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第57章 科学巨人(4)

哥伦布的发现成为新大陆开发和殖民的新纪元,是历史上一个重大的转折点。15世纪欧洲人口急剧膨胀,新大陆的发现,使欧洲人有了可以移民的场所,也有了可以使欧洲经济发生改观的矿石和原材料。但同时,这一发现却导致了美洲印第安人文明的毁灭。新航路的开辟,进一步地推动了世界各地之间的文化交流。美洲的橡胶、玉米、烟叶、番薯、可可与马铃薯等物产都是通过西班牙人带回欧洲后传遍世界各地的。而欧洲移民则把大麦、黑麦、燕麦、水稻等植物以及马、牛、骡等牲畜带入美洲并生根发芽,这大大丰富了东西半球的文明交流。另一方面,从长远来看,此发现还致使西半球出现了一些与曾在该地区定居的各个印第安部落截然不同的新国家(美国),对旧大陆的各个国家带来极大的影响。可以说,哥伦布发现新大陆具有非正义基础上的客观进步性。

但是要注意到,引起欧洲资本原始积累和价格革命的大量金银,并非哥伦布一人带回,而是他与其后诸多航海殖民者共同掠夺的结果。若将促使欧洲资本主义萌芽发展的功绩归于哥伦布一人,太过牵强。

这是历史的必然。15世纪的欧洲通商贸易四通八达,经济高速发展,此局面不可避免地产生和刺激探险活动。我们似乎可以断言欧洲人迟早都会发现新大陆,且不会与哥伦布的发现相距很长时间。但如果不是哥伦布在1492年的探险中发现新大陆,而是此后的1510年由法国人或英国人来发现,那么随后的发展就会与今天的历史截然不同。

蒸汽机发明者瓦特

瓦特发明的蒸汽机,使世界进入了“蒸汽时代”,并由此引发了世界上第一次技术革命,促进了生产力的极大发展,使人类生活与世界文明完全改变。

詹姆斯·瓦特(James Watt,1736—1819)1736年出生于英国苏格兰格林诺克市镇一个造船工匠的家里。瓦特自幼身体很弱,由于先他出生的孩子一个个因身体太弱而夭折了,他的父母很为他的健康担心,生怕养不活他,因此,他们对小瓦特呵护有加。瓦特天生十分胆小,多愁善感,不像其他孩子那样终日奔跑嬉戏。一转眼,瓦特到了该上学的年龄了,考虑到他的体弱多病,父母不忍心让他冒着风雨去上学,便依旧让瓦特待在家里,由母亲教他读书写字,父亲教他书法、算术。好在他聪明好学,爱动脑筋,没多久便认识了不少字。就这样,瓦特在家里接受了他的启蒙教育。

受家庭的影响,瓦特从小就爱摆弄机械,他常在父亲的作坊里玩耍。大人们修理东西时,他常站在一旁,摸摸这,问问那,大人们嫌他碍手脚,就让他到一边去玩。可小瓦特却没有心思去玩,他的求知欲很强,什么事都想弄明白。他常默默地一个人在房边拾些边角废料模仿着摆弄,这些便是他幼年最喜欢的玩具。

瓦特8岁时身体稍好些,被家人送到文法学校去上学。在学校,他表现得沉默寡言,并不引人注意。他甚至一直被认为是一个“愚钝不聪明的孩子”,还常被其他淘气的孩子弄哭,被他的同学骂做“软蛋包”、“不中用”,连女孩子也嘲笑他“像个孤独的稻草人,又在哭啦”。这可能与他孤僻的性格和不善言辞有关。直到瓦特13岁升到中学时,才渐渐显露出他的才能来。他的数学老师常对他赞不绝口:“这孩子是数学天才,头脑不凡。”瓦特在这位老师的指导下,很用功地念了两年数学。

中学毕业后,瓦特开始在父亲的作坊劳动。对他来说,这里无疑是最好的学校,他开始尽情地发挥他童年时就有的手工操作技能。瓦特虽说生来胆小,怕见生人,可是他却具有“对一件事物一旦感兴趣,就非把它完成不可”的倔犟特质。不多久,他就掌握了作坊上上下下的工艺操作,成了一个工作熟练的正式工人。

1753年,对14岁的瓦特来说是非常不幸的一年。这年,他的母亲因病去世,父亲在商业上也不顺利,他的大学梦破灭了。瓦特只好自谋生路,单身一人前往伦敦去学习制造数学器具的技艺。虽然瓦特在伦敦吃尽苦头,经常忍饥挨饿,但是一年以后他终于掌握了制造数学器具的全部工艺。之后,他又回到故乡格林诺克,在父亲那里休养了一段时间,以恢复体力。

不久,格拉斯哥大学的迪科博士来信,建议他到那里去维修许多在海上运输中破损的天文仪器。瓦特到了那里,并很快修好了那些天文仪器,颇受迪科博士的赞赏。在迪科博士的帮助下,瓦特在格拉斯哥大学建筑物的角落里开了一个类似大学附属数学仪器制造所的店铺,出售各种数学器具、乐器、玩具,以及其他一些杂品,兼做一些修理工作。由于瓦特生性害羞,不善于做生意,他的店铺的生意并不太好,大都从事订货的制造。

