工业革命为何出现在英国？ | 循迹晓讲
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◎ 作者：熊掌
◎ 编辑：马戏团长
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今天来谈一谈工业革命的话题。
这个也算是个学术界和互联网老生常谈的话题了，仅笔者见过的就有从思想的角度、从文化的角度、从人力成本的角度还有从地缘角度分析工业革命为何能在欧洲爆发的文章。
◎ 在某乎上应该能看到各种不同角度的解读
今天我们不谈这些高大上的理论，只是简单的从技术和物质基础的角度来分析一下，为什么第一次工业革命首先在英国爆发，而没有在中国等其他国家首先出现的原因。
说起第一次工业革命，不得不提到几个标志性的发明：
首先是第一次工业革命的核心技术发明——蒸汽机；其次是代表着交通方面进步的——火车；最后还有为工业革命提供足够材料的钢铁冶炼技术。
正是这些技术共同铸造了第一次工业革命和英国的全球霸主地位。我们的话题也将围绕这几个方面的技术来展开。
在回顾19世纪中国机器工业发展史的时候，我们总要说到，中国人从未见到过包括蒸汽机在内的一整套机器体系和现代工厂制度，所以在引进现代工厂和大机器生产的过程里反复摸索，走了很多弯路。
可是，为什么在第一台工业蒸汽机出现的时候，英国就能开发出一整套的机器与制度与之相匹配的呢？
答案是：英国人根本不需要发明这些。相反，是英国的工程师们发明了蒸汽机去为一整套工厂制度和机器体系补齐了最关键的一环。
◎ 现代工厂制度也是工业革命的重要一环
那么，这套工厂制度和机器体系是从哪里来的？答案是从古罗马时代开始，经历一千多年不断积累起来的技术进步塑造出来的。
打一个简单的比方，不是为了一台发动机重新发明了一辆车，而是为一部车换了一台更好的发动机，不是为蒸汽机而发明了近代工厂，而是为早已存在的近代工厂提供了更好的动力选择。
在蒸汽机之前充当工场动力的是什么？是水车。
在蒸汽机诞生之前，英国的工场已从手工劳动过渡到了半机械生产，当时所依赖的动力正是水力。水车在古罗马时代即被运用于锯木场和矿场，到中世纪时，水力和风力的磨坊普及到欧洲各地。
仅在英国，在1300年就有8000~9000个水车磨坊和2000～3000个风车磨坊在运行。等到骡机、水力织布机这些纺织业的机器大量运用，各地工场对水力需求激增时，水车的数量增加到了70000台，在工业革命的早期阶段，水车的数量一直在增加，到1820年增加到120000台。
可以说到18世纪末，英国已经进入了准工业化社会。水力带动的机械成为英国工场的核心，水车不但能带动织布机、纺纱机，还能带动风炉和锻锤。各地的工场主们早就通过实践摸索搞清楚了怎样围绕外来动力来安排生产程序，材料如何储存，机器怎么建造和维护，动力如何输送，厂房结构应该是怎样的，怎样安排水力提供的产能，相关的知识英国的工厂主都已经了然于胸。
◎ 晚清景德镇的制陶工人
而此时，对于近代工厂的一切中国的匠户们还是陌生的，虽然在景德镇这样的商业生产高度发达的地方已经实现了生产分工和专业化，然而中国的工匠依赖手工操作，对使用非人力作为动力的机器生产程序一无所知。
不仅是生产环境、生产工序，就是蒸汽机本身的发明也借鉴了水车的结构。蒸汽机的动力传输系统是从水车的传动系统修改而来，这包括有凸轮、连柄、转轮、针齿轮、嵌齿轮、离合器、曲柄和撞板等很多零部件。通过这一套传动体系，可以将水车的慢速转动变换为机器运转需要的高速转动。
