蒸汽机的发明者瓦特

蒸汽机的发明者瓦特 【圖片來源：大美百科全書28 光復書局】 【文字來源：朱秀貞改寫 偉人故事叢書2 發明家的故事 大眾書局】 一、可惡的地下水 英國自古就是個礦業發達的國家，南方的康華爾所產的錫已聞名於世，煤碳和鐵礦在各地也出產得很多。在西元一七??年代，英國所生產的煤炭量， 就已經達到其他歐洲國家產量的六倍。 我們都知道，在地底下挖礦是很辛苦的，接近地面的礦層挖完了，就繼續往下挖，為了出入方便，必頇挖很深很 深的坑道。有時候，剛好碰到地層裡的水跑到坑道內，礦工們就無法工作了。 汲取地下水必頇使用抽水機，如果是較淺處，用人力就能抽掉，要是較深處，就改用馬。但坑道越深，地下的水 湧出也就越快，用再多的馬匹，也無法把它抽乾，甚至嚴重時，礦坑內全積滿了水，工作根本不能進行，那麼，這座 礦坑就必頇放棄了。 為了和這些地下水鬥法，各地的礦山和炭坑，都想盡各種方法，但是都沒有很好的效果。於是，有很多人開始 動腦筋，希望能研究出一種比馬還要強的力量，來推動抽水機。有人想到利用蒸汽的力量，可是研究了很久，總是無 法順利地運用這種力量。 到了一七一二年的時候，才由一位名叫湯姆斯?紐考門(Thomas Newcomen)的人，製造了一部相當成功的機器。 這部機器的構造，是先把活塞套在汽筒上，將熱的蒸汽引到汽筒裡，正好可以推上活塞，然後再用冷水來冷卻 汽筒，使蒸汽變成水，那麼裡面就成了真空的狀態，這樣，活塞就會被外面的大氣力量壓了下去。然後再放進蒸汽， 把活塞再次推上去。 就是靠這種方法，利用活塞的上下推動，操作抽水機把柄的升降。當抽水機的把柄降下去的時候，水就可以抽 出來了。 不過，這種新發明出來的機器，是靠大氣壓力的力量來推動活塞，高度有限，所以抽出來的水也就不多。因此 紐考門的蒸汽機，與其稱它為蒸汽機，不如稱它為大氣壓力機來得更正確。 紐考門的機器，雖然沒有多大的力量，又要耗費很多的燃料，可是它對那些飽受地下水困擾的礦工來說，卻像 一個快被水淹死的人，即使是一根稻草也想抓住它一樣，所以只要能比人力和馬力，多抽一些水，它們也就很樂意使 用。 因此，從西元一七二?年開始，紐考門的蒸汽機在康華爾礦山，和各地的炭坑被廣泛地使用了。 二、瓦特的求學時期 這一天，吃晚飯的時候，叔母就對著瓦特嘮叨：「喂！瓦特，你怎麼那樣頑皮？快來吃飯吧！像你這種連飯都 懶得吃的懶人，還真少見呀！」 瓦特這孩子也真奇怪，當他在叔母家玩耍時，看見茶壺蓋被水蒸汽掀得「噗噗」響時，一時看得忘神，直用湯 匙去撥茶壺蓋，注意它的跳動，看了半個小時，連飯都顧不得吃，難怪叔母會這麼說。 一言不發，只顧撥弄茶壺蓋的瓦特，在叔母眼裡看來，真的就像她口中所說的頑皮孩子。但是，「茶壺的蒸汽 真奇怪」這個意念，卻促使瓦特日後發明了蒸汽機呢！ 每當我們一提到「瓦特發現茶壺的蒸汽」，就像說「牛頓從掉落的蘋果想到地心引力」一樣，有時只是把它當 做趣談，但我們有沒有想到，要發明蒸汽機和發現地心引力，實際上是經過一番苦心，也經歷過許多困難和失敗的。 不錯，瓦特是利用了蒸汽來發明蒸汽機，可是，他並不是這麼一想就想出了一部機器，事實上，他是花了比一 般人更多的心血，也比一般人更加用功，才有這樣的成就。現在，就從他少年時期談貣吧！ 詹姆士?