英国工业革命的十个重大发明

英国工业革命几乎改变了每个人的工作和家庭生活。噪音、污染、社会动荡和重复性工作是为节省劳动力的机器、廉价舒适的交通工具、更实惠的消费品、更好的照明和供暖以及更快捷的通讯方式付出的代价。

任何入围的发明肯定都远非完整，但选择以下发明不仅是因为它们可以做什么，还因为它们如何让其他发明成为可能，以及它们如何改变数百万人的工作生活和日常生活。考虑的时期也很重要，这里取 1750 年到 1860 年之间的。

瓦特和博尔顿蒸汽机 伦敦科学博物馆

瓦特蒸汽机

蒸汽机利用加热后的水膨胀产生的动力，经常被认为是工业革命中最重要的一项发明，主要是因为后来许多其他重要的发明都使用了蒸汽机作为动力源。蒸汽机的诞生是为了抽出被淹没的矿井，使采矿可以更加深入。第一个蒸汽泵是由托马斯-萨维里（约1650-1715）在1698年发明的。1712年，托马斯-纽科门（1664-1729）完善了他的更强大的蒸汽泵，用于排出中部地区达德利煤矿的水。

苏格兰乐器制造商詹姆斯·瓦特（1736-1819 年）和马修·博尔顿（728-1809 年）一直在修补和完善蒸汽机的工作原理，直到 1778 年，他们做出了一个单独的冷凝器，大大提高了发动机的效率，增加了“马力”，这是瓦特创造的一个术语。该发动机还使用飞轮将其动力转换为更通用的旋转运动。瓦特的发动机仅使用纽科门发动机四分之一的燃料，而且价格便宜，几乎可以在任何地方使用。

到1800 年，英国拥有超过 2,500 台蒸汽机，其中大部分用于矿山、棉纺厂和制造工厂。其中 500 台发动机由伯明翰的瓦特和博尔顿工厂制造。从本质上讲，任何需要推、拉、举或压的工作都可以使用蒸汽动力机器来提高效率。蒸汽机被用于火车和轮船，所有这些用途恰如其分地引起了采煤业的繁荣。

动力织机

英国工业革命中的纺织业被机器改造了。1785 年，埃德蒙-卡特莱特（1743-1823 年）发明了动力织机。机器使布料生产速度提高了一倍，意味着不再需要熟练的手工织工。全自动机器只需要一个工人来更换完整的主轴。

动力织机首先在理查德·阿克莱特（1732-1792 年）拥有的工厂中得到有效使用。1809 年，英国政府授予卡特莱特10,000 英镑，以感谢动力织机为英国工业做出的重大贡献。

其他发明家提高了卡特赖特织机的效率，例如理查德·罗伯茨（1789-1864 年）在 1822 年制造了一种更可靠的铁制织机。到 1835 年，英国有 50,000 台动力织布机在使用。

动力织机的普及意味着发明家们不得不想出更好的纺纱机来为永不满足的织机提供足够的纱线。机器操作员不再需要任何纺织技能，只需确保机器保持运转，通常是一天 24 小时。随着更多工厂的兴起，创造了新的就业机会。纺织产品对每个人来说都变得更便宜，棉花种植园和煤矿等供应行业蓬勃发展。另一个连锁反应是，无良雇主在工厂系统中虐待工人引发了工会运动，以保护工人的权利和健康。

轧棉机

纺纱织布实现全面机械化后，纺织生产的速度和数量大大增加。接下来需要的是为永远饥饿的机器提供足够的原材料，尤其是棉花。棉花是手工采摘、分类和清洗的，通常由美国南部大型种植园里的奴隶完成。来自马萨诸塞州的伊利-惠特尼（1765-1825 年）在一个棉花种植园里发明了轧棉机。

温斯洛荷马的棉花采摘者

轧棉机最初由马或水车提供动力，最终利用蒸汽动力。该机器将原棉拉过梳状网，其中旋转金属的组合牙齿和钩子将它分开并去除了麻烦的种子。一台轧棉机每天最多可加工 25 千克（55 磅）棉花。随着棉花产量的飙升，越来越多的奴隶被用在棉花种植园里采摘棉花来喂养永不满足的轧棉机。

到1860年，美洲奴隶人口增至近400万。棉花远销世界各地，美国占世界棉花产量的75%。1790年在英国，棉花占总进口量的2.3%；到 1830 年，这一数字飙升至 55%。英国纺织厂加工原材料并再次出口，取得如此成功，以至于棉纺织品占 1830 年英国出口总额的一半。