在蒸汽机达到实用之前，英国已经建立了许多个以水力为动力的工厂。水车不仅用来为纺织工业提供动力，也带动了金属冶炼和铸造行业，并为造纸、榨油、火药制造等许多行业提供帮助。
由于英国经济的发展，手工工作已经满足不了需要。然而水车工厂又面临着自然条件的限制，河流上搭建水车的合适地点总是有限的。为了修建一些生产高价值的货物，企业主甚至不惜拆除一些磨面粉的磨坊为水车腾地方。
◎ 有些水车工厂一直保留到现在，图为英国一处水车工厂遗址
蒸汽机的发明就是因应这样的需求而启动的。只要有煤炭，蒸汽机在哪里都能为工厂提供动力。在当时它就是一个解除了地理限制的水车代替品。蒸汽机的出现使得工厂数量的增长不再受到河流的限制。同时蒸汽机也应用在煤矿和铁矿上，为工业革命进一步展开提供了可能性。
炼铁工艺的进步是工业革命的标志之一。国内很多文章将明清的铁产量增长和同期的英国生铁熟铁产量做比较，认为明朝铁产量远高于同时期的英国，所以明朝也是有可能爆发工业革命的。
但这个论点犯了一点事实错误，那就是工业革命前和初期的英国根本就不是欧洲的炼铁强国。
英国本土的铁矿石和许多中国地区的铁矿石一样杂质太多，炼出的生铁品质太低。所以英国生产的铸铁和熟铁产量不高，品质较差，需要长期从瑞典和俄罗斯进口熟铁。由于含磷量太高，英国的生铁甚至无法进一步锻造成钢，英国所需要的钢也是一直依赖进口。
改变英国冶炼生产的是以焦炭炼铁为代表的冶金技术革新。
焦炭炼铁在中国得到大规模运用大约是明末清初，比英国大规模推行焦炭炼铁要早了几十年时间。然而两者推行焦炭炼铁也是因为同一个原因：木炭供应的短缺。
按照17世纪的工艺，炼成一吨生铁要消耗5吨木炭。从17世纪晚期开始，英国可以烧制木炭的树林面积迅速减少。木炭供应的减少意味着英国铁的产能无法大规模扩充。18世纪初期，英国工匠开始尝试使用焦炭炼铁，他们大概是参考了焦炭在冶铜和玻璃制造过程中的使用，开发出了英国自己的焦炭炼铁技术。使用焦炭炼铁之后，英国掌握了大批量生产铸铁的能力。
◎ 工业革命时代的铸铁工坊
那么问题来了，中英两国在18世纪的炼铁技术谁更胜一筹？这个问题的答案可以从火炮的铸造效果看出一点端倪。
18世纪英国海军使用的火炮都是使用本土的铸铁铸造而成，它们被称作是18世纪欧洲最优良的火炮，使用寿命大约比法制舰炮长2/3倍，能够装填的火药也更多一些。而清朝在19世纪初铸造的火炮则质量低劣，甚至出现过拳头大的砂眼。这样的铸造技术显然无法让人信服。
◎ 截图源自《鸦片战争时期中英铁炮优劣的调查研究》刘鸿亮
火炮铸造使用的技术和蒸汽机气缸使用的技术是相同的，能铸造出优良的火炮，打造坚固的蒸汽机气缸也就没有技术难度了。如果难以保证大型铸件的质量，自然也就谈不上制造出合格的蒸汽机。
英国人不但能够保证大型铸件的质量，还将炮眼钻孔技术应用到蒸汽机上，能够在气缸上钻出精确尺寸和位置的开孔。稍后，英国的工匠又发明出使用焦炭大批炼钢的技术，使得建设钢轨铁路成为可能。
与工厂和蒸汽机的故事类似，铁路也不是为了蒸汽机车的出现而专门发明的。它的诞生和英国人的传统交通工具四轮马车有很大关系。
随着煤炭在英国的广泛使用，英国各地的煤矿都进入了满负荷运转状态。煤炭属于廉价而运输量很大的货物，一般的运输办法是用四轮马车运载到附近的港口。再装到船上运送到英国各地。
17世纪70年代，英国每年要运输200万吨煤炭，其中接近75万吨是经由马路运输的。运输1吨煤炭需要10匹马和1辆车，而一个中等产能的煤矿每年也要产煤几千吨，如此数量的煤炭在马路上往来运输，给英国的马路造成很大破坏。马路路面一旦破碎，在遭遇暴风雨的时候就无法通行，煤矿的煤炭因此大量积压。
