蒸汽机的发明——瓦特的故事
瓦特的故事。
1736年1月19日，瓦特生于英国格拉斯哥。瓦特的父亲是一个穷苦的木匠，整日如牛一般辛苦地劳动着，母亲负担家务，整个家庭充满着痛苦和忧愁。由于他出生于这样贫寒的家庭，童年的瓦特身体非常虚弱，骨瘦如柴，贫病交加，使他失去了入学校读书的机会。时间长了，周围的孩子们也都不体谅他，见他不上学，游手好闲，常常嘲笑他，叫他“懒孩子”“病包子”。瓦特听了很不高兴。瓦特很有自尊心。他不甘心这样虚度童年，他要求读书，渴望学习。在他强烈的要求下，父母只好答应，不管春夏秋冬，不管怎样辛苦劳累，父母都要抽空教他读书写字，有时还帮他学些算术。就这样，童年的瓦特学的知识虽不多，却记得很牢固，有时还能举一反三。大约在他六七岁时，发生过这样一件事: 有一天，一位客人来看望他父亲。闲聊时，客人看见瓦特正拿着一支粉笔在地板上、火炉上画些圆圈和直线。客人便关切地对他父亲说: “你为什么不送孩子进学校学些有用的功课呢？在家里乱画，岂不白白浪费时光吗？”父亲马上哈哈笑起来，然后回答说: “先生，你仔细看看，你看我的孩子在画什么？”客人很纳闷，好奇地走过去，细心地瞧了一阵子，便恍然大悟地说: “啊，原来是这样！这孩子画的是圆形和方形的平面图哇！这不是浪费，是在演算一个几何学上的问题。”说完后，他赞许地拍拍瓦特的肩膀。
瓦特有着倔强的性格，表现在他对文化科学知识的追求上，孜孜不倦，不达目的决不释手。
随着智力的发展，瓦特对客观存在的一些事物都发生了浓厚的兴趣，产生了好奇和钻研之心。这为他以后发明蒸汽机打下了良好的基础。在瓦特的故乡——格林诺克的小镇，家家户户都是生火烧水做饭。对这种司空见惯的事，有谁留过心呢？有一次，瓦特在厨房里看祖母做饭。灶上坐着一壶开水，开水在沸腾，壶盖啪啪啪地作响，不停地往上跳动。瓦特观察好半天，感到很奇怪，猜不透这是什么缘故，就问祖母: “是什么使壶盖跳动呢？”祖母回答说: “水开了，就这样。”瓦特没有满足，又追问: “为什么水开了壶盖就跳动？是什么东西推动它吗？”可能是祖母太忙了，便不耐烦地说: “不知道。小孩子刨根问底地问这些有什么意思呢。”瓦特在祖母那里不但没有找到答案，反而受到了冤枉的批评，心里很不舒服，可他并不灰心。连续几天，每当做饭时，他就蹲在火炉旁边细心地观察着。起初，壶盖很安稳，隔了一会儿，水要开了，发出哗哗的响声。这时，壶里的水蒸气冒出来，推动壶盖跳动了。蒸汽不住地往上冒，壶盖也不停地跳动着，好像里边藏着个魔术师在变戏法似的。瓦特高兴了，几乎叫出声来，他把壶盖揭开又盖上，盖上又揭开，反复验证。他还把杯子、调羹遮在水蒸气喷出的地方。瓦特终于弄清楚了，是水蒸气推动壶盖跳动，这水蒸气的力量还真不小呢。就在瓦特兴高采烈、欢喜若狂的时候，祖母又开腔了: “你这孩子，不知好歹，水壶有什么好玩的，快给我走开！”他的祖母过于急躁和主观了，这随随便便不放在心上的话险些挫伤了瓦特的自尊心和探求科学知识的积极性。年迈的老人啊，根本不理解瓦特的心，不知道“水蒸气”对瓦特有多么大的启示！水蒸气推动壶盖跳动的物理现象不正是瓦特发明蒸汽机的认识源泉吗？
瓦特刻苦好学，有时读书通宵达旦。他15岁时就读了一些工艺和物理方面的书籍，已经具有了一些自然科学知识。他喜欢天文学，常常一个人躺在草地上，观察天空的星星。他喜欢做模型，小起重机、小辘轳、小抽气筒以及船上用的各种物件，他几乎都做过，有的反复做过多次。父亲被孩子的好学精神感动了，慷慨地把自己使用多年的一套木工工具送给了瓦特，以示支持。瓦特利用这些工具，运用所学知识，试作了一件发电机器。这种机器转动时能放射出灿烂耀眼的火花，还能产生一种电流，触到身上，有强烈的刺激感。邻居的孩子看了感到既新奇又神秘，都说瓦特了不起；年长的人也赞扬瓦特，说他有出息。瓦特的学习生活多有趣味啊！可是天下常常有一些不以人的主观意愿为转移的事。瓦特十八岁那年，家庭生活更加困苦，几乎到了断炊的地步。