世界近代前期科技史-第19章
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使人们把目光转向煤。煤虽然很早就被开采利用，但它作为一种新的主要能
源而发挥作用、产生影响则是在16—17世纪。
1612年，西蒙·斯特蒂文特获得了用煤冶炼铁矿石的专利。在此之前，
人们已尝试过用煤炼铁，但煤在燃烧时挥发的硫化物影响铁的质量，使铁容
易碎、不能锤打加工。斯特蒂文特的发明，是先“消除煤中一切可能使金属
变坏或变质的东西”。也许，他已能将煤制成焦炭。
不久，达德利于1619年在他父亲设于伍斯特郡的铁厂中进行了试验。他
改变了高炉的结构，用煤炼出了优质的铁，而且成本比原先用木炭降低了30
％左右。
与此同时，煤在其他生产部门中也得到利用，如烧制玻璃，烘烤用于酿
造啤酒的麦芽等。据说，用煤烘烤的麦芽酿出的啤酒有独特的优点。人们还
发现，烘烤麦芽可与使煤转化为焦炭结合起来进行。在英国内战时期，德比
郡成功地实现了二者的结合。
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（4）铸造和锻造
用生铁或铜浇铸出各种器物的技术在这一时期有了较大进展。例如，在
用生铁浇铸炮弹时，开始用多坑铸模取代单坑铸模；在浇铸大批量产品时，
逐渐使用了木制的或金属制的铸模，这种铸模分解为几块，以便浇铸后能将
它们取出。16世纪时，还出现了彼此分离的沙箱和粘土型芯的技术。
在将生铁锻成熟铁时，使用了简单的机械锻锤。在当时的一些铁工厂中，
这类锻锤的重量可达300公斤，每分钟可锤击60—120下。1557年，在波希
米亚的一个铁工厂中，每个锻锤的日产量为73公斤锻铁。
3。玻璃制作
制造玻璃的历史十分悠久，但不少技术和方法在漫长的历史过程中已经
失传。中世纪后期，玻璃制造技术在威尼斯已达到很高的程度。虽然威尼斯
当局竭力限制玻璃制造工艺的外传，但到16世纪中期，欧洲各地差不多都已
了解意大利人的技术。
1612年，在佛罗伦萨出版了一本名为《论玻璃技术》的书，这也是第一
部有关玻璃制造的专著。作者内里是一个神职人员，在游历意大利和低地国
家时，收集了许多玻璃制造技术方面的资料。
1615年，由于官方禁止使用木柴作为制造玻璃的燃料，英国人改造了玻
璃熔炉，使之适合于烧煤，同时也采用了一些新的设备和工艺。
近代初期流行的哥特式建筑风格刺激了对彩色玻璃的需求。1540年，德
国人许雷尔把提炼铋剩下的矿渣同玻璃一起熔化，结果得到了钴兰色的玻
璃。16世纪末，利巴维乌斯发明了制造红宝石色的玻璃的方法，即在烧制玻
璃的材料中加入黄金。随后，格劳贝尔发明了使用金属作为制造有色玻璃添
加材料的更为简便的方法。而内里则提出，可用溶解于硝酸和盐酸混合液中
的黄金给玻璃着色。但这时有关制造彩色玻璃的技术，在很大程度上是对这
些技术的重新发现。因为远在古代人们就能制造出彩色的玻璃。
建筑业的发展，产生了对平板玻璃的需求，威尼斯和纽伦堡的工匠开始
摸索制作这种玻璃的技术。但适用于制作镜子的大片玻璃，大概直到17世纪
中叶才能生产。
4。机械制造
（1）动力机械与利用蒸汽的尝试
对水力和风力的利用，是有悠久历史的。利用这类自然力的机械装置，
在近代前期也发生了一些变化。
15世纪中叶，欧洲出现了一种新型的卧式水车，其叶轮安装在一根横轴
上。这种水车很快在欧洲各地流行。在这种水车的基础上，陆续又作了一些
改进，例如把轮上的叶片改为水斗，从而使水车在水流较小的地方也能运转，
增强了适应性。那时的水车还都是用木材制造的，能够产生的动力也有限，
一般只是用它来带动一副磨或一个杵锤等简单的工具。到 16世纪，水车提供
的动力逐渐增大，叶轮的直径原先平均为2—3米，现在可加大到5—6米。
阿格里科拉曾介绍过一种轮径达10米、可产生10马力动力的大型水车。同
时，出现了以水力为动力的锻锤、鼓风机和抽水机。
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在没有水力资源可以利用的地方，人们便寻找别的动力来源。在沿海地
带，使用风车是很普遍的，尤其是在荷兰。荷兰人在14世纪时对风车作了改
进，使它能够方便地适应风向的变化。在近代前期，由于风车的改进，它所
能提供的动力，大致比以前提高了20％到40％。
工业生产发展的需要，推动人们去寻找新的动力来源。
