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影响很大，从那以后，瓦特开始知道用功了。
中学毕业后他到父亲的修理厂帮忙，做些木匠活，修理航海用具等。后
来父亲的生意萧条，经济出现困难，母亲又去世了，瓦特不得不在 18 岁时出
去独立闯荡生活。
瓦特来到伦敦，经历了一年的艰苦学徒生涯，学会了使用工具和制造器
械的手艺。1756 年，他回到了苏格兰，他本想自己开业制造器械，但是由于
他的学徒年限不够，不符合市政当局的要求，只得在不属市政当局管辖的格
拉斯哥大学找到了一份工作。当时有一位商人捐赠给格拉斯哥大学一批天文
仪器，但是很破旧，不能正常转动，瓦特欣然接受了修理这些仪器的差事。
在那里瓦特结识了许多朋友，布洛克就是当时结交的朋友中的一位。他谈到
瓦特的人品时说：“我发现瓦特是一个机械知识丰富和具有过人才能的年轻
人。我们经常交谈，他那种发明的才能是太富于独创性、太机敏了。”
1763 年，瓦特接受了修理安装在教研室里的纽可门发动机模型。安德森
是一位自然科学教授，他想让这台机器发动起来，让学生们做实验。谁也没
有想到这竟成为瓦特在人类历史上留下伟大功绩的开端。
瓦特接受这一任务后很快就把这台纽可门发动机模型修好了，但他对此
并不满足。他观察到纽可门发动机的活塞从根本上说是用机械的力量取代了
人的双手。但是 1 分钟只能往返 10 多次，工作效率极低，并不经济。因此，
瓦特想改进这台模型。
瓦特开始学习蒸汽机原理，根据发动机的原理考虑问题。他又研究了蒸
汽的性质，从蒸汽的燃料和消耗等具体问题开始研究，然后扩大到热的移动
和发动机的关系等抽象问题上。他虽然进行了很多次的实验，但仍没有想出
一个改良效率很低的纽可门发动机的具体方法。
在一个睛朗的星期天下午，瓦特准备出去散步。当他通过夏罗特大街下
坡处的那道门，进入高尔夫球场时，正穿过破旧的洗衣房旁边。他边走边想
着蒸汽机的问题。原来，在纽可门的蒸汽机中，蒸汽室被冷却下来是为了冷
凝蒸汽以便形成真空，此后，又需要再次充满蒸汽。但是，因为它已经冷却
了，就需用大量蒸汽使它加热，而这些蒸汽是白白浪费掉了。在每一个循环
中，需要大量燃料来加热冷水。而蒸汽是一种有弹性的物体，它不是会冲进
真空里去吗？如果在那里把汽缸和排汽的容器连接起来，那么蒸汽就会冲进
容器，从而不用冷却汽缸就会使蒸气冷凝。
瓦特设计了一个能将蒸汽引入第二室（即冷凝室），使冷凝室能持续保
持冷却，而第一室（即气缸）则持续保热的方法。1769 年，瓦特制造出了一
台比纽可门发动机效率高得多的蒸汽机。
1790 年，性能优越的瓦特节汽机完全取代了老式的纽可门发动机，人们
几乎忘却了纽可门蒸汽机的存在。因此，瓦特开始被看作是蒸汽机的发明人
了。
从另一角度来说，瓦特蒸汽机与纽可门发动机不同，纽可门发动机的活
塞运动一部分靠蒸汽推动，另一部分则靠外界的大气压力推动。瓦特蒸汽机
则采用密封汽缸，活塞的运动完全靠蒸汽的推力，所以才堪称世界上第一台
蒸汽机。瓦特也就成了蒸汽机的发明人。
蒸汽机的发明的效果是不可估量的。人类获得了一种把热运动转化为机
械运动的机械装置，从而满足了社会对动力能源的需要。工厂开始了大规模
的生产，工厂工人取代了手艺工人，蒸汽机带来了工业革命，它是科学技术
史上具有伟大意义的第一次技术大革命。
此外，把离心调节器用于蒸汽机，创造了动力的单位——马力，也是瓦
特的功劳，离心调节器是一种通过过程本身的变化来控制过程的装置。自动
化的兴起虽然是近几十年的事情，但是它起始于瓦特。调节器这个词，通过
希腊语，为我们提供了一个现代术语——控制论。为了纪念这位苏格兰工程
师，人们把研制的功率单位称为瓦特。
