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汽在活塞下充满汽缸。当活塞到达顶点时，蒸汽供给卡断，另一个阀门打开，
开始喷射冷水，蒸汽的冷凝在汽缸内造成真空，活塞上端受到的大气压力便
将活塞下推。这种动力冲程举起泵杆，从而将矿井的水抽出。这台蒸汽机的
诞生，是人工动力上的一个重大突破。但因耗煤量太大，在远离煤矿的地方
难以应用，不能满足当时的需要。
对纽科门蒸汽机进行根本性变革的是瓦特。瓦特是英国商人的儿子，19
岁到伦敦当学徒，学习仪器制造，21岁在格拉斯哥大学修理和制造仪器。瓦
特经常和一些教师讨论改进蒸汽机的问题，增长了不少科学知识。在 1761
年和1762年，他做过一些改进蒸汽机的试验，但没有取得进展。
1764年，学校把一台纽科门蒸汽机交给瓦特修理。瓦特在试图降低蒸汽
消耗量的努力失败后，开始探讨蒸汽机的工作原理。他发现纽科门蒸汽机效
率低的一个原因是消耗不少热量用来加热汽缸本身。他想到，如果冷却在汽
缸外的另一个容器里进行，那就既有利于降低冷却温度，又有利于保持汽缸
的温度。经过实验，果然证实了他的设想。
1765年，29岁的瓦特发明了带有单独冷凝器的蒸汽机。由于把汽缸和另
外一个冷凝器相连接，使用过的蒸汽在冷凝器中凝结成水，这就能使汽缸在
运行中始终保持一定温度，从而大幅度地节省了燃料。四年之后，瓦特取得
专利权，并被称为“专利之王”。
瓦特并没有因此满足，他在伯明翰的机械厂主博耳顿的合作与支持下，
继续进行实验。后来，他又发明了蒸汽机的分汽阀以及能使蒸汽机往复运动
变成旋转运动的机构。这样，蒸汽机在它的主要方面就和今天差不多了。
发明蒸汽机之后，瓦特又在考虑怎样表达这种机器的效率问题。在这之
前，人们是用马来作动力，所以人们对于马有多大气力有个习惯的估计。瓦
特想到，说明机器效率最好是和马来比较。于是，他从一家啤酒厂借来几匹
拉车的马进行试验。他用一个重100磅的东西，拴上一条长长的绳索，再把
重物放进深井里，然后通过一个滑车用马拉。结果，这匹马拉着100磅的重
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物，每分钟可以走220英尺，每分钟可做22000英尺磅的功。考虑到滑车的
摩擦会消耗一些气力，瓦特又给220英尺加上了50％，成为330英尺。这样
所做的功便相当于每分钟33000英尺磅，即每秒550英尺磅了。他把这个数
字称为一“马力”。“马力”这个单位就是这样来的。
打字机的问世
（1714年）
打字机作为一种重要的现代办公用具，是在18世纪初发明的。1714年1
月7日，安妮女王向一个叫米尔的工程师颁发了一份专利证书。证书上说：
“他谦恭地请求把他的发明献给我们。这是他花了许多的时间和精力，不惜
破费，终于研制成功，后来又逐步改进，使之臻于完善的人造机器或方法，
用它可以把字母单个或连续地打印出来，就像在书写一样。不管什么样的作
品都能整齐而准确地打印在纸上或羊皮纸上，跟印刷的没有区别。”
关于米尔的新发明，没有图纸或模型存留下来，有些人认为它可能只是
一张图纸。虽然这样，人们还是普遍认为米尔是打字机之父。然而，打字机
并没有很快推广。这是因为18世纪并不急需打字机。当时人们仍然习惯于使
用笔录的方法。像拿破仑的秘书梅内瓦尔和布里内，能够将这位伟大人物的
谈话记录下来，即使他以普通的速度讲话，一连讲数小时，他们也能记得很
清楚，而且准确无误。在以后的100年里，出现了许多关于机械记录器的论
文，但机械记录器还只是一种设想，并未制造出来。
