技術(shù)進(jìn)步：工業(yè)革命的先聲（上）

從15世紀(jì)中葉到17世紀(jì)中葉，在技術(shù)發(fā)展的歷史上是一個(gè)承先啟后的過渡時(shí)期。一方面，中世紀(jì)后期以來，無數(shù)實(shí)用的微小的技術(shù)改進(jìn)得到了繼承和發(fā)展并用于實(shí)踐；另一方面，這一時(shí)期的技術(shù)進(jìn)步為即將到來的工業(yè)革命做了準(zhǔn)備。導(dǎo)致近代前期技術(shù)進(jìn)步的原因，首先與這個(gè)時(shí)期的一系列基本特點(diǎn)有關(guān)。15世紀(jì)開始的地理大發(fā)現(xiàn)，為歐洲各國向海外擴(kuò)張創(chuàng)造了前提，隨之而來的國際貿(mào)易的發(fā)展，又提出了增加生產(chǎn)的要求。與此同時(shí)，15世紀(jì)中期以來，歐洲人口的增長也為國內(nèi)市場的發(fā)展提供了推動(dòng)力，這同樣也刺激了對(duì)產(chǎn)品的需求。而采用新的技術(shù)(包括生產(chǎn)工具和工藝）是增加生產(chǎn)、提高生產(chǎn)率的主要途徑之一。作為生產(chǎn)力一部分的技術(shù)的進(jìn)步，歸根到底又對(duì)這個(gè)時(shí)代的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)產(chǎn)生了重大影響。

1.活字印刷術(shù)的普及

活字印刷術(shù)在中國宋代就已發(fā)明。歐洲是在15世紀(jì)中葉才開始使用這種技術(shù)的。

1454年，在美因茲的谷滕堡，用活字版印刷而成的《圣經(jīng)》問世。印刷商舍費(fèi)爾(約1425-1502年）年輕時(shí)曾在巴黎當(dāng)抄寫員，依靠以此掙來的一點(diǎn)錢上學(xué)讀書。后來在美因茲的谷滕堡一家印刷廠當(dāng)學(xué)徒。他是歐洲第一個(gè)用字模鑄出鉛字并用來印刷書籍的人。他一生印過300多種書，也是第一個(gè)在書上印上出版日期、地點(diǎn)和印刷者姓名的印刷商。

活字印刷技術(shù)很快就在歐洲流傳開來。1480年時(shí)，擁有印刷機(jī)的城鎮(zhèn)有100多個(gè)；20年后，這樣的城鎮(zhèn)已有近250個(gè)。16世紀(jì)上半期，美洲也開始享受到活字印刷帶來的好處。而到16世紀(jì)中葉，鑄字、印刷機(jī)器、操作方法等趨于成熟，直到工業(yè)革命時(shí)代為止沒有大的變化。

活字印刷術(shù)的普及使鑄造鉛字成為一種專門技術(shù)，不久就出現(xiàn)了印刷用鉛字的買賣交易，鉛字的規(guī)格也趨于標(biāo)準(zhǔn)化。1540年，意大利學(xué)者比林古喬在其著作中介紹了鑄字方法，據(jù)說這是歐洲最早的見諸于文字的鑄字技術(shù)資料。1567年，法國印刷廠主普朗坦(約1520-1589年）對(duì)鑄字方法作了更詳盡的描述。普朗坦曾在安特衛(wèi)普從事書籍裝訂業(yè)，后來轉(zhuǎn)向印刷業(yè)。他也是最早使用銅版印制書籍插圖的出版商之一。到17世紀(jì)中期，生產(chǎn)鉛字的技術(shù)已有很大的進(jìn)步，有一種機(jī)器每天可生產(chǎn)4000個(gè)活字。鑄字的金屬材料也有了變化，用摻入了銻的合金取代了最初的錫鉛合金，從而使活字更加堅(jiān)硬耐磨。

印刷機(jī)也經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)展過程。起初，印刷機(jī)都用木材制作，每天約能印300頁紙。而在16世紀(jì)末，改進(jìn)后的印刷機(jī)和新的操作方法使效率明顯提高，每天能印1000多頁。