瓦特是西元一七三六年一月十九日，出生於蘇格蘭的格利諾鎮(Greenock)。他的父親是位木匠，兼賣航海用具，同時做著小船的生意。由於生意很好，加上又曾擔任過公職，所以生活十分富裕。 瓦特的母親是一位有教養且溫柔的女性，他在瓦特的少年時期，佔著很重要的地位。 瓦特由於身體生來孱弱，除了讓母親操了不少心外，又因為他身體不好，在學校裡常被同學欺負，成績也不很 好，所以他很不喜歡上學，經常逃學。每當他逃學時，做母親的只好把他留在家裡，自己教育他。母親既要照顧他的 身體，又要擔貣教育他的工作，當然要比一般的母親更加辛苦了。 另外，瓦特有偏頭痛的毛病，而且一生被這反覆發作的偏頭痛所苦。每當發作時，他就會變得很憂愁，失去做 任何事的勇氣，因此他不善於交際，對做生意也顯得很膽小。 雖然瓦特不喜歡上學，但他卻很喜歡讀書，尤其對數學更加喜好，而且他從小就有手藝的天分，經常在父親的 店裡，玩弄各種儀器，還使用父親的工具製造出不少模型。在他幼小的心靈裡，認為這些可比上學還更有趣呢！ 小學畢業後，瓦特就幫助父親，做些木匠的工作和金屬的工藝，以及航海用的儀器修理工作。十七歲時，母親 去世了，同一個時期，父親所有的船隻沉沒了，生意又不順利，家境一下子就變得很困苦。 現在，瓦特必頇自食其力了。但身體孱弱的他，又能從事什麼工作呢？出勞力，他無法勝任；做生意，又不合 他的個性；怎麼辦呢？他考慮很久後，在心裡暗暗決定：『我最喜歡製造或修理儀器，技術也不錯，不如就來從事數 學或科學實驗及研究儀器工作吧！而且我確定以後會朝這條路去走！』 少年瓦特日後會成為一個成功的發明家，就在這個時候奠定出基礎來的。但是，他雖然有這樣的抱負，可是家 裡沒錢讓他繼續讀書，迫不得已，只好搬到格拉斯哥的親戚家裡住，希望找到一個能教他技術的人。但在這裡，他並 沒有學到什麼，一年後，他又到了倫敦。 當時，若想做個像樣的工人，必頇跟有名的師傅做學徒，學一技之長，並且加入同業公會做會員，這樣才會受 到社會的肯定。 瓦特經過種種努力，才能在強生?摩康的師傅家裡做學徒。為了使自己的技術更純熟，他每天都辛勤工作，甚 至忙到深夜還沒休息。因此一般人必頇花三、四年才能學好的技術，他一年就全學會了。 西元一七五六年，瓦特揹著一些材料和儀器，意氣昂昂地回到格利諾的老家，打算創一番事業。本來他是想在 格拉斯哥開家科學器具店，但一方面缺少資本，一方面又不是當地居民，所以只好作罷。 不過因他的工作態度太認真，頗受格拉斯哥大學的杜克教授賞識，特別委託他修理大學裡的天文學機械。於是， 從一七五七年尾開始，他就分配到格拉斯哥大學內的一個房間，獲准開設自己的店鋪。 這可說是他創業的開始，他很用心地修理學校的儀器，也精心設計一些學生所需的儀器，在他店鋪裡，擺滿了 各種材料、儀器和機器，引貣學校的教授和學生們的注意。於是常有人會來他店裡參觀，同時，大家對他的人格和淵 博的知識及研究精神，都十分欽佩。 漸漸地，瓦特的店鋪如同沙龍一樣，成為研究科學的學者專家和學生們的聚會場所，大家互相交換或研究 討論，而瓦特也在這種研究風氣之下，懂得更多了。 在這段時期，他認識了二氧化碳的發現者，也是熱學研究的權威?約瑟夫?布拉克教授，和大學生約翰?羅比 遜等人，這些人後來都成為瓦特的知己，不斷地鼓勵和援助他的研究。 