1829年，美国底特律的伯特发明了“伯特家用书信复写器”，并获得了
美国的打字机专利证书。4年之后，法国马赛的普罗简制造出了他自己设计
的打字机。他宣称：打字机的打字速度和用笔写的速度不相上下。
与此同时，在密尔沃基的克兰斯特伯机械厂里，肖尔斯和格利登正在研
制一种连续地给书页编码的机器。格利登想到：“为什么不能把编码机造得
既能写数字，又能写字母和单词呢？”于是，他与肖尔斯开始用一个木制模
型来解决这个问题。虽然它没有活动键，而且只能打大写字母，但它是一台
很好的打字机，并很快被两位商人——登斯莫尔和约斯特购买了生产打字机
的专利，1873年开始生产。
但当肖尔斯的打字机在1876年的博览会上展出时，并没有引起人们的兴
趣。它被博览会上展出的另一个发明——电话机挤到一边去了。为了推销打
字机，雷鸣顿公司采取了把打字机借给数百家公司使用的办法，这样才逐步
打开了市场。
肖尔斯是个谦逊的人，像许多发明家一样，当他的想法实现之后，他就
隐退了。他在去世之前写的一封信中说到发明打字机的价值时说：“关于打
字机的价值，我在初期所能感觉到的，它显然是人类的福音，特别是妇女的
福音。我感到欣慰的是我为发明打字机作出了贡献。我制造了一部我从未见
过的好机器，全世界都会从中获得好处。”
目前世界上已有几百种不同类型的打字机，如上行打字机、前行打字机、
带打字轮的钟型打字机、带打印杆的打字机等。现代精巧的电动打字机，比
原来怪模怪样的打字机进了一大步，但肖尔斯的键盘却几乎毫无改变地保留
了下来。
纺织工业的重大发明——飞梭
（1733年）
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飞梭是18世纪英国棉纺织工业的三大发明之一。它是由英国兰开夏的一
个自由农民的第12个孩子——约翰·凯伊于1733年发明的。
几百年以来，纺织工人一直是用手纺机纺织，将带线的梭子缓慢而费力
地从一只手抛到另一只手。约翰·凯伊的发明是：在织机的两边装上了梭盒，
梭盒用一个长木板连接。在每一个梭盒内都有一根水平的金属杆或锭子，自
由地随锭子滑动的是一个皮带传动器或皮结。每一个皮结上系着一根松松的
绳子，这些绳子通过一根棍子或清棉棒连接在织机中央，棍子或清棉棒握在
纺织工人手中。通过清棉棒朝一边拉和朝另一边推的方式，一个纺织工人用
一只手就能使每一个皮结按时滑动，带动梭子，将其抛到织机的另一面的梭
盒里。凯伊还引进了轮子，以减少梭子运动中的摩擦。
凯伊的这项发明，使人们能用比以前快得多的速度织出各种幅宽的布
来。但是用手纺机的人却很不欢迎凯伊，有些采用飞梭的人甚至拒绝交费。
1747年，凯伊终于离开英国去了法国，最后在穷困潦倒中死于异乡。
尽管如此，这项发明的简单实用性保证了它的成功。飞梭的发明，大大
地促进了棉布的生产，增加了纺织品的产量。更为重要的是，它启示着人们
去寻求更快的纺纱方法。
征服天火的设备——避雷针
（1752年）
在18世纪以前，人类对于雷电的性质还不了解，那些信奉上帝的人，把
雷电引起的火灾看作是上帝的惩罚。但一些富有科学精神的人，则已在探索
雷电的秘密了。
1749年，波尔多科学院悬赏征求这样一个问题的答案：“在电和雷之间
有什么类似之处？”一个叫巴巴雷特的医生在论文中宣称：电跟雷是一回事。
他的论文因此而中奖。
然而，真正以科学实验寻求答案的，却是美国的富兰克林。富兰克林出
生于北美东海岸的海港城市波士顿。在他出生时，他的父亲已经51岁了。在
他前面已有了11个哥哥和姐姐。富兰克林的父亲原是英国的一个染匠，为逃
