文明交流促進世界的進步——以蒸汽機的產生與發展為例

張旭陽（河南大學歷史文化學院，河南 開封 475001）

一、蒸汽機的演變歷程

蒸汽機是將蒸汽的能量轉換為機械功的往復式動力機械，是第一次工業革命的前進動力。對蒸汽應用的研究最早就可以追溯到1世紀古希臘數學家亞歷山大的希羅發明的汽轉球，這是蒸汽機的雛形。但汽轉球只是能算是一個模型或者是逗樂的游戲。1679年法國物理學家丹尼斯·巴本制造了第一臺蒸汽機的工作模型。與他同時代的薩繆爾·莫蘭也提出了蒸汽機的主意。托馬斯·塞維利和托馬斯·紐可門分別于1698年和1712年制造了早期的工業蒸汽機。但是紐科門的煤礦用蒸汽機的熱效率很低，并不適合大規模應用。1764年英國的科學儀器工匠詹姆斯·瓦特為格拉斯哥大學修理紐可門蒸汽機模型時，注意到了這一缺點，并于最終于1765年發明了設有與汽缸壁分開的凝汽器的蒸汽機。瓦特的創造性工作使蒸汽機迅速地發展，他使原來只能提水的機械，成為了可以普遍應用的蒸汽機，因此瓦特是蒸汽機的改良者（何繼江，2013）。

二、1500年后歐洲的科學發展軌跡

自西羅馬帝國覆滅之后，希臘羅馬所代表的古典文化經由蠻族諸王國的吸收改造和發展后，形成了歐洲文化的雛形。而興起于地中海東部的伊斯蘭文明，利用地中海優勢的地理位置，廣泛吸收和發展了希臘羅馬文明，印度文明的成果。在阿拉伯帝國的翻譯運動中 ,阿拉伯的學者把大量的哲學，醫學，數學，天文學著作翻譯成阿拉伯語。諸如蘇格拉底、柏拉圖、亞里士多德、希波克拉底、歐幾里德、阿基米德、托勒密等人的學術著作，以及印度的數學和天文學論著。

大量的希臘羅馬典籍被譯成阿拉伯語得以在伊斯蘭地區傳播，阿拉伯人從中國獲得的造紙術，使得出版產業在地中海的阿拉伯地區廣泛發展，圖書館被建立，僅巴格達就擁有36個主要的圖書館（杰克·戈德斯通，2015）。 “在歐洲處于蒙昧時代時 ,阿拔斯帝國逐步成為文明的保護者 ,古老的科學和哲學傳統保存下來;希臘文、敘利亞文、梵文和波斯文的著作被譯成阿拉伯文而不至失傳 ,出現了十進位制和零這類發明”（托馬斯·李普曼，1985）。因此 ,“全世界都感謝阿拉伯語在傳播中世紀高度發展的阿拉伯科學知識方面所起的媒介作用。”（赫伯特· 戈特沙爾克，1987）14世紀以后 ,古代希臘羅馬文化典籍陸續從阿拉伯人西侵和十字軍東征以后重新傳入歐洲 ,被新興的資產階級人文主義者吸收借鑒并加以改造創新,為歐洲文藝復興的興起提供了豐富的思想文化養料 ,也正是在“復興古典文化科學”的口號下 ,文藝復興運動開始逐步發展起來,這也得益于阿拉伯—伊斯蘭文化對古代文化遺產的保存和繼承。

歐洲自然科學的發展是在對傳統認知的否定上起步的。16世紀初新大陸的發現使得航海家認識到原來希臘地理學的錯誤，1543年哥白尼發布的日心說則推翻了托勒密和亞里士多德的地心說觀點。1573年丹麥天文學家第谷·布拉赫發表了他在1572年對仙后座一顆超新星的發現，改變傳統歐洲自亞里士多德以來對于天空亙古不變的看法（杰克·戈德斯通，2015）。到十六世紀末和十七世紀初，曾經被接受了1000多年的亞里士多德、托勒密、伽林的思想，逐漸被質疑。長期以來束縛在歐洲自然科學發展上的枷鎖在逐步的松動，種種新自然發現，使得一直以來對于自然認知有著一個呆板印象的歐洲開始重新認識自然世界，并引發了歐洲的科學家、哲學家等等重新思考、研究的熱情。

科學協會也相繼成立，其中較為有代表性的主要在英法兩國。1620年法國出現自然科學社團，后法國國王的支持下，于1666年成立了巴黎科學院（王佐，1983）。英國的自然科學社團產生得更早，規模影響也更大。數學家機械學家威爾金斯是英國17世紀青年科學家的首領，他創立的哲學學會吸收了大批著名的科學家，成為1660年英國皇家學會產生基礎。而到了英國皇家學會成立時，有會員100人，到70年代達到200人（王佐，1983）。后由羅伯特·波義爾，艾薩克·牛頓先后領導的皇家科學學會，公開地倡導使用自然原理、科學儀器來進行研究。科學家對科研儀器的需求，提高了工匠對于科學儀器的認知，而工匠制造的儀器又通過市場流入尋常百姓家。尤其是牛頓萬有引力定律的提出，使得英國皇家科學會的地位如日中天。科學也成為貴族顯貴，社會潮流所談論的話題。同時科學的發展也改變了當時的教育環境，歐洲近代教育的核心是形成了一套嶄新的知識體系，近代自然科學中的天文學力學地質學以及諸多人文學科的發展，使許多近代教育學家認識到科學的巨大威力和實用價值，因而主張在學校教育中大量增加有關自然科學與社會科學的新學科。

三、文明交流產生的蒸汽機

科學技術的發展和教育理念的改變，雙重沖擊了當時的歐洲社會，使得學習科學技術成為一項熱門的活動。并且大量的工匠以及各類的制造業者，都從科學技術的發展中獲利，科學在歐洲有了一個廣泛的社會基礎（馬世力，1993）。大批的工匠科學家也在這一時期紛紛出現，如紐可門，他接受的過教育大約只有小學教育，后來做過鍛工，還經營過鐵器制造。改良蒸汽機的發明者詹姆斯瓦特，曾在倫敦的一家儀表修理廠作了一年的徒工，又接受了儀器制造匠的培訓，并最終在格拉斯哥大學獲得“數學儀器制造師”的職位，這也是他對蒸汽機研究的開始。1774年瓦特將自己設計的蒸汽機投入生產。之后，改良蒸汽機幾乎全面地覆蓋了所有的工廠動力需求。它改變了工業產品的生產方式，工業生產技術由此開始全面發展并拉開了工業革命的序幕。工廠的選址不必再依賴于煤礦和水能，可以建立在距離市場更近的地方，規模化經濟的發展由此逐步開始，資本的投入獲得的產出更多，加速了資本主義的發展。蒸汽機也為后來一系列車床加工的革新提供了可能，精湛的工藝保證各種機器包括蒸汽機本身的功能提高。經過一代代科學家與工匠的不斷努力，更高氣壓的蒸汽被引入到蒸汽機，蒸汽火車、蒸汽輪船也很快相繼問世。

結語

每項科學成果的產生是由幾個科學家，或者工匠們直接的研究制作的，但是其背后知識的積累卻是幾個世代的成果。而產生了蒸汽機的歐洲科學時代，則又是另一個大量的知識，文化的交流與積累的成果。來自阿拉伯的自然科學知識沖擊和刷新了歐洲對世界認知，新大陸的發現促進的資本主義萌芽的發展最終使得科學在歐洲廣泛的扎根傳播，而作為對外貿易，擴張的急先鋒的英國，更是走在時代的前列，蒸汽機的成功應用，拉開了工業時代和現代全球社會的大幕。