有意思的科学史（我所了解的科学史）

九、轰轰烈烈的第一次工业革命

科学的进步必将促进技术的革新。物理学、化学、热力学等领域的科学发展，自然而然地为第一次工业革命打下了基础。

当时的英国已经通过海外殖民的方式成为地球上最大的帝国。因殖民地遍及世界各地，不论何时，都有阳光普照在英帝国的属地上，所以那时的英帝国也叫“日不落帝国”。

庞大的殖民地造就了海量的市场需求，加之英国国内已经处于资本主义发展阶段，更加开放和自由，国民经济蓬勃发展。英国也在法律层面出台了专利保护制度，鼓励发明创新。在这些因素的综合影响下，第一次工业革命在英国顺理成章地展开了。

【工业革命】

1764年，纺织工哈格里夫斯发明了效率更高的手摇纺纱机，并以他女儿珍妮的名字将之命名为“珍妮纺纱机”。这项发明被认为是工业革命的开端。

【珍妮纺纱机 示意图】

1760年代，在英格兰和苏格兰各地的煤矿上，可以看到数百台纽科门发明的蒸汽机在忙着抽水。纽科门蒸汽机正是瓦特蒸汽机的前身，是五金商纽科门于1712年发明的大气式蒸汽机，主要用于煤矿抽水，解决当时煤矿开采中的积水问题。

1776年，瓦特（生于1736年）经过数年钻研，最终在伯明翰的索霍（Soho）工厂改良出两台蒸汽机，一台用于煤矿抽水，另一台用于带动铸铁厂里的风箱。

【瓦特】

根据美国作家弗里兹在《煤的故事》一书中的记载，提供相同动力的情况下，瓦特蒸汽机的燃料消耗相当于纽科门蒸汽机的四分之一，大量减少了能源消耗。

瓦特改良后的蒸汽机首先被大量应用于煤矿开采，确保了煤的充足供应，让工业彻底摆脱了过去因依赖水车提供动力而遇到的瓶颈问题。

作家爱默生曾写道：每一个煤框里都装载着动力和文明......

【瓦特改良蒸汽机】

随后蒸汽机迅速被引入纺织业、冶金业、造纸业等工业领域中。煤作为能源为工业发展提供了原始动力，蒸汽机代替人工显著提升了工业生产的效率，钢铁的大量生产为轮船、设备、工具的制造和铁路的铺设提供了原材。

1825年，“铁路之父”乔治·斯蒂芬森（生于1781年）开通了从达灵顿到斯托克顿长达42公里的铁路。1830年，英国开通了从利物浦到曼彻斯特的铁路，这是第一条完全由火车机车带动的铁路，此前靠马提供动力的铁轨已经受到了广泛的欢迎。

1845年，英国铺设的铁轨里程累计达到3540公里，到了1852年，这一数字增长到了10620公里。

【乔治·斯蒂芬森】

铁路的发明和应用大大提升了人与物资的运输效率，浓烟滚滚的火车由燃烧着煤的蒸汽机提供动力，载着人们沿着铁轨奔向了新时代，一阵一阵的轰鸣声仿佛在为此喝彩，响彻在那个时代的上空。

科学的进步推动了工业革命的发展，而工业革命带来的全球化的经济发展和知识交流又反哺了科学，为科学的持续进步添砖加瓦。就这样，科学和工业互相推动着对方前进，螺旋上升。