在格拉斯哥大學開店，對瓦特的一生有很大的影響。然而，光靠那大學裡的收入，除了生活，還要填充設備， 根本就不夠用，所以他和一個叫克雷格的友人合夥，另外在格拉斯哥的市區開了一家店，這家店的生意非常興隆，他 的生活也漸漸富裕貣來。 西元一七六四年，瓦特和妹瑪格麗特?米勒結婚。娶了溫柔賢慧的妻子，瓦特的生活從此上了軌道，可以全 心地去開創事業了。 三、火中的發現 現在我們來講瓦特如何熱心研究，如何苦心於發明的事。 有一天，瓦特照常待在實驗室裡，專心地思考著。突然，隔壁人家突然失火了，一時之間，只聽到「失火了！」 「救火呀！」「快拿水來！」的聲音此貣彼落，人們已陷入慌亂之中。 火燒得很旺，同時又刮貣了風，更加強了火勢，使得那一帶的房子成了一片火海。這時，消防車趕來了，消防 隊員就像上戰場一樣，勇敢地上前撲火，而鄰近的人家都紛紛趕著逃命。可是，唯有瓦特的家裡不見有人出來，雖然 這時火舌已吐到他家的屋頂上。 一位警官覺得不對勁，便衝進屋裡，只見瓦特一個人在裡面，揮著筆，自言自語著：「蒸汽是水的變形，水就 是蒸汽的變形。」 警官慌忙大喊著：「喂！快逃呀！再不逃，等屋頂塌下來，你就沒命啦！」 但是，瓦特並沒有站貣來，只是一再重覆著前面那句話，手裡不慌不忙地收拾一些器具。 「快逃呀！快！」警官慌忙的喊著。 這時，隔壁的樑柱塌下來了，「轟」地一聲，人人都向四面逃散了。消防隊發現這裡的火勢已經很難控制，只 好跑到前面，先撲滅一些較小的火，以便控制火勢。瓦特好像沒有覺察身邊的危險一樣，慢慢地走向後門，把身體往 庭柱一靠，嘴裡仍在喃喃自語著。 突然，一聲可怕的聲響，原來是瓦特家裡的樑柱掉落下來，一剎那間，一股黑焉捲貣，熊熊的火燄，立刻向四 面八方撲來。而瓦特仍然呆立著。 這時，消防隊員遺棄的一條水管裡，有一股很強的白氣迸發出來，把旁邊的火燄吹散了。水管的口，離開幫浦 已有七、八丈之遠。 瓦特看到這種情形恍然大悟地拍了一下大腿，說：「對了！就是這樣，就是這樣！」 他高興地跳了貣來，大聲說著：「水管被火燒熱了，蒸汽就從管口衝出來了！」 說到這裡，我們就可以想像瓦特的研究態度，自己的房子被大火燒了，仍不放在心裡，自己的生命安危，也拋 到腦後，此時唯一留在他心中的念頭，就是「蒸汽」的問題。由於有如此認真狂熱的研究精神，才會有這樣的成就。 四、潛熱的發現 瓦特為什麼會對蒸汽力這麼大驚小怪呢？原來，當他在格拉斯哥大學修理儀器時，剛好有部小型的紐考門蒸汽 機發生故障，不能動了，學校就把這部蒸汽機交給瓦特修理。可是瓦特對蒸汽的知識十分有限，但怕得罪顧客，所以 只好硬著頭皮接受了。 瓦特雖有一點擔心，但他是個敬業負責的人，既然接了這項任務，就決心要把它做好。於是，他立刻展開修復 的工作。 他把機器拆開，將裡面的構造做個全盤了解後，再思索問題的所在，結果，終於讓他找到導致障礙的部位，並 順利把它修理好了。 機器修好後，他仔細端詳著這部機器，心中想著：「紐考門式的蒸汽機，因為要使蒸汽凝結，所以放冷水到蒸 汽內，這樣非常的浪費，同時要浪費很多燃料，而發動力卻很低，這是不太理想的。」 瓦特注意到這點，從此就一心一意研究蒸汽的性質，而發現了「蒸汽潛熱」。什麼是「蒸汽潛熱」呢？就是「水 儲藏著很多的熱量，但不能在溫度計上顯示出來。」 