生活所迫，他不得不去外地谋生。他离开家庭时，衣服褴褛，只背着一个衣箱，箱中除了仅有的一件旧背心、一双袜子外，其余的只是工具和那件破围裙了。开始，瓦特到了格拉斯哥，在一家数学仪器店里学习制造仪器。这工作倒可心，活儿很顺手，又能向长者学习一些技艺。可是老板很吝啬，对瓦特很刻薄。这种谋生解决不了家庭的困难。不久，他随着一位老船长到了伦敦。原以为到伦敦也许会好一些，没承想反而遭了难。瓦特几乎天天徘徊在街头上寻找职业。也许人家看他面容过于憔悴，多日来没有一个人收留他、雇佣他。在万不得已的情况下，他以不计报酬的特殊条件在一家钟表店里落了脚。伦敦的寒酸生活摧残了瓦特那经不起折腾的身体，使他失去了青春的活力；但也磨炼了他的毅力。过了一段时间，瓦特便离开了这家敲骨吸髓的钟表店，返回格拉斯哥城。到了格拉斯哥，瓦特打算开设一家制造数学仪器的小商店。在筹划过程中，他遭到了同行业主的刁难和阻拦，没有实现。幸运的是，正在危难之时，瓦特得到了本城一位大学教授的帮助。教授给他在格拉斯哥大学里借了一间房子，专门为大学修理理科仪器。在这所大学里，他结识了一些教授学者，阅读了一些科学书籍，打开了科学知识宝库的大门，他如饥似渴的求知欲得到了满足。在这里，他恢复了身体，恢复了青春。此时瓦特刚刚二十岁。坎坷的道路使瓦特看到了人世间的辛酸和不平。但他没有气馁，他要通过高尚的劳动去迎接那新的希望和光明。
瓦特生活的时代正是历史上发生变革的时代。一是政治变革，君主专制变为民主共和；二是经济变革，家庭手工业变为工厂机器生产。前者以法国先行，后者以英国领先。这个时代，虽有粗陋的蒸汽机的发明，但只能应用于玩具上。最好的一种要算纽科门发明的用蒸汽的膨胀力推动活塞的机器了。尽管它比手工推动汽筒迅速多了，但离完整的蒸汽机不知还差多少倍呢。有一次，格拉斯哥大学里的一座纽科门蒸汽机坏了，让瓦特修复。他像熟练的机械工人一样动手修理着。在修理过程中，瓦特爱上了这台机器，他以赤诚的心要把这台机器复活，使它完美无缺。修理完毕，瓦特在汽锅里放了水，机器便发动起来。可是，几分钟后便停了。什么缘故呢？经过仔细琢磨，瓦特发现这种机器存在着很严重的缺点，那就是汽筒裸露在外边，四周的冷空气使它温度逐渐下降，蒸汽注进去，还没等汽筒热透，就有一部分变成水了。要使汽筒再变热，又消耗了好多蒸汽，这样一冷一热，又一热一冷，反复循环下去，只能有四分之一的蒸汽起作用，其余四分之三被浪费掉。这是一种多么不经济的蒸汽机啊！问题提出来了，而且是一个很值得重视的问题。一向善于动脑筋钻研的瓦特怎能放过去呢？他想: 解决问题的途径必须从保持汽筒的温度开始。可是怎么保持呢？他思索着，念叨着。有时查阅书籍，有时找别人谈谈，有时一个人在房间里比画。过了好久，他在格拉斯哥大学草坪上散步时，忽地想出了解决的办法。假如在汽筒的外边安装上一个“分离凝结器”，蒸汽就可以在“凝结器”内化成水，汽筒便不会冷却，不致浪费热量了。瓦特豁然开朗，立即回到了修理房间，开始工作。他废寝忘食地研究，夜以继日地实验，排除了重重困难，终于制成了“分离凝结器”。这是瓦特对蒸汽机的最大贡献。1769年，瓦特把蒸汽机改为发动力较大的单动式发动机。后来又经过多次研究，于1782年完成了新的蒸汽机的试制工作。机器上有了联动装置，把单动式改为旋转运动，完善的蒸汽机发明成功了。新蒸汽机与发达的煤铁工业使英国成为世界上最早利用蒸汽推动铁制海轮的国家。19世纪，开始海上运输改革，一些国家进入了所谓的“汽船时代”。从此，船只能够行驶在茫茫无际的海洋上了。随之而来，煤矿、工厂、火车也全应用了蒸汽机。体力劳动解放了，经济发展了。这不能不说是蒸汽机发明的成果，当然也是发明家瓦特的功劳。因此，瓦特在世界上享有盛名。
瓦特的一生充满着艰苦和斗争，他走过的道路是多么坎坷不平啊！他在艰苦和坎坷中为人类造福。瓦特十分重视学习和实践。学习，丰富了他的智慧；实践，结出了丰硕的成果。
摘自《科技史与方法论》清华出版社授权登载