活字印刷術(shù)的普及，使知識(shí)的傳播形式發(fā)生了革命性的變化。傳播范圍和速度都十分有限的手抄本，被大量機(jī)器印刷的書籍所取代。例如，還在1501年，托勒密的《地理學(xué)指南》就已出了7版，這無疑對(duì)歐洲人的地理觀念以及地理探險(xiǎn)活動(dòng)產(chǎn)生了重大影響。近代前期，歐洲的一系列科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明，都是借助于印刷術(shù)而得以廣泛流傳和普遍應(yīng)用的。可以說，活字印刷術(shù)使歐洲進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。

2.采礦和冶煉 （1）技術(shù)書籍

1505年，關(guān)于礦石開采和貴金屬冶煉的兩本實(shí)用技術(shù)書《礦山手冊(cè)》和《試驗(yàn)手冊(cè)》在德國問世。這大概是歐洲在礦冶方面最早的技術(shù)書籍。由于適應(yīng)了正在興起的采礦冶金業(yè)的發(fā)展，這兩本書很受歡迎，如《礦山手冊(cè)》在短期內(nèi)就多次再版。

之后，比林古喬的《論高熱技術(shù)》于1540年在威尼斯出版。書中系統(tǒng)而又廣泛地論述了冶金技術(shù)，并介紹了鑄造工藝及有關(guān)的機(jī)械裝置。

1556年出版的阿格里科拉的《論金屬》，是集采礦冶金知識(shí)之大成的著作。這部共分為12篇的著作，對(duì)采礦和冶金的每個(gè)過程都作了詳盡的的描述和評(píng)論，對(duì)各種礦脈形態(tài)、采礦冶煉工具都畫出了插圖。

阿格里科拉對(duì)當(dāng)時(shí)還流行的帶有迷信色彩的找礦方法進(jìn)行了批評(píng)，認(rèn)為可以通過對(duì)自然現(xiàn)象的觀察找到金屬礦脈，并特別指出了有泡沫的泉水、暴露于地表的露頭、植物的異常等情況。他介紹了不同種類的礦脈以及利用羅盤等儀器測礦的方法，闡述了勘探、開采、篩選、熔煉礦石的原理和操作，描繪了各種機(jī)械和器具。他還專門談到了礦工的常見疾病和事故，提出了預(yù)防的辦法。

（2）采礦和選礦

近代前期，對(duì)于有色金屬礦開采的熱情，使得用于采礦的機(jī)械裝置的發(fā)明和制造十分活躍。

礦石從礦井內(nèi)部提升到地面，在16世紀(jì)初，還主要是由靠人力或畜力拉動(dòng)的絞盤來實(shí)現(xiàn)的。不久，水車提供的動(dòng)力被用于這一目的。但由于使用水力所需的設(shè)備較為昂貴，所以起初只是在一些開采貴金屬礦的礦區(qū)使用。

隨著礦井越來越深，排水成為一個(gè)困難的問題。15世紀(jì)后期，在薩克森的一些礦井中開始挖掘水平巷道用以排水。同時(shí)，也采用了排水裝置把水提升到地面排出。

提升水的裝置是多種多樣的，從帶勺斗的鏈?zhǔn)窖b置到利用空氣或流體力學(xué)原理的泵，都被普遍采用。16世紀(jì)中葉，中歐的鏈?zhǔn)窖b置每小時(shí)可從60米深的礦井中抽出15000升水。那時(shí)還出現(xiàn)了一種大型水車，它帶動(dòng)纜索可將盛水的大皮囊或裝礦石的勺斗從200多米深的井下提升到地面，8小時(shí)可排水100立方米，相當(dāng)于600多個(gè)工人或35馬力的工作量，而操縱這種機(jī)械只需兩個(gè)人。水泵的制造技術(shù)有了明顯提高，空吸泵的使用比較廣泛。為了適應(yīng)深礦井提水的需要，發(fā)明了由多個(gè)空吸泵組合起來使用的串連吸入泵。

正是空吸泵的發(fā)展和普及，促使當(dāng)時(shí)最優(yōu)秀的科學(xué)家去研究真空問題。伽利略、托里拆利、帕斯卡都曾在這個(gè)方向上努力并作出了貢獻(xiàn)。