瓦特的工作场所不知不觉成为教授和学生的科学研究俱乐部。瓦特经常和他们交流经验,相互请教,他们也经常邀请瓦特到研究室去修理各种出毛病的机械装置。不久,瓦特就成为格拉斯哥大学研究所不可或缺的人物了。精于数学的瓦特,对于机械的转动时间和所注入的药品的份量能够立刻计算出来。如果由于机械装配的缘故导致实验的失败,瓦特就会深入最微细的地方加以检查,立即便能发现是哪个部分的毛病。遇到不懂的地方,他会主动地请教教授或学生们,还经常跑到大学的图书馆里查阅相关的资料。原本就被誉为有数学天才的瓦特在这种实践中慢慢掌握了先进的技术,同时也开阔了眼界。他开始一步步向着科学大道迈进。

瓦特在大学里认识了化学家约瑟夫·布莱克和约翰·鲁宾逊,并从他们那儿学到不少科学理论知识。他们三人对改进蒸汽机都颇有兴趣,经常聚在一起热烈讨论。

1764年,格拉斯哥大学的一台纽可门蒸汽机的教学模型坏了,请瓦特来修理。瓦特不但很快地修好了这台模型,而且对这台最先进的蒸汽机进行了深入研究。瓦特发现,它严重浪费了蒸汽,他还发现这是因为损失了蒸汽的潜能,于是他在机身外加了一个凝汽器,从而大大降低了蒸汽消耗量。后来,瓦特终于找到解决问题的途径:在汽缸外面单独设置一个蒸汽冷凝器。他立即租下一间地下室,借了一笔资金来进行试制。他和几个助手夜以继日地试验,经过无数次失败后,终于在1768年制造出能够运转的蒸汽机。

1769年1月5日,瓦特取得了“降低火机的蒸汽机和燃料消耗量的新办法”的专利。这种单动作蒸汽机采用了多种新措施,如用油来润滑活塞、在汽缸外设置绝热层等,从而使它的耗煤量大大降低,只有纽可门蒸汽机的四分之一,而动作又比纽可门蒸汽机迅速、灵活。一些本来因为排水困难快要关闭的煤矿,使用瓦特设计的“单动作蒸汽机”后,生产很快就得以恢复。

1782年,瓦特又获得“双动作蒸汽机”专利。1784年,瓦特在他的一份专利里提出“平行连杆机构”,有了它,蒸汽机具有更广泛的实用性。4年后,瓦特又发明离心调速器和节气阀。1790年,他又完成汽缸示功器的发明。至此,瓦特才算完成了对蒸汽机的整个发明过程。到19世纪三四十年代,蒸汽机已在全世界广泛应用,进入所谓的“蒸汽时代”。

在历史上,工业革命与美国革命、法国革命几乎是同一时期出现的。虽然人们当时似乎对工业革命认识不清楚,但是今天我们可以看出它对人类日常生活的作用显然要比那两场伟大政治革命都重要得多。因此,瓦特是历史上最有影响的人物之一。

瓦特在原有的纽科门蒸汽机基础上发明的新式蒸汽机结构,在这之后的50年之内几乎没有什么改变。瓦特蒸汽机发明的重要性是难以估量的,它被广泛地应用在工厂,成为几乎所有机器的动力,改变了人们的工作生产方式,极大地推动了技术进步,并拉开了工业革命的序幕。它使得工厂的选址不必再依赖于煤矿而可以建立在更经济更有效的地方,也不必依赖于水能从而能常年地运转。这进一步促进了规模化经济的发展,大大提高了生产率的同时也使得商业投资更有效率。蒸汽机为一系列机密加工的革新提供了可能,更高的工艺保证各种机器包括蒸汽机本身的性能提高。经过不断的努力,引入更高气压的蒸汽,蒸汽火车、蒸汽轮船很快便相继问世。

瓦特除了蒸汽机的发明外,还发明一种先进的液体比重计和一种新的信件复印机,他还最先提议用螺旋桨来推进轮船,并且第一个采用“马力”作为功率的单位。

1790年以后,优厚的专利税终于让他脱离贫困,从此,他可以不必受事业浮沉和生活问题的困扰,纯粹是为了乐趣而进行研究了。1819年8月25日,瓦特在希思菲尔德郡的家中去世,享年84岁。后人为纪念这位伟大的发明家,把功率单位定名为“瓦特”。

进化论奠基人达尔文

查尔斯·罗伯特·达尔文(Charles Robert Darwin,1809—1882),英国生物学家,进化论的奠基人。他曾乘贝格尔号舰作了历时5年的环球航行,对动植物和地质结构等进行了大量的观察和采集;出版《物种起源》这一划时代的著作,提出了生物进化论学说,从而摧毁了各种唯心的神造论和物种不变论。除了生物学外,他的理论对人类学、心理学及哲学的发展都有不容忽视的影响。