16世纪中叶，意大利学者卡尔达诺在一本汇集物理实验和发明的书中，
提到了利用蒸汽作为动力以及通过冷凝蒸汽来制造真空的方法。1601年，意
大利物理学家波塔描述了一种利用蒸汽压力排除液体的装置，他还设计了可
冷凝蒸汽获得真空而后借助于大气压力使水进入容器的装置。
17世纪上半期，人们开始尝试利用蒸汽来驱动机器。意大利人布兰卡在
1629年谈到了一种气轮机，它利用蒸汽对叶片的冲击使叶轮转动，并通过齿
轮的传动而带动某种机器。一年后，英国发明家拉姆齐的一项使用蒸汽动力
的发明取得了专利，它能把深矿井中的水提升到地面，使磨矿机连续运转。
这些发明都只是对蒸汽的初步利用，而且事实上没有普遍推广应用，制
造使用气缸和活塞的蒸汽机的努力，是到17世纪末期才开始的。
（2）金属加工机械
近代初期，螺杆在机械中逐渐被普遍应用。达·芬奇在自己的笔记和图
样中，曾介绍了使用螺杆的机械装置。起先，制作螺杆的材料主要是硬木，
到16世纪中叶，才逐渐使用青铜。螺杆的制作，在很长时间内用的是凿子凿
和锉刀锉的办法。1569年，法国一位工程师贝松（1540—1576年）介绍了他
的螺纹车床。这种车床除了能够加工螺杆外，还可在安装凸轮和模板后加工
更精密的金属制品。贝松的创造对机床制造和仪器制造有重要意义，但在很
长时间里没有得到普及。直至18世纪初期，能够加工金属件的车床仍是不多
的。
螺旋压机的出现及其实际应用，大概是在15世纪末16世纪初。据说，
在制作教皇尤里乌斯二世的印玺时就使用了螺旋压机。这种压机主要用于制
造硬币。16世纪中叶，以奥格斯堡和苏黎世为中心，硬币压机的使用范围很
快扩大。
与锻锤有相关联系的冲压锤，也在16世纪初期出现，它被用来冲制铜碗
之类的金属器皿以及硬币。冲压锤对劳动生产率的提高作用明显，以至于亚
琛的行业公会作出规定，不能直接使用这种机械获得制成品，只能用普通的
压延锤制造铜片或铜板，进一步的加工则应该用手工操作。
金属滚轧机械也出现于15世纪末，达·芬奇曾描述了一种滚轧机。差不
多同时，德国的达·芬奇式的人物丢勒（1471—1528年）介绍了纽伦堡已在
使用的拉制金属丝和制钉的机械。
（3）纺织机械
纺织业是近代前期较早引入各种机械设备的生产行业之一。例如，大型
的梳蔴机逐渐取代了手工梳蔴；毛纺业中开始使用悬挂式洗羊毛机；丝绸业
中采用了大型的整经滚筒；英国首先使用机械来漂洗布匹和使布面起绒；荷
兰发明了织带机，它能同时织几条带子，并将织好的带子卷在轴上。
有些纺织机械在近代之前已在欧洲使用，但在近代前期有了改进。意大
利在中世纪就已经使用纺纱机，到 16世纪后期，一个佛罗伦萨女工已能同时
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管理500个“纺锤”。中国在公元前数百年早已发明的提花织机，在中世纪
就已传到意大利，但在很长时间里没有什么变动，直到16世纪末和17世纪
初，才相继出现了一些新式的机械织机。
针织品是15世纪末开始流行的，但初时完全是靠手工编织。随着人们对
舒适美观的针织品如毛线帽、毛线袜等的需求不断增长，针织机械也应运而
生了。
1589年，英国人威廉·李设计制造出了第一台织袜机。这是一种用脚踏
板驱动的机器，起先只能织出平面织物，然后再缝合成袜子。后来，李对它
进行了改造，使之能直接织出成形的袜子。使用这种织袜机的工效，比手工
劳动要高5—10倍。但也正因如此，李的发明被认为是有害的。因为它可能
剥夺大批工人的生计。李也未能获得这项发明的专利。在这种情况下，李被
迫离开英国，带了10来个工人到法国里昂办厂。但在法王亨利四世死后，他
因外国人和新教徒的身份而受怀疑，被迫放弃自己的工厂去了巴黎，在那里
默默无闻地生活，直至去世。他的同伴们回到了英国的诺丁汉，机器编织最
终在那里发展起来。
5。火炮的发展
火药发明于中国，大约在13世纪时传入欧洲。15—17世纪频仍不断的
陆战、海战和海外征服，使欧洲迅速地发展了利用火药的近代武器——火炮。
15世纪，欧洲各国先后制造出了滑膛炮，出现了用铸铁制成的炮弹。不
久，根据用途、口径、炮筒长度的不同，炮的种类进一步划分。16世纪初，
纽伦堡的制炮工匠们开始采用标准口径。炮弹的弹头被制成空心的，内部装
填炸药；而装发射药的弹筒用纸板和皮革制成。把数门小口径炮紧密排列而
组成的多管炮，也已出现。