“他既没有资格进入手艺人的行会，也没有受过高等教育，看起来似乎
是双重的不幸。实际上，也正是因为这两点，他才能够摆脱这两种陈旧的观
点的束缚，找到观察认识和研究探索蒸汽机的新道路。我们说的新的道路，
就是怎样从科学和实用两个方面去分析发动机是怎样工作的。这是现代技术
专家所特有的研究方法。瓦特在为发展这种研究方法上做出的贡献比任何人
都大，理所当然的可以把他称作第一位现代技术专家。”
1819 年 8 月 25 日，瓦特与世长辞了，终年 84 岁。为了纪念瓦特，人们
修建了很多纪念碑。上面都刻着“ingenioet la…bore”的文字，意思是：
才能加努力方能成功。
富尔顿与轮船
早在几千年以前，人类就用巨大的树木制成了最早的船，人们叫这种船
为独木船。以后，古人出于不同目的的需要又制成了各种各样的船只。到 1000
年前的隋、唐时期，造出了长达 20 丈可乘 600 多人的大海船。1404 年明代
航海家郑和下西洋时，所率领船队中的最大船只，竟长达 150 米，宽 61 米，
立 9 桅，张 12 帆，锚重几千斤，舵长 11 米，重达 1500 吨级。
欧洲人也在很早的时候就造出了船只。如 1492 年，哥伦布率领的在美洲
“发现了新大陆”的船队，就是由巨大的船只组成的。1521 年，麦哲伦一行
进行环球航行，所率领的也是一支用巨大船只组成的船队。
一个小小的独木船，经过几千年的漫长的岁月，体积一点点地增大，人
类就借助这个在古代杜会中最省力的运输工具对未知世界进行探索。那时不
论船的体积多么庞大，气势多么宏伟，可它一直是靠人力和风力行驶的。
1769 年，瓦特蒸汽机的发明，对古老的船只摆脱人力、风力行驶的状况
提供了可能。人们开始了把蒸汽机用于推动船舶航行的探索。
美国发明家富尔顿，于 1807 年发明了新型水上运输工具——轮船，它迎
来了人类水上航行的机械化时代。
富尔顿生于美国的一个农场工人家庭。少年时代，他酷爱绘画，善于幻
想。在他刚刚进入青年时期，就成了一位很有名气的肖像画家。富尔顿的爱
好不仅在绘画上。他对搞科学发明兴趣更高；他在少年时代，就曾幻想制造
一种不用人力和风力，便能自动在水上行驶的船只。渐渐地，他完全地陷入
了这一幻想之中。
有一天，他划着船在海上游玩。划累了，就坐在船舷上休息一会儿，在
不知不觉中，他感觉到船儿游动起来。没有划桨，风平浪静，船儿为什么会
游动呢？富尔顿蓦然看到自己伸在水中的双脚，由于他脚伸入海水之中不停
地戏耍，起到了桨的作用，推动了船儿漂转。富尔顿高兴极了，他幻想一定
要造出一只大船，船只由大轮子做桨推动行驶，所以富尔顿叫他的船为“轮
船”。他又从这件事中受到启发：若用蒸汽机带动这个大轮子，不就可以驱
动船只向前航行了吗？
随着富尔顿的长大，造船的幻想越来越占据他的心灵。1797 年他去法国
学习绘画，可他在那里居然制成了一艘长 6 米，宽 2 米的潜艇，起名为“鹦
鹉螺”。后来他结识了一位名叫利文斯顿的美国驻法国公使，利文斯顿也想
发明轮船，两人志同道合，最后利文斯顿竟把女儿嫁给了富尔顿。
1802 年，富尔顿又来到伦敦学习绘画，但他仍把许多精力放在钻研科学
技术上。使他走运的是，他结识了蒸汽机的发明人瓦特。
1803 年，富尔顿回到巴黎，在塞纳河上又建成了一艘船。可就在他准备
试航的前一天，狂风将船打成两截，沉入了河底。富尔顿伤心极了，流下了
眼泪。
1807 年，富尔顿回到祖国美国，他又造起一艘名为“克莱蒙特”号的轮
船。人们把这个庞然大物看作是个怪物，把富尔顿看作是个疯子。富尔顿把
各种奚落嘲讽丢在脑后。1807 年的 8 月 17 日，“克莱蒙特”号正式下水试
航。如潮水般的人群目睹着这个怪物。它长达 40．5 米，两侧各有一个大水车
