和蔼，循循善诱。她不仅教瓦特读书写字，学习语文和数学知识，还热心鼓励孩子玩各种工具和器物，培养他观察思考问题的兴趣和动手实践的能力。

过了入学年龄好几年，瓦特才去学校念书。他不喜欢与同学玩笑打闹，讨厌剧烈的活动，只爱独自沉思默想，因此与同学们合不来，被他们称为“有神经质的呆子”。瓦特很喜欢几何学，有一次家里来了一位客人，看见瓦特蹲在地上一声不吭，用粉笔东画西划，说他是个“不上进的孩子”。父亲笑了笑，叫客人再仔细看看，原来小瓦特正在专心致志地演算几何题!还有个流传很广的故事：一天，壶里的水开了，蒸汽把壶盖冲得噗噗作响。这种人人司空见惯的现象，却使瓦特发生了莫大兴趣。他目不转睛地盯着翻动不止的壶盖，苦苦思索其中的奥秘，在炉旁呆了一个多钟头。姨母看见了，责骂他是个“懒孩子”。她哪里知道，正是这种强烈的好奇心和寻根究底的品质，导致瓦特做出了人类历史上的重大发明!

后来瓦特进了格林诺克的文法学校，数学成绩特别优秀，名列前茅。由于身体不好，没有毕业就退学了。在家里，他并没有虚度光阴，仍然坚持自学。生病期间，躺在床上手不释卷，博览群书。他钻研天文学、化学、物理学、解剖学等多种学科的知识，自学了好几种外语。除了在学校学的拉丁文、希腊文外，他能够直接阅读法文、德文和意大利文的原著。

瓦特的另一个“学校”是父亲的工场。他经常在那里向工人师傅学习技术，自己操作工具，制作各种机械模型，修理航海仪器，进行化学和电学实验。经过长时间的刻苦实践，他获得了丰富的木工、金属冶炼和加工、机械制造、仪器修理等多方面的工艺技术，为后来的发明打下了坚实的基础。

17岁那年，父亲经营商业失败，家里一贫如洗。瓦特被迫出外谋生，到格拉斯哥一家钟表店学手艺。1755年他和父亲的一位朋友一道，长途跋涉，步行12天前往伦敦，跟有名的机械师摩尔根当学徒。他勤奋学习，努力钻研，技术提高很快，没多久就会制造难度较大的经纬仪、罗盘、四分仪等仪器。为了交纳学徒费，他常常挤出时间，到外面干体力活。由于劳累过度，患了严重风湿病，不得不回家休养。病还没养好，为了维持生活，他又去格拉斯哥，想经营仪器修理业。当地的行会却以学徒期未满为借口，不准他开业。

1757年，瓦特在朋友们的帮助下，到格拉斯哥大学当修造教学仪器的工人。在大学里，他认识了约瑟夫·布莱克和约翰·鲁宾逊，成为十分要好的朋友。布莱克是大学教师，当时第一流的化学家。鲁宾逊是学生，后来成了物理学教授。瓦特虚心向他们求教，得到不少科学理论知识。他们三人经常聚在一起，讨论研究改进蒸汽机的问题。1764年，瓦特与表妹玛格丽特·米勒结婚。

蒸汽机是一种利用水蒸汽把热能转变成机械能的动力装置。人类对蒸汽的认识和利用，经历了漫长的历史。

从十六世纪末开始，随着资本主义的产生和发展，许多人试图制造用蒸汽作为生产动力的装置。意大利人波塔，法国人德·高斯，意大利人勃兰克，土耳其人德雷，法国人巴本等人，都先后设计制造过各种蒸汽动力装置，但没有获得具有实用价值的结果。1698年英国人塞维利创制了第一台实用的蒸汽抽水机。1705年英国铁匠纽可门，对塞维利的装置进行重大改进，制成了可用于矿井抽水的“纽可门蒸汽机”，从1712年起，它首先在英国，后来在欧洲其它国家的矿井里采用。

