技术进步:工业革命的先声(下)
3.玻璃制作

制造玻璃的历史十分悠久,但不少技术和方法在漫长的历史过程中已经失传。中世纪后期,玻璃制造技术在威尼斯已达到很高的程度。虽然威尼斯当局竭力限制玻璃制造工艺的外传,但到16世纪中期,欧洲各地差不多都已了解意大利人的技术。

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1612年,在佛罗伦萨出版了一本名为《论玻璃技术》的书,这也是第一部有关玻璃制造的专著。作者内里是一个神职人员,在游历意大利和低地国家时,收集了许多玻璃制造技术方面的资料。

1615年,由于官方禁止使用木柴作为制造玻璃的燃料,英国人改造了玻璃熔炉,使之适合于烧煤,同时也采用了一些新的设备和工艺。

近代初期流行的哥特式建筑风格刺激了对彩色玻璃的需求。1540年,德国人许雷尔把提炼铋剩下的矿渣同玻璃一起熔化,结果得到了钴兰色的玻璃。16世纪末,利巴维乌斯发明了制造红宝石色的玻璃的方法,即在烧制玻璃的材料中加入黄金。随后,格劳贝尔发明了使用金属作为制造有色玻璃添加材料的更为简便的方法。而内里则提出,可用溶解于硝酸和盐酸混合液中的黄金给玻璃着色。但这时有关制造彩色玻璃的技术,在很大程度上是对这些技术的重新发现。因为远在古代人们就能制造出彩色的玻璃。

建筑业的发展,产生了对平板玻璃的需求,威尼斯和纽伦堡的工匠开始摸索制作这种玻璃的技术。但适用于制作镜子的大片玻璃,大概直到17世纪中叶才能生产。

4.机械制造 (1)动力机械与利用蒸汽的尝试

对水力和风力的利用,是有悠久历史的。利用这类自然力的机械装置,在近代前期也发生了一些变化。

15世纪中叶,欧洲出现了一种新型的卧式水车,其叶轮安装在一根横轴上。这种水车很快在欧洲各地流行。在这种水车的基础上,陆续又作了一些改进,例如把轮上的叶片改为水斗,从而使水车在水流较小的地方也能运转,增强了适应性。那时的水车还都是用木材制造的,能够产生的动力也有限,一般只是用它来带动一副磨或一个杵锤等简单的工具。到16世纪,水车提供的动力逐渐增大,叶轮的直径原先平均为2-3米,现在可加大到5-6米。

阿格里科拉曾介绍过一种轮径达10米、可产生10马力动力的大型水车。同时,出现了以水力为动力的锻锤、鼓风机和抽水机。

在没有水力资源可以利用的地方,人们便寻找别的动力来源。在沿海地带,使用风车是很普遍的,尤其是在荷兰。荷兰人在14世纪时对风车作了改进,使它能够方便地适应风向的变化。在近代前期,由于风车的改进,它所能提供的动力,大致比以前提高了20%到40%。

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工业生产发展的需要,推动人们去寻找新的动力来源。

16世纪中叶,意大利学者卡尔达诺在一本汇集物理实验和发明的书中,提到了利用蒸汽作为动力以及通过冷凝蒸汽来制造真空的方法。1601年,意大利物理学家波塔描述了一种利用蒸汽压力排除液体的装置,他还设计了可冷凝蒸汽获得真空而后借助于大气压力使水进入容器的装置。

17世纪上半期,人们开始尝试利用蒸汽来驱动机器。意大利人布兰卡在1629年谈到了一种气轮机,它利用蒸汽对叶片的冲击使叶轮转动,并通过齿轮的传动而带动某种机器。一年后,英国发明家拉姆齐的一项使用蒸汽动力的发明取得了专利,它能把深矿井中的水提升到地面,使磨矿机连续运转。

这些发明都只是对蒸汽的初步利用,而且事实上没有普遍推广应用,制造使用气缸和活塞的蒸汽机的努力,是到17世纪末期才开始的。

(2)金属加工机械

近代初期,螺杆在机械中逐渐被普遍应用。达.芬奇在自己的笔记和图样中,曾介绍了使用螺杆的机械装置。起先,制作螺杆的材料主要是硬木,到16世纪中叶,才逐渐使用青铜。螺杆的制作,在很长时间内用的是凿子凿和锉刀锉的办法。1569年,法国一位工程师贝松(1540-1576年)介绍了他的螺纹车床。这种车床除了能够加工螺杆外,还可在安装凸轮和模板后加工更精密的金属制品。贝松的创造对机床制造和仪器制造有重要意义,但在很长时间里没有得到普及。直至18世纪初期,能够加工金属件的车床仍是不多的。

