珍妮纺纱机和瓦特蒸汽机

一、第一次技术革命

第一次技术革命发生在18世纪30年代至18世纪末，它以纺织机的改革为起点、蒸汽机的发明与使用为标志，而这些机器的使用直接导致了产业革命，从而开创了人类的工业文明时代。

1．纺织机的改革

15世纪末至16世纪，在英国约克夏西部已形成了农村纺织工业区，出于竞争的需要，人们十分重视棉纺业的技术革新。1733年，制梭工人凯伊发明了飞梭，使织布速度提高了一倍。这样，纺纱的速度就跟不上织布的速度，使市场上出现了“纱荒”，从而推动人们去改善纺纱技术。1764年，英国织布工人哈格里夫斯无意中踢翻了女儿珍妮的纺车，但竖起来的锭子在轮子带动下依然飞快地转动着，使他想到，若把几个锭子同时竖起来，由一个轮子带动，其效率不是可以提高几倍吗？于是他发明了纺纱机，并以他女儿的名字命名为“珍妮机”。珍妮机可同时带动几十根纱锭，大大提高了工效。

随着珍妮机带动的纱锭日益增多，用人力来发动越来越难以胜任，于是就产生了利用其他动力的想法。1769年，英国理发师阿克赖特自称发明水力纺纱机，并取得专利权。实际上，水力纺纱机原是木匠海斯的设计，却被阿克赖特窃取，后来法庭判决取消他的专利权。于是，水力纺纱机因为没有专利权的阻碍，就广泛地、更快地得到推广应用了。水力纺纱机可以直接利用自然力，纺出的棉纱虽然粗了些，但很坚韧，克服了珍妮机线细易断的缺点。水力纺纱机必须利用水力，体积又大，不宜安置在一般家庭里，必须另建厂房，集中较多工人工作，这样就奠定了工厂制的基础。

棉纱机第三阶段上的改革，是童工出身的克隆普顿完成的。1774—1779年间，克隆普顿把珍妮机和水力纺纱机加以合并，吸取两者的优点，称为“缪尔（Mule，意骡子）”纺纱机，意谓犹如驴马杂交产生了骡，实际上是应用归纳方法产生新技术。利用水力推动的“缪尔机”可以推动三四百纱锭，纺出格外精细的纱来，效率大为提高。棉纺机械经过这一系列的发明和改革后，就超过了棉织业，并将其抛到后面，产生了新的不平衡。这样，又迫切要求相应地发明优良的织布机。1785年，牧师卡特赖特发明了水力织布机，把织布效率提高40倍。这样，纺纱和织布达到了新的平衡，从此出现了大规模的织布工厂。

18世纪下半叶棉纺和棉织工业的机械化，引起了对纺织机器的改良与发明，出现了各种各样的机器，把手工劳动的阵地占领下来。于是，净棉机、梳棉机、自动卷扬机、漂白机、染整机等陆续出现在棉纺织工厂中，组成机器系列，带来了纺织工业的繁荣。纺织工业成了整个工业革命的带头工业。

2．蒸汽机的发明和改进

纺织机作为一种机器，属于最初级的阶段，因为那时的纺织机基本上都是水力的。从能量转换的角度来说，它并没有进行能量形式上的转换，只是以水流的机械能转变为丝织机转动的机械能，是能源的直接利用，这样自然会受到生产中种种条件的制约。所以，纺织机的改革是第一次技术革命的第一阶段。第一次技术革命的第二阶段是蒸汽机的发明和使用，它使人类的生产方式产生了根本性的变化。

17世纪末，由于人们对大气压力有了初步认识，便萌发了使蒸汽冷凝，并让蒸汽推动圆筒中的活塞上下运动而做功的想法。第一台蒸汽机是英国人塞维利（ Savery， 1650— 1715年）发明的“矿山之友” ，被用于抽取矿井存水。但该机效率非常低，而且抽水高度不能超过30米。 1705年，托马斯·纽科门（ Thomas Newcoman）发明了比“矿山之友”效率高并且先进的大气蒸汽机，这种机器在欧洲得到广泛使用。但由于该机器汽缸和冷凝器合而为一，汽缸总处于冷热交替状态，使大量的热不能做功，白白浪费；另外，当时制作汽缸的设备和工艺不够精良，活塞与汽缸之间的间隙很大，致使纽科门蒸汽机的效率仍很低，产生一匹马力需耗煤25公斤。这就促使人们进一步思考如何对其加以改进。最终，成功对纽科门蒸汽机进行改进，并发明了更先进的蒸汽机，从而使蒸汽机普及到各个行业的是瓦特。

1736年，詹姆斯·瓦特（ James Watt）出生于英国苏格兰，母亲出身于苏格兰的名门望族。瓦特从小多病，许多学科知识靠在家自学而成，会好几门外语。17岁那年，他父亲经营失败，家里一贫如洗。瓦特被迫出外谋生，当过钟表店的学徒工，后在格拉斯哥大学当教学仪器修理工。 1763年，他接受了修理纽科门蒸汽机的任务。在修理中他发现纽科门蒸汽机存在两个缺点：一是活塞动作不连续，二是蒸汽浪费太大。于是，瓦特决心改进纽科门蒸汽机。经过反复试验，瓦特发明了单动式蒸汽机。这种单动式蒸汽机耗煤量少，仅为纽科门蒸汽机的1/4。 1769年1月，瓦特首次获得蒸汽机的专利证。 1782年，瓦特发明了具有重大意义的联动式蒸汽机，它具有较高的效率，应用到纺织工业和冶金工业中，很快就引起了这些部门的技术革命。

1785年，棉纺厂开始使用蒸汽机作动力。 1789年，蒸汽机开始应用于棉织业。然后，蒸汽机逐步扩展到化工、冶金、采矿、机器制造、运输等部门。由于蒸汽机需要烧煤，采煤业也迅速发展起来，而在矿井中，本身也使用蒸汽机来抽水。 1786年，蒸汽机的制造带来了冶铁业的繁荣。 1828年，尼尔森发明用鼓风炉把热空气吹进熔铁炉的新法，完成了冶铁技术的改革。生产的增长，国内市场的扩大，对交通运输部门提出新的要求。火车的发明从根本上解决了陆路交通问题。 1825年，斯托克斯至达灵顿铁路通车； 1830年，利物浦和曼彻斯特用铁路连接起来；到19世纪50年代，英国的主要铁路干线均已完成。 19世纪上半叶，虽然帆船在远洋航行上还处于极盛时代，但在船舶上使用蒸汽机已获成就： 1818年在多佛和加莱间已有轮渡； 1838年蒸汽轮船“阿斯”号和“大西洋”号横渡大西洋成功。