给孩子的科技史 4

给孩子的科技史4：最伟大的工业革命

各位书友大家好，欢迎继续做客老齐的读书圈，今天我们继续来讲这本书，给孩子的科技史，今天我们来说说伟大的牛顿，他甚至是近代科学的标志，但他其实出生在一个自耕农家庭，按照原来的政策，可能一辈子都只能种地了，但好在伊丽莎白一世，英国教育开始普及。所以牛顿这才进入学校读书，但他母亲还很不乐意，多次让他回家务农，得亏一个叫做亨利斯托克的校长坚持，这才保住了历史上最伟大的科学家，没有变成一个农民。

牛顿也很努力，知道念书不易，所以他在剑桥的时候，就因为成绩出色，享受公费生待遇。1664年，只有22岁的牛顿就提出了太阳光谱理论，也就是太阳光是7色光构成，没几年他就又完成了牛顿三定律的雏形，还提出了流数的概念，这是微积分的雏形。而与此同时，我们这边，康熙刚刚即位，郑成功也刚刚收复台湾。所以中西方从这时候开始，已经属于两个时代了。

牛顿是一个天文学家，数学家，光学家，力学家，还擅长炼金术。可以说除了搞不定股票之外，牛顿几乎神一般的存在。没有他搞不定的东西，对数学物理学天文学更是开山鼻祖般的存在。在牛顿之后，科技进步明显加速。仅仅半个世纪，工业革命就开始了。化学这门神奇的学科开始诞生。

其实化学跟牛顿也有关系，他的来源是炼金术，牛顿晚年就在干这个事。而在咱们这边，历史上就有很多炼丹的道士。皇帝们也都乐忠于吃这种仙丹，结果一个比一个短命，大部分都死于汞中毒。跟我们追求长生不老不一样，西方的炼金术，追求的是把廉价金属变成贵金属。但这东西，想想就知道，元素都不对，他不可能成功。但就在这种劳民伤财，大搞封建迷信的活动当中，却也推动了科技发展，中国催生出了火药，而在西方，则催生出了化学实验。

1669年，一个德国商人叫做布兰德，他疯了心了，觉得尿液也是黄的，那么能不能从尿液里提取黄金呢，结果这哥们做了大量实验，结果黄金没找到，找到了白磷，这东西在空气中就会燃烧。还有一个人，叫做安托万拉瓦锡，大家知道的不多，但他在化学中的地位，就好比牛顿之于物理学，他发现了空气中的氧气，并提出了氧气助燃的理论，还提出了质量守恒定律。金属氧化后质量增加，增加的这部分就是吸收氧气的质量。后来拉瓦锡，还帮助法国统一了度量衡。比如现在说的一米，一千克，都是他提出来的。

下面我们来看，人类历史上最为伟大的工业革命，在这之前，手工业发展，最大的问题一直就是产量不足，多雇佣工人，资本家是养不起的，所以只能做一些小买卖。而工业革命解决的就是动力革命，用机器替代了人工和畜力。这一下就让生产效率大幅提升。当然这也是欧洲领先世界的根本原因，如果没有机器动力，那么纯拼人工的话，他们不可能比我们更强大。

我们知道瓦特改良了蒸汽机，引发了工业革命，但我们并不知道，瓦特来自一个神秘的组织，月光社，这是一帮致力于改变世界的人，很多社会名人都加入其中，比如美国的著名作家发明家，本杰明富兰克林，就曾经应邀加入过月光社，还有上面我们提到的化学之父，拉瓦锡，美国独立宣言起草者杰斐逊等等。所以这就相当于一个科学家的小圈子。有利于大家在一起聚会，交流观点看法，迸发出新的想法，甚至一些得到一些资金支持。

很多人都说蒸汽机是瓦特发明的，但并非如此，最早的蒸汽机是托马斯纽卡门发明的，但是这个机器又笨重，效率又低，所以性能很差，后来无数人都对他进行了改良，而瓦特从小就爱摆弄各种机械，也因为这门手艺，进入了格拉斯哥大学。在蒸汽机发明的50年之后，瓦特才在一次偶然的机会中，修理这个机器，但他也觉得这个机器效率太低，于是就萌发了改良的想法。后来瓦特在月光社的天使投资下，解决了活塞和大型气缸之间的密合难题。终于在1776年，成功搞出了新型蒸汽机。当然瓦特也凭借蒸汽机的生意，赚了很多钱。随后他继续升级。使得效率比纽卡门蒸汽机提高了5倍。瓦特晚年名利双收，过的非常富有，且成为了英国皇家学会会员，这也为后来的科学家们树立了好的榜样。科技改变命运的时代开启了。从瓦特之后，欧洲彻底进入了机械时代。工匠们千方百计发明各种机器去解决问题。

