當歐洲人為民族獨立而浴血奮戰的時候,他們所生活的世界也因一系列的科技發明而發生改變。18世紀發明的古老笨重的蒸汽機成為了人類最忠誠、最高效的奴隸
人類最偉大的恩人在50多萬年以前就去世了。雖然他是一種低眉毛、凹眼睛,長著沉重的下顎,牙尖嘴利的醜陋的長毛動物,但如果它有幸出現在一個現代科學家的聚會上,絕對會成為人們關注的焦點。因為他曾用石塊砸開堅果,也曾用長棍撬起巨石。他發明了人類最早的工具——錘子和槓桿。他不僅比繼他之後的任何人做的工作都多,而且為人類帶來的巨大貢獻也遠遠超過與他在這個美好世界裡共享生機的任何動物。
從那時開始,人類就通過使用更多的工具來改善自己的生活。當世界上第一隻輪子(用一棵老樹製成的圓盤)在公元前10萬年發明出來的時候,它在當時引起的震撼絲毫不比幾年前產生的飛行器小。
在華盛頓流傳這樣一個故事,講的是一位專利局長。他建議取消專利局,因為「所有可能發明的東西都已經發明出來了」。在史前時期,當第一張風帆升起在木筏上,人們無須划槳、撐篙或拉縴便能從一個地方去到另一個地方的時候,他們也肯定會被一種同樣的喜悅之情所充滿。
事實上,人類歷史中最有趣的篇章,就是關於人類如何想盡辦法讓別人或別的東西為他工作,而他自己則可以優哉游哉地享受著閒暇的樂趣,坐在草地上曬曬太陽、或在大岩石上揮筆作畫、或者耐心地將小狼、小虎訓練成溫順的家畜。
當然,在遠古時代,奴役一個弱小的民族,強迫他們去做那些令人不快的苦活累活,是一件很容易的事情。古希臘人、古羅馬人和我們一樣,擁有一個聰明的頭腦,可他們沒有發明出更有意義的機械來,原因之一就是由於奴隸制的普遍存在。如果能夠去最近便的市場,毫不費力地以最低價格購買所需的全部奴隸時,一個偉大的數學家為什麼要把時間耗費在線繩、滑輪、齒輪上呢?為什麼他要把自己的屋子弄得煙霧騰騰、鬧鬧哄哄的呢?
在中世紀,儘管廢除了奴隸制,取而代之以較為溫和的農奴制,但行會不贊成使用機器,因為在他們看來這樣會使大批行會兄弟失業。另外,中世紀的人們對大批量生產商品並不感興趣。他們的裁縫、屠戶和木匠只為滿足他們所在小社區的直接生活需要而工作。他們不想同鄰居競爭,也不想生產的商品超出社區的需要。
到文藝復興時期,教會對科學研究的偏見已經不能像以往一樣嚴格強加在人們頭上了。許多人開始投身數學、天文學、物理學及化學的研究。在30年戰爭開始的前2年,蘇格蘭人約翰·內皮爾出版了一本小冊子,論述了他對對數的新發現。在戰爭期間,萊比錫的戈特弗雷德·萊布尼茨完善了微積分體系。在結束30年戰爭的《威斯特伐利亞和約》簽訂的前8年,偉大的英國自然科學家牛頓誕生了,同年意大利天文學家伽利略去世了。30年戰爭幾乎將中歐的繁榮徹底摧毀,當地突然興起一股「煉金術」熱潮,貪婪的人們希望通過它將普通金屬變成黃金。煉金術是一門源於中世紀的偽科學,事實證明這也是不可能的,但是煉金術士們躲在自己詭秘陰暗的實驗室裡孜孜操勞時,他們碰巧也迸發出一些新的思想。這對繼他們之後的化學家們的研究工作,提供了極大的幫助。
現代城市
所有這些人的工作為世界打下了一個堅實的科學基礎,使複雜機器的發明成為可能。許多富有實際經驗的人們充分利用這一機會。在中世紀,人們已經開始用木頭製作為數不多的幾種必要的機器,但是木頭很不耐磨。鐵是一種更好的材料,但是在整個歐洲,除了英格蘭,鐵非常稀少。於是,英格蘭興起了冶煉工業。冶鐵需要高溫猛火。一開始,人們用木材作燃料,所以英格蘭的森林逐漸被砍個精光。後來,人們開始使用煤炭。你們知道,煤必須從很深的地下開採,運送到冶煉爐。並且,煤礦必須保持乾燥,防止滲水。
