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标  题: 月华如水 蒸汽永生——伯明翰月亮协会与瓦特
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年10月20日18:55:01 星期一), 站内信件

    月协源起

    大约在1765年，来自英国中部地区的一群知识分子开始定期举行聚会，探讨他
们所谓的自然哲学问题，从最近的蒸汽机设计到普里斯特利和拉瓦锡以及其他人发
现的新气体等几乎无所不包。他们在一起共进晚餐，而且辩论常常持续到深夜，然
后各自骑马回家。为了回家途中的安全，他们将聚会的时间定在每个月最接近满月
的那个星期天，这也正是他们称自己为伯翰月亮协会或者月亮人的缘故。

    伊拉兹马斯·达尔文、马太·鲍尔顿和威廉·斯莫是这一聚会最早的倡导者。
胖敦的伊拉兹马斯，人缘极好，是一位多产的发明家，而他最伟大的“发明”却是
他的孙子——《物种起源》的作者查尔斯·达尔文。鲍尔顿则是一位智勇双全的皮
带扣生产商。斯莫是鲍尔顿的医生，曾经担任伟大的美国政治家托马斯·杰斐逊的
导师。后来，化学家詹姆斯·凯尔、蒸汽机的发明者詹姆斯·瓦特、化学家约瑟夫·
普里斯特利和另外几个人也加入了这一行列，成为月亮协会最稳定的会员。当然，
有时候有些成员会缺席。他们的聚会几乎每月都会举行，一直坚持了30多年。现
在来看，像他们这样经常性的科学人物聚会，前无古人，至今无来者。

    起初，达尔文在他的小房子里为大家提供晚餐。这间房子距离利奇菲尔德的大
教堂很近，现在已经重修，并且向公众开放。后来，鲍尔顿做东，邀请大家到他的
新居——伯明翰的Soho居。今天，Soho居也被恢复至原貌了。

    瓦特独行

    詹姆斯·瓦特至今还经常被人们误解为是蒸汽机的发明者。实际上，第一台蒸
汽机被授予专利是在1698年，正好是詹姆斯·瓦特的父亲出生的那一年。到1736年，
詹姆斯·瓦特出生时，在克莱德河的格林诺克，纽科门发动机已经被用于从矿井
中抽水大约24年了。

    1764年末，有人拿了一个被修理过但仍然无法运转的纽科门发动机给瓦特，看
他是否能帮忙修理一下。从此，瓦特对就纽科门发动机产生了兴趣。

    瓦特在修理实践中认识到：纽科门发动机模型效率实在太低；要使它仅运动一
两个冲程，就需要燃烧大量的煤来产生足够的蒸汽，但他并不理解其中的原因。

    生命中的一丝灵感和三份运气使瓦特彻底解决了上述问题。他的第一份运气来
源于同他的朋友，也是他的导师——年长他8岁的杰出化学家约瑟夫·布莱克的一
次谈话。那时，布莱克已经在爱丁堡大学教了几年书，他在那儿的许多学生都是威
士忌酒厂厂主的孩子。这些学生需要听取他关于经营威士忌酒厂的建议，因为这些
学生们不知道为什么必须花那么多钱蒸馏溶液，甚至还要再将蒸汽进行冷凝？

    将一锅水放在炉子上，然后加热，水的温度便会上升。然而，当水开始沸腾时，
温度会停止上升。无论如何继续加热，水温始终保持在100摄氏度。布莱克认识
到，加热过程中所需要的热量只要能够将液体转变成温度相同的蒸汽就足够了。我
们今天这样来诠释布莱克的认识：水经过加热后，温度升高，水分子获得足够的动
能，使它能够从液体表面逃逸。因为热在整个过程中似乎是丢失了，所以布莱克将
其称为“潜热”。“潜热”正是“吃掉”威士忌酒厂“冤钱”的“罪魁祸首”，也
是瓦特疑惑的根源所在。

    瓦特每次将蒸汽输送到纽科门发动机气缸的时候，他都得将整个气缸的温度提
高到100摄氏度以上，这一过程消耗了许多蒸汽；然后，他又得将气缸冷却，使里
面的蒸汽凝缩。在同布莱克谈话之后，瓦特发现了一个简单的办法来避免上述过程
中的浪费：使气缸保持热状态，在气缸之外的其他地方冷却蒸汽。1765年5月的一
个星期天的下午，当他在格拉斯哥Green街上行走的时候，他忽然想到了使用单独
的凝汽器的念头。

    在瓦特第一次开始思考这个问题后大约6个月，瓦特得到了灵感。但是，等到
他实际研制出一台蒸汽机的时候，10年已经过去了。在他的资助人约翰·罗巴克达
房子后面的小村舍里，他建造了第一台蒸汽机原型。但是，他没有找到防止气缸和
活塞间隙漏气的方法，由于气缸和活塞都是铁制成的，而当时的技术无法达到使两
者完全吻合的程度。

    月宠蒸汽
    1769年，瓦特取得了“降低火机的蒸汽和燃料消耗量的新方法”专利。在他去
往伦敦的途中，顺便在伯明翰会见了斯莫、达尔文，后来又见了鲍尔顿，他们三个
竭力劝说瓦特加入他们的队伍。5年后，在妻子死后以及约翰·罗巴克破产后，瓦
特移居伯明翰，与鲍尔顿合伙。鲍尔顿深信，瓦特是一位天才，他成功所需的仅仅
是时间和设备。

    鲍尔顿带来了瓦特的第二份运气。鲍尔顿为他提供经济上的资助，并为他雇佣
了很多技艺精湛的工匠。同时，他还设法使瓦特集中精力研究蒸汽机，限制他从事
其他的项目。

    当铁厂厂长约翰·维尔金森发明的新钻机成型的时候，瓦特的第三个幸运时刻
也随之到来。维尔金森是一位梦想用铁来铸造一切的传奇人物。他在伍尔弗汉普顿
建造了一个小礼拜堂，其中窗框、讲台和长凳全都是铁造的。他还建造了一艘船会
沉没，但事实证明他们错了。他还参与建造了著名塞文河铁桥，在他办公室的拐角
处，他还保存着自己的铁棺材，并且以此作为炫耀的资本。

    1775年，为了建造更好的加农炮，维尔金森制造了新的镗床。在此之前，他都
是通过浇铸来打造加农炮的。但是，浇铸制造出来的圆柱形炮筒总是凹凸不平。通
过铸造实心炮筒，然后钻出一个光滑的圆柱洞，维尔金森希望能够制造出更具威力
且更为精准的加农炮。瓦特听说此事之后，就询问维尔金森是否能够为蒸汽机制造
一个汽缸。在拿到维尔金森制造的新汽缸后的几周内，瓦特的第一台蒸汽机就开始
运转了。他制造的第二台蒸汽机被用于驱动维尔金森大熔炉的鼓风机。此后20年，
维尔金森就负责制造鲍尔顿和瓦特蒸汽机用的汽缸。

    詹姆斯·瓦特以其制造的蒸汽机而闻名世界。然而，制造出第一台蒸汽机花了
他十年的时间，等到蒸汽机开始为他赢利时，第二个十年又过去了。但是，如果没
有约瑟夫·布莱克、马太·鲍尔顿和约翰·维尔金森的帮助，他也不可能获得成功，
幸运的是，有月亮协会将他们团结在了一起。  
 

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