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[科技资讯] 那些年被骗过的我们 第二期 瓦特与蒸汽机

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本帖最后由 清水河方丈 于 2015-1-18 14:34 编辑

瓦特与蒸汽机
    先来重温一下咱们小学学习过的课文《壶盖为什么会动》。文章中,作者指出,瓦特在小的时候,发现热水烧开后壶盖会动。于是问奶奶,奶奶说,水开了就会动。于是瓦特问,为什么呢?奶奶回答,谁知道。许多年后,瓦特长大了,从中间得到启示发明了蒸汽机。由于我国文学作者往往为了追求目的而不去考证事实严谨。笔者在此处,就要好好考证瓦特和蒸汽机的故事。
    先来简单了解瓦特:
    詹姆斯·冯·布雷达·瓦特(James von Breda Watt,1736.1.19-1819.8.19),英国皇家学会院士,爱丁堡皇家学会院士,是苏格兰著名的发明家和机械工程师。为了纪念其成就,功率的单位命名为瓦特。然而,我们记得最深刻的事情就是瓦特发明了蒸汽机。
    那么,问题来了,蒸汽机真是瓦特发明的吗?
    要回答这个问题,就从蒸汽机的历史说起吧。
    世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家亚历山大港的希罗于1世纪发明的汽转球,它比工业革命早了二千年,但它只不过是个雏形而已。约1679年法国物理学家丹尼斯·巴本在观察蒸汽冒出他的高压锅后制造了第一台蒸汽机的工作模型(我国文学家可能看错人了,巴本同学才是观察水壶的)。于此同时萨缪尔·莫兰也提出了蒸汽机的主意。1698年托马斯·塞维利、1712年托马斯·纽科门和1769年詹姆斯·瓦特改良出早期的工业蒸汽机,他们对蒸汽机的发展都做出了自己的贡献。1807年罗伯特·富尔顿第一个成功地用蒸汽机来驱动轮船。
     答案显而易见,瓦特只是改良了纽可门蒸汽机。
     那么问题又来了,瓦特难道只是凭改良蒸汽机而获得那么大的名气和地位?接下来,简要说说瓦特和蒸汽机的故事。
     瓦特和蒸汽机的故事,可以简单概括为他的四个关于蒸汽机的专利(一段与蒸汽机不解的孽缘)。
     第一个专利是因瓦特发明冷凝器而获得。瓦特在上学的时候,向学校申请修理了一台纽可门蒸汽机。因此他发现了纽可门蒸汽机由于蒸汽在缸内冷凝而导致了效率低下,于是瓦特发明了缸外冷凝器。
     第二个专利是因瓦特发明带有齿轮和拉杆的机械联动装置而获得。发明了冷凝器后,纽可门蒸汽机的还是效率低下,几乎没什么商用价值。瓦特发现是由于活塞只是做往返的直线运动。瓦特用带有齿轮和拉杆的机械联动装置而改进这个缺陷。
    第三个专利是因瓦特试制出了一种带有双向装置的新汽缸而获得。他想,如果让蒸汽能够从两端进入和排出,就可以让蒸汽即能推动活塞向上运动又能推动活塞向下运动。那么,他的效率就可以提高一倍。1782年,瓦特根据这一设想,试制出了一种带有双向装置的新汽缸。
     第四个专利是因瓦特在1784年发明了带有飞轮、齿轮联动装置和双向装置的高压蒸汽机的综合组装而获得。
    其实,在前三个专利下,瓦特对纽可门蒸汽机的改良而让蒸汽机可以被人类利用,极大的推动了人类生产力的发展,由此可以改名叫瓦特蒸汽机。瓦特在1788年,发明了离心调速器和节气阀;1790年,他又发明了汽缸示工器,至此瓦特完成了蒸汽机改进的全过程。
     所以结论是,瓦特虽然不是蒸汽机的发明者,但是其伟大的工作,让蒸汽机得到了一次质的飞跃。说瓦特发明了蒸汽机不严谨,但是也不是什么大的错误。但是,小学课本上关于瓦特的故事,却值得商榷了。首先,没有历史记载瓦特观察了“水壶盖为什么会动”这个事情,相反,刘哲昕所著《未来的路》一书提到,瓦特发明蒸汽机并没有经历什么“壶盖事件”,而是与两位企业家、一份著名契约和长达四分之一世纪的艰辛探索结合在一起。1766年,在企业家罗巴克的赞助下,瓦特正式开始蒸汽机研发。数年之后,瓦特研制出第一台带有冷凝器的蒸汽机,但动力性能并未获得实质性突破。1773年,债台高筑的罗巴克宣告破产,瓦特的事业几近夭折。孰料山穷水尽却迎来柳暗花明,1776年,另一位大企业家博尔顿慧眼独具发现了瓦特的才华,博尔顿相信假以时日,一定能帮助瓦特实现梦想。