世界近代中期科技史-第24章
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最初都还是以各种自然力，特别是以人力为动力的，这就有两个突出的技术
问题相继被提了出来：第一，如何进一步提高工作机本身的工作效率；第二，
如何进一步提高工作机所需要的原动力。第一个问题导致了工作机的革命，
第二个问题则导致了动力机的革命。
如果说，动力机的革命曾经是第一次工业革命的主旋律的话，那么工作
机的革命则是第一次工业革命的前奏曲。因为“工业革命首先涉及到的是机
①
器上进行工作的那一部分。动力一开始在这里还是人本身” 。
在由工场手工业向机器大工业的转化过程中，由于圈地运动的进一步发
展与海外贸易市场的进一步扩大，棉织工业与毛纺工业成为当时英国的工场
手工业的带头行业。同时，由于纺织工业本身具有投资少、见效快、利润高
① 马克思：《机器、自然力和科学的应用》，人民出版社1978年版，第55页。
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等特点，因此使它成为当时工场手工业的中坚。这样，第一次工业革命的风
云便最先在纺织工场手工业中兴起。
1733年，一家棉织工场的机械师凯伊发明飞梭。凯伊曾当过钟表匠，掌
握熟悉的机械工艺。他把钟表中的一些工艺原理和工艺技巧用于织布机中，
终于发明了飞梭这种新的织布工具。带有飞梭的织机实际上是一种自动穿梭
的织机，尽管它的原动力仍然是人力，但其工效却比原来的纺机提高一倍多。
由于飞梭的发明，棉纱供不应求，因为当时的纺车基本上还是古老的手纺车。
据当时工场纺织业十分发达的曼彻斯特统计，五六个纺工纺一天的纱，仅能
供一个织工织一天，由于棉纱短缺，“纱荒”遍及英国，不少纺织场因此停
工。
织机的革命必然推动纺机的革命。自飞梭发明之后，人们一直致力于新
的纺机的研制，可是一直进展不大。1764年的一天，曼彻斯特有个兼做木工
的织工哈格里沃斯（？—1778年），在一次偶然的发现中受到启发。有一天，
他的妻子的纺车突然翻倒在地，但竖起来的纺绽和车轮仍在转动。他猛然想
到，几个纱绽并立在一起，不是仍可以用一个轮子来带动吗？经过反复研制，
他终于在1765年设计并制造出了一架可同时纺8个纱绽的新纺机。这样，把
纺纱的工效一下提高了8倍。为了纪念这次偶然的发现，哈格里沃斯以他女
儿珍妮的名字为这种新的纺机命了名。珍妮机一发明，便在纺纱行业中迅速
推广开来。后来，珍妮机的纱绽由原来的八个增加到十几个，纺纱工效也随
之提高到十几倍。遍及英国的纱荒，就基本上缓和了。
最初的珍妮机仍然是以人力为动力的。从工艺原理来看，珍妮机的纱绽
可以继续增加，可是作为珍妮机的原动力的人力有限，这就使珍妮机的改进
受到了限制。1769年，钟表匠阿克（1732—1792年）发明了一种以水力为动
力的纺纱机。这是一种以水力来转动纺轮的新的纺纱机，它是继珍妮机后纺
机的又一大进步。
1779年，一个童工出身的纺纱工克隆普顿（1753—1827年），对珍妮机
和水力纺纱机进行了综合分析，在综合这两种纺机的优点的基础上研制出了
一种被称为骡机的新纺纱机。骡机以水力为动力，一台螺机能带动近2千个
纱绽，这就使纺纱机的工效大大提高。
织机的革命曾推动过纺机的革命，纺机的革命反过来又必然推动织机的
革命。1785年，一个叫卡特赖特（1743—1823年）的机械师，在水力纺纱机
和骡机的启发下，发明了水力织布机。新的水力织布机的工效要比原来带有
飞梭的人力织布机的工效高40倍。由于水机织机的发明，又暂时缓和了织机
落后的矛盾。
以纺织机的革命为先导，印刷工业、造纸工业、榨油工业以及其他工业
的工作机的革命也相继发展起来。可是，无论什么行业的工作机的革命，当
它发展到一定程度时，都必然受到自然力这一原动力条件的限制。因此，第
一次工业革命便按自身发展的客观规律由工作机的革命向动力机的革命发展
了。
2。蒸汽机
英国资产阶级革命胜利后，工场手工业得到了迅速发展，大大增加了对
动力燃料和金属矿产的需求。到了17世纪中叶，已经历经近一个世纪发展的
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英国采煤业与采矿业，此时更加迅速地发展起来，这不仅直接推动了近代地
质学的发展，而且直接推动了近代动力技术科学的发展。
在近代地质学中，当火成论与水成论之争揭开近代地质学的序幕时，在