這是當時亟待解決的兩大難題。當時,人們可以用馬拉煤,但是抽水問題必須要有一個特殊的機器才能完成。好幾個發明家為這個難題而絞盡腦汁。他們都知道可以借助蒸汽作新機器的動力。「蒸汽機」的構想已經很古老了。早在公元前1世紀,亞歷山大港的一位英雄,他曾向我們描述過幾種蒸汽推動的機器。文藝復興時期的人們設想過「蒸汽戰車」。與牛頓同時代的涅斯特侯爵,在他有關發明的手冊中,也曾經為人們詳細講述過一種蒸汽機。不久之後的1698年,英國人托馬斯·薩弗裡為自己發明的一種抽水機申請了專利。同時,荷蘭人克裡斯琴·海更斯正在為完善一種發動機而忙得不可開交。這種機器的內部用火藥,引發之後可以連續不斷地爆炸,類似我們今天用汽油內燃機來驅動汽車發動機。
整個歐洲的人們都為這個想法忙碌起來。法國人丹尼斯·帕平曾是海更斯的朋友和助手,他先後在幾個國家進行過蒸汽機實驗。他發明了用蒸汽驅動的小貨車和小蹼輪。可正當他雄心勃勃,準備駕著自己的小蒸汽船試航時,船員工會卻擔心這種新機器的出現會搶走他們的飯碗,於是在帕平試航前向政府提出了控告。帕平的小船被沒收了。他為了這項發明而傾盡全部家產,最後窮困潦倒地死於倫敦。不過,在他去世的時候,另一位名為托馬斯·紐科曼的機械迷正在全力研究一種蒸汽泵。50年後,一位格拉斯哥機器製造者詹姆斯·瓦特對他的機器進行了改進,1777年,世界上第一台真正具有實用價值的蒸汽機在瓦特手裡誕生了。
就在人們爭相研製「熱力機」的這幾百年時間裡,世界政治局勢發生了翻天覆地的變化。繼荷蘭人之後,英國人成為海上貿易的新霸主和主要的運營商。他們開闢了許多新的殖民地,並把殖民地的原料運往英國,在那裡製成成品,然後將製成品出口到全世界的各個角落。在17世紀,北美佐治亞州和卡羅萊納州的人們開始種植一種出產奇特毛狀物質的新灌木,能長出白色的絨毛,當時人們稱之為「棉毛」。這種棉毛採摘下來以後,便被運往英國,由蘭卡郡的人們織成布匹。起初,這種織布工作是由家庭作坊手工製作的。不久,有人對紡織工序作了一些改進。1730年,約翰·凱發明了「飛梭」。1770年,詹姆斯·哈格裡夫斯為他發明的「珍妮紡紗機」申請了專利。一位名為伊利·惠特尼的美國人發明了軋棉機,它能夠自動將棉花和棉籽分開,在這之前,這項工作一直是手工完成,每天只能做約453.6克。最後,理查德·阿克賴特和埃德蒙·卡特賴特發明了水力推動的大型紡織機。到18世紀80年代,法國召開了著名的三級會議,提出徹底變革歐洲政體,此時瓦特發動機被用在阿克賴特的紡織機上,用蒸汽機的動力來帶動紡織機工作。一場經濟與社會的大變革由此展開,世界各地的人際關係也隨之發生了重大變化。
固定式發動機發明成功之後,發明家們馬上將注意力轉向利用機械裝置推動車、船的問題上。瓦特曾制定了研製「蒸汽機車」的計劃,不過沒等他來得及完善這一設想,1804年,理查德·特裡維西克制造的火車便載著20噸貨物在威爾士礦區的佩尼達蘭奔馳起來。
同時,一位名為羅伯特·福爾頓的美國珠寶商兼肖像畫家正在巴黎勸說拿破侖,他說如果採用他的「鸚鵡螺號」潛水艇以及他發明的汽船,法國就能摧毀英格蘭的海上霸權。
福爾頓的「汽船」設想以前就有了,他顯然抄襲了康涅狄格州機械天才約翰·菲奇的創意。早在1787年,菲奇建造的小巧汽船便在德拉維爾河上進行了處女航。然而,拿破侖和他的科學顧問們卻用懷疑的眼光看待這種自動力汽船。雖然裝配著蘇格蘭發動機的小船正噴著煙霧在塞納河上歡暢來去,但是這位偉大的皇帝陛下還是錯過了這種對他十分有利的強大武器。要知道,也許它能為他報特拉法爾海戰的一箭之仇呢!
