经过一系列试验,瓦特发明了与汽缸分离的冷凝器,把汽缸内的蒸汽导人冷凝器内冷却。他努力提高汽缸和活塞的加工精度,增强其密闭性。在纽科门的机器里,蒸汽只是一种辅助力量,它实际是靠大气压力做功。瓦特的发明却是用蒸汽推动活塞动作。此外,他用润滑油提高活塞运转的灵活性,在汽缸外增加绝热层,使汽缸保持必要的工作温度。经过这一系列改进,瓦特于1769年制造出第一台蒸汽机,并获得专利。但是,瓦特发明的这台机器只有一个汽缸,很不完善,容易出故障,安装没有多久即被搁置一旁。不久,罗巴克的煤矿因积水而停产。1733年,罗巴克宣告破产。这一年瓦特的妻子死了。在这十分艰难的时刻,博尔顿帮了他的忙。
博尔顿是一家制造金属制品的手工工场主,经济实力雄厚。瓦特在几年前就认识他,并在1767年参观过他的工场。博尔顿的事业欣欣向荣,正需要一种理想的动力机来装备他的工场。罗巴克恰好欠博尔顿1200英镑的债务,后者提议,只要罗巴克把与瓦特的合伙合同转让给他,就免去其债务。博尔顿同瓦特的合作就这样开始了。1774,年5月,瓦特着手改进他的发明,不久第一台蒸汽机又能正常运转了。
经过反复试验,瓦特对他最初的设计做了很大改进,于1882年发明复式蒸汽机。经过改进后,瓦特的蒸汽机不仅提高了效率,而且成为一种用途广泛的万能动力机,可以成为各种机器的动力。索霍工厂首先装备了新式蒸汽机,用它来推动鼓风机、滚轧机、汽锤。新机器很快推广开来,它用于面粉厂磨面、炼铁厂鼓风、啤酒厂磨麦芽等。1785年,诺丁汉的舍尔棉纺厂安装了蒸汽机,从此成了纺织业的主要动力。蒸汽机在水陆交通运输业中的运用导致汽轮和火车的发明,从而使运输业发生了一场深刻的革命,使之进入汽船和铁路时代。
1790年以后,瓦特陆续获得了76000英镑的专利税,从一贫如洗一跃而为腰缠万贯的社会名流。他于1800年引退,将企业移交给儿子经营,自己居住在拉德郡一座占地40英亩的幽雅别墅中。他常在那里同一些著名科学家讨论问题,并在住房顶楼设置了一间工作室,继续从事发明活动。就在去世前不久,他还发明过一台雕像复印机。1819年8月25日,这位卓越的科学家发明家在希思菲尔德郡与世长辞。人们为了纪念瓦特,在著名的威斯敏斯特大教堂为他立了塑像,还用“瓦特”作为计算功率的单位。
蒸汽机的发明具有划时代的意义,它加快了英国工业革命的完成和世界其他地区工业革命的进程,使生产力的发展出现了一次前所未有的飞跃,因此,19世纪被称为“蒸汽机时代”。
瓦特的创造性才华是多方面的。他曾发明过简便的测距仪和透视制图机,还发明过液体比重计和信件复印机等;他最早提出水是化合物而不是单质的观点,并最先提议用螺旋桨推进轮船,最先采用“马力”作为计算功率的单位一个一生中能有一项发明已是了不起的事,而他一生中却取得了一零九十三项发明的专利权。就是这样一个发明。天才,在童年时却被人视为低能儿。
名副其实的发明大王
——美国发明家爱迪生
爱迪生于1847年2月11日出生在美国俄亥俄州米兰镇。有人说,爱迪生7岁那年,因看见母鸡孵小鸡,便以为人也是由蛋孵出来的。于是他把孵蛋的母鸡轰走,自己一屁股坐在鸡蛋上……还有一次,爱迪生看见气球上升,便以为人肚子里充满了气也一定能升到天空中,便用发酵粉和其他原料配了一包粉给小伙伴服用,结果小伙伴未能腾云驾雾,反而腹痛得满地打滚。至于别的故事就更多了,人们在搜集他的童年故事的同时,都惊讶地发现爱迪生的童年总是被周围发生的一切所激动,他充满着好奇心,并迫切想把一切付诸实验。
