炉中火,世间灯:瓦特如何点燃工业革命的引擎

深科技利大千 2024-08-30 20:28:38

如果我们谈论科技创新史中的“核弹时刻”,那么蒸汽机无疑是其中极具爆发力的一章。纵观历史,许多伟大的科技发明,并不仅仅是天才的灵光乍现,更需要经历时间的积淀和持续的迭代,最终在历史的某个拐点引爆。

蒸汽机的发展历程就是这样一部世纪蜕变的“黑神话”。从古希腊的“汽转球”到瓦特的关键改进,在技术从萌芽到成熟的过程中,创新的价值随着时间推移逐步显现,最终点燃第一次工业革命的引擎。

如今,我们处在第四次工业革命前沿,面对新的科技浪潮,重读瓦特的故事,不仅对创新有了更加深刻的感悟,也激励青年科技人才们不忘初心,见性志诚,顺应规律,念念回首处即是灵山。

突破性的成就,

从来不是一蹴而就。

八卦炉中炙烤七七四十九天,

五行山下苦熬五百年。

常人早已灰飞烟灭,

唯悟空明心见性。

从炼丹炉中破炉而出的那一刻,

压抑的力量喷薄而出,

开启全新时代。

“这个世界,总有勇敢的生命,再次踏上取经之途。”

——游戏《黑神话:悟空》

图 | 游戏《黑神话:悟空》(来源:官网)

1786 年的一个清晨,英国伯明翰的街道上,薄雾尚未散去。

整个城市仿佛还在沉睡,而远处一座工厂的高大烟囱已经吐出阵阵白烟。工厂中央的车间里,一台全新的蒸汽机正在进行最后的调试。

詹姆斯·瓦特站在蒸汽机旁,微微一笑,眼神中透露出智慧与坚定。他轻轻拨动启动杆,随着蒸汽阀门的开启,一股强劲的蒸汽从铜管中喷涌而出,推动着活塞上下运动。蒸汽的嘶嘶声与齿轮的咔咔声交织在一起,飞轮开始缓缓旋转,接着速度越来越快,最终稳定下来。

瓦特团队多年的努力终于得到回报,这一刻宣告了一个崭新时代的到来。瓦特的“太阳和行星齿轮”装置,成功实现了蒸汽机的连续旋转运动。蒸汽将为工业革命的巨轮提供无尽的动力,世界进入了一个由蒸汽机主导的“瓦特时代”。未来的几十年,这种咆哮的机器将席卷欧洲,改变城市的面貌,改变生产的方式,最终改变人类文明的发展轨迹。

人生的巅峰在于无尽的探索和追求。瓦特自青年时期便展露出机械方面的才华,然而,他在革新蒸汽机的道路上却并非一帆风顺。他曾陷入经济窘迫,经历无助的科研危机和债务旋涡,也曾深陷专利之争的泥沼。然而,瓦特凭借着对技术的执着追求与不懈努力,犹如悟空的百折不挠,终将蒸汽机的伟大传奇书写在人类历史的长卷上。

漫漫创新路

在探索与磨砺中前行

将时钟拨回至遥远的古希腊时代,一位名叫希罗的数学家,怀揣着对未知世界的好奇与向往,发明了世界上第一台蒸汽机——“汽转球”。这个简单的装置,通过燃烧木材产生的蒸汽推动金属球旋转,虽然效率极低,但它像一颗种子,埋在了人类探索蒸汽动力的心田。

转眼到了 17 世纪,法国物理学家丹尼斯·帕平像是一位孤独的探险家,在“高压”的迷雾中摸索前行。帕平偶然发现,在高压下,水的沸点会升高。据此,他发明了蒸汽锅,这不仅是高压锅的雏形,更是蒸汽动力技术的一次重要尝试。直到 18 世纪初,英国小镇发明家托马斯·纽科门才制造出人类历史上第一台实用的蒸汽机,利用活塞推动横梁,从而驱动矿井水泵。

这些早期的发明和改进为蒸汽机的技术奠定了基础,但也留下了许多棘手的问题,等待一个更加卓越的头脑来解决。

敏锐的洞察力、跨学科知识的融合

以及持续的精进

此时,一个名叫詹姆斯·瓦特的年轻人,悄然登上历史舞台。

瓦特出身贫寒,早年经历家庭变故,不得不放弃大学梦成为一名仪器维修工。一次偶然的机会中,瓦特接触到了纽科门蒸汽机。这台蒸汽机虽然在煤矿中有所应用,但其效率低下的问题一直困扰着使用者。

旷世奇才往往具有异于常人的洞察力和耐心。瓦特敏锐地察觉到纽科门蒸汽机的不足后,对其潜心研究八年有余,终于灵感迸发,着手对蒸汽机进行多项重大改进,大幅提高了蒸汽机的性能和安全性,还推动了其在工业中的广泛应用。