火炮除了用于陆战，也开始用于海战。15世纪中叶时，欧洲各海洋国家
的大型战舰大多已安装了火炮。起先，这种铜制火炮安装在舰首或舰尾的甲
板上，可以移动。到这个世纪末，出现了舷炮，即把火炮安装在战舰的两侧，
在船的舷侧开一些用于射击的炮孔。当时，大型战舰装备的火炮已达100多
门。舷炮的使用，对海战的战术及船舰的构造都产生了很大的影响。此外，
在海军装备的火炮中，射程更远的长筒炮逐渐取代了中短筒炮。在 1588年英
国和西班牙的海战中，由于英国舰队装备的长筒炮占了95％，只有5％是中短
筒炮，而西班牙舰队的长筒炮只有56。5％，中短筒炮则占了43。5％，结果英国
舰队凭借火炮方面的优势和据此而采取的新战术，战胜了西班牙的无敌舰
队。九、中国科技的进展
1。天文学
从明朝开国至万历年间的200年中，政府严禁民间私人研习天文历法，
①
规定“习历者遣戌，造历者诛死”。这道禁令严重地阻碍了天文学的发展，
但由于天文学家、航海家与工艺家共同不断的努力，天文学说与天文事业仍
有不同程度的发展。
① 沈德符： 《万历野获编》。
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（1）天文学理论和天文观测
明朝的天文学理论，较前有一定的进步。董谷作《豢龙子》一书，对宇
宙起源问题提出了朴素唯物主义的设想，认为宇宙没有开端，也没有终极，
而某一具体的天体系统则有一个生灭发展的过程。明邢云路著《古今律历考》
②
一书，认为“星月之往来，皆太阳一气之牵系也”。明确提出行星运动是受
太阳牵引的结果，这与刻卜勒的思想有异曲同工之妙，且已开了万有引力说
的先河。明末宋应星在《天工开物》中著有《谈天》、《论气》等篇，认为
“盈天地皆气也”，把“气”作为构成物的基础，具有唯物主义色彩。他还
对日食作出了比较科学的解释。以上都说明明朝的天文学说对传统理论有所
突破。
明朝的天文设施、历法推算与仪器制造，较前更完善与精密。洪武十七
年 （1384年）在南京鸡鸣山设观象台，台内设有天体仪、浑仪、简仪等。50
年后，又复制了一套浑仪、简仪置于北京齐化门。这两件仪器今尚存于南京
紫金山天文台。明朝还在司天台设立回回科，把元代设在上都的回回天文台
人员召回北京，翻译了《明译天文书》等。成化年间，贝琳又译出《七政推
步》，介绍了回回历法的推算方法。明末光学仪器专家孙云球在苏州自制“千
里镜”，据民国《吴县志》上说，在城郊七里外的虎丘山上用此镜观察城内，
景物如在眼前，可见“千里镜”已大大超过目测能力，这可以说是我国自制
望远镜的开始。此后，徐光启用望远镜亲自进行月蚀观察，发出了“与目测
迥异”的感慨。
在天象观测中，1572年与1604年对超新星爆发的观测是中国天文学家
的一大贡献。1572年的超新星，我国比西方的第谷早发现3天，多观察了一
个多月，而且观察周密，记录尽善。
明朝天文学的另一个贡献，是航海天文学所取得的举世瞩目的成就。明
茅元仪所编《武备志》中，记载过洋牵星图4幅，为郑和七次下“西洋”的
航海图，描述了从中国刘家港经南海、东南亚海域、印度洋直达非洲东海岸
的线路，这是航海天文学的宝贵资料。书中还介绍了测量星辰地平高度的方
法——牵星术。用大小不同的牵星板进行观察，确定星辰高度，并与罗盘相
配合，以解决海上的航向问题。
（2）西方天文学的传入与 《祟祯历书》
明朝末期，随着一些耶稣会传教士来到中国，西方天文学知识逐渐传播，
促使中国传统天文学向近代天文学转变。
利玛窦（1552—1610年）首先介绍了有关日月蚀的原理，七曜与地球体
积的比较，西方已测知的恒星，天文观测仪器的制造等。随后，熊三拔（1575
—1620年）著《简平仪说》、《表度说》，详细介绍了简平仪的用法以及根
据天文学原理测日定时的方法。1610年来华的阳玛诺（1574—1659年）著《天
问略》，用问答形式说明了天象原理，并附有图片。
崇祯年间，成立了历局并聘用龙华民（1559—1654年）、邓玉函（1576
—1630年）、汤若望（1591—1666年）等耶稣会教士参与历法修改，并翻译
西方著作，编制天文图表，制作观测仪器等。在编纂《崇祯历书》时，确定
② 《明史·历志》。
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了利用西方的方法“入大统之模型”的方针。