煤气路灯

在煤气灯发明之前，夜间照明一般用燃烧的油或牛油蜡烛提供照明。大约在 1792-1794 年，苏格兰人威廉·默多克 ( 1754-1839) 发现煤尘会释放出一种可以点燃的气体，于是在伯明翰的铸造厂成功地发明了煤气灯。1807 年，德国发明家弗雷德里克-阿尔伯特-温瑟尔（1763-1830）率先提出了使用煤气进行街道照明的想法。温瑟尔通过在伦敦的帕尔马到圣詹姆斯公园设置煤气路灯，惊人地展示了他的想法的潜力。这次展示引起了公众的轰动，帕尔马收到了 13 根永久性燃气灯柱，从而成为世界上第一条被照亮的街道。而到了1820 年左右，伦敦已经拥有 40,000 盏煤气路灯。

第一台煤气路灯

为以前黑暗的街道增添的光亮改变了人们的习惯。晚上似乎不再那么危险，更多的人冒险去餐馆和娱乐场所。这个想法迅速传遍了世界，巴尔的摩于 1816 年成为美国第一个使用煤气路灯的城市。1820 年，巴黎安装了自己的煤气灯。

电磁铁

加拿大工程师威廉-斯特金（1783-1850）受到法国科学家 安德烈-马里-安培尔（1775-1836）和丹麦物理学家汉斯-克里斯蒂安-奥尔斯特德（1777-1851）工作的启发，于1825 年制造出第一块电磁铁。是一个马蹄形的铁片，包裹在一圈可以带电的线圈中，从而使铁磁化或消磁。产生的磁力随后可用于举起物体，但当斯特金发明换向器时，他的电磁铁现在可以驱动电机，使其成为用途更广泛的电源。这种电源已被用于从电报（见下文）到今天的洗衣机的所有事物中。

斯特金的电磁铁 伦敦科学博物馆

第一张照片

第一张照片是法国人约瑟夫·尼塞福尔·涅普斯（1765-1833 年）于 1826 年使用暗箱拍摄的。这张照片名为“ Le Gras 的窗外景色”，有点模糊，但它是现存最古老的真实照片。

暗箱本质上是一个带有小光圈并被镜头覆盖的盒子，它并不新鲜，因为艺术家和雕刻师一直在使用它们来帮助他们的工作。新的是涅普斯的想法，即永久捕捉通过镜头投射到光敏银上的图像氯化纸。

这种新技术被称为日光照相术，但它有两个明显的缺点。第一个问题是图像在光照下会逐渐变黑。第二个问题是图像是用负片拍摄的（现实生活中的亮区显示为暗，反之亦然）。

涅普斯使用沥青溶液覆盖玻璃或锡盘解决了这个问题，因此他从他的窗户捕捉到了景色。路易-雅克·达盖尔（1789-1851 年）进一步改进了照片的创意，他使用了铜用银处理的印版捕捉正像。达盖尔银版被法国政府买下并公之于众，这导致了照相馆的繁荣。

1840 年，英国发明家威廉·亨利·福克斯·塔尔博特（1800-1877 年）制作了第一张纸底片，可以制作任意数量的印刷品。

照相机的出现不仅让各个阶层的人都可以拍摄自己的肖像，而且还给艺术带来了革命性的变化。许多优秀的艺术家不再希望尽可能准确地再现他们周围的世界，因为相机可以轻松实现这一点。照相机的出现是19 世纪最后 25 年印象派和象征主义发展的原因之一。

涅普斯最早的照片

火箭号动力机车

第一条铁路是在矿区使用的短距离轨道。乔治-斯蒂芬森（1781-1848）在纽卡斯尔拥有一家公司，专门建造铁路列车来运输煤炭。斯蒂芬森决定用运送煤炭的方式运送旅客，于是设计了Locomotion 1火车发动机，其动力足以拉动车厢。1825年，Locomotion 1号火车将第一批蒸汽铁路乘客从斯托克顿运送到英格兰东北部的达林顿。

乔治的儿子罗伯特-史蒂芬森（1803-1859）随后以1829年发明的先驱性蒸汽动力机车 '火箭 '超越了他父亲。

”火箭“在当年的Rainhill试验中获胜，该试验旨在观察哪台机器能够在利物浦和曼彻斯特之间的世界第一条城际线上拉动车厢。

火箭号是第一个强大而可靠的机车；它采用了许多新的设计特点，如多管式锅炉和鼓风管，比竞争对手的机车有更大的动力。火箭号能够达到（当时令人惊讶的）48公里/小时（30英里/小时）的最高速度，当之无愧地赢得了Rainhill Trials的500英镑现金奖（今天约为42,000英镑或50,000美元）。