避斯图亚特王朝复辟时期的宗教迫害而远涉重洋，来到北美，在波士顿开了
一家小作坊，以制蜡烛和肥皂为业。
富兰克林自幼勤奋好学，他的父亲曾极想让他上大学，以便成为一个新
教神学家。无奈家境太苦，所以富兰克林只上了两年公立小学和一年私立小
学之后便停学了。停学后，富兰克林曾先后在自家和他家的作坊当过学徒。
后来又进了他大哥开的印刷所，一边做工，一边自学。
富兰克林17岁时离开波士顿，先后在纽约、费城等地流浪，后来又到了
英国，不久又返回北美。在社会这所大学中，他把自己培养成了一名出色的
社会活动家。
1746年，40岁的富兰克林开始全力投入电学研究。1749年，他进行了
一些新的电学实验。在一次实验中，为了增大电容量，他把几个莱顿瓶连接
在一起。当时，他的妻子丽达正在一旁观看他的实验。她无意中碰到了莱顿
瓶上的金属杆，只见一团电火花一冒，并随之传出一声怪响，丽达已应声倒
地。原来丽达受到了电击。幸好当时的电容量不大，丽达躺了一个星期才慢
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慢好转。
这次使丽达差点送命的电击实验给富兰克林很大启示。他联想到人们对
雷电的两种不同的观念，决定从理论上探讨雷电的实质。富兰克林通过实验，
证明正负电荷在短路时发生的火花、响声和雷电非常相似，他确信：雷电就
是自然界的电。富兰克林弄清了雷电的性质之后，就开始研究控制雷电、避
免雷击的办法。当时，荷兰莱顿大学一位叫马森布洛克的教授做过一个试验：
在一个玻璃瓶里装上水，用来储存摩擦起电产生的电荷。试验成功后，经过
改进，在瓶的内外贴上金属箔，正式叫做莱顿瓶。富兰克林认为，既然莱顿
瓶里的电可以引进引出，自然界的电也应该能通过导线从天上引下来。
那么，怎样才能把雷电从天上引下来呢？细心的富兰克林观察到，闪电
和电火花都是瞬时发生的，而且光和声都集中在物体的尖端。他由此想到，
如果将带尖的金属杆装在屋顶上，再用电线把金属杆和地面相连，不就可以
把空中的电引到地下来吗？这样就能避免高大建筑遭受雷击。
1752年6月，富兰克林冒着生命危险，进行了著名的费城风筝试验。这
一天，狂风漫卷，阴云密布，一场暴风雨就要来临了。富兰克林和他的儿子
威廉一道，带着上面装有一个金属杆的风筝来到一个空旷地带。富兰克林高
举起风筝，他的儿子则拉着风筝线飞跑。由于风大，风筝很快就被放入高空。
刹那，雷电交加，大雨倾盆。富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线躲进一个
建筑物内。此时，刚好一道闪电从风筝上空掠过，富兰克林的手上立即掠过
一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动，大声呼喊：“我被电击了！我
被电击了！”随即他用一串铜钥匙与风筝线接触，钥匙上立即放射出一串电
火花。随后，他又将风筝线上的电引入莱顿瓶中。
在进行风筝实验之后的当年，富兰克林就发明了避雷针。其办法是：在
建筑物的最高处立上一根2米至3米高的金属杆，用金属线使它和地面相连
接，等到雷雨天气，雷电驯服地沿着金属线流问地下，建筑物就不会遭雷击
了。
富兰克林为了推广避雷针的使用，专门写了《怎样使房屋等免遭雷电的
袭击》的文章。文章发表后，美国的各个城市马上就开始安装避雷针。但这
却遭到教士们的反对，他们说雷电是上帝的震怒。也有人因缺乏电的知识对
避雷针的使用持怀疑态度。有个叫普林斯的医生发表看法说：“如果把雷电
导入地里，那儿带的电就会增加，就很可能发生地震。”“啊！”他叫道：