近代动力技术科学中，纽可门蒸汽机的诞生，也升起了近代动力技术科学的
曙光。纽可门蒸汽机的诞生，可以说直接源于采煤业与采矿业的推动作用。
近代蒸汽动力技术的产生，除了源于当时的社会生产直接推动作用外，
还源于当时的实验科学的长期孕育作用。在近代，最先研究蒸汽动力的，是
近代实验科学的先驱达·芬奇。后来，罗马山猫学院院士包尔塔（1538—1615
年）曾设计和研制一种用蒸汽压力提水的实验装置。这为后来的蒸汽动力技
术奠定了最初的实验科学基础。伽利略已经朦胧地意识到了大气压力与真空
的存在，他的学生、意大利物理学家托里拆利（1608—1647年）和维维安尼
（1622—1703年）最终揭开了大气压力和真空之谜。1650年，格里凯又发明
了真空泵。正是由于蒸汽压力实验、大气压力实验以及真空作用实验这三大
实验基础的相继形成，使人们得以从实验上开始认识蒸汽、大气和真空的相
互作用。而这些重大实验成果也就为早期蒸汽动力技术的产生奠定了牢固的
实验科学基础。
由蒸汽驱动的工业上通用的动力技术的发明和应用是18世纪工业革命
的第二阶段。随着纺织机和其他新的工作机的出现，要求动力也要有所变革：
工业革命起源于工作机的改变，发展于动力机的革命。
动力技术的变革首先发生于矿井排水的需要，在18世纪后半叶，英国的
各矿井中已普遍使用早期蒸汽动力——纽可门蒸汽抽水机。这时也有了对蒸
汽机结构和效率的实验研究，为蒸汽机的改进提供了资料。而瓦特 （1736—
1819年）发明的新的蒸汽动力机，是工业革命中最重大的事件。
瓦特原是格拉斯哥大学中从事仪器制作和修理的工匠。他在修理纽可门
蒸汽机时发现，这种蒸汽机的效率很低，大约为 1％，而且小蒸汽机的效率
又比大蒸汽机的效率要低一些。瓦特根据比热、潜热的概念分析了上述现象，
认为纽可门蒸汽机的主要缺点是在汽缸内反复进行冷凝，把大量热能浪费于
重新加热汽缸，而小蒸汽机汽缸面积对汽缸体积的比例更大，因而效率更低。
针对这个问题，瓦特在1765年研制成功了同汽缸分离的单独的冷凝器，加上
采取了精密加工、油润滑和设置绝热层等措施，改进了纽可门蒸汽机，使热
效率提高到3％以上。
瓦特开始改进和研制的蒸汽机仍然是单向操作的，可以用于矿井抽水，
但不能用作工厂生产中的动力机。他经过研究、试验，于1782年研制成功了
具有连杆、飞轮和离心调速器的双向蒸汽机，使蒸汽机可以把直线运动变为
连续而均匀的圆周运动。因而可以经过传动装置带动一切机器运转，给整个
工业和交通运输业提供了一种可靠的通用动力机。从此，动力机、传动机、
工作机组成了机器生产的系统。这是人类生产技术的一次重大突破，是认识
和利用自然力的一个大突破。
3。机械技术
18世纪工业革命的第三个阶段，是开始用机器制造机器。纺织业和其他
行业的工作机的创建，动力机的革新特别是双向蒸汽机的发明，为工业的发
展开辟了巨大的可能性，而实现这种可能性又取决于机器制造业的水平和能
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力。否则，发明家即使把纺纱机、织布机、蒸汽机等设计出来并造出了样机，
却不能成批地、合格地把它们生产出来，不足以使整个工业革命实现生产资
料的更新，工业革命仍不能实现。只有在可以做到机器生产机器的时候，大
工业才有它的技术基础。
18世纪以前，虽然有了用水力、畜力驱动的简单机械，大量的产品基本
上是靠手工加工的，连生产中所使用的机械装置也得用手工方法生产。纺织
机靠木匠、钟表匠、纺织工匠的经验制成；早期的蒸汽机是由熟练工匠在简
陋的小作坊里制造出来的，工匠们凭着精湛的技艺用双手在铁坯料上加工出
汽缸和活塞等部件。但是，手工加工的速度终究很慢，产量低、成本高，精
度也差。
在制造蒸汽机、纺织机和枪炮的推动下，18世纪末期的机械加工技术也
有新的进展。在制锁、制枪支中开始实行了可以互换零部件的标准化方法。
英国机械师莫兹利 （1771—1831年）于1794年发明了车床上的移动刀架，
于1797年制成了安放在铁底座上带有移动刀架的车床。莫兹利把原来用手握
持的刀具安装在机架上并使之能沿着车床的中心轴线平行滑动，这种自动刀
架车床可以方便、迅速、准确地加工直线、平面、圆柱形、圆锥形等多种几
何形状的部件，使车床真正成为机器制造业自身的工作机。滑动刀架这一简
单的发明是机械技术史上的重大创造，在 19世纪中英国出版的《全国的工
