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第17章 工业科技(2)

1806年,曼彻斯特建立了第一家大型织布厂,机械织布机由蒸汽机驱动。到1818年,已有15家机织布厂。1833年,英国纺织厂有8.5万台机械织布机。而同时,在农村及小城镇,有几十万手工织布工人为糊口靠劳动工资谋生。不久,机械织布机占领了毛织业。

在18世纪90年代,棉纱生产集中在一些迅速涌现的工厂里,首先是在兰开夏郡、诺丁汉郡,特别是在海港利物浦的后方地带及在曼彻斯特附近、苏格兰西部地区和港口格拉斯哥附近发展起来。这些地区因而成为世界上最古老的工业区,棉纺业也成了最早的工厂产业。

矿业和冶金业的变革

英国传统的小型炼铁业,都以原始方法用简陋的“高炉”冶炼矿砂。18世纪初,它已不能满足对生铁日益增长的需要。

1753年,人们在一座抽去空气的炭窑或圆炉中将烟煤加热、烘烤,最后使之可用于高炉,发明了烧制焦碳的过程,木材在冶炼厂被焦煤所代替。由于煤供应充足,为增加生铁的产量创造了前提。放弃木炭方法后,原本设在林木茂盛的地区的炼铁厂迁移到矿区,矿区逐步发展为工业区。

煤、铁的结合构成开创工业化道路的支柱之一,矿业是第一批较大的企业部门之一。对煤日益增长的需要,也促使商人投资购买新的矿山设备,并获得相应利润。那些勘察出其领地有煤矿的大地主,由于个人无法筹足开矿所需资金,因此资本公司逐步建立。如英国东印度商业公司,这些股份公司将新矿山企业的领导权交给一个由股东选出的委员会,由他们监督矿山的开采及经营。

蒸汽机在矿山及炼钢厂的首次使用是钢铁工业的一个发展。煤和矿砂产量能够持续上升,对钢铁工业的发展起着决定性作用。

煤炭工业作为工业原料及不可缺少的新兴能源,日趋重要,矿工的人数及煤的采用量年年上升,大大推进了煤炭工业化。

与煤的开采相适应,铁厂的产量也在增长。蒸汽机制造厂、纺织机械厂、炼铁厂及很多其他生产部门相继出现,它们都需要用铁。冶金厂于是成为一个较大的行业单位。

从1776年起,蒸汽机首次用于冶金厂。由于煤碳被任意使用,高炉的容量也随之增大,生铁产量也随之提高。在炉内,用蒸汽机鼓风比过去用水轮驱动可以获得更高的温度,也能更快更好地炼出铁。几年后,英国已开始出口钢材制品。

从1782年起,轧钢技术成熟,它在几十年内对生产钢板、型钢以及钢轨(后者自1820年起)都具有重要意义。轧钢机、锻压面及拉丝机替代了古老的手工操作。

从1803年起,矿山首次将蒸汽机用于运输。在英国,钢铁开辟了新的使用范围。除制造机器,生产军火和工具、耕犁以及其他农业器械、制造锅炉和盛器外,建筑业中的铁桥和其他钢铁结构也日趋重要。1755年,第一座铁制拱桥建立。1787年,出现了第一艘铁船,这也象征着造船业新时代的即将来临。

机械制造业

由于机械纺机以及蒸汽机的发明,18世纪末人类对机器的需要量迅速增加。在英国中部地区,由于有煤及铁厂、炼焦及轧钢厂做基础,工厂四处出现,向工业提供标准的机器。

一些纺织企业也因此放弃了本行,光搞铸造和机器制造。这样,第一批纺织机械厂陆续出现。

1775年,约翰·威尔金森为第一台蒸汽机制造了第一台汽缸镗床,从而开始了机器制造业的一系列发明和发展。这时,用木材制作的机器零件被铸铁替代。

1787年,机器和车轴滑动轴承获得了专利。10年后,螺丝车床出现了。这种车床装有固定导轨,切削工具装有机械传动装置,以加工夹紧的工件,其基本原理已与现在的车床结构相同。这种新式车床的出现,使生产任何数量、形状的完全相同的机器零件成为可能。

1831年,出现了一种车削螺丝的三板牙架。之后,这种板牙架发展成螺丝车床,这是工业进一步发展的必要前提。1830年,蒸汽锤被制造出来,快速刨床在机制业和木材加工业中被迅速应用。