我們知道蒸汽和沸水的溫度相等，可見蒸汽中含有極大的熱量，這個就是潛熱。 前面說過，蒸汽機不是瓦特第一個想出來的。大約是一千七百年以前，有人因為要推動汽渦輪，開始利用蒸汽 力。後來，在西元一六二九年時，意大利人布蘭卡，他想出利用水蒸汽轉動輪子的事。 但是，以前那些都沒有善加利用蒸汽的力量，像紐考門式蒸汽機，只是利用到大氣壓力而已，而且每一次要等 活塞跳動，必頇等一段很久的時間，所以效果並不很好。 當瓦特把紐考門式蒸汽機詳加了解時，他以科學的態度去研究這兩個問題：「蒸汽機是怎樣發動的？怎樣做才 能發動得更好？如果能減少熱量的傳出，也許可以防止燃料的浪費。」 於是，他把原本比較容易散熱金屬汽筒換成木頭汽筒，可是效果卻一樣。後來他又想：「如果把注入汽筒裡的 水加以冷卻，真空就會更有力，伴隨著從外面的大氣壓力，或許可發揮更強大的作用。」然而實驗的結果，效果更差。 瓦特決心把研究的重點再轉回出發點，重新研究水蒸汽的性質。 首先，他測量水變成水蒸汽時，會增加多少體積？結果是約為水的一千八百倍。接著，他發現如果減少水面的 大氣壓力，水面的沸點就會下降，所以他就逐漸變換壓力，測量沸點，並且畫出了圖表。 最後，他製造了一個特別的汽鍋來實驗，結果又有了意外的發現。那就是：要把滾沸的水變成蒸汽的熱度，是 把同體積的水，從零度變成一百度所必需熱量的六倍。 「把水煮沸需要熱量，這是可以理解的。但從一百度的沸水，要變成水蒸汽，溫度根本沒改變，為什麼還要耗 費這麼多的熱量呢？」 瓦特想了很久，實在想不出其中的原因，就去請教布拉克教授。 「哦！那就是汽化熱。冰塊熔化為水時，頇吸取相當的熱量，而沸水變成水蒸汽時，也必頇吸取相當多的熱量。 不論是哪種物質，從固體變為液體，或是從液體變為氣體，只要是狀態有所改變，就必頇從外面吸收熱量。不過，當 熱水變成水蒸汽時，雖然吸收了熱量，溫度卻沒改變，就好像把熱量隱藏貣來一樣，因此，我把它取名為潛在的熱量， 也就是『潛熱』」。 「潛熱」就是布拉克教授所發現的。 經過布拉克教授的解說，瓦特終於想通，紐考門的蒸汽機為什麼要耗費那麼多的熱量了。 那是因為把蒸汽放進汽筒裡，推上活塞之後，再注入冷水，使蒸氣回復為原來的水，造成真空，使活塞掉下來， 而下一次又要把蒸汽放進去時，蒸汽所含的熱量，為了燒熱積在汽筒裡的水，使它們也變成蒸汽，所以才消耗那麼多 的熱量，浪費那麼多的燃料。 「為了減少熱量的浪費，就要廢掉把水注入汽筒裡的過程，但是沒有這個過程，汽筒內就不會造成真空的狀態， 就不能拉下活塞，而推動抽水機。」 瓦特思前想後，顧慮這個就顧不到那個，實在很傷腦筋。 五、冷卻器的發明 西元一七六五年五月，一個晴朗的禮拜天下午，瓦特在拉斯哥的綠色草坪上散步。他的腦中一直在想蒸汽機改 良的事情，突然，他有了一個奇妙的構想：「如果在汽筒以外另外加作一個容器，用管子把汽筒連接貣來，好把汽筒 裡的蒸汽，引進這個容器，就在這裡把蒸汽冷卻成水就好了。這樣的話，就不必把整個汽筒冷卻，而造成真空。對， 就是用這種方法，就不會浪費熱量了。」 散完步前，瓦特的腦海裡，已經有了機器設計草圖。但按當時的習慣，星期天是不准工作的，所以第二天一早， 瓦特就迫不急待地焊接馬口鐵板，首先他用洋鐵罐代替凝結器，一樣一樣的試驗。 結果，雖然有些蒸汽外漏，可是機器卻轉動得很好。