业》一书中认为，滑动刀架“对机器使用的改良和推广所产生的影响，不下
于瓦特对蒸汽机的改良所产生的影响。采用这种附件的结果是各种机器很快
就完善和便宜了，而且推动了新的发明和改良”。机械化操作的金属切削机
床可以用来制造各种行业的工作机和动力机，也可以用来自己制造自己，是
工业革命中名副其实的工作母机。它的出现标志着机器制造业进入到一个崭
新的阶段。
4。其他技术
这一时期，欧洲各国在农业、建筑、运输、矿冶和通讯等方面的技术也
有所发明和改良。
农业中，英国在18世纪出现了诺福克轮作制，发明了全铁的轻犁、畜力
条播机、畜力耕锄、收割机、脱谷机、切藁机等农具。建筑方面，对材料强
度的研究和住宅房屋的设计都比以前有大的进步，出现了拱的平衡理论和家
庭火炉装置。
运输业中已开始运用蒸汽动力的轮船，出现了港口和灯塔。工业化学制
品在这时也有较大规模的生产，突出表现是用于金属、漂白和染色工业中大
量需要的硫酸和碱的大规模生产。
通讯技术中，已开始利用光信号和电进行通报，为以后电报的发明开了
先河。
这一时期的技术发明很多，社会的发展、人们思想的解放、科学实验手
段的进步和理论的提高，都促进了科学技术本身的发展；而技术的发明和改
良又为社会的进步提供了巨大的动力。
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十、中国科学技术的落伍
明末清初，中国社会面临着深刻的危机，清朝统治者基本上沿袭了明代
的各项制度，但由于清兵入关后对商品经济发达的东南沿海反清势力进行了
残酷的镇压，使经济受到严重摧残。虽然清政府采取了一些恢复措施，但与
西方同期发展速度相比，却被远远地抛在后面。科学技术的发展，也遭到了
同样的命运，而且随着时间的推移，差距越来越大。
清政府对汉族知识分子的政策，也在很大程度上影响了科学技术的发
展。特别是康、雍、乾三朝，因感于汉族知识分子中反清情绪仍很强烈，多
次大兴文字狱，导致我国的学术研究走上了考证古典文献的道路，使学术研
究严重脱离实际，从而严重阻碍了自然科学的发展。
由于清朝严行海禁，使得自1723—1840年的100多年间几乎中止了接受
西方科技知识，这使我国科技的发展也受到很大的影响。
从16世纪末到18世纪初，即明万历至清康熙的100多年间，是西方科
技知识传入我国的时期，清朝的科学技术也在西方科技的影响下沿着中国古
代科学技术发展的道路有着缓慢的发展。
1。天文学
（1）西方天文历法的传人
16到18世纪罗马教皇派一些传教士到中国来进行传教工作，他们同时
也带来了包括天文学在内的一些科学技术知识。
明代历法，一直使用元代的授时历和回回历，因时间久远，误差很大。
徐光启因此聘请意大利人龙华民（1559—1654年）等传教士编译西方天文学
书籍，其成果体现在《崇祯历书》的完成。但新历法由于守旧派的反对和明
皇室的衰亡，实际上并没有实行。
清初，传教士、德国人汤若望 （1591—1666年）将新历献给顺治皇帝，
因为新法预测的日蚀比旧法精确，遂即颁行，称为时宪历。钦天监监正的职
务即委派汤若望担任。汤若望于是著《新法表异》详细陈述新法的优点，又
重新制作已经损坏了的天文仪器，如天球仪、地平日晷和望远镜等。康熙时，
传教士、比利时人南怀仁 （1623—1688年）在钦天监，他革新了六种仪器：
黄道经纬仪、赤道经纬仪、纪限仪、象限仪、天体仪和地平经仪，写成《灵
台仪象志》，绘图说明它们的制法、用法和使用这些仪器测得的各种记录。
乾隆时，传教士、德国人戴进贤 （1680—1784年）在钦天监为官，传入 17
世纪德国天文学家刻卜勒发现的外星运转轨道为椭圆以及牛顿计算地球与
日、月距离的方法，在他主持纂修的《历象考成后编》中写道：“日月五星
之本天 （即轨道）旧说以为平圆，今以为椭圆”，“地球与日、月距离之计
算，采奈端 （即牛顿）之术”，但对哥白尼的日心说和牛顿的万有引力定律
都尚未论及。18世纪中叶，传教士、法国人蒋友仁（1715—1774年）在《坤
舆全图》中才介绍了哥白尼的日心说，论述了地球运动的原理。
（2）王锡阐和梅文鼎
清初一些学者接受了从西方传来的科学知识，积极展开了天文学和其他
科学的研究。
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王锡阐（1628—1682年），字寅旭，号晓庵，江苏吴江人；梅文鼎（1633
—1721年）