“纽可门蒸汽机”主要有两大缺点：一是燃料耗量大，效率低;二是只能作往复直线运动。它除了用于煤矿抽水外，不能在其它生产部门广泛采用。十八世纪中叶，英国开始进行工业革命，纺织业首先采用机器代替手工生产。一批批大工厂建立起来了，原有的水力动力装置远远不能满足大机器生产的要求。因而发明一种高效率的、能为各行各业采用的新型动力机，成了工业革命的关键问题。这一历史重任落到瓦特身上。

早在1761和1762年，瓦特就进行过改进蒸汽机的试验，没有得到什么结果。1764年，格拉斯哥大学委托他修理一台纽可门蒸汽机的教学模型。机器很快修好了，他并不满足，决心进一步改进它。他用玻璃瓶、竹筒等极其简陋的器具反复实验，研究蒸汽的密度，压力和温度之间的关系，同时向布莱克请教，终于找到了纽可门蒸汽机耗煤量大的原因所在。用什么办法才能解决这个问题呢?瓦特陷入苦苦的思索之中。1765年5月的一个星期天，他在格拉斯哥郊外的高尔夫球场散步，突然脑海中闪现出一个念头：另外设置一个蒸汽冷凝器。他毫不迟疑，立即进行试制样机的工作。没有地方，就租了一间地下室;没有设备，就利用原来的器械;没有资金，就四处借债。他和几个助手夜以继日地呆在地下室里工作，每失败一次，就认真总结经验。无数次失败，使他负债累累，贫苦不堪，经常对别人说：“一个人想发明一件东西，是最愚蠢不过的事!”为了获得继续试制的经费，他不得不忍受苛刻的条件，和一个叫约翰·罗巴克的工厂主合伙。经过三年多时间反复试验，终于在1768年制造出真正能够运转的蒸汽机。同一年，他提出专利申请。1769年1月5日，瓦特的申请得到批准。在这种新型蒸汽机里，除了采用分离式冷凝器之外，还有一系列的改进和发明，例如用机油润滑、填料函、气缸绝热套等。它的耗煤量仅为纽可门蒸汽机的1/4，工作更可靠，动作更迅速。

为了维持一家的生活，瓦特从1766年起，在苏格兰为修造桥梁、运河、码头从事测量和制定规划的工作。他以吃苦耐劳的作风和高超的技术水平，受到人们的称誉。在这种艰苦的条件下，他发明过一种简便的测距器和透射制图机，显示了多方面的发明才能。

1772年起英国连续两年的经济萧条，使不少企业和银行纷纷倒闭，罗巴克也遭到破产，他的专利股份为伯明翰的大厂商马修·博尔顿所接管。在这期间，与瓦特生活了9年之久的妻子米勒因病去世。伤心的瓦特于1774年辞去测量工作，从苏格兰迁居伯明翰。第二年，在博尔顿交涉下，英国下议院批准将瓦特的专利有效期延长到1800年。他们正式签订合同，成立博尔顿—瓦特公司，合伙进行蒸汽机的改进和制造。那时候，约翰·威尔金森发明了镗床，这就解决了蒸汽机活塞的加工难题。1776年，大型蒸汽机开始为罗姆菲尔德煤矿的排水和威尔金森工厂的鼓风提供动力。各地工厂主闻讯，纷纷前来订货。1777到1781年，瓦特亲自到康沃尔矿区建造一批蒸汽机。

博尔顿是一个颇有远见的工业家。他预见到生产发展的需要，积极鼓励和支持瓦特研究能够旋转运动的蒸汽机。1781年，瓦特提出5种将往复运动转变成旋转运动的方法，其中最有名的就是“行星齿轮机构”，它后来在工业中得到广泛应用。第二年，瓦特得到“双动作蒸汽机”的专利。1784年，瓦特在他第四份专利里，提出了“平行连杆机构”，有了它，蒸汽机具有更广泛的实用性。4年后，瓦特发明离心调速器和节气阀;1790年，又完成了气缸示功器的发明。到此为止，瓦特才完成了对蒸汽机的整个发明过程。

