(脚本编写：沈东方视频协调员：刘方圆)
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本期提要
从木材到煤炭
这一变化始于16世纪初。此后，英国经历了200多年的经济增长，人口不断增加，海外贸易和战争规模不断扩大，整个国家欣欣向荣。
木材的短缺造成了木材的高价，严重影响了英国人的日常生活。他们不得不寻找一种替代燃料用于烹饪和取暖、炼铁和制盐。
自16世纪以来，随着木材的稀缺和价格的高企，人们忽视了燃煤的禁令，转而使用廉价的煤来生火。同时，烟囱的应用极大地改善了室内燃煤的条件，将煤变成焦炭用于金属冶炼的技术也逐渐成熟，使得煤炭迅速成为英国人民生产生活的主要燃料。煤炭需求的快速增长促进了英国煤炭开采业的蓬勃发展。
煤矿井下水位挖好后，地下水不断涌入矿井，造成矿井积水，甚至淹没整个矿井，造成停产停产停产。17世纪初，英国煤炭资源丰富的纽卡斯尔地区的矿工们惊慌地向国会报告，由于煤矿渗漏问题日益严重，纽卡斯尔的煤矿将在20年内被地下水完全淹没。
从水车到蒸汽机
为了解决排水问题，人们绞尽脑汁想出了各种方法。17世纪初，最初用于灌溉农田的——链式水车被用于矿井排水，使采煤作业深度可超过地下1000米，于是开始大规模应用。但问题是：使用成本太高。用人力来驱动水车将会付出天文数字的工资，用动物的力量来驱动也是昂贵的。
水车如何不受季节和气候的影响有效运行？有人期望发明一种不需要外力就能连续运行的“万能机器”来解决这个问题，但这是徒劳的。解决矿井排水问题需要真正的科学帮助。
1643年，伽利略的学生托里切利用水银代替水做实验，成功地在玻璃管中创造了真空，从而证明了空气有重量，发现了气压。
托里切利的实验结果越过阿尔卑斯山传到北欧，引起了全世界科学家的浓厚兴趣。在英国，科学家波义耳对空气压力进行了科学分析，并于1662年提出了著名的波义耳定律：理想气体的压力与其体积成反比。在这一点上，人们对空气甚至所有气体的压力特性有了科学的认识。
法国科学家帕宾曾担任波义耳的助手。1679年，他利用液体沸点随气压升高而升高的原理，发明了世界上第一台压力锅。
帕潘构思了蒸汽机的工作原理，并于1690年发表。之后，帕潘在实践中设想了各种使用蒸汽机的方法，如推船、发射炮弹等，都没有成功。他于1712年在贫困中死去。
英国陆军工程师萨维里是第一个将气压原理与矿井抽水联系起来的人。萨维里注意到家乡德文郡煤矿的排水问题，根据帕潘的蒸汽机原理发明了一种水泵，取名为“矿工之友”，并于1698年获得专利。但这种泵控制阀依赖人工操作，操作复杂，使用不便，泵送高度有限，安全性堪忧。只能作为自然力泵的补充，还没有推广。
不断改良的蒸汽机
萨维里的老乡兼五金商纽科曼和科里曾经帮助萨维里制作蒸汽泵的模型。他们根据Papan的想法改进了savery的机器，从而制造出世界上第一台可以全天连续运行且运行成本相对较低的蒸汽排水机—— newcomen，并于1712年获得专利。后来，成立了一家专利公司来推广和销售这台机器。
到18世纪中叶，纽科门蒸汽机已在英国各地煤矿广泛用于排水，解决了煤矿积水问题，促进了英国经济持续繁荣增长。
纽科门蒸汽机也不是没有缺点：它在运行过程中需要燃烧大量的煤炭，以至于根本无法离开煤矿。一旦距离稍长，运煤速度跟不上烧煤速度，只能灭火停工。此时，蒸汽压力问题是科研热点。1763年冬天，英国格拉斯哥大学购买了一台纽科门蒸汽机模型用于物理实践，实验者詹姆斯负责维护
