铁疯子(1)
如果说钢铁是工业革命的一个重要起点,那么这个起点可以追溯到1709年。这一年,亚伯拉罕·达比已经用焦炭冶铁。在此之前,他为自己的铸铁法申请了专利。
煤中含有大量矿物质,用煤来炼铁,首先要将煤进行提纯,即在1000℃的高温下干馏,以获得固定碳,也就是制造焦炭。炼焦能明显降低原煤中的含硫量,而硫会使金属的强度降低。达比的成功,部分原因是他所在地区的块煤硫含量很低,这使达比能得到含硫量极低的优质焦炭。与木炭相比,焦炭既便宜又充足。达比用焦炭炼铁,可以使液态铁达到更高的温度、具有更好的流动性,这样铸造出来的铁锅更薄,也更节省材料。
对普通人来说,最容易从生活层面来认识一种新技术的意义。达比的工厂源源不断地生产出物美价廉的铁锅,在很短的时间里就改变了英国普通家庭的生活状态。对于那时的英国人来说,能够煮一锅热气腾腾的食物,不仅是家庭富裕的象征,甚至还被视为拥有投票权的前提。因此,人们将达比这位铸铁大师称为“新铁器之父”。
在欧洲,对人们日常生活影响最大的或许是铁制餐具。
从远古时代开始,欧洲人除了迫不得已要对食物进行切割,一般都是用手直接抓取食物吃。铁制品的普及,使旧时价格高昂的刀叉餐具很快就廉价地“飞入寻常百姓家”。就对英国东南部肯特郡的统计来看,在1720——1749年间,使用刀叉的家庭不到14,到1750年,这一比例迅速达到了25。
铁制刀叉在18世纪初期并不常见,到18世纪中期才逐渐变得普及起来,到19世纪,欧洲基本结束了“手抓饭”的状态。
只是,因为鼓风技术的欠缺,早期焦炭冶铁的质量仍然不够理想,铁制品都显得脆弱易碎,达比工厂的年产量也一直很低。直到1750年,英国仅有3座焦炭冶铁炉。但在此之后,水力鼓风机得到改进,“搅炼法”配合反射炉和冲天炉,提高了铁的匀质性和纯净度,焦炭冶铁技术基本完善。英国依靠大量廉价的煤炭,生产出了大量廉价的铁。
“廉价的铁器使农业、工业更加大众化,包括战争。任何一个农民都买得起铁斧和犁头,用于开垦新耕地,用于敲碎石质土地。普通的工匠也能拥有成套的金属工具,使他不必再依赖于王室、神灵或者贵族,自己就可以独立干活。”
铁制品时代的到来使人们欣喜若狂。
第一代钢铁大王约翰·威尔金森将自己得意的头像铸造在一枚纪念币上。1779年,他负责建造了一座铁桥,这座跨度达30多米的拱桥共有3条铸铁拱肋,甚至连桥面都是铁板铺就的,但结构上完全仿造木制大桥。
当他造出第一艘铁船时,人们真的相信他是一个“铁疯子”——因为没有任何正常人会相信铁可以浮在水上。在1787年7月的赛文河上,人们却看到这个“疯子”制造的21米的“严厉号”铁船成功地漂在水上。
木材因其强度和自然长度,用它造船往往限制了船的大小,最大的橡木船长度不超过76米,而普通船更短。使用钢铁可以造出比木船大得多的船,而且对大船来说,铁制船也比木制船轻得多。同时,船的载货能力由其体积决定,随着船的尺寸按立方倍数增长,船受到的水的拖曳力则随着船底面积按平方倍数增长。因此,船要克服的航行阻力与船的载重量的23次方成正比。这意味着船越大,运输成本越低。
在钢铁时代之前,世界上没有载重超过2000吨的船,也没有高层建筑。如今,几万吨的轮船和高层建筑很常见。大船并不是小船的简单放大,同样,高层建筑也不是对小房子的简单叠加。这些新事物都是人们对新材料经过复杂而精确的计算后重新设计出来的。
殖民时代海战不断,建造大型帆船受到木材稀缺的限制。为了搜寻高大的树木造船,西方殖民者费尽心机。钢铁时代的到来,彻底解除了造船原材料的瓶颈限制,不仅船造得越来越大,而且船只数量也以翻番速度迅速增长。西方列强之间掀起一场海军军备竞赛。
对威尔金森来说,他的世界完全是一个铁的世界:铁船、铁路、铁车、铁桥、铁房子、铁门、铁窗户、铁床。他为自己打造了一把铁椅子,还为自己制造了一口铁棺材。不过,他在1808年去世,人们按照他的遗嘱想把他放进铁棺材时,却发现他太胖了。
如今,我们已经生活在威尔金森的后铁器时代,汽车、钢桥和钢构建筑屡见不鲜。直径1厘米的钢索能承受7.4吨载荷,现代钢索斜拉桥让许多天堑变通途。
在钢铁时代之前,桥是非常少的,或者说只有小桥而没有大桥,只有小河上才偶尔会有一座木桥或者石桥。木桥一般只能平架,石桥可做拱门,而钢铁的桥梁具有众多的可能性,不仅能做平架和拱门,还可以搭建出大跨度的梁桥、桁桥、拱桥、吊桥、斜拉桥、悬臂桥和组合桥。
在中国的大河大江上,人们自古都是以木船摆渡。直到钢铁时代的到来,才出现了黄河大桥和长江大桥,甚至出现了更长的跨海大桥,过河再也不是一件艰难的事情。
“棉花和铁是我们这个时代的两种最重要的原料。哪个国家在棉织品和铁制品生产方面占首位,一般也就在工业国中居于首位。由于英国的情况就是这样,而且只要情况不改变,英国总会是世界上第一个工业国。”