螺旋压机的出现及其实际应用,大概是在15世纪末16世纪初。据说,在制作教皇尤里乌斯二世的印玺时就使用了螺旋压机。这种压机主要用于制造硬币。16世纪中叶,以奥格斯堡和苏黎世为中心,硬币压机的使用范围很快扩大。

与锻锤有相关联系的冲压锤,也在16世纪初期出现,它被用来冲制铜碗之类的金属器皿以及硬币。冲压锤对劳动生产率的提高作用明显,以至于亚琛的行业公会作出规定,不能直接使用这种机械获得制成品,只能用普通的压延锤制造铜片或铜板,进一步的加工则应该用手工操作。

金属滚轧机械也出现于15世纪末,达.芬奇曾描述了一种滚轧机。差不多同时,德国的达.芬奇式的人物丢勒(1471-1528年)介绍了纽伦堡已在使用的拉制金属丝和制钉的机械。

(3)纺织机械

纺织业是近代前期较早引入各种机械设备的生产行业之一。例如,大型的梳蔴机逐渐取代了手工梳蔴;毛纺业中开始使用悬挂式洗羊毛机;丝绸业中采用了大型的整经滚筒;英国首先使用机械来漂洗布匹和使布面起绒;荷兰发明了织带机,它能同时织几条带子,并将织好的带子卷在轴上。

有些纺织机械在近代之前已在欧洲使用,但在近代前期有了改进。意大利在中世纪就已经使用纺纱机,到16世纪后期,一个佛罗伦萨女工已能同时管理500个"纺锤"。中国在公元前数百年早已发明的提花织机,在中世纪就已传到意大利,但在很长时间里没有什么变动,直到16世纪末和17世纪初,才相继出现了一些新式的机械织机。

针织品是15世纪末开始流行的,但初时完全是靠手工编织。随着人们对舒适美观的针织品如毛线帽、毛线袜等的需求不断增长,针织机械也应运而生了。

1589年,英国人威廉.李设计制造出了第一台织袜机。这是一种用脚踏板驱动的机器,起先只能织出平面织物,然后再缝合成袜子。后来,李对它进行了改造,使之能直接织出成形的袜子。使用这种织袜机的工效,比手工劳动要高5-10倍。但也正因如此,李的发明被认为是有害的。因为它可能剥夺大批工人的生计。李也未能获得这项发明的专利。在这种情况下,李被迫离开英国,带了10来个工人到法国里昂办厂。但在法王亨利四世死后,他因外国人和新教徒的身份而受怀疑,被迫放弃自己的工厂去了巴黎,在那里默默无闻地生活,直至去世。他的同伴们回到了英国的诺丁汉,机器编织最终在那里发展起来。

5.火炮的发展

火药发明于中国,大约在13世纪时传入欧洲。15-17世纪频仍不断的陆战、海战和海外征服,使欧洲迅速地发展了利用火药的近代武器——火炮。

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15世纪,欧洲各国先后制造出了滑膛炮,出现了用铸铁制成的炮弹。不久,根据用途、口径、炮筒长度的不同,炮的种类进一步划分。16世纪初,纽伦堡的制炮工匠们开始采用标准口径。炮弹的弹头被制成空心的,内部装填炸药;而装发射药的弹筒用纸板和皮革制成。把数门小口径炮紧密排列而组成的多管炮,也已出现。

火炮除了用于陆战,也开始用于海战。15世纪中叶时,欧洲各海洋国家的大型战舰大多已安装了火炮。起先,这种铜制火炮安装在舰首或舰尾的甲板上,可以移动。到这个世纪末,出现了舷炮,即把火炮安装在战舰的两侧,在船的舷侧开一些用于射击的炮孔。当时,大型战舰装备的火炮已达100多门。舷炮的使用,对海战的战术及船舰的构造都产生了很大的影响。此外,在海军装备的火炮中,射程更远的长筒炮逐渐取代了中短筒炮。在1588年英国和西班牙的海战中,由于英国舰队装备的长筒炮占了95%,只有5%是中短筒炮,而西班牙舰队的长筒炮只有56.5%,中短筒炮则占了43.5%,结果英国舰队凭借火炮方面的优势和据此而采取的新战术,战胜了西班牙的无敌舰队。