马克思说：“瓦特的伟大天才表现在1784年4月他所取得的专利的说明书中，他没有把自己的蒸汽机说成是一种用于特殊目的的发明，而把它说成是大工业普遍应用的发动机。”①在十八世纪中叶以前，生产的动力主要是人力、畜力、风力和水力。同上述动力相比，蒸汽动力具有巨大的经济优越性和使用方便性。瓦特的发明，使蒸汽机变成适用于一切工业部门的动力机械，迅速为采矿、纺织、冶金、造纸、食品、建筑、机器制造等各行业广泛采用。1800年，英国已有321台蒸汽机，到1825年发展到15，000台，总功率达375，000马力。蒸汽机的广泛使用，在全世界掀起一场大革命，引起社会生产力的惊人发展。恩格斯曾指出：“蒸汽和新的工具机把工场手工业变成了现代的大工业，从而把资产阶级社会的整个基础革命化了。工场手工业时代的迟缓的发展进程变成了生产中的真正的狂飙时期。”②以英国为例，到十九世纪三、四十年代，英国每个工人的日生产率提高了20倍。英国拥有当时世界上最强大的纺织、煤炭、冶金、机器制造和交通运输五大工业，取得了世界工业和世界贸易的垄断地位。1807年第一艘蒸汽轮船制造成功，1814年第一台实用的蒸汽机车问世，以及许许多多以蒸汽为动力的机械装置的发明，无不是瓦特蒸汽机发明的结果。可以说，没有瓦特的发明，就不会有当时的工业革命。1790年以后，瓦特成了一个很有钱的名人，在11年里获得了76，000英镑的专利税。1800年，他把企业移交给儿子经营，自己过退休生活，在英国拉德郡买了一座占地40英亩的幽静别墅，经常和著名化学家普利斯特利、天文学家赫歇耳等朋友讨论科学问题。他在住房顶楼上设置了一间工作室，在里面继续从事发明工作。他在去世前不久，还发明过一台复制雕刻机，用来为朋友复制雕像。1819年8月25日，瓦特在希思菲尔德郡的家里安然去世，享年85岁，遗体埋葬在汉德沃尔斯教区的教堂。

瓦特除了蒸汽机的发明外，还做出过多方面的重要贡献。他发明过一种液体比重计，一种信件复印机;首次提出水是化合物而不是单质的观点;最先提议用螺旋桨来推进轮船;第一个采用“马力”作为计算功率的单位。他非常注意把科学理论应用于生产实践，特别注重生产的经济效果。他应用化学理论成果，找到了一种氯气漂白纺织品和用食盐制碱的实用工艺生产流程。

瓦特生活在十八、十九世纪的英国，不可避免地带有时代和阶级的局限性。为了保护自己专利的权益，他多次同别人进行诉讼。1781年，洪布劳尔发明了“双筒蒸汽机”，他认为其中应用了自己的专利，向法院提出控告，阻碍了这一发明的推广。特列维蒂克发明了“高压蒸汽机”，瓦特坚决反对，要求国会宣布其为危险和非法。他的助手试验用蒸汽机驱动四轮客车，却得不到他的支持。甚至到了晚年，他仍然对蒸汽机车抱敌视态度。

尽管如此，瓦特仍然是一位伟大的发明家。他毕生主要精力集中于蒸汽机的发明，前后达20余年。他的发明促进了生产力的发展，推进了科学的进步，加快了历史的进程。他的成就得到人们的高度评价：他是伯明翰太阴学会(一个科学家、艺术家的学术团体)成员;1785年被选为伦敦皇家学会会员;1806年被授予格拉斯哥大学法学博士头衔;1814年，被接收为法国科学家的国外会员。去世后，威斯敏斯特大教堂为他立了塑像。人们为了纪念他，用“瓦特”作为计算功率的一种单位。他那种谦虚好学、善于思考、百折不挠、注重实践的优秀品质，成为人们学习的楷模。

在科学上面是没有平坦的大路可走的，只有那在崎岖小路的攀登上不畏劳苦的人，有希望到达光辉的顶点。

——马克思

真正的知识不是出自他人的权威，更不是来源于对老朽教条的盲目崇拜。

——培根