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land with full royal support and the most important machine of the industrial revolution。 ）但是并不能证实纽科门确实看过巴本的实验，相反，有证据表明这个身处穷乡僻壤却技艺纯熟并极富创造精神的工匠，完全是自己灵光一闪，发明了活塞。
事实上，纽科门的装置虽与巴本的活塞相似，但却大得多，而且有一个独立的汽锅专门制造蒸汽。待蒸汽从汽缸底部进入之后，就添加凉水来收缩蒸汽；这样就会产生一段真空，活塞也会落下。活塞上下移动时，也带动着它上方的一根横木。这横木的另一端牵动着真空抽水机的横竿，而在其他一些矿井上，这横竿是靠马的力量来带动的。
1712年，第一台纽科门机器在一个煤矿投入使用。纵然当时曾举行了一个仪式，来纪念那个人类正在跨越的门槛，或者当时真的有人知道那是一个门槛，历史也没有这样的记载。那台发动机被称为“消防机”，同时，“消防员”这个称谓，不再指那些燃烧爆炸气的人，而成了保持消防机火焰不灭的人。纽科门的发明对于矿井经营者们来说是一个巨大的冲击，因为这意味着他们可以从前所未有的深度把水抽上来。而且，由于一台这种机器工作起来相当于50匹马，因此它比它所取代的马拉装置要便宜得多。
第一部分 可以移动的气候第8节 踏上革命的征途（3）
虽然纽科门遭到了当时科学精英们的冷落，并且常常被历史遗忘，但那些记得他的贡献的人们，却为他献上满怀尊敬的文字，称他的发明是“人类创造性的最奇妙的结晶”，并赞颂他“带给这世界……将燃料转化为动力的技术，为人类带来了利益和便利”。*
18世纪60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（其实它利用的是大气压力，而非蒸汽压力，因此有时它被称为气压机）在忙着抽水。由于需要相当大的动力，因此当时的一些机器大得惊人，有些汽缸有6英尺粗、10英尺长。
然而，在煤矿井和少数几个金属矿山之外，这种机器却不怎么受欢迎，因为这种“最奇妙的结晶”有一个严重的缺点：它是一个燃料饕餮，需要极多的煤来维持运转。当然，在急需这种机器的煤矿井口，煤是便宜且充足的，因此，虽然这种蒸汽机有着要命的好胃口，但它在煤矿井仍有充裕的立足之地。事实上，煤炭工业为这种新兴技术提供了很多庇护，使它在几十年历生命不息，直到后来，历史上出现了另一个人，他大大改进了蒸汽机，使之最终得以走出矿井、成为一种堪称全能的工业负重机器。
詹姆斯·瓦特（James Watt），一个木匠的儿子，1736年出生于苏格兰。在他父母的五个孩子中，只有他活到了成年期，但是他非常虚弱并患有偏头痛，每到发病，他就一连几个星期不能出门。一位19世纪的传记作者说，脆弱的体质赋予瓦特“近乎女性的柔弱和敏感，这使得他害怕与强壮的孩子们玩粗野的游戏”。因此，童年时期的瓦特是在家中接受教育的。在家里，他整天玩父亲的木工工具，而且据说他常凑近茶壶，观察那升腾的蒸汽。长成了少年的瓦特终于走入学校，却依然体弱多病，不能参加运动和游戏，其他的孩子们于是“给他取了很多侮辱性的绰号”，老师们也认为，瓦特比实际年龄迟钝、滞后。但是，瓦特的数学非常棒，他还学着制作数学教学的道具。正是由于具备这种能力，人们后来才请他修理一架保存在格拉斯哥大学的纽科门机器模型，那时他还不到30岁。