礦山抽水裝置很快被用于城市供水系統(tǒng)，奧格斯堡、倫敦、巴黎先后建造了利用水力驅(qū)動(dòng)的提水裝置，被提升到水塔的水通過較細(xì)的管道輸送到城市各處。

在中世紀(jì)，礦石的碾磨和粉粹，主要靠手工勞動(dòng)。15世紀(jì)，這道工序開始使用機(jī)械，出現(xiàn)了專門的搗碎機(jī)，每臺(tái)機(jī)器的搗錘從起初的一個(gè)發(fā)展到后來的3-4個(gè)，其所需的動(dòng)力可由水車提供。到16世紀(jì)時(shí)，出現(xiàn)了綜合運(yùn)用各種手段處理礦石的選礦廠。在這里，礦石被篩選、沖洗、焙燒、搗碎，成為純度較高的礦砂。

這個(gè)時(shí)期的礦山機(jī)械，普遍使用了曲柄、連桿和齒輪。這些機(jī)械雖然主要仍用木材制造，但一些易磨損的零部件已采用了銅、鐵甚至鋼等金屬材料。

（3）冶煉與煤的利用

15世紀(jì)時(shí)，使用鼓風(fēng)設(shè)備的立式高爐逐漸發(fā)展起來，取代那些須設(shè)在能夠利用自然風(fēng)力的地點(diǎn)的臥式爐。新型高爐容量大、爐溫高。產(chǎn)鐵量增加。

那時(shí)煉鐵工藝主要采用"直接法"，即將木炭與礦石混合放入熔爐內(nèi)燃燒，使鐵礦石熔化凝聚。然后將熔爐打碎，敲掉礦渣，就獲得了煉就的鐵。

16世紀(jì)，由于冶煉業(yè)的發(fā)展，木柴作為主要燃料日益短缺，這種情況促使人們把目光轉(zhuǎn)向煤。煤雖然很早就被開采利用，但它作為一種新的主要能源而發(fā)揮作用、產(chǎn)生影響則是在16-17世紀(jì)。

1612年，西蒙.斯特蒂文特獲得了用煤冶煉鐵礦石的專利。在此之前，人們已嘗試過用煤煉鐵，但煤在燃燒時(shí)揮發(fā)的硫化物影響鐵的質(zhì)量，使鐵容易碎、不能錘打加工。斯特蒂文特的發(fā)明，是先"消除煤中一切可能使金屬變壞或變質(zhì)的東西"。也許，他已能將煤制成焦炭。

不久，達(dá)德利于1619年在他父親設(shè)于伍斯特郡的鐵廠中進(jìn)行了試驗(yàn)。他改變了高爐的結(jié)構(gòu)，用煤煉出了優(yōu)質(zhì)的鐵，而且成本比原先用木炭降低了30％左右。

與此同時(shí)，煤在其他生產(chǎn)部門中也得到利用，如燒制玻璃，烘烤用于釀造啤酒的麥芽等。據(jù)說，用煤烘烤的麥芽釀出的啤酒有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。人們還發(fā)現(xiàn)，烘烤麥芽可與使煤轉(zhuǎn)化為焦炭結(jié)合起來進(jìn)行。在英國內(nèi)戰(zhàn)時(shí)期，德比郡成功地實(shí)現(xiàn)了二者的結(jié)合。

（4）鑄造和鍛造

用生鐵或銅澆鑄出各種器物的技術(shù)在這一時(shí)期有了較大進(jìn)展。例如，在用生鐵澆鑄炮彈時(shí)，開始用多坑鑄模取代單坑鑄模；在澆鑄大批量產(chǎn)品時(shí)，逐漸使用了木制的或金屬制的鑄模，這種鑄模分解為幾塊，以便澆鑄后能將它們?nèi)〕觥?6世紀(jì)時(shí)，還出現(xiàn)了彼此分離的沙箱和粘土型芯的技術(shù)。

在將生鐵鍛成熟鐵時(shí)，使用了簡單的機(jī)械鍛錘。在當(dāng)時(shí)的一些鐵工廠中，這類鍛錘的重量可達(dá)300公斤，每分鐘可錘擊60-120下。1557年，在波希米亞的一個(gè)鐵工廠中，每個(gè)鍛錘的日產(chǎn)量為73公斤鍛鐵。