18世纪初，有一些煤矿主在煤矿和码头之间铺设了一些木头路轨，这么做的好处是路轨承受了车辆的压力，而路轨一旦受损，更换起来也很容易。后来为了增加木头轨路的耐用性，在木头轨道上包裹铁皮，接着又出现了全铸铁的路轨，这个时候的轨道就可以被称为铁路了。
◎ 纽卡斯尔港口的木制轨道遗址
这时的铁路上虽然仍使用马拉大车，但是完成了一些重要的技术革新。煤矿主们懂得了如何设置交叉路口、怎样设计停靠站点、使用机械装卸煤炭，并将车辆设计的更容易在铁轨上行驶。
经过重新设计以后，一辆马拉的有轨货车可以运送比普通马车多2倍的货物，铁路比马路更节省马的体力，同等长度的铁路马车比公路运输的货物要多5到8倍。
后来的发明家们，众所周知的史蒂文森，以及不那么出名的其他人，将改革目标锁定在了牵引车辆的动力上。1807年，将车轮牢牢锁在铁道上的工字型路轨诞生，这是蒸汽机车上路所需要的最后一个技术，1812年，世界上第一台实用蒸汽机车在工字轨上开始运行，比起史蒂文森表演性质的机车头来，这台蒸汽机车运行了二十年时间，是第一台真正投入使用的蒸汽机车。
因此，无论是现代工厂、铁路、还是各种纺织机械，或者是蒸汽机本身，都是长期技术积累的产物。这些技术有的已经发展了上百年，有的甚至可以追溯到罗马时期。
单纯从技术层面来讲，只有完全遵循了这条技术路径的欧洲、尤其是西欧才有资格成为工业革命的原发地。
最后我还想谈一谈人的问题。不管在中国还是在西欧的大多数国家，在当时都奉行行会制度。简单来说，就是一行只干一行的事情。
举个例子，道光时期的广东佛山锅匠，尽管他造的铁锅已经行销海外，技术精湛，然而他只懂得打造铁锅，木匠、石匠需要的技术就一窍不通了。然而发明一台蒸汽机并将它运用到实际生产中，需要的远不止一个门类的技术，它需要铁匠、木匠、石匠、车床甚至一部分建筑技术。
◎ 18世纪苏格兰的平民教育培育出一大批兼备理论知识和实践经验的发明家
在17世纪末和18世纪的英国，乡村、厂矿和新兴乡镇已经不受行会规矩的约束。在这里活跃着许多类似詹姆斯·瓦特这样的“万事通”人才。
瓦特当过木匠，进厂当过工人，还做过造船和盖房，对发明蒸汽机需要的技术知识无不精通，同时他还干过零售商，对如何推销自己的发明也很有经验。最关键的是，当时的瓦特已经不是一个文盲。
在他的家乡苏格兰正兴起面向平民子弟的学校教育，这使得瓦特具备一定的文化水平，这使他能够阅读英国、德国和法国的各种科技文献。他了解到欧洲科学家对于水在不同温度下变化的第一手研究，也有足够的动手能力将关于蒸汽的知识变成现实的蒸汽机。
这也就是瓦特和同时代明清工匠的最大不同所在。
明清的读书人懂文字会记录，但并没有掌握近代科学理论体系和研究方法，偶然有一些科学发现，记录也很不准确，在另一方面，拥有第一手丰富实践经验的工匠却是目不识丁，得不到科学方法论的指引，不知道怎样将自己的实际经验精确的记录下来。
近代科学理论体系的建立和针对一般平民的教育开放两者合起来，才涌现出数量多且充满创新精神的发明家。除此之外，专利制度对创新的保护、金融体系对工业投资的支持等方面的因素也是英国等少数国家所独有的，本文就不再深入了。
总之，从技术和物质积累的角度来看，第一次工业革命在欧洲，特别是在英国爆发，是一件水到渠成的事情。
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