“我们无法逃脱上帝的惩罚！如果我们逃脱了来自空中的惩罚，却不能逃脱
来自地上的惩罚……”避雷针在法国也受到了强烈反对。圣奥梅尔的居民对
当地安装了避雷装置的人提出控告，他们害怕上帝惩罚这种亵渎行为。
尽管有人反对，但避雷针还是普及开来了，因为事实证明，拒绝安装避
雷针的一些高大教堂在大雷雨中相继遭受雷击，而比教堂更高的建筑物由于
装上了避雷针而安然无恙。
避雷针传入英国后，英国人开始时广泛采用了富兰克林的尖头避雷针。
但美国的独立战争爆发后，富兰克林的尖头避雷针在英国人眼中似乎成了将
要诞生的美国的象征。据说当时英国的国王乔治三世出于反对美国革命的盛
怒，曾下令把英国全部皇家建筑物上的避雷针的尖头上统统装上圆头，以示
与作为美国象征的尖头避雷针势不两立。
避雷针是早期电学研究中的第一项具有重大应用价值的技术成果，它不
仅使人类免受“雷公”肆虐之苦，而且也使雷电和上帝脱离了关系。
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珍妮纺纱机的发明
（1765）
在约翰·凯伊发明飞梭之后，人们一直致力于新的纺织机的研制。1761
年，英国皇家艺术学会曾专门悬赏鼓励人们发明新型纺织机。获奖的条件是：
新发明的机器要能“一次纺6根毛线、亚麻线、大麻线或棉线，而且只需要
一个人开机器或看机器。”尽管如此，新的纺织机的研制工作仍进展不大。
1764年的一天，英国曼彻斯特有个兼做木工的织工哈格里夫斯在一次偶
然的发现中受到启示。有一天，他的妻子珍妮的纺车突然翻倒在地，但竖起
来的纱锭和车轮仍在转动。他猛然想到：几个纱锭并立在一起，不是仍可以
用一个轮子来带动吗？经过反复研制，他终于在1765年设计并制造出了一架
可同时纺8个纱锭的新纺机。这样，把纺纱的工效一下提高了8倍。为了纪
念这次偶然的发明，哈格里夫斯以他的妻子的名字为这种新的纺机命了名。
珍妮纺纱机是在一个框架的底部安上若干绕满粗纱的线轴。框架上有若
干个锭子。每一个线轴都用带子连在一个锭子上。在两个横条之间通过的锭
子形成一个杆，杆在框架上前后滑动。纺纱工人通过把杆向后移到一定距离
的方式抽出粗纱，然后横条挤拢来把带子夹紧，同时杆向后移，转动轮子，
轮子转动锭子。待绞合到一定程度时，杆又向前移动，同时锭子慢慢转动，
把纱线绕上。在这个时候，纺纱工人拉动控制杆，控制杆压下一根铁丝来，
铁丝将线推到能被锭子绕起来的位置。1770年，这项发明获得专利权。
珍妮纺纱机一发明，便在纺织行业中迅速推广开来。后来，珍妮机的纺
锭由8个增加到十几个，纺织工效也提高了十几倍。
汽车的诞生和发展
（1769年）
人类制造和使用车辆的历史源远流长。以中国而言，有历史资料可查的，
可以追溯到4000多年以前。那时，就已有了供人乘坐和运东西的车子。但在
几千年的发展中，车辆始终没离开人推马拉，既装得少，又走得慢。主要原
因是没有解决动力问题。因为当时用燃料产生动力的机械，如蒸汽机、汽油
机、柴油机等尚未诞生。但这并不是说人们没有想到这个问题。据记载，我
国唐代有名的天文学家唐一行就已经提出这样的设想：“激铜轮自转之法，
加以火蒸气运，名曰汽车。”应当说，唐一行是世界上最早提出汽车、火车
设想的人。
到了18世纪，人类社会生产力不断发展，出现了蒸汽机，由此引起了工
业大革命。在西欧许多国家，纺织工厂、食品工厂、造纸厂等，如雨后春笋
纷纷破土而出，资本主义迅速发展起来。经济发展了，人们也迫切需要有装
得多，跑得快的车辆来运输人员和物资，现代车辆也就应运而生了。
说来也很有意思，以动力机械