第一艘汽船
失望之餘,福爾頓回到美國。他是一位實際的生意人,很快便和羅伯特·利文斯頓合夥組織起一家頗為成功的汽船公司。利文斯頓是《獨立宣言》的簽字人之一,當福爾頓在巴黎兜售自己的發明時,他是美國駐法國大使。這個新公司的第一艘汽船「克勒蒙特」號裝備了英國的博爾頓與瓦特製造的發動機,於1807年開通了紐約與奧爾巴尼的定期航班業務。這條船在一段時間裡壟斷了紐約州所有水域的航運。
可憐的約翰·菲奇,他曾經是最早將「蒸汽船」用於商業運營的,現在卻悲慘地死去。當他建造的第五條螺旋槳汽船不幸被毀時,菲奇已經落到傾家蕩產、一貧如洗的地步。他疾病纏身,遭到鄰居們無情的嘲笑,就像100年後人們嘲笑蘭利教授發明奇怪的飛行器一樣。可憐的菲奇一直希望為自己的國家開闢一條通往中西部大河的便捷途徑,可他的同胞們卻寧願乘平底船或步行。1798年,菲奇在極度絕望中服毒自盡了。
但在20年後,載重1850噸的「薩瓦拉」號汽船以6海里/小時(即11.1千米/小時)時6海里(「毛裡塔裡亞」號只比它快三倍)的速度從薩瓦納駛達利物浦,創造了25天橫渡大西洋的新紀錄。於是人們不再嘲笑,並熱忱地把這一發明歸功於不該領功的人頭上。
6年後,為了能把煤運往煉爐和棉花加工廠,英國人喬治·斯蒂文森製造了著名的「移動式發動機」。他的發明不僅使煤價下跌70%,還使得曼徹斯特與利物浦之間第一條客運線路的開通成為可能。終於,人們能夠以聞所未聞的每小時約24千米的高速,從一個城市飛奔向另一個城市。幾十年過後,火車速度被提高到每小時約32千米。今天,任何一部性能良好的福特小汽車(19世紀80年代的戴勒姆及內瓦莎小型車的直系後裔)都要比早期的那些「冒煙小船」棒得多。
汽船的起源
當這些擁有實用思想的工程師們正專心致志地琢磨著他們的「熱力機」時,另一群「純」科學家們(就是那些每天花14個小時研究「理論性」科學現象的人們,沒有這樣的理論,任何機器的進步都沒有可能)正沿著一條新的線索前進,這條線索有可能引領他們深入到大自然最神秘、最隱蔽的領域。
2000年前,許多希臘與羅馬哲學家(最著名的有梅裡塔斯的泰勒斯及普林尼。公元79年爆發的維蘇威火山淹沒了羅馬古城龐培和赫庫蘭尼姆,親臨現場觀察的普林尼也不幸罹難)已經察覺到一個怪異的現象:如果用羊皮摩擦琥珀,就能在琥珀周圍看到一些奇怪的稻草和羽毛。中世紀的經院學究們對這種神秘的「電」力現象並不感興趣。在文藝復興後不久,英國女王伊麗莎白的私人醫生威廉·吉爾伯特就寫了他那篇著名的論文,探討磁的特點和習性。在30年戰爭期間,氣泵的發明家、瑪格德堡市長奧托·馮·格裡克制造了世界上第一台發電機。在隨後的一個世紀裡,大批科學家投入對電力現象的研究。1795年,至少有3位科學家發明了著名的「萊頓瓶」。