蒸汽机给大家开启了一扇神奇的大门，于是以蒸汽为动力的各种装备就纷纷涌现，比如蒸汽船就是一个伟大的发明，罗伯特富尔顿，是一位美国画家，跟瓦特算是忘年交，受到瓦特的影响，他对各种蒸汽机都很感兴趣，当时一些发明家试图用蒸汽驱动船桨，相当于自动划桨机，但是这样的设计很笨拙，并没什么使用价值，而富尔顿显然更高级，他受到启发，可以用机械推动轮船行驶，没必要非得划桨，于是螺旋桨就诞生了。1798年，螺旋桨蒸汽船，成为了富尔顿的专利，但这东西一开始并不顺利，1803年在塞纳河上做实验的时候，富尔顿的蒸汽船，居然沉了。法国人于是开始嘲笑他，自然也没人再敢做这样的船。后来富尔顿不得不离开法国，回到了美国，成为了富商利文斯顿的侄女婿，在富商的支持下，富尔顿继续研究他的蒸汽船，1807年，克莱蒙特号蒸汽船，出现在哈得孙河上，也第一次展现了他的神奇之处，从纽约出发，逆水行驶了240公里，只用了32个小时，而往常顺水行船也要48小时。所以富尔顿一战成名。拉开了蒸汽船时代的序幕。

与此同时，英国工匠乔治史蒂芬森，开始研制他的蒸汽动力机车。也就是我们今天说的火车，比蒸汽船晚了20年，1825年，火车才正式上路，当时的时速只有39公里每小时，载客450-600人。有人一开始还试图骑马跟火车比比速度，但很快就被火车甩下。随后史蒂芬森跟他的儿子，一起修建了利物浦到曼彻斯特的铁路，这也带动了英国随后的铁路热潮。开始了铁路时代。

蒸汽机不光用于交通，美国人惠特尼还把他做成了轧棉机，把手工摘除棉籽的工作交给了机器效率提升了50倍。在轧棉机发明一年之后，美国的棉花产量开始暴增，从550万磅开始，一直涨到了2.25亿磅，可见并不是种不出来棉花，而是忙不过来。这也使得美国的棉花产业蓬勃发展，推动了美国的工业革命。惠特尼还有一个贡献，就是提出了可互换零件的理念，也就是把工业标准化了，每个工匠，不用再从头到尾的去完成一个产品，而只需要做好一个零件就行，这就大大提高了生产制造的效率。也大大降低了维修的成本。

1843年，英国人查尔斯瑟伯发明了转轮打字机，获得了美国专利，这种打字机并没有被推广，但是到了1870年丹麦牧师，马林汉森发明了球状打字机，每个字母对应一个按键，3年后，美国人拉森肖尔斯发明了键盘式机械打字机，这个一下就畅销了起来。打字机比手写的文字，更容易辨认和阅读，所以很快一批作家就成为了消费者，马克吐温就是第一批打字机的使用者，当时还出现了一个新的职业，就是打字员。95%都是妇女，这也为女性走入职场奠定了基础。

从工业革命来说，显然英国的成就是最大的，1851年他们还为了展示工业革命的成果，在伦敦召开了第一届世博会，英国展示的全都是工业品，而其他国家带来的都是农产品和手工品。差距巨大。与此同时一位重要的科学家，又创造出了一个重大的理论成果，这就是焦耳定律，证明了电流在导体中的热量，与电流，导体的电阻和通电时间有关。这成为了今天电学的基础。焦耳随后把研究扩展到机械能和热能的转化上，随后还创造了热力学单位，1卡=4.186焦耳。于是现在物理学中才有了做功这个概念。焦耳的贡献主要在于，告诉人类，能量守恒定律，能量不会凭空产生，只能从一种形势转化为另外一种形势。人类所能做到的，无非就是尽可能提升他的转化效率而已。

不光是机械科技大爆发，此时另一项黑科技也出现了，这就是生物学，人类非常迫切的要了解自己，所以对各种器官开始了研究。在1674年，列文虎克就用显微镜，观察雨水，发现了里面有微生物的存在， 这是人类第一次发现，有生命的细胞。但他当时并没有意识到这有多重要，直到1838年，德国科学家施莱登才通过对植物的观察，证实了细胞是构成所有植物的基本单位。明天我们再来继续看看，生物学的突破，以及电力革命是怎么产生的。