式的轮子，上面立着一个直冒黑烟和火星的大烟囱……。富尔顿一声令下，
船体徐徐离开船座向水中滑去，由富尔顿设计、瓦特亲手制造的发动机轰鸣
起来，两侧的轮子转动起来拍打着河水，“克莱蒙特”号的远航开始了。
富尔顿这次试航的成功，使人们深深认识轮船的威力。正式揭开了航运
史上轮船时代的的序幕。尽管在富尔顿之前制造轮船的人，算起来不下 10
人，但世界却公认轮船的发明人是富尔顿。
斯蒂芬森造火车
斯蒂芬森出生在英国的一个煤矿工人家庭。由于家境贫寒，8 岁时不得
不到矿上当童工，干些擦拭机器和保管零件等杂活。当他长到 14 岁时，开始
操纵纽可门式气压蒸汽机。天天与蒸汽机打交道，使他与蒸汽机交上了朋友，
他从小在矿上长大，与煤矿工人有着特殊的感情，并且对煤炭运输的艰辛产
生了很深的感触。于是，斯蒂芬森立志，一定要发明一种强有力的运输工具，
解除煤矿工人的劳苦。从此他开始了对火车的研究。
斯蒂芬森与当时英国的大多数技师一样，没有受过任何正规教育。I7 岁
时，他还认不得几个字，科学知识更少得可怜。他是个被人瞧不起的小杂工。
可是斯蒂芬森不顾别人怎样看待他，他对自己充满信心，决心从头开始。他
说：“既然基础等于零，那就一切从零开始。”从此，他就开始参加夜校学
习。
由于斯蒂芬森文化水平太低，17 岁的他每天要同七八岁的儿童坐在一起
上课。小同学都感到好奇，总是带着讥笑的眼光看着他。为了学习，他对这
些毫不在乎。白天干活，晚上学习，就这样凭着坚韧的毅力，他终于摘掉了
文盲的帽子，阅读了大量的科技书籍，掌握了制造火车的数理化专业知识。
“火车”一词是怎么来的呢？早在 1803 年，一个名叫特拉维西克的英国
矿山技师首先利用瓦特的蒸汽机造出了世界上第一台蒸汽机车。这是一台单
一汽缸蒸汽机，能牵引 5 辆车厢，它的时速为 5 至 6 公里。这台机车没有设
计驾驶室，机车行驶时，驾驶员跟在车旁边走边驾驶。因为当时使用煤炭或
木柴做燃料，所以人们都叫它“火车”，于是一直沿用至今。但是这台机车
有很多缺点，经常出事故。1812 年有人在铁轨上试行改进，但没有成功。到
了 1813 年又有人为解决铁轨打滑问题进行了改进，也没有成功。就在这时，
斯蒂芬森开始了对蒸汽机车的探索。
斯蒂芬森深知实践的重要。他不仅学习书本的知识，还十分注重实践。
他仔细观察了当时人们制成的各种火车，研究比较了它们的优缺点。他还专
程来到瓦特的故乡，深入研究瓦特蒸汽机构造原理。经过刻苦的钻研，他终
于掌握了蒸汽机的性能，总结出许多试制蒸汽机车的经验。1814 年，当斯蒂
芬森 33 岁时，终于造出了第一台蒸汽机车。这台机车有两个汽缸，能牵引
30 吨货物，时速 7 公里，可以爬坡。
斯蒂芬森的火车大大提高了前人试制的机车的效率，斯蒂芬森所创造出
的这种新的陆路运输工具，开创了运输事业的新时代。但这种火车仍然有许
多不足之处。由于翻车事故，造成人员伤亡。因此有人硬说不如马车安全，
蒸汽机喷汽时产生强烈的噪音，惊吓牛马，所以一些人阻挡、反对使用火车。
斯蒂芬森又对火车进行了改进，其中最重要的是减少了噪音。
1823 年，斯蒂芬森作为总工程师，完成了从斯托克顿到达林顿的世界上
第一条 40 公里长的商业性铁路工程。起初这条铁路不是为行驶火车而铺设
的，而是为马车运输铺设的。经斯蒂芬森的努力，终于促使英国政府同意让
火车在这条铁路上行驶。
1825 年 9 月 27 日，当由斯蒂芬森亲自驾驶他自己制造的“运动”号机
车，载了 450 名旅客，以时速 24 公里从达林顿驶到斯托克顿时，铁路运输事
业就从此诞生了。
从此，火车终于被世人承认。斯蒂芬森被世界公认为火车的发明人。
直到 1828 年，马力运输才被机车运输取代。这一年在莱茵希尔进行的一