lass="candidate-entity-word" data-gid="3832855" qid="6542957355955393799" mention-index="0">瓦特。瓦特研究之后发现，如果把加热和冷却过程分离，在气缸之外设置一个单独的冷凝器专门用来冷却蒸汽，就能有效解决这一问题。
通过反复试验，瓦特终于在1768年研制出样机，次年取得专利。瓦特蒸汽机的工作效率是纽科门机的三倍，耗煤量却只有后者的四分之一，很快就在各个煤矿取代了纽科门蒸汽机的位置。
此后瓦特不断改进他的蒸汽机，在二十年中相继发明了能够实现圆周运动的齿轮传动装置、前后都由蒸汽推动做功的双冲程气缸、调节蒸汽机转速并能稳定输出动力的离心调速器，以及能够指示气缸压力的气压计，不断取得专利，从而完成了改良蒸汽机的全过程。
蒸汽机推动工业革命
瓦特的改良蒸汽机既安全又稳定，不仅运行成本低廉，还是一种广泛适用于各种制造业领域的“万能机”，除了在煤矿中抽水、运煤，还迅速被应用到冶金、面粉、铸币、纺织等行业，在英国全面建立起以大机器生产为标志的近代工业，使英国实现了工业革命，生产力水平获得质的增长，国力猛增，最终成为世界霸主。
考察蒸汽机发明、发展的历史不难发现：英国的资源禀赋限定了它解决社会生产危机的路径；英国社会对新能源、新动力的需求乃是蒸汽机发明的最大推动力；科学知识的进步需要广泛的交流传播，它必须与现实生产活动相结合才能发挥最大威力；专利权等制度的建立则为新发明的出现提供了充分保障。
自然资源、社会需求、科学技术和制度保障四种因素共同作用，促成了蒸汽机的出现和英国工业革命的完成，实现了社会生产力的跨越式增长，这一历史经验是值得注意的。
作为推动工业革命的主要因素之一，蒸汽机可谓居功至伟。工业革命的主要标志就是以机器取代人力、以大规模工厂化生产取代个体手工生产。瓦特改良蒸汽机后，带来了一系列技术革命，推动着手工劳动向动力机器生产飞跃。
一言以蔽之，资本主义生产完成了从工场手工业向机器大工业过渡，实现了欧洲从传统农业社会转向现代工业社会的重要变革。
工业革命是翻天覆地的，所创造的巨大生产力，极大改变了社会面貌，并带来深刻的社会关系变革。从此，社会上出现了两大对立的阶级：工业资产阶级和工业无产阶级。而率先完成工业革命的西方资本主义国家，则利用技术进步带来国力强盛，通过船坚炮利、拓展殖民等，逐步建立起对世界的统治，深刻地影响到后来一战和二战的世界格局。
（本栏目总撰稿为卜宪群,本期作者为山东师范大学历史文化学院孙文栋）
中外大事记
中 国
公元1720年
康熙皇帝派兵安定西藏。
公元1722年
康熙皇帝逝世，雍正继位。
公元1723年
清朝开始实行“摊丁入亩”政策。
公元1726年
清朝在西南地区实行“改土归流”。
公元1727年
清朝设立驻藏大臣。
公元1728年
中俄两国正式签署《恰克图条约》。
西 方
公元1720年
英国南海公司破产，又称“南海泡沫事件”，与密西西比泡沫及荷兰郁金香泡沫并称欧洲早期的三大经济泡沫。
公元1725年
彼得一世逝世。后来，马克思评价他：彼得大帝用野蛮制服了俄国的野蛮。
公元1727年
英国皇家学会会长、英国著名的物理学家牛顿逝世。
公元1728年
丹麦探险家维他斯·白令发现白令海峡。