跟真实的大机器一样，这个模型也非常浪费燃料，需要许多煤才能运行。瓦特发现，由于蒸汽是靠水来产生和冷却的，因此在汽缸不断被加热又冷却的过程中，已经浪费了许多热量。瓦特后来回忆说，那天他正穿越格拉斯哥（Glasgow）的一座花园，突然，一个解决方案闪入他的脑海：他可以安装一个独立的冷凝器。也就是说，把汽缸连在另一个容器上，这个容器是浸在冷水中的，因而能保持冰凉。蒸汽充满汽缸之后，就会进入这个较冷的容器，在那里冷却、收缩。这样，汽缸就能一直热着，准备迎接下一股蒸汽的进入。瓦特的一位好朋友说：“这个巧妙的改造方案闪入他的脑海，立刻为他带来一阵狂喜。”*
但是，如何把他为之狂喜的想法转变成可用的蒸汽机，确实是一项严峻的考验。这时，瓦特找到了一位资助者。当地有一位工业家，在用纽科门机器为自己的煤矿排水时遇到了麻烦，于是雇用瓦特来改进纽科门机器。几年过去了，由于缺乏足够熟练的技术，瓦特无法细致地做出自己需要的东西，因而也就没能成功地改造机器。在这些年的失败中，瓦特曾悲观地总结道，“在一生的所有事情中，没有什么比发明创造更愚蠢”，他还再三发誓要彻底放弃。
不久，瓦特找到了一个新的合作伙伴，就是桀骜不驯的伯明翰工业家马休·伯尔顿（Matthew Boulton）。自此，历史上最著名的商业拍档之一组成了。伯尔顿不仅是一名制造商，更是一个工业幻想家，与他交往的那些人，都和他一样在用科学技术实现着梦想，并且都坚信科学技术能够改变世界。他们成立了一个工业沙龙，名叫“月亮协会”（Lunar Society）。它的成员包括发现氧气、二氧化硫和一氧化碳的科学家约瑟夫·普里斯特利（Joseph Priestley），陶器制造商乔瑟厄·韦奇伍德（Josiah Wedgwood），和发明家、诗人、查尔斯·达尔文（Charles Darwin）的祖父，伊拉兹马斯·达尔文（Erasmus Darwin）。
伯尔顿已经建立起了自己的帝国，但他不是起家于为工业提供动力的煤、铁或纺织品，而是起家于带扣。他父亲原本只有一个规模不大的带扣工厂，但伯尔顿把它发展成了一个现代的五金“手工加工厂”，雇佣的工人达1000名。伯尔顿的加工厂名叫索霍（Soho），厂里了不起的工匠们把需要精确制作的商品做了一个巧妙的分类，把工厂的产品从带扣、钮扣、金银细丝工艺品等花哨的装饰物品，扩展到了正经的科学用品，如钟表、温度计和望远镜。索霍成了时髦而高品质的英国制造业的象征，而且它也确实吸引着游客；大人物凯瑟琳就是它的见证者之一。
伯尔顿对蒸汽机的兴趣由来已久，原因之一是索霍厂的动力装置水车不大好用。他曾经试着制作蒸汽机，但失败了，他还与朋友本杰明·富兰克林通信探讨蒸汽机的设计。伯尔顿听说了瓦特在苏格兰所做的努力，决定支持他。于是，1773年，瓦特来到伯明翰，开始在索霍厂钻研发动机。有熟练工人的配合，有经济上的支持，还有伯尔顿的精神鼓励，瓦特终于成功造出了一台可用的发动机。汽缸是其中最重要的部分，由生铁铸造工的前辈级人物约翰·威尔金森（John Wilkinson）精心打造。1776年，美洲殖民地的革命斗争渐趋明朗化，詹姆斯·瓦特的两台经过改造的机器也首次投入使用，一台用在煤矿上抽水，另一台用来带动威尔金森铸铁厂里的风箱。
虽然瓦特在许多方面对蒸汽机进行了改进，但他最大的成就是，把纽科门的机器能够从一块煤中获取的原动力提高了4倍。蒸汽机的燃料消耗大大减少，因此它得以走出煤矿，在全国的大小工厂安家落户。瓦特和伯尔顿把他们的机器作为节能机来销售，并从预期的煤储金中抽取一部分作为税收。瓦特将成为一个民族的传奇，他的发动机也将成为对整个人类的恩惠，所到之处都受到人们的欢呼。
至于伯尔顿，他一直坚信他和瓦特所做的事有着无尽的潜力。据说，当乔治三世问伯尔顿正在忙什么时，他说：“陛下，我正忙于一种君主们梦寐以求的商品。”乔治三世不解地问那到底是什么，伯尔顿回答：“是力量，陛下。”