英国的机械制造业,尤其是工具机械制造业日益专业化,并逐渐繁荣起来,用机器生产机器的生产工序日趋细致、精确,系统研究、科学钻研也达到了前所未有的精密和积极。英国一些领先的机械制造工厂的厂校内,培训出来的设计人员已能将工艺技能和精确科学相互结合。这样,机械制造业从一开始就贡献突出,在个别领域还起着决定性作用(直到20世纪)。

在工厂中,体力劳动分工越来越细,机械代替了笨重的体力劳动。随着机器被应用,新的行业也不断涌现,用机械生产方式进行生产,除了生产生产资料外,还逐步生产消费品,该过程一直延续到现在。

现代工业的诞生

历史上第二次工业变革,是从钢铁及钢铁制造业的变革开始,以电力的应用为标志,以产业的结构巨大变化为告终。期间,不仅传统的钢铁工业、机器制造业发生了根本性的变化,还兴起了电气、化工、汽车、石油等一系列生产部门。第二次产业变革则打破了传统的工厂制度进程,奠定了现代工业生产制度。

生产的发展一方面创造出日益丰富的产品,另一方面也创造出新的社会需求,要求有新产品、新机器、新部门、新生产技术。

第二次产业变革在20世纪初最先在美、德两国开始,他们以新兴的钢铁、石油、电气、化工、航空等工业震撼了世界。美、德两国的工业变革将英、法两国远远抛在后面。

第二次产业变革是在大机器工业内部进行的。这种大工业内部部门间的兴衰对社会结构的冲击表现为渐进式,它并未使生产方式发生根本性变化,但这个渐进的冲击足以使资本主义社会从自由竞争阶段过渡到垄断阶段。

第二次变革中兴起的许多产业部门植根于第一次变革,它们在第一次变革中只是刚刚萌芽。如钢铁、煤炭、机械加工等行业,尚未完全摆脱原始生产状态,在第二次变革中,这些老行业的新发展导致了石油、电气、化工、汽车、航空等新部门的出现,从而使整个工业的面貌焕然一新。

电气化时代

电的应用,使工业和社会进入了一个新的时期,也将近代工业与现代工业划分开来。

1890年,美国在科罗拉多建立了第一座水力发电站,用水路或铁路供应煤炭的热电站主要是供应较大城市市政建设用电。而由水电站供电的区域在枯水季节也能获得电能,这样,就出现了将所有电站连接在一起的电力网。一个电厂偶然停电时,也能保证继续向用户供电,跨越区域供电在很大程度上得到保证。连接的电网已跨越国境,国际间的电力补偿使各个电厂能最大限度地使用设备。

由于电能较易输送,因此很多加工工业可在大工业集中的同时远离煤源水源的地方建立。

电力工业不仅有利于工业,也有利于商业及手工业。使用电动工具和电动机械,可在小单位和极小的单位中使工作简化,并便于机械化。

电动机不仅是工业部门的一个动力机械,也带给运输事业新激励。1880年,出现了第一架电动吊车,1887年首次出现电动矿用机车。1899年,伦敦的第一条电动地下铁道交付使用。1908年,在矿井中使用第一台电动运输机。1912年,瑞士第一列电力牵引火车开始行驶。在一些西欧铁路的电气化工程,也已把蒸汽机车几乎完全替代。在纺织工业部门,电力纺织机已全部取代蒸汽机。1883年,第一座电厂在柏林出现。

石油工业

19世纪中叶,当时灯用燃料主要是菜油和鲸油。在美国、俄国和罗马尼亚,也在小范围内使用石油的产品,但由于石油要注入油池,以原始的方式提炼,所以产量非常有限。

19世纪50年代,北美掀起勘探较大石油油田的热潮,尤其在有油从地下冒出来的地方。开始,石油是装在橡木桶里用马车装运的。1863年,在油田建设了第一条铁路线,石油开始装在货车上。1871年,开始使用油槽车皮运送石油。

刚开始时,石油仅作润滑油脂使用,偶尔用作灯油。一个新的工业开始形成后,石油贸易便成为一项赚钱的买卖了。

1862年,美国的洛克菲勒和人合伙在俄亥俄州的克利夫兰建了一座炼油厂,几经兼并发展,到1882年,它已经发展成为一个巨大的托拉斯。

1897~1906年,诺贝尔兄弟俩在俄国铺设了世界上第一条输油管道,900千米长的油管至今还联系着里海旁的巴库与黑海旁的海港城市巴统。

渐渐地,欧洲国家也开始着眼于油轮。目前,油轮运输已占世界运输业一个很大比重。对油轮、对整个航运及内河船运来说,作为动力能源,石油具有决定性作用。

1913年,美国根据威廉·伯顿提出的石油热裂变理论,将每吨石油提炼成汽油的产量翻了一倍多。第一次世界大战后,汽车和航空事业的迅速发展又向石油提出了新的任务。从此,石油工业开始飞速发展。