分离冷凝器:解决了蒸汽浪费和燃料消耗的问题,大幅提升了蒸汽机的效率。离心调速器:世界首个自动控制装置,确保蒸汽机稳定运转。双向做功机制:通过平行连杆和风箱机构,实现了蒸汽机的双向往复运动,拓展了应用范围。精密加工:借助炮筒镗床提高了汽缸的密闭性。锅炉压力表:提高了锅炉的安全性。行星齿轮机构:解决了将往复运动转化为旋转运动的问题。

在改进蒸汽机时的过程中,瓦特灵活运用了物理学和化学原理,同时还借鉴了机械学的最新成果。恩格斯曾这样评价瓦特的贡献:“蒸汽机是第一个真正国际性的发明…… 瓦特给它加上了一个分离的冷凝器,这就使蒸汽机在原则上达到了现在的水平。”

科技进步时常伴随

激烈的竞争与智慧的较量

瓦特在改进蒸汽机的道路上并非孤军奋战,他拥有一批志同道合的伙伴和支持者。同样,也难免有不少妖魔鬼怪、拦路虎,试图阻碍他的前进,詹姆斯·皮卡德便是其中最为著名的一位。

当时,将蒸汽机的往复运动转换成旋转运动,必须依靠一种叫曲柄机构的装置。作为曲柄机构的专利拥有者,皮卡德试图利用自己的专利优势向瓦特施压,要求瓦特用自己的冷凝器交换曲柄机构的交叉许可权利。

这是一桩价值并不对等的交换。面对皮卡德的专利封锁和要挟,瓦特没有选择妥协。此时,在他的团队中,有一位名叫威廉·默多克的工程师站了出来,提出一种全新的机构——“太阳—行星”齿轮机构,巧妙地绕过了皮卡德的专利壁垒,成功解决了蒸汽机直线运动转化为旋转运动的问题,为瓦特团队赢得宝贵的发展空间。

创造新的社会需求

与不可缺少的系统性支持

命运总会眷顾那些勤奋又富有智慧的人。瓦特的成才之路上,遇见过多位贵人相助。例如,格拉斯哥大学的三位教授曾在瓦特穷困潦倒时多次给予资助,让他有机会接受正式的科学教育。之后,当步入中年的瓦特遇上霸道总裁马修·博尔顿,终于走向人生巅峰。

博尔顿是伯明翰著名的企业家,始终秉承品质理念,致力于打造最精美的“3A 产品”。在那个讲求快速收益的年代,这种工匠精神难能可贵。博尔顿自然也会留意到有望在蒸汽机技术中取得历史性突破的瓦特,便开始为瓦特提供大量资金和技术支持,还帮助他解决许多实际问题,为他提供了先进的生产设备和精湛的工艺技术。在博尔顿的帮助下,瓦特得以全身心地投入蒸汽机的革新工作。

随着蒸汽机的持续改进和完善,其应用范围也日益广泛,新的社会需求不断萌生。从最初的提水工具到后来的交通运输、机械制造等领域,这个曾经静谧的城镇,如今被昼夜运转的蒸汽机声填满,仿佛世界的脉动也随着这机械的转动而加速。工厂从此不再依赖人力或风力,而是由瓦特的蒸汽机源源不断地提供动力,纺织机在这强大的动力下飞速运转,布匹如流水般从机器中滑出。蒸汽机的动力推开历史的车轮,工业革命的引擎已经点燃,整个世界都在这滚滚蒸汽中加速前进。

此刻,工厂外的钟声再次响起,薄雾已被晨曦驱散,这是一场“理想主义者”的狂欢。

这个世界

总有勇敢的生命,再次踏上征途

蒸汽机的诞生向人们展示了科技的力量,激发了人们探索未知世界的欲望。无论是科学理论的发展、工业技术的开发,抑或商业应用的落地,甚至是全人类科学技术的进步,都离不开打破传统、突破极限的创新能力。《麻省理工科技评论》(MIT Technology Review)致力于在世界范围内找出这群极有可能改变世界的、极具才华与创新精神的年轻技术创新者或企业家。

1861 年,以物理科学、工程学及计算机科学等学科教研闻名世界的麻省理工学院(MIT)建校,1899 年,一些 MIT 校友们创立了《麻省理工科技评论》,该刊物侧重关注前沿新兴科技和创新商业的发展,助力科技的商业化和资本化。在 1999 年创刊百年之际,《麻省理工科技评论》团队就总结出了一种有效预测未来的方式,那便是聚焦科学界的青年力量,起初每年会选出 100 位 35 岁以下的青年科技创新者,2005 年年度入选名额进一步浓缩到 35 位,最终形成具有权威性的“35 岁以下科技创新 35 人”(TR35)名单。