有了煤和蒸汽机，英国就有了充足的动力，但是要想利用这些动力，却必须有足够的铁来建造这些发动机和工厂。这是一个不小的限制，因为在工业革命初期，铁从本质上说是森林的产品；造铁需要燃料大量的木材，可英国就缺这个。从远古时代以来，铁就总是和木炭一起被提炼出来，木炭直接混在铁矿中，与铁矿一起燃烧。木炭不仅提供必要的热量，而且还提供一定的碳，来促进铁在燃烧时的化学反应（铁矿中的氧气会与碳结合，释放出二氧化碳）。
铸铁厂因要消耗极多的木材燃料而声名狼藉，并且不得不常常搬迁，因为当地的木材已被它耗尽。当然，从逻辑上说，解决的办法是在提炼铁时用煤取代木材，但是这也存在着一个问题：当煤和铁矿一起燃烧时，煤中的杂质会污染铁。因此，在燃料密集的工业都已经改用煤作燃料之后的很长时间里，铸铁工业仍吞噬着大片的森林，国内的铁产量被巨额的燃料消耗压得喘不过气来。在17世纪80年代，英国不得不从瑞典等植被丰富的国家进口木材，这进口量超过了英国铁产量的一半，在18世纪的大多数时间里，英国仍然没有摆脱这种对进口木材的依赖。
要用煤炼出可用的铁，关键是首先要去除煤里的挥发物，即把煤烤成“焦炭”，方法跟把木头变成木炭差不多。经过长达一个世纪的实验，18世纪初期，焦炭顺利用于制造铸铁（即提炼后注入事先做好的浇筑模型的铁）。但是，人们需要的更多是熟铁（即在可锻造时被打造出形状的铁）。直到18世纪80年代中期，技术才发展到能够在铸铁的各个流程都使用焦炭，不仅用它来制造铸铁，还用来制造熟铁。至此，英国在摆脱对木材的依靠的进程中，又迈出了重要的一步。
铁的生产还在另一个方面依赖着煤。在使用蒸汽之前，炼铁炉是靠水来提供燃烧动力的；也就是说，使火保持足够热度的气流是由水车提供的。水所能提供的动力是有限的（而且，如果熔炉过大，矿石的重量会把木炭压成粉末），因此铁工厂就相对较小，在夏季，铁工厂还不得不缩减规模，因为溪水跌落得太低了。而蒸汽机能够提供更强劲的气流和更充足的焦炭，从而解决了制铁过程的燃料问题，从此，就可以有成本不高的铁长年不断地自熔炉涌出。短短几年内，英国一改往日对进口铁的依赖，成为世界上最多产的制铁大户。英国终于有了便宜且充足的铁，能够建设国内的工业和在国外的权势了。
既然能用煤来制铁，那么原先工业经济发展所受到的紧迫而严重的约束就减少了。煤、蒸汽机和铁的产量呈螺旋形攀升，那速度足以让亚当·史密斯（Adam Smith）头晕；而且这三者之间是彼此互为增长的关系，这更加速了三者的增长。蒸汽增加了人们对煤和铁的需求，并降低了生产煤和铁所需的成本。便宜些的煤和铁又降低了建造和运转蒸汽机所需的费用，这又吸引着更多的人使用蒸汽动力装置，于是进一步增加了人们对煤和铁的需求，如此循环往复。
18世纪，即使只供应国内非铁工业的需要，英国的煤炭工业也已经获得了相对较大的发展，而到了1830年，它更是成十倍地增长，到1854年又翻了一番。为了满足猛涨的需求，英国拼命开发新的煤矿。煤已经完全渗入了社会的每个角落。它不仅直接出现在蒸汽机的燃料舱里，而且间接地存在于蒸汽机的铁制汽缸和活塞中、织布机的铁制框架中、工厂的铁槽中，以及后来工业时代特有的铁轨、桥梁和蒸汽船中。
蒸汽动力并没有创造工厂体系，但却无可挽回地改变了工业企业的规模、性质和位置。早期的工厂主要是棉纱厂，靠水车来提供动力，这种方法自古以来就广泛应用于英国和其他地方。（工厂和水力的联系如此紧密，以致于在进入蒸汽时代之后很长一段时间里，人们仍然普遍认为工厂就是“磨坊”。）但是，如果靠水力来推动，那么，英国的工业化进程就不会走得这么远、这么快。适合建造水车的地方，必须水流强劲、地势险峻，而且不能有其他水车等类似的障碍物。即便在英国这样的水资源富裕的国家，要想找一个建造水车的理想地点也是很艰难的。此外，水车所做的无用功大大减少了原本可以从水中获取的动力。结果，以水为动力的加工厂都被驱散到了农村，它们通常出现在人迹罕至的山上，而且都相对比较小。