化学工业的崛起

化学工业是由实验室的科学试验发展起来的。19世纪,化学工程利用机械工程的进步,利用冶金工业、机械、制造业和陶瓷玻璃工业的产品后,进而发展起来。化学工业是科学研究结果和整个工业化过程中各种工业技术进步成果相互结合的产物。

化工厂:18世纪末,纺织工业需求大量漂白、洗涤以及染色材料,首批化工厂只是纺织工业的辅助行业。纺织工业需要稀酸加工纺织纤维,不久,稀酸在冶金工业用作矿砂的分离剂,之后又用于炸药工业和肥料工业。当时,硫酸还是生产纯碱的初级产物,纯碱与硫酸是工业化学品中最重要的产品,对织物的漂、染、印不可或缺。

1791年,法兰西第一家制碱工厂投产。法国虽是第一个发展化学工业的国家,但除了硫酸和制碱厂外,还有其他化学分支行业。

德国化学工业先驱者李比希(1803~1873年)指出,植物生长要从地下吸取化学成分,而这种成分会慢慢枯竭。除了施厩肥外,向土地适当施加矿物肥料也会提高亩产量。英国从1842年起开始生产化肥。同时期,德国也兴建了制造磷酸盐化肥的首批工厂。

化学工业由于有效结合新的发现与经验,因此逐步从纺织工业的附属辅助工业发展成为一个新的规模很大的工业部门,进而促进了技术与工业的进步。

染料:焦油染料工业始于英国化学家珀金(1837~1907年)的一项发明。1856年,他首次合成生产出一种苯胺染料。此前,染料多半从植物或动物中提炼生产。

染料的使用范围不只是纺织品,皮革、油漆、皮毛、造纸、印刷、粉刷以及贴面装饰都使用染料。

19世纪中叶,德国的焦油染料工业有一些企业开始时规模很小,现在则居于领导地位。这些工厂度过了开始成长阶段中的困难,在德意志帝国建立后发展成有影响的企业,现已成为德国最大的企业之一。

19世纪下半叶到一战爆发前,德国的焦油染料工业空前繁荣。1877年,德国占世界合成染料的产量的一半。1904年,德国染料工业的利益集团建立。

一战期间,美国建立了大规模的炸药工业,战后,这些工厂转而生产染料。1914年前,美国的染料由德国供给。美国化学染料公司发展起来,以后与世界最大企业杜邦化学康采恩合并。

在英国,一战后创立了帝国化学工业公司,它将最大的英国化工厂组在一起,形成了一个庞大的相关利益共同体。

药业:在焦油染料工厂建厂初期,工厂除了生产硫酸和苏打外,还经常生产其他品种的化学产品。除了生产大量的染料和肥料,还生产中间化学产品和制剂。除大企业外,各国还有数目不小的中小企业,它们主要是对中间产品继续进行化学加工。

制药业主要是由这些药厂或药房发展而成。在德国20世纪下半叶,制药业日益昌盛,在名医和药物学家的紧密合作下生产药物和疫苗。如赫希斯特染料厂从1833年起,开始从事药物研究,大量生产合成药剂。其产品品种日益扩大,如匹拉米董、结核菌素、奴佛卡因、胰岛素等。

第三次技术革命

19世纪末以来,自然科学飞跃发展,尤其是物理学的革命,为第三次技术革命开辟了道路。

相对论和量子力学的创立,使人们对物质世界的认识扩展到高速和微观领域,并有力促进了其他基础科学和技术科学的进一步发展,为新技术领域的开辟提供了理论基础。

通过核物理的研究,核爆炸得以实现,核反应堆得以建成,使原子能的开发和应用成为现实;通过探索分子、原子和固体中电子的运动规律,研究不同波段的电磁辐射的特殊矛盾,有力地推动了电子技术的发展;在机械、电磁的电算工具的技术基础上,吸取了数理逻辑和电子学成果,诞生了电子计算机;空间技术几乎集中和物化了现代科学技术的所有重要成就。

现代科学技术的一个突出特点,就是从个体劳动转变为有组织的社会化集体劳动,其研究规模巨大、探索领域之深广,远超以往。

第三次技术革命以原子能、电子计算机、空间技术为主要标志,包含丰富的内容,广泛反映在能源、材料、控制、信息、工艺等各个方面。

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