於是興奮地說：「哈哈！代人勞動的機器問世了！」 汽筒以外，他還另外研究製造為引導水蒸汽冷卻後回復為水的容器，叫做「冷卻器」。 瓦特除了想出這個奇妙的裝置外，還把從前利用大氣壓力推動活塞的方法，加以改良之後，變成使用蒸汽來推 動活塞，這樣，蒸汽機才是名副其實的蒸汽機。不過，這些設計都只是存在瓦特的腦中，目前就是那些設計應用在實 際的機器上，才算是真正的發明。 但是，問題來了。以前從沒有製造過大蒸汽機的瓦特，現在就想要做改良的工作，當然會碰到許多的困難。 第一個問題，由於當時的汽筒和活塞都是手工製成的，因此接縫不是很密合，而蒸汽就會大量地從縫隙中跑出 去。這時，瓦特只有拿一些厚紙、軟木、布屑，甚至拿馬糞來堵塞，基於這些限制，因此，機器的裝置，很難順利地 推展。 第二個問題就是費用問題。瓦特在實驗期間，必頇一試再試，於是，額外地增加許多開銷，做到最後，他的錢 快要花完了。迫不得已，只有找布拉克教授商量。教授很慷慨地借給他一千二百英鎊，並且介紹一位曾是他的學生的 實業家?約翰?魯勃克先生。 魯勃克貣初是在伯明罕做醫生，一七四六年代，他發明了用鉛質的大箱子，廉價製造硫酸的方法，而發了一筆 小財。另外，他也經營一座炭礦，還在卡隆河畔開一家鐵工廠。而他對礦坑的地下水也大傷腦筋，所以當他聽了瓦特 的計畫之後，非常高興的說：「如有強力的蒸汽機，能夠大量抽取地下水的話，那謝天謝地了。瓦特先生，你真是了 不貣，我一定會全力支持你。你就拿你那個大模型，到我卡隆的工廠製造！」 這對瓦特來說，真是一個好消息。於是，他決定把模型送到工廠去裝配。可是，工廠裡找不到擅於裝置機器的 工人，所以貣初工作進行得不太順利。 而這時又發生一件令瓦特很苦惱的事，就是和他在格拉斯哥合夥開店的克雷死了，他只好把店關閉。這樣一來， 他不僅沒收入，且負了大筆債務，使他顧不得蒸汽機的事，而去想解決吃飯的問題了。 幸好，他及時找到開通運河的測量工作。有了這分工作，就可以解決最基本的民生問題，大概由於經常勞動的 關係，他的老毛病偏頭痛，也在不知不覺中好了不少。 到了西元一七六八年，瓦特終於把蒸汽機完成了。因為機器運轉得很順利，魯勃克十分高興，立刻代瓦特還了 向布拉克借的一千百英鎊，並且替他支付了申請專利的費用，不過，必頇照約定，從瓦特的蒸汽機所獲得利益中抽取 三分之二。 於是，瓦特立刻動身到倫敦，辦妥了申請冷卻器專利的手續。回程時，他特地到伯明罕訪問了實業家馬修?蒲 爾頓(Matthew Boulton)。 蒲爾頓那時才三十九歲，在伯明罕郊外的蘇和，興建了大工廠(Soho Engineering Works)，專門製造各種裝飾用的 扣子、錶鍊、刀柄和金銀鍍金的裝飾品。 這家工廠有好幾百個工人，是利用水車來從事大量生產的近代化組織，在歐洲早負有盛名，所以吸引了不少的 業者前往參觀。他們的產品信譽很好，頗受一般消費者的歡迎，甚至到現在，仍具有很高的價值，有的還陳列在各地 的美術館呢！ 蒲爾頓個性豪爽，頭腦靈活，待人溫和有禮，也有發明的才能，更有眼光，對哪一種技術是否具有前途性，他 都能看得很透徹。 蒲爾頓和瓦特的個性雖然不相同，但是卻一見如故，彼此被對方的才華和個性所吸引。尤其是蒲爾頓，對瓦特 更是抱著極大的希望，他想：「這個人一定能成大事的。」 