爱迪生8岁半时开始接受一生中惟一的学校教育。可是他极大的好奇心、微弱的听力以及爱捉弄人的脾性,很快使他陷入困境。仅过了三个月,校长便认为他“智力迟钝”不宜上学。母亲南希夫人只好接替了对爱迪生的教育任务。爱迪生因此读了格林·帕克的《自然与实验的哲学》和潘恩的一些著作,这些著作将爱迪生带到了一个奇妙的世界之中。12岁时,爱迪生宣布自己已经长大并独立,于是找到一份活,在火车上卖食品及报纸。经过五六个月的报童实践,爱迪生初步显示了卓越的经商才能。
爱迪生事业的转折点是1862年8月的一天,他因奋不顾身地救了一名电信收发员的小儿子,从而有机会学习使用发报机,这是他电信生涯的开始,也使他对电子机器产生了浓厚的兴趣。自此以后,他经常废寝忘食地阅读各种科技书籍,并不断进行实验。
1868年,爱迪生以报务员的身份来到了波士顿。同年,他获得了第一项发明专利权。这是一台自动记录投票数的装置。爱迪生认为这台装置会加快国会的工作,它会受到欢迎的。然而,一位国会议员告诉他说,他们无意加快议程,有的时候慢慢地投票是出于政治上的需要。从此以后,爱迪生决定,再也不搞人们不需要的任何发明。
1869年6月初,他到纽约寻找工作。当他在一家经纪人办公室等候召见时,一台电报机坏了。爱迪生是那里惟一的一个能修好电报机的人,于是他谋得了一个比他预期更好的工作。10月他与波普一起成立了“波普一爱迪生公司”,专门经营电气工程的科学仪器。在这里,他发明了“爱迪生普用印刷机”。他把这台印刷机献给华尔街一家大公司的经理,本想索价5000美元,但又缺乏勇气说出口来,于是他让经理给个价,而经理给了他4万美元。
爱迪生用这笔钱在新泽西州纽瓦克市的沃德街建了一座工厂,专门制造各种电气机械。他通宵达旦地工作,培养出许多能干的助手,同时也巧遇了勤快的玛丽,他未来的第一个新娘。在纽瓦克,他做出了诸如蜡纸、油印机等的发明,从1872至1875年,爱迪生先后发明了二重、四重电报机,还协助别人搞成了世界上第一架英文打字机。
1876年春天,爱迪生又一次迁居,这次他迁到了新泽西州的“门罗公园”。他在这里建造了第一所“发明工厂”,它“标志着集体研究的开端”。1877年,爱迪生改进了早期由贝尔发明的电话,并使之投入了实际使用。他还发明了他心爱的一个项目——留声机。电话和电报是扩展人类感官功能的一次革命;留声机是改变人们生活的三大发明之一。到这个时候,人们都称他为“门罗公园的魔术师”。
爱迪生在发明留声机的同时,经历无数次失败后终于对电灯的研究取得了突破,1879年10月21日,爱迪生点燃了第一盏真正有广泛实用价值的电灯。为了延长灯丝的寿命,他又重新试验,大约试用了六千多种纤维材料,才找到了新的发光体——日本竹丝,可持续一千多小时,达到了耐用的目的。从某一方面来说,这一发明是爱迪生一生中达到的登峰造极的成就。接着,他又创造一种供电系统,使远处的灯具能从中心发电站配电,这是一项重大的工艺成就。
他在纯科学上第一个发现出现于1883年。试验电灯时,他观察到他称之为爱迪生效应的现象:在点亮的灯泡内有电荷从热灯丝经过空间到达冷板。爱迪生在1884年申请了这项发现的专利,但并未进一步研究。而别的科学家利用爱迪生效应发展了电子工业,尤其是无线电和电视。
1887年,爱迪生在新泽西州的西桔建立了工业研究实验室,一直到20世纪都没有人能超过这个实验室。在新实验室里进行的第一个重大课题,是把1877年发明的留声机商业化。这时的爱迪生,意图把当时的“活动环境”和留声机同步联结起来,以普及推广留声机,结果却在这过程中发明了有声电影。
留声机的另一衍生物是碱性蓄电池。他动员了不少人力,用各种物质和化学元素,进行了几万次试验,最终制成了这种碱性蓄电池。完成新型蓄电池的时候,爱迪生已经60岁出头,他的事业兴旺发达,生活富裕,成为美国乃至全世界闻名的人物。可是,他并没有因此而安度晚年岁月,仍然像以往一样,全身心地投人到创造发明活动中,取得了一个又一个的辉煌成果。