达尔文于1809年2月12日出生于英国塞文河畔的希鲁兹伯市。他的父亲是当地的名医,母亲是位富家小姐,但长年体弱多病。

达尔文8岁那年,他母亲因病去世了,不过,由于姐姐们的细心照料,达尔文失去母亲的悲哀慢慢变得淡了。达尔文很喜欢独自散步,路上的一草一木、一花一果都能吸引他的注意力。此时的达尔文已对植物变异产生了好奇心,他会时常盯着它们沉思默想,地上的甲虫、天上的飞鸟都能带给他无限的欢乐。

刚过8岁的达尔文被父亲送去上学。自小生长在大自然中的达尔文非常讨厌学校硬性规定死背书的教育方式,此时的学习变得毫无乐趣可言。对于背诵诗句的事,他总是草草应付了事,因此,他的老师对他的评语是:“成绩平平,智商不高。”

达尔文虽不喜欢学校的课业,但是对博物学却很感兴趣,尤其是热衷采集标本。不管是植物、动物、昆虫,或是石头、贝壳、印章等,他都收集起来,堆满了房间和庭院。

全身心沉醉于各种动、植物的达尔文,学业上并不突出,转学也没见学习成绩有任何好转迹象。懂医学的父亲决定把他送进医学院去学医,但他对医学一点兴趣也没有。他的父亲看着儿子整天埋头于在他看来是“不务正业”的事情,很为他的未来担心,义正辞严地对他说:“如果你实在不愿学医,你就学习做牧师吧。总之,你不能变成游手好闲的人。”1828年初,在确信自己对宗教并不怀疑之后,达尔文听从父亲的劝告,进入剑桥大学的基督学院“深造”。

在剑桥大学,他认识了通晓各门学科的亨斯罗教授,这个人对达尔文的一生起了极其重大的作用,他们一见如故,不久成为至交。亨斯罗热心地指导达尔文学习植物学、昆虫学等,达尔文也虚心地向他求教。亨斯罗教授曾建议达尔文看些地质学方面的书籍,并告诉他要成为一个博物学家,探索生物进化问题,地质学知识是不可缺少的,因为不同地层的化石往往反映了生物进化的历史,而动物化石是活着的动物的祖先。达尔文听从了亨斯罗教授的意见,努力研究地质学,并利用各种机会进行实地地质考察。从实地考察中,达尔文明白了一个道理:科学在于把事物分门别类,借此推导出一般的规律和结论。

1831年的夏天,达尔文完成了剑桥大学的学习回到家中。一天,他收到亨斯罗教授的一封信,信中说:英国海军部所属的皇家勘探船贝格尔舰准备去南美洲进行考察,船长很乐意找一位志愿自费负担航行期间的自然科学考察费用的科学家出海考察。亨斯罗认为达尔文是合适的人选,建议他参加这次航行。尽管父亲对此事表示坚决反对,但达尔文最终还是说服父亲同意了自己的这次出海考察。

1831年12月27日,达尔文开始了随贝格号为期5年的环球旅行,可以说这次环球旅行是西方科学史上最有价值的一次旅行。

在这次漫长又艰辛的旅途中,达尔文亲眼目睹了许多美丽奇异的自然景观,观察了火山和若干原始部落,经历过地震,发现了大量的动植物化石,考察了种类繁多的动植物生长及生活情况。更为重要的是,他对此作了大量的航海日记,把自己的所见所闻一一详细记录了下来。这段经历奠定了他以后研究的基础。

航海环球考察结束后,30岁的达尔文与他深爱多年的表姐爱玛结了婚。以后的20年,达尔文一方面进行各种生物实验完善理论,一方面与一些科学家讨论有关生物进化的问题。同时,他出版了一系列著作,并由此成为英国最杰出的生物学家之一。

1859年,他的《物种起源》一书震惊了世界,其中提出的“物竞天择,优胜劣汰”的进化论观点影响深远,是历史上第一部系统撰写生物进化规律的书。1871年,他的《人类的由来》一书打破了世人“所有生物是上帝创造”的观念,提出“人是由类人猿进化而来”的观念,引起社会各界人士的广泛讨论。

尽管达尔文所提出的生物进化论的观点在科学发展史上具有极其重要的地位,但在当时,达尔文却是十分不情愿地发表这一论点。他担心一旦提出这个论点,他和他的家人将被视为异端、受人排挤迫害。他的担心是正确的,因为污蔑和嘲讽像潮水似地倾泻而来,即使在一个世纪之后,仍然有许多人不能接受他所提出的进化论。在当时,他的理论被许多人视为异端邪说看待。

但是,《物种起源》的意义是毋庸置疑的。马克思曾说,达尔文的《物种起源》非常有意义,这本书可以用来当做历史上的阶级斗争的自然科学根据。甚至也有人说,1859年成为划分科学史前后两个“世界”的界限。《物种起源》的出版使生物学发生了一场革命,这场革命如同马克思主义登上历史舞台一样,意义重大,影响深远。达尔文远离大城市的繁嚣,在他宁静的庄园里准备着一场革命;马克思自己在世界嚣嚷的中心所准备的也正是这种革命,差别只在杠杆是应用于另一点而已。

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