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主题:【原创】唯物主义历史规律的结束与共产主义的兴起(上——火星人看地球)2 -- 马前卒

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家园 十二章 中 2

高精度的金属零件首先是改善了机械传动的效率和精确性,从而使为机械安装控制机构成为可能。这不仅提高了传统产业的效率,还在本来就由金属制造的蒸汽机中引入了离心式调速器,节流阀,传动齿轮等传统零件无法组成的辅助机构。这些机构提高了蒸汽机的热效率,更重要的是减少了使用蒸汽机所需要的维护人力。其次,经济回转机构和传动轴的出现使往复运动的活塞可以支持各种复杂的运动,蒸汽机的用途更加广泛。还有最重要的金属镗床,它大大降低了蒸汽机关键部件——汽缸和活塞的加工误差,从而使漏气带来的效率损失、摩擦带来的传动损耗都降了一个数量级。最后,精确加工的部件使蒸汽在多个容器之间的密封传递变为可能,冷凝器得以与汽缸分置,为蒸汽机节约了大量的热量。这些以金属加工技术进步为基础的改进彻底改变了蒸汽机,使它从一种笨重、昂贵、专用化的罕见机械变成具有重大工业价值,可以在各种场合和地点使用的通用动力机,这正是瓦特及其他工程师在工业革命中完成的进步。这些进步固然伟大,但如果仔细研究科史,我们可以发现这并不是什么非常复杂或有突破性的进展,几个主要改进的基本结构在工业革命以前的各种工艺品或生产机械中已经存在,只是因为成本或材料加工水平的限制才无法应用于蒸汽机和其他承受巨大力量的机械。金属加工技术的进步为这些技术进步提供了适当的土壤。即便瓦特这个人不存在,我相信在1800年前后也会有其他人利用新的金属零件去改造钮可门蒸汽机。

没有动力的机床不会自动运转,无论是切削还是锻压,只要你想得到特定形状的零件就必须对金属作功。不过,金属的硬度和韧性都很高,想靠弱小的人力准确的改变金属材料的外型非常困难。从青铜时代的兵器制造到工业革命前期的手工机床,人类解决这个问题的方式都是通过各种工具来集中人的力量。铁匠用数秒种的时间挥动大锤,然后在几十分之一秒内向铁块释放锤子的动能,才能把铁块的形状改变一点点,这是把在时间上集中力量。扳手手柄要旋转几十厘米,工作面才旋转几厘米,从而使人力可以扭转金属,这是在空间上集中人的力量。不过,我们应该记得能量守恒定律,简单机械可以省力却不能省功,在时间和空间上集中人的力量必然以增加作功的时间和距离为代价。所以,金属加工业最终要受到外界输入动力的限制。只要人力不仅用来调整零件的形状,还要负责提供破坏、重组金属晶体结构所需要的能量,金属零件的加工效率就始终是有限的,无法持续降低成本。

鉴于动力在金属零件制作中的重要性,蒸汽机作为一种强大、稳定的通用动力源显然会给金属加工业带来根本性变化。蒸汽机一出现就有人意识到这种动力将使人类可以加工出以前难以成型的金属部件,同时大大降低复杂部件、大型部件的成本,这反过来也会促进蒸汽机的效率和推广。1830年前后,带有蒸汽动力的机床开始批量使用,在这以前20年,瓦特已经完成了第一代通用蒸汽机的改进,这标志着蒸汽-采煤和金属加工机床这两个正反馈系统已经结合为一体,两个工业部门通过交换越来越多的可利用能源和复杂的机械来循环扩大,工业革命达到了它的高潮。

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