他们在影响力、创新能力、进取精神、未来发展潜力、沟通能力以及领导力等方面表现卓越。事实上,入选者后来都成为了新兴科技和创新商业领域的领军人物,如 Linux 之父林纳斯・托瓦兹(1999 年 / 29 岁)、Apple 前设计总监乔纳夫・伊森(1999 年 / 32 岁)、Google 的联合创始人拉里・佩奇(2002 年 / 29 岁)和谢尔盖・布林(2002 年 / 28 岁)、Yahoo 创始人杨致远(1999 年 / 31 岁)、著名华人科学家鲍哲南(2003 年 / 33 岁)、美国科学院院士杨培东(2003 年 / 32 岁)、Facebook 的创始人马克・扎克伯格(2007 年 / 23 岁)、世界级人工智能和机器学习领域权威学者吴恩达(2008 年 / 32 岁)、“基因魔剪”技术 CRISPR 的先行者张锋(2013 年 / 31 岁)等等。

根据不同的成就方向,《麻省理工科技评论》团队将入选者定义为五大类别:

发明家(Inventors)因为其专注于新技术的研发。小到智能防汗带,大到先进存储技术,这些青年创新者们正在创造属于未来的产品。远见者(Visionaries)“经典技术,全新应用”,依靠与众不同的视角,这些青年远见者们找到了经典技术的新应用。人文关怀者(Humanitarians)利用技术拓展机遇或宣传公共政策。这些青年创新者另辟蹊径,给我们带来一个更健康、更清洁和更适合人类居住的世界。先锋者(Pioneers)投身于引发未来创新活动的基础性研究工作。这些青年创新者勇于挑战技术极限,不断拓宽科学的疆土。创业家(Entrepreneurs)用新技术建立企业、让技术商业价值最大化。这些青年创业者,试图把“颠覆式创新”变成“颠覆式公司”。

经过 20 余年的沉淀,《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”(MIT Technology Review Innovators Under 35;简称“TR35”)已成为全球极具权威性的青年科技创新人才评价体系之一。当然,着眼于全球的同时,我们不能忘记,在每个国家,每个地区,也有这样一群年轻人在为其发展付出努力。为了让更多青年创新者被看到,TR35 于 2010 年开始了区域性评选。

作为世界上文化最为多元的地区之一,亚太地区的经济正在持续快速发展,其科技创新的力量不可小觑。自 2021 年,全新版亚太区“35 岁以下科技创新 35 人”开启以来,目前已成功举办 3 届,共有一百余位优秀青年崭露头角(2021 年入选者、2022 年入选者、2023 年入选者)。

2024 年 9 月 9 日,我们将迎来 Meet TR35 Summit 2024 科技青年论坛暨《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”亚太区发布仪式。在这场盛会上,我们将再次见证现代青年才俊们凭借着非凡的毅力和坚定的信念,历经种种挑战,最终悟得“真经”,推动未来科技的无限可能。届时,近 50 位来自中国、新加坡、马来西亚、印度等世界各地学术界领军人物、青年科技英才和投资机构翘楚分享创新实践经验,感受亚太科创最强脉搏。他们将就以下话题进行深入讨论,分享真知灼见:

·巅峰对话|创新,为了全人类:在全球化的今天,人类面临着许多共同的挑战,如气候变化、资源短缺、健康危机等。这些问题需要全球性的解决方案,而创新是找到这些解决方案的关键。

·“创新者”说:来自全球各地的科学家代表们,分享他们的国际化创新成果、国际化影响力提升以及如何构建国际生态资源合作网络,从而推动技术改善人们生活。

·创造吧,中国青年:中国成为世界科技创新的强劲参与者、竞争者,越来越多的中国青年人才开始在国际舞台崭露头角,这个环节一起探讨这个时代下的中国机会与中国青年人才发展。

·打破边界,推动亚太地区可持续发展:打破地域、领域、学科、性别等的边界,开放合作,共同推动亚太地区的可持续发展和无边界的未来。

同时,2024 年亚太区“35 岁以下科技创新 35 人”的入选结果也将在此次活动中如期揭晓。我们希望借助这个平台发掘更多极具发展潜质的青年科技人才,将这群思维敏捷、灵感不断、极具创造力的科技青年推向多元化、全球化的舞台。敬请期待!

参会报名截止时间:2024年8月30日

参考资料:

1.机械传奇(三):十年磨一剑,瓦特对蒸汽机的六次重大改进:https://mp.weixin.qq.com/s/5yXDorGMn4rt3A6PiEPoXA

0 阅读:2

深科技利大千

简介:感谢大家的关注