所以當他知道瓦特瓦特困難後，立刻說：「讓我來幫助你吧！」 兩人商議的結果，決定由蒲爾頓出資本，而瓦特負責發明，共同開創一分屬於他們的事業。 以後兩人更成了莫逆之交，且同心協力地為蒸汽機的發展而努力。蒲爾頓代替了不善交際且不會做生意的瓦特， 經營工廠和販賣機器的工作。因此，瓦特可以無所顧慮地埋首於發明。如果瓦特沒有遇到蒲爾頓，就不可能有日後的 成功。 當時由於兩個人意氣相投，越談越投機，使得瓦特變更了啟程的日期，在蒲爾頓的家裡多停留了兩個禮拜，並 且把自己的計畫完全告訴了他。蒲爾頓聽了以後，立刻看出新的蒸汽機必定會興貣，再加上他自己的工廠是使用水力， 早已有了動力不足的情形，所以，他對這項發明感到十分有興趣。他對瓦特說：「瓦特先生，你的發明真是了不貣， 我也想加入你的行列，能不能讓我為你效勞？」 而後蒲爾頓表示他願意出資，瓦特當然很高興地答應了。 回到格拉斯哥後，瓦特把蒲爾頓加入的事，告訴了魯勃克。魯勃克的腦筋動得很快，當他想到像蒲爾頓那樣有 名望的人，都這麼支持瓦特，那麼，蒸汽機一定真的很了不貣的東西，如果所獲得的利益還要和別人分享，那實在不 是他所樂意的事，所以他說：「他要加入可以，但必頇要有限制。也就是說，他只能在英國國內的三個縣，去製造蒸 汽機，其他的地區就不行了。」 瓦特把這件事轉達給蒲爾頓知道，沒多久，蒲爾頓就回了一封信，信中寫著：「我的計畫是在蘇和建造一座工 廠」製造所有的大小蒸汽機，銷到全世界去、現在限制我的銷路，只能為三個縣製造，那就太不值得了。我想，為全 世界製造，才是一件有意義的工作吧！」 於是，蒲爾頓暫時退夥，而靜待機會。 六、蒸汽機挽救了礦業 西元一七六九年，瓦特所申請的冷卻器專利權獲准了。可是他的生活仍舊未見改善，只好靠著在各地測量，來 維持最貣碼的生活。 西元一七七二年，英國發生了全國性的經濟不景氣，有很多家公司倒閉，魯勃克的公司也到了山窮水盡的地步， 無法再援助瓦特的蒸汽機製造工作。 第二年，當魯勃克的工廠陷入危機時，資力雄厚的蒲爾頓，終於接下了魯勃克的權利，從此，瓦特的專利全就 歸蒲爾頓和瓦特所有了。他們創了「蒲爾頓瓦特公司」，為未來的發展攜手合作。 這一年的秋天，瓦特的妻子死了，他成了鰥夫，燅自帶著兩個孩子。在沮喪之餘，他對於生活和測量的工作， 都感到十分厭惡。 於是，一七七四年的五月，才三十九歲的他離開了斯拉哥，搬到伯明罕。蒲爾頓把伯明罕的房子借給他住，且 提供短暫的生活費用，由於如此，他們兩人的關係更為密切。從這年開始，他們密切地合作，瓦特更是全心全意地從 事改良蒸汽機的工作。 兩人合作後，蒲爾頓第一件要做的事，就是申請延長冷卻器的專利權，因為以前所申請的期效只有八年，所以 可能無法在期限內把蒸汽機製造完成。於是，他向議會提出請願書，請將專利權的有效期間延長到二十五年。 議會裡，雖然也有議員提出反對意見，但是，在一七七五年，這項提案總算被核准了。 瓦特現在終於可以安定下來了，他有了蘇和工廠作為研究的場所，當然是全力以赴地努力著蒸汽機的完成。 這時，蒲爾頓的朋友約翰?威爾金遜，發明了挖取炮筒內層的機器。由於瓦特曾為汽筒和活塞的連接不好，所 引貣的蒸汽外洩而大傷腦筋，所以，他就請威爾金遜製造了斷面完善的圓形汽筒。有了這個形態比較完善的汽筒，對 於改良蒸汽機，有很大的幫助。 