随之诞生了科技史上著名的“博尔顿契约”。契约规定:博尔顿为蒸汽机竣工提供一切必要的条件;若蒸汽机研发成功,博尔顿、瓦特两方按2:1的比例分配利润;若研发失败,一切经济后果由博尔顿承担。“博尔顿契约”消除了瓦特的后顾之忧,使其能够潜心科研,博尔顿本人则自始至终甘愿充当“助产士”的角色。转瞬间到了1786年,瓦特相继完成了蒸汽机的三次技术革新,然而耗尽资财的博尔顿也濒临破产。危急之时,博尔顿凭借“赌棍精神”,四处借款,最后一搏。1790年,随着汽缸示工器的发明,历时24年的万能蒸汽机发明终告“修成正果”[1]
     其次,瓦特的四个专利实在和“蒸汽推动水壶盖动”没有半毛钱联系,大家只要看看专利内容就会发现,这四个专利没有利用哪怕任何一点“水蒸气推动壶盖”的现象,我们倒是很有理由猜测,最初发明蒸汽机的人还有可能是从类似的现象中得到的灵感。
     之所以瓦特发明蒸汽机的故事被扭曲的如此厉害,很大原因是中国人崇拜某种传奇色彩超过对科学本身的尊重,如果瓦特按部就班的努力学习最后取得成果,故事讲起来就太没意思了,总得加一些传奇的灵机一动,加一些敏锐的观察和思考,故事听起来才有意思,才能对孩子们起到“普及科学思维”的重大作用。岂不知用非科学的态度编出来的文字,又怎么会带给孩子真正的科学思维呢?孩子们沉迷于那可遇不可求的灵机一动,而自动的忽略了光环后的深沉积淀,我想这种故事害大于益,还是少讲些的好。
    写到这里,让笔者想起了厉鼎毅博士,厉鼎毅博士发明了波分复用技术,大大推动了光纤通信的发展,其贡献不低于高锟(光纤之父,2009年诺贝尔物理学奖获得者)为光纤通信做出的贡献。但是高锟获得了诺贝尔物理奖,厉鼎毅博士没有。这也许是科学家和工程师的区别吧。科学家第一次提出,发现某事某观点当然重要,工程师的改良以及让科学真正走进千家万户也功不可没。

参考文献:[1]http://www.jssj.gov.cn/info/2012/12/7/info_55_22205.html



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孩子们沉迷于那可遇不可求的灵机一动,而自动的忽略了光环后的深沉积淀  发表于 2015-1-17 18:05

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 楼主| 发表于 2015-1-17 17:07:50 | 显示全部楼层
原文章发表于2014-10-29

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真的很厉害啊











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我还要











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确实挺厉害的











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由于我国文学作者往往为了追求目的而不去考证事实严谨 ​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​
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@清水河方丈
孩子们沉迷于那可遇不可求的灵机一动,而自动的忽略了光环后的深沉积淀
这句话说得太好了!​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​

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你应该点评到主题帖  发表于 2015-1-17 17:35
真棒!  发表于 2015-1-17 17:34

/﹏﹏﹏﹏ 专用交流楼/201421030627/Cis male/Asexual/Homoromantic/INTJ,P
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