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三次工业革命的时间和介绍

第一次:1860年-19世纪中叶(人类开始进入蒸汽时代)
工业革命不能仅仅归因于一小部分发明家的天才。尽管天才无疑发挥了作用,但最重要的是18世纪末发挥作用的各种有益力量的结合。除非在强烈需求的刺激下,发明家很少进行发明。
许多原理是各种新发明的基础,在工业革命之前的几个世纪就已为人所知,但由于缺乏刺激,尚未应用于工业。例如,蒸汽动力就是这样。在古埃及的希腊时代,蒸汽能源被人们所知,甚至被应用,但它仅用于打开和关闭神庙的门。
然而,在英国,为了从矿井抽水和转动新机器的轮子,迫切需要一种新的能源。因此,人们进行了许多发明和改进,直到最终开发出适合大规模生产的蒸汽机。
这些有利条件导致了一系列发明,使棉纺织业在1830年实现了全面机械化。在这些新发明中,理查德·阿克赖特的液压纺纱机(1796)、詹姆斯·哈格里夫斯的多轴纺纱机(1770)和塞缪尔·克朗普顿的步行纺纱机(1779)都是优秀的。液压纺纱机可以在皮辊之间纺出细而结实的纱线;使用多轴纺纱机,一个人可以同时纺8根纱线,然后是16根纱线,最后可以纺100多根纱线;走轴纺纱机又称“骡机”,因为它结合了液压纺纱机和多轴纺纱机的优点。所有这些新的纺纱机很快生产出的纱线比织工能处理的多得多。
然而,在那个时候,并没有发明织物机,它仍然是由劳动。一位名叫埃德蒙·卡特赖特的牧师试图纠正这种不平衡。1785年,他获得了最初由马和后来的蒸汽驱动的电动底盘的专利。这项新发明制造不良,在商业上无利可图。

然而,经过20年的改进,其最严重的缺点得到了纠正。在20世纪20年代,这种类型的电动织机实际上已经取代了棉纺织工业中的手动织机。
正如纺纱的发明导致相应的织造发明一样,一个部门的发明促进了其他部门的相应发明。新型纺纱机需要动力,比传统的水车和马匹提供的动力更丰富、更可靠。1702年左右,托马斯·纽科门(Thomas Newcomen)制造了一台原始蒸汽机,广泛用于从煤矿抽水。然而,与它提供的能源相比,它消耗了太多的燃料,因此它在经济上只适用于煤炭行业本身。
1763年,格拉斯哥大学的技术人员詹姆斯·瓦特开始在纽科门改进蒸汽机。他与制片人马修·博尔顿(MatthewBolton)建立了商业伙伴关系,后者为相当昂贵的实验和早期模型筹集了资金。事实证明,这项活动非常有效;1800年,当瓦特的基本专利到期时,约有500瓦的博尔顿蒸汽机在使用。其中,38%的蒸汽机用于抽水,其余用于为纺织厂、炼铁炉、面粉厂和其他行业提供旋转动力。然而,蒸汽机的成功发明也离不开当时的自然环境和社会因素。早在公元前120年,古埃及就有人研究蒸汽作为一种动力。
据统计,在接下来的1800年里,有20多位发明家试图使用蒸汽作为动力,但他们中没有一人被改造成相对完善的蒸汽机并广泛用于生产。因此,有人说:“如果瓦特早出生一百年,他和他的发明就会一起消亡!”因此,环境也非常重要。
蒸汽机的历史意义经常被有意或无意地夸大。它提供了一种开发和使用热能的方法,并为机器提供驱动力。因此,它结束了人类对动物能源、风能和水的长期依赖。在这个时候,人类已经获得了巨大的新能源,很快,人类可以开发其他化石燃料,即石油和天然气,如果隐藏在地球中。

于是出现了一种趋势,导致了当时的情况:西欧和北美的人均可用能源分别是亚洲的11.5倍和29倍。在一个经济和军事力量直接依赖可用能源的世界里,这些数字的重要性显而易见。事实上,一些人认为,欧洲在19世纪对世界的统治是建立在蒸汽机的基础上的,但蒸汽机的作用不应过分强调,因为欧洲在19世纪对亚洲和非洲的征服主要是军事征服。
新的棉纺机和蒸汽机需要增加钢铁和煤炭的供应,这一需求已通过采矿和冶金部门的一些改进得到满足。最初,铁矿石是在一个装满煤的小熔炉中熔炼的。森林的枯竭迫使生产者转向煤炭;大约在1709年的这个时候,亚伯拉罕·达比发现煤可以变成焦炭,而普通的木材可以变成煤。事实证明,焦炭和煤一样有效,而且价格要便宜得多。大比的儿子开发了一种由水轮驱动的巨大风箱,这是第一台机械操作的高炉,大大降低了铁的成本。
1760年,约翰·斯梅顿进一步改进;他放弃了Darby使用的皮革和木质风箱,取而代之的是一个泵,由四个带有活塞和阀门的金属圆柱体组成,由水轮驱动。最重要的是亨利·科特所做的改进,他于1784年发明了“搅拌”方法来去除铸铁中的杂质。小把铸铁放在一个混响炉和混合或“混合”。通过这种方式,熔合中的碳从熔合中循环的空气中的氧气中去除。碳和其他杂质的去除会产生比以前脆性铸铁或铸铁更具韧性的热铁。
当时,为了跟上钢铁行业日益增长的需求,煤矿开采技术也在不断改进。最重要的是,蒸汽机用于矿井排水,安全灯由汉弗莱·戴维爵士于1815年发明;安全灯大大降低了采矿的危险性。
由于这一发展,英国在1800年生产的煤和铁超过了世界其他国家的总和。更具体地说,英国的煤炭产量从1770年的600万吨增加到1800年的1200万吨,然后在1861年增加到5700万吨。同样,英国的铁产量从1770年的5万吨增加到1800年的13万吨,然后在1861年增加到380万吨。铁资源丰富,价格便宜,适合一般建筑。因此,人类不仅进入了蒸汽时代,而且进入了钢铁时代。
纺织、采矿和冶金行业的发展导致需要改进能够运输大量煤炭和矿物的运输方式。1761年,朝着这个方向迈出了最重要的一步;那年,布里奇沃特公爵在曼彻斯特煤矿和沃斯利煤矿之间开辟了一条7英里长的运河。曼彻斯特的煤炭价格下跌了一半;后来,公爵将运河延伸至默西河,其成本仅为土地搬运工收取的价格的六分之一。这些令人难以置信的结果导致了运河挖掘的高温,因此1830年英国有2500英里的运河。
与运河时代平行的是道路建设的伟大时期。起初,这条路很原始,人们只能步行或骑马旅行;雨季时,这条路上的货车很难用马拉。
1850年后,一群道路工程师——约翰·梅特卡夫(John Metcalfe)、托马斯·特尔福德(Thomas Telford)和约翰·麦克阿丹(John McAdam)——发明了一种技术,即建造能够承受全年交通的硬路面。马车的行驶速度已从每小时4英里提高到6英里、8英里甚至10英里。夜间旅行也是可能的,因此从爱丁堡到伦敦的旅程花了14天,只花了44个小时。

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