第十章 西方的时代：是东风压倒西风，还是西风压倒东风（第2/30页）

人们需要的是随时随地都能方便使用的能源，这样人们可以在工作中使用能源，而不是将工作迁移到能源所在的地方完成。此外，这种能源来源要可靠，不会因天气的变化而改变供给；它占地适中，不会侵占百万顷树木和农田。11世纪中国开封的冶铁工场主发现，煤是种不错的能源。但它也有局限性，煤只能在发热时提供热量。

将热量转化为动力的突破始于18世纪，地点就在煤矿中。当时，洪水一直困扰着人们。虽然可以用人力、畜力和铲斗开采矿井（比如，有个聪明的矿主给500匹马套上轭，让它们来拉一条铲斗链），不过非常昂贵。事后，人们发现解决方法非常简单：可以用发动机（以矿井中的煤为动力）将水抽上来，而无须吃食物的动物了。不过，说起来容易做起来难。

在18世纪，东西方文化的核心地区都需要煤，都面临着矿井被淹的情况，但英国的发动机制造者想出了解决方法。如我们在第九章所讲，这里是欧洲西北部最边缘的地方，大西洋经济体的国家鼓励具有某些科学性的补锅工作。补锅匠将商业的敏锐、实际操作金属的经验与一些基本物理知识相结合，来解决能源紧缺问题，他们的出现正是时候。这些人在中国和日本也存在，不过凤毛麟角。而据我们所知，到目前为止，他们中甚至没有一个人试着修补过燃烧煤炭的发动机。

“矿工之友”是西方使用的第一台抽水机，于1698年在英格兰获得专利权。这台机器燃烧煤来煮沸水，然后将蒸汽在真空中冷凝。随后，操作人员打开阀门，在真空的作用下水从矿井中吸上来。如今，工人们关上阀门，移动灶火，同样可以将水煮沸，产生蒸汽，不断重复煮沸、冷凝这一有违万有引力的过程。

“矿工之友”运行缓慢，且只能将水提升40英尺。此外，它的明显不足之处就是易爆炸。不过，它仍比喂养上百匹马要便宜。这台机器也给予修补工作更多的灵感，但改进后的发动机依旧十分耗能，因为它们要用同一汽缸煮沸水，然后冷却形成真空。工人们在每次击打活塞的时候都得重新加热汽缸。即使是最好的发动机也只能将不到1%的煤产生的能量转化为抽水的动力。

几十年来，这种低效率的转化限制了蒸汽动力的使用范围，使它仅在矿井中用于抽水工作。即使这样，一个矿主还抱怨说：“这些发动机使用了大量的燃料，严重损害了我们矿井的利润……赋税太重与禁止采矿无异。”对于任何需要将煤炭从矿井运输到工厂的企业而言，蒸汽发动机真是太贵了。

但是，教授们对发动机却颇有兴趣。格拉斯哥大学购买了一个微型发动机样品，可是却没有哪一个学者可以将其发动起来。直到1765年，该校数学仪器制造师詹姆斯·瓦特在工场里成功将其发动。发动机虽然运行了，可是效率并不高，这让瓦特百思不得其解。在进行其他任务的时候，瓦特一直在思索蒸发、冷凝水的更好办法。直到有一天，他终于想了出来，就如他写的那样：

在一个周日的下午，天气晴朗，我出门散步……正在此时，一个想法从脑中蹦出。蒸汽具有伸缩性，会冲进真空中。若能在（加热的）汽缸和耗尽的容器中间建立连接，蒸汽就会冲进去，这样可以不冷却汽缸而冷凝蒸汽……当整个过程在脑海中构建妥当时，我发现半晌的工夫已经过去了，我还没走到高尔夫球场呢。

那是个周日，对主虔诚的瓦特只能放下手中的活，但是周一早上他以现有材料迅速组建了一个新模型，将冷凝器和蒸汽汽缸分开。这样，汽锅保持高温，冷凝器保持低温，而不是加热冷却交替进行。这种方法可以减少用煤近8成。