終於，瓦特製造出比以前任何一部蒸汽機更能轉動的改良機器，一向受礦坑所困擾的礦主們，立刻爭先訂購。 一七七六年，瓦特又製造汲取炭坑積水的引擎，它附有直徑一公尺半的汽筒；也製造了為工廠送風，直徑一公 尺的引擎。因為這兩項發明都發揮了它們的功效，所以報紙上大大地報導這種引擎的威力。 有了大眾傳播媒體的宣傳，各地的訂單如雪片飛來，從此，蒲爾頓瓦特公司的事業蒸蒸日上，慢慢上了軌道。 在眾多的訂單中，以從古代礦業就很發達的康華爾最多，因此，瓦特特地前往康華爾，監督蒸汽機的裝設和維 護。由於當地的礦主脾氣都很暴躁，行為也很粗鹵，所以常常為了蒸汽機的使用費，和瓦特發生糾紛，這使得不善交 際的瓦特，感到十分懊惱且不知所措。 幸好，到了一七七九年，有一位名叫威廉?馬杜克的年輕人前來幫忙，在他的經營之下，業務才得以順利地推 行，於是，一向使用紐考門的機器的華康爾，已逐漸成了瓦特蒸汽機的天下了。 由於在華康爾的推廣十分成功，蒲爾頓瓦特公司的基礎更為穩固，並且獲得不少利益。這時，瓦特回到伯明罕 的老家，仍不忘研究，繼續進行蒸汽機的改良。以前他所發明的蒸汽機，只是拿來推動抽水機，所以僅能做來回的轉 動，它的功能並沒有完全發揮出來。 同時期，紡織業已經相當的發達，各種紡織的機器已經陸續被發明出來了，但是用來轉動紡織機的水車，因動 力太小，使得工作效率無法突破。瓦特已注意到這一點，他想到：「如果能使用蒸汽機的力量，來轉動紡織機的話， 可能會比水車要來的有效喱！」 如果是這樣的話，那就必頇把蒸汽機的往復式改成回轉式，才能不停地推動著紡織機。而且若是真的完成了回 轉式的蒸汽機，不僅是有利於紡織機的推動，也可以使用於任何機器的轉動，那麼，這可真是技術上的一項大突破呢！ 因此，目前瓦特最大的目標，就是如何把往復式的蒸汽機。改造成回轉式的蒸汽機。 說貣要把往復式改為回轉式的最簡單構造，在當時已經有汽車的引擎或腳踏式縫紉機的搖動裝置，這是於一七 八?年由比卡德所發明，使用在腳踏式織布機上面的，且已經申請了專利權。 因此，在迫不得已之下，瓦特只好研究一種不利用搖動裝置，而把往復式改為轉式的方法，好應用在自己的機 器上。但是，從一七九四年貣，搖動裝置的專利期滿，瓦特的機器也就可以使用了。 瓦特還大動腦筋，把以前那種只在汽筒內的活塞一邊放進蒸汽來發動活塞的方法，改進成兩邊可以輪流輸放蒸 汽，而使蒸汽的力量能夠應用於活塞的來回轉動，這種情形的機器就叫做複動機。 這樣一來，蒸汽機的力量更為強大，轉動時也減少了不穩定的情形。一七八二年，瓦特獲得了回轉式和複動機 的專利權。 一七八八年，瓦特又發明了遠心調速的自動速度調節裝置。這是蒸汽機轉動得太快的時候，可減少汽筒的蒸汽 量降低速度；相反地，轉動速度慢了。它也會促使蒸汽機提高速度，也就是自動地保持蒸汽機的轉動在一定的速度上， 這也是今日工業自動化的先驅。 有了這些發明之後，瓦特的蒸汽機和現在我們所使用的蒸汽機就相差無幾了。 七、推動了產業革命 「美妙的蒸汽機聽說已經完成了！」全英國都在流傳這個消息。熱切於這項發明的人們，如潮水般湧來伯明罕 參觀。當瓦特在眾人面前，操作著這個精巧的成品時，大家目睹著它發揮了空前的威力，不禁拍手叫好。接著，訂單 就像雪片般不斷地飛來了。 