利物浦-曼彻斯特线很快每天运送1200名乘客。它不仅为英国而且为世界范围内的旅行革命指明了方向。

“火箭号”仿制品

到1870年，英国境内建造了24,000公里（15,000英里）的铁路线。从1848年起，乘客可以在12小时内从伦敦到格拉斯哥，而这一旅程本来需要五天或更长时间。

铁路创造了煤炭（用于燃料）和钢铁（用于铁轨、桥梁和火车）生产的蓬勃发展。人们开始到新的地方游览，特别是到海边。信件可以在第二天送到英国的任何地方，数百万吨的货物运输意味着消费品变得更加便宜。

电报

铁路不仅大大提高了旅行的速度，还大大提高了通讯的速度，因为一袋袋的信件通过火车四处移动。英国于 1840 年引入了通用便士邮政系统，允许次日送达。

电报机是由威廉-福瑟吉尔-库克（1806-1879）和查尔斯-惠斯通（1802-1875）于1837年发明的。第一台电报机只有20个字母，在发送的信息中通过两根针（来自机器的五根针）向特定字母的轻微移动来表示。针头是由连接两台机器的电报线上发出的电脉冲来移动的。短信息现在可以快速发送，并首次在铁路上用于向司机和车站传达指令。

第一台电报机 伦敦科学博物馆

该机器的首次成功使用是在 1838 年用于大西部铁路，用于帕丁顿站和西德雷顿之间，距离为 21 公里（13 英里）。

电缆首先铺设在地下，然后采用绝缘材料进行改造，以便悬挂在电线杆上。由于该系统在英国铁路网络中得到采用，使格林威治标准时间 (GMT) 成为可能。

很快马萨诸塞州的塞缪尔·莫尔斯 (1791-1872) 在阿尔弗雷德·韦尔的协助下，于 1844 年首次将他的莫尔斯电码付诸实践。紧随其后伊桑巴德-布鲁奈尔 (1806-1859) 设计的巨型轮船大东方号铺设了第一条跨大西洋的电报电缆，现在可以实现快速的洲际通信。突然间，世界似乎变小了一点，生活变得更快了。

蒸汽锤

蒸汽锤并不是这份清单中最迷人的发明，但它对许多其他发明的实现至关重要。由苏格兰人 詹姆斯-纳什米斯（1808-1890）于 1839 年开发，这种相对简单的设备使用蒸汽机以精确的速度和方向落下（然后推动）巨大的重量，能够锻造或弯曲大块金属。

由于蒸汽锤可以制成所需的任何尺寸，因此可以加工金属件，而这是其他任何方法都做不到的。此外，锤子的精度意味着不同的金属片可以以完全相同的方式弯曲，这对于大型机械的部件至关重要，例如巨型蒸汽机、火车、铁船、重型武器和桥梁大梁。

纳什米斯的蒸汽锤

纳什米斯的机器非常精确，他可以向他铸造厂的参观者展示 2.5 吨重的重物可以压碎酒杯中的蛋壳，而不会损坏酒杯。这种精度意味着蒸汽锤可以承担需要更多技巧的较小任务，例如铸造硬币和印刷钞票。另一个优势是锤子的操作速度，有时每分钟可以进行 220 次打击。不管是什么操作，只要一个人随便操作一个简单的杠杆就够了。

与此列表中的许多其他发明家不同，纳什米斯从彻底改变工业生产的锤子中赚取了惊人的财富。

钢铁生产

在整个工业革命期间，铁被用于各种机器和建筑项目，但钢在强度和延展性方面要好得多，而且更轻。这意味着钢铁对大型项目特别有用，如桥梁建设和铁路轨道等承重项目。问题是，制造钢铁是一个昂贵的过程。

亨利-贝塞默（1813-1898）在1856年发明了一种转炉，使钢铁生产变得更便宜、更可靠。更大的贝塞默转炉，装满了熔化的生铁，可以在20至30分钟内炼出30吨钢，通过在高压下迫使空气通过熔化的金属，去除碳和其他杂质。

杂质形成氧化物，因此被分离成炉渣，留下纯净而坚固的钢。在贝塞默的发明之后，钢铁的成本从每吨50英镑下降到1875年的4英镑。谢菲尔德成为世界上最大的钢铁生产商之一，特别是为英国、美国和世界上许多其他国家制造铁轨。

贝塞默转炉 ，谢菲尔德