同時,世界聞名的美國天才本傑明·富蘭克林,繼本傑明·湯姆森(因親英而逃離新罕布爾什,後以朗福德伯爵而聞名)之後,將注意力轉向這一領域。他發現閃電與電火花同屬於一種電力現象,他就為研究這個付出了畢生的精力。接下來就是伏特和他的「電堆」,還有迦瓦尼、戴伊、丹麥教授漢斯·克裡斯琴·奧斯忒德、安培、阿拉果、法拉第等耳熟能詳的名字。他們終其一生,勤奮不懈地探索著電力的本質。
他們把自己的發現無償地獻給了世界。塞繆爾·莫爾斯(同福爾頓一樣最初是一名藝術家)認為,他能利用這種新發現的電流,把信息從一個城市傳遞到另一個城市。他打算採用銅線和自己發明的一個小機器來完成這項工作。人們當然給了他無情的嘲笑。莫爾斯不得不自己掏錢做實驗,很快他就花光了自己所有的積蓄。人們對他的嘲笑聲就更大了。莫爾斯請求國會幫助他,國會的一個特別財務委員會答應為他提供所需的資金。但是,國會議員對此毫無興趣,他不得不苦苦等上12年,才最終拿到一小筆議會撥款。就這樣,他在紐約和巴爾的摩之間建造了一條「電報」系統。1837年,在紐約大學的一個報告廳裡,莫爾斯第一次成功地演示了「電報」。1844年5月24日,人類歷史上第一個長途電報從華盛頓發至巴爾的摩。而今天,電報線覆蓋了整個世界,我們將消息從歐洲發到亞洲只需要短短幾秒鐘的時間。23年後,亞歷山大·格拉漢姆·貝爾利用電流原理發明了電話。又過去了半個世紀,意大利人馬可尼對這種思想進行了改進,發明了一種傳輸信息的方法,完全不同於老式的金屬線的訊息傳送系統。
當新英格蘭人莫爾斯為他的「電報」忙得不可開交時,約克郡人米切爾·法拉第於1831年發明了世界上第一台「發電機」。當時,歐洲因法國的七月革命而政局動盪,人們惶恐不安,根本沒人留意到這項改變世界的發明。第一台發電機自誕生以來不斷改進,到今天,它不僅能為我們提供熱力、照明(你知道,愛迪生於1878年發明的小白熾燈泡就是在同世紀四五十年代英國及法國的實驗基礎上改進而來的),還為各種機器提供了強勁動力。如果我沒有估計錯的話,那麼電動機將很快徹底取代蒸汽機,就像古代較高級的史前動物取代了他們生存效率低下的鄰居們一樣。
就我個人來說(在機械方面,我是一個門外漢),我將非常樂於見到這種情形的發生,因為用水力帶動的發電機是人類清潔而健康的忠僕。而18世紀最大奇跡的「蒸汽機」則是一個充滿噪音的骯髒玩意兒,它讓我們的地球豎滿無數荒謬可笑的大煙囪,沒日沒夜地傾吐著滾滾的灰塵與煤煙。並且,為了填滿其「無底洞」的胃,數不清的人必須不懼艱險在地底深處挖煤,隨時都會有生命危險。
如果我是一位可以隨意發揮想像力的小說家,而不是一名尊重事實的歷史學家,我一定會描述一下那快樂的一天。那天,最後一部蒸汽機車被送進自然歷史博物館,置於恐龍、飛龍及其他早已絕跡的動物的屍骨旁邊。