次机车比赛，参加比赛的有三人，斯蒂芬森驾驶着他的“火箭号”机车以每
小时 58 公里的速度行驶了 100 公里，战胜了对手“桑士巴里号”和“新奇号”，
取得了优胜。
本茨发明汽车
也许我们都听说过或见到过“本茨”牌小轿车。“本茨”牌小轿车就是
以汽车的发明者卡尔·本茨的名字命名的。
1885 年，卡尔·本茨造出了世界上第一辆装有四冲程汽油发动机的轻型
三轮车，这要算是世界上最古老的汽车了。这辆汽车的试制成功，奠定了今
天汽车工业的基础。
卡尔·本茨 1848 年生在德国，他的父亲在铁路上工作。年轻时，他曾在
工业学校学习数学和机械。后来他又在工厂的工作中积累了许多实际操作的
经验。1871 年，本茨在曼德投资建立了工厂，并开始了对内燃机的研究。他
是怎样开始对内燃机产生兴趣的呢？
原来，当时已经发明自行车。不过，那时的自行车和我们现在的自行车
不同。那时的自行车的脚蹬是装在非常大的前轮上的，蹬起来非常费力。
本茨想：如果能把发动机装在自行车上，行动起来，就会既快又省力了。
那个时候，欧洲已有一些国家利用蒸汽机来驱动船舶和火车。但由于蒸
汽机非常笨重而且是燃料在汽缸外燃烧的外燃机，所以，无法装在自行车和
其他的轻型车辆上。
经过详细调查，本茨发现发动机中了除了蒸汽机之外，还有燃汽机。燃
汽机是一种将汽缸中的易燃气体点火引爆，然后利用气体爆炸膨胀所产生的
力量来推动汽缸中的活塞的内燃机。当活塞的运动通过连杆带动汽车的传动
轴时，传动轴就会驱动车轮旋转起来。当时所用的易燃气体是煤气。
1878 年，本茨制成了使用煤气的燃气机。紧接着，他又开始研究把发动
机装在小型四轮和三轮车上。
由于燃气机需要制造装气体的装置，这个装置很大，所以无法装在轻装
的车辆上。为了解决这个问题，本茨绞尽了脑汁。
一天，本茨听到了这样一件事，有人用汽油清除衣服上的污垢时，使得
屋子里充满了汽油，当火苗接触到这些弥漫在屋子里的汽油时汽油发生了爆
炸。本茨想，汽油既然有这么大的威力，可不可以将汽油用来代替煤气呢？
这样，就不再需要装气体的装置，发动机的体积和重量就会得到很好的改善。
在这之前，一位法国人曾制造过汽油发动机，但发现它的力量不大。本
茨通过研究发现，蒸发后的汽油直接用在发动机中，是效率不佳的主要原因。
本茨不断改变混杂在汽油中的空气比例，分析爆炸的强度。他发现，当压缩
混合气体使其密度增加时，爆炸力就会随之增强。由此本茨成功地制造出了
体积小、力量大的汽油发动机。
但是这种内燃机因为只有一个汽缸，所以把它装在汽车上，汽车行驶起
来很不平稳。
英国科学家克拉克发明了一项改进措施，就是在一台内燃机中装上两个
汽缸，当一个汽缸处在回复阶段时，让另一个汽缸爆燃做功，两个汽缸交替
做功，使输出的动力均匀起来。本茨采用了这种方法，制成了四冲程的内燃
机。
1885 年，本茨首次成功地将内燃机与车轮结合在一起。他把他制造的汽
油发动机装在了三轮车上。
到 1885 年的秋天，本茨所制造的汽车已能以每小时 12 公里的速度稳定
地行驶了。由于它用汽油内燃机作动力，所以被人们叫做汽车。这就是世界
上第一辆汽车。
交通运输的起源
原始人的生存需要
在大约一百万年前，地球上出现了我们现在称之为原始人的动物，他们
就是我们的祖先。在大自然面前，他们显得那样渺小；与周围的猛兽相比，
也显得那样柔弱和不堪一击。弱肉强食是大自然永恒的法则。要想生存下去，
他们必须适应气候的变化，必须具有较强的繁殖后代的能力，必须有足够快
的速度去抢夺树上的果实，逃脱洪水猛兽的追袭；他们还必须有足够的力量
把捕获的猎物运送到安全的地方享用和喂养下一代。
但是，与其他动物相比，人类在速度方面显然处于劣势，在力量上则显