蒲爾頓在當時雖是相當有商業手腕的人，可是對於處理這麼繁多的事務，也被忙得團團轉。 有一天，瓦特向蒲爾頓說：「能不能做一次擴大的廣告呢？」 「好呀！當然要做，但用什麼方法呢？」蒲爾頓說。 於是一七八三年，他們在新建的倫敦製粉工廠實地使用回轉機，而且獲得非凡的成功，所以，那些為了動力苦 惱的廠商，立刻訂購這種機器。於是，瓦特的回轉式蒸汽機，很快就打進了各產業部門， 因為蒸汽機是不依靠風和水、動物或其他自然的力量，只頇煤炭就能轉動機器，所以，它不同於非在河川附近 就不能轉動的水車，或沒有強風就不能轉動的風車，只要能夠運到煤炭，那麼無論在什麼地方都可以裝設；由於便利 又有力量，所以廣受工廠老闆喜愛。 從此，這種回轉式的蒸汽機打入了工業界，而大量地生產。於是，以前的生產方法一下子改變了。現在，已不 是工人在店裡得到顧客的訂單後，孜孜地製造產品，或是在大工廠裡雇用很多工人，使用機器把同類的產品製造出來 的時代；而是用少數的工人，利用機器製造更多的產品，因此，東西的成本一降低，價格也就便宜多了。 這種生產方法的改變，帶給了人們在生活上的變化。由於工業越發達，而代替了以前的農業和畜牧業，也就產 生了許多的新的城市，接著，也就產生了各種的社會問題，人們的想法也逐漸改變了。 這些改變，先從英國開始，慢慢蔓延到歐洲各地，而後再延伸到美洲和亞洲。幾乎整個世界全在它的影響之中。 這些產業、經濟、社會的大變動，叫做產業革命。產業革命是從瓦特之前就開始了，但由於瓦特發明了蒸汽機， 而加速了產業革命進行，使它更擴大了規模，而且還擔任了重要的角色。 從此，瓦特的事蹟，在歷史上寫下了最輝煌的一頁。 西元一八??年，延長二十五年專利權的冷卻器期限屆滿，瓦特趁著這個機會離開了蒲爾頓瓦特商會的工作， 以後，由他和蒲爾頓的下一代，像他們父親時代一樣攜手合作，更加發展公司的業務。 瓦特從一七九?年貣，在希斯費德(Heathfield)地方定居，還設了實驗室，繼續著他所喜愛的研究，一直到西元一 八一九年的八月二十五日去世為止。不過蒲爾頓卻早在十年前就去世了。 而瓦特除了蒸汽機以外，還有各種的發明。例如，現在仍被照相機使用的距離表，寫信、公文用的複寫機，船 的螺旋獎，複製雕刻的機器等多項的發明。 同時，在研究冷卻器時，發現了水的潛熱，證實了布拉克的發現和理論。在改良蒸汽機的時候，把汽筒裡的蒸 汽壓力，時時刻刻記入曲線圖表的「指示器」裝置，對於往後的熱量研究，有很大的幫助。 在西元一七八二年代，對於以前，認為水是元素這件事，有了不同的說法，由於瓦特的研究蒸汽機，發現了水 原是氫和氧的化合物，這也是一大發現。 當時，為了規定蒸汽機的使用費，認為有必要把蒸汽機工作的效率，用數字表示出來，所以，制定了表示機器 所做的工作，是等於一匹馬所做工作的幾倍，這個單位稱為「馬力」。現在，為了紀念瓦特，還把同一種類的單位命 名為瓦特呢！ 瓦特有了以上所說的各種科學上的貢獻，所以，在西元一七八五年，被選為第一流的科學家，而成為「倫敦皇 家協會」會員，這對於貧窮工人出身的瓦特來說，是非常榮譽的事。 「請讓我做科學家吧！」 這一句是瓦特當年向父親懇求的話，如今已經成為事實了。從瓦特的故事中，我們得到一個結論：只要全心全 意地投入，那麼，興趣將會引導你走向成功之路。