蒸汽机引领的机械革命（—

纺织业是工业时代具有代表性的产业之一，所以很多技术创新都围绕着纺织业的应用展开。这一时期，最具代表性的是英国棉纺织业，它的巨大进步与成就是机械广泛应用于实践的结果。但是随着机械设备的使用越来越广泛，对水力的依赖开始制约众多产业的进一步机械化。由于要利用原始的水力作为动力源，因此工厂必须设立在河流附近，缺少水力资源的地方就难以实现产业的机械化改造。然而，受到地理位置等方面的限制，适合建工厂的地点不足，难以满足日益增加的建厂需求。工业的快速发展需要获得更易使用的新动力，因此，需求稳定可靠的新动力成为工业持续快速发展所必须解决的拦路虎。

早在18世纪初，就出现了可以用来驱动矿井排水泵的萨维利蒸汽机。但巨大的煤炭消耗量（每马力每小时需要30磅煤炭）使其只能应用于煤矿。在1700至1750年间使用的改进型纽可门蒸汽机[1]（矿用）依然需要每小时消耗20~30磅的煤炭。到1790年，新型纽可门蒸汽机的煤炭消耗量降低至17磅/每小时左右，在某些产业初步具备了使用的价值。但是对于更多产业而言，煤炭的消耗率依然过高，这也激发了许多人对蒸汽机持续改进的野心。于是，瓦特在1765年发明了有独立冷凝器的蒸汽机以提升热能转换率。而在此后的十几年中，他继续致力于降低煤炭消耗的蒸汽机研发工作，并在1781年发明了提供回转动力的蒸汽机。经过他本人和其他研发者的努力，1810年的瓦特低压蒸汽机只需要消耗原来一半，甚至三分之一的煤炭量，即可提供相同的动力。这也意味着，蒸汽动力的成本可以满足一般工业生产和火车等领域的需要。随后，高压蒸汽机的发明，使得蒸汽机作为动力源表现出巨大的经济优势。自此，畜力、水力等动力源的作用开始显著下降。

图1-5  瓦特蒸汽机

在棉纺织业的带动下，其他产业也相继开始使用蒸汽动力，引发了众多领域的产业革命。其中，影响最大的就是蒸汽机在交通运输行业引发的铁路革命和蒸汽轮船革命。铁路作为重要的交通基础设施，在降低货物和人员运输成本、提升可靠性等方面发挥了巨大的作用。其中，蒸汽机的发明和普及为铁路的发展提供了动力准备。同时，铁路的兴起还依赖于采矿业、冶炼和矿山轨道的技术发展。前两者为铁路的发展提供了必需的廉价材料，而后者基本奠定了轨道和机车的雏形。英国煤矿业是最早使用铁路的行业。早在18世纪之前，就出现了利用轨道来运输的技术。但是早期的铁路并不成熟，存在许多有待改进的内容，如英国苏格兰地区横贯普雷斯顿的早期铁路。

工业革命推动了经济的繁荣和民众生活水平的提高，从而带来了人口的急剧增长。生活用煤炭、钢铁等材料的需求也呈现出快速增长的态势，而蒸汽机和焦炭冶炼技术的推广，又进一步增加了工业对煤炭和钢材的消耗，这也让煤炭的产量有了让人瞠目结舌的增速。在1760年，英国的煤炭产业总产量只有500万吨，而四十年后就达到了1100万吨。在进入19世纪后，这一增长速度变得更快，到了1840年就增长到了3340万吨，是80年前的将近7倍。如此大规模的煤炭生产需要通过各种交通工具运送到英国的各个地区。相对于当时其他的陆运运输工具，铁路在货物运输方面有着低价高效的特点。因此，铁路成为了当时首选交通方式，也因此迎来了大规模的建设浪潮。英国人史蒂芬孙研制出第一台蒸汽机车，并获得运行成功。1825年，英国建造成世界上第一条现代铁路，并使用蒸汽机作为火车的动力。1831年，从利物浦到曼彻斯特的铁路是对铁路运输优越性的成功证明。这也导致了18世纪30年代和40年代的英国、欧洲与北美的铁路投资潮。同时，由于铁路运输有着巨大的规模经济，铁路网规模越大，产品运输的费用越低，因此，有着巨大规模的北美铁路网建设给美国经济带来了显著的优势，使得其在19世纪后期超过英国。

图1-6　早期工业化的铁路建设：1830—1850年的累计开通里程

此外，随着蒸汽机燃料消耗量的降低、体积的缩小、安全性和稳定性的上升，一些发明家开始试图通过蒸汽动力改变当时严重依赖风力和人力的轮船。在1807年，美国人富尔顿将其从英国进口的蒸汽机安装到了客轮上，从而开启了蒸汽机轮船的新时代。随后，英国人也开始了蒸汽轮船的制造，这有助于摆脱风力的束缚，从而进一步增强了英国的海上力量，特别是远洋商船的实力。而这些远洋货轮一方面把英国的工业品运送到世界各地，另一方面将工业原料、生活用品和其他特色商品从其他国家运回英国。从一定意义上，这种越来越大规模的跨海交流打破了世界原本彼此隔绝的特征，为世界贸易和世界市场的形成提供条件。蒸汽动力作为一种新的人造动力，让生产和运输逐渐摆脱了人力和自然力的限制和束缚，从而导致了工业化大生产的不断发展与繁荣，彻底改变了世界历史的发展进程。此外，蒸汽机以及与其相匹配的机械设备在纺织、谷物加工、锻造等诸多产业的应用，给原产业生态带来了巨大的冲击，并在这些产业中形成了与原业态有着不同产业结构、价值链等构成的新业态。

注释

[1]纽可门蒸汽机的名称同样来自于英国人纽可门（Newcomen），1705年他也独立发明了用于矿井抽水的蒸汽机。