煤改变了工业的模式，这反映了能源之间的不同。煤孕育了更多、更机械化的工厂，这是因为地下的可用动力远远超过了水车提供的动力。而且，煤的能量在数百万年之中已经浓缩，非常便于使用，因此，用煤的工厂和劳动力可以集中在市区，而不是分散在农村。简言之，煤为英国的工业化进程带来了一种冲力，扮演着革命者的角色。
若论对人类的影响，工业革命就像火的发现、车轮的发明一样，使人类品尝到知识之树的甜美果实。“工业革命”这个词在时尚的潮流中来了又去，但是无论你怎么称呼它，在大约1780至1830年间，都有一些富于变革性的事物在英国诞生了。从此，工厂代替了手工业，于是生产工具的规模扩大了，而且越来越机械化。人们可以成群结队地迁入城市，充实着日益膨胀的劳动力大军。市场越来越全球化，对于许多人来说，他们创造的物质财富会超出他们在前工业时期的野蛮梦想。
英国之所以能够接纳煤，决不仅仅因为它是一种推动力，而是还有其他重要的经济、科技以及农业的因素，包括在全球商业和奴隶买卖中的统治地位为英国带来的大量金钱。但是，如果没有煤，工业革命也会面目全非，这是毋庸置疑的，因为早在靠燃料运转的机器时代之前，英国就已经耗尽了国内的木材储备。蒸汽机颇能有力地代表当时的科技进步和科技发明，然而却不得不依靠古代植物的遗留物来运转。英国所创造的现代新世界，深深扎根于一个遥远的年代，至于有多遥远，我们至今还不能想像。
虽然其他欧洲国家也纷纷跟随英国，走上了工业的道路，但英国在工业化进程上却领先了半个世纪之多，而且在很长一段时期内保持着这种领先地位。1830年，英国煤产量占世界煤产量的4/5。1848年，英国的铁产量比世界其他国家铁产量的总和还多。而到了1851年，伦敦举办首届世界博览会时，英国被拥为世界的生产中心，而且它的市场和帝国也把触角延伸到了全世界。英国的超级大国地位一直保持到了19世纪晚期，这在很大程度上要归功于煤，以及英国把煤转化为动力和热能的能力。然而，在英国成为世界上第一个现代工业社会的同时，由此产生的大量难题也随之而来。
第二部分 全速前进第9节 全速前进（1）
像19世纪的曼彻斯特这样的城市，是前所未有的。那个坐落在英格兰两条河边的小镇，不久之前还宁静无比，在19世纪初期却成了燃煤工业发展的枢纽，在英国的乡间绵延数英里。这个空前庞大的工业巨兽是在白色的绒毛和黑色的岩石中成长起来的——白色的绒毛是从美国南部的奴隶种植园海运来的棉花，黑色的岩石则是从附近的矿井拉来的煤——它支撑着城市中急速发展起来的无数以蒸汽为动力的棉纱厂。这些棉纱厂正向更高的机械化程度迈进，它们把棉花纺织成大量丝线和纺织品，足以供应全世界相当一部分的衣料需求。同时，这些棉纱厂也编织着社会的经纬线，于是出现了占人口大多数的中产阶级，较为富裕的工业精英，以及日益孤立的工薪一族和贫民阶层。
身处工业革命的中心地带，曼彻斯特向来被视为一种双面性的象征，在这里我们可以看到工业的权威和悲惨，以及一些变革的前兆出现时所受到的欢呼和畏惧。1835年，亚力克西斯·托克维尔（Alexis de Toqueville）在发表了他关于美国社会的精辟分析之后，来到了曼彻斯特。他这样描述这个空前的城市所具有的双重面目：“人类工业最汹涌的污水从这条肮脏的排水沟中流出，为整个世界带来丰饶。纯金也从这条污秽的下水道流出。在这里，人类获得了前所未有的发展和无以复加的粗野；在这里，正上演着文明的奇迹：文明的人们又变回了野人。”
传统观点认为，当人类战胜自然时，文明就会萌芽；当一种生命受制于残忍的自然力时，野性就会滋长。但这种全新的工业社会颠覆了这些传统观点。据说，詹姆斯·瓦特说过：“只有发现自然的脆弱面，我们才能战胜她。”他发明的蒸汽机赋予人类异常的力量和速度，成为人类在这场刻意而为的斗争中最有力的武器。然而，正像曼彻斯特所展示的那样，煤和蒸汽帮助人们创造了一种新型的野蛮生活，