（文章来源《院士讲科学》，该书由《知识就是力量》杂志社总策划，科学普及出版社出版）
我们的生活日新月异，科学理论也是如此，总是推陈出新，人类社会才能不断进步向前。当科学理论被更新甚至推翻，我们便会对世界的认识和了解越发精确，而想象力和创新的勇气，往往能决定技术改进的成就。
今天我们要了解的这位伟大的发明家，他的大胆突破，在短时间内改变了整个世界的面貌，他到底是谁呢？一起来听何继善院士讲讲吧~
大胆突破需要勇气，我们来听听何继善院士怎么说！
第一次工业革命的标志，便是瓦特改进的蒸汽机被广泛应用于工业生产。瓦特并不是蒸汽机的发明者，早在瓦特出生之前，欧洲就已经有了蒸汽动力机械的雏形，用于矿井抽水作业的纽科门蒸汽机。
但这种蒸汽机的热效率很低，能源浪费巨大，这让工业界改进蒸汽机的呼声日益高涨。
（蒸汽机模型，供图：马之恒）
斯米顿的改进
18世纪中后期，杰出的英国工程师斯米顿着手进行这项万众瞩目的工作。他在全英国收集了100台纽科门蒸汽机的技术资料，并且进行了定量实验，发现有一台蒸汽机最好，热效率最高。
他就以这台蒸汽机为蓝本，进行了一系列细节改进，比如说把管子缩得更短一点，让热力损耗更少一点。
最后，经他改进的蒸汽机，比原版蒸汽机的热效率提高了1倍。应该说，这已经是一项很了不起的成就，但是他做出来的蒸汽机，仍然是纽科门蒸汽机。
瓦特的“野路子”
（蒸汽机模型，供图：马之恒）
与斯米顿基本同时代的瓦特，只是大学科教仪器修理工。但这种并非“科班出身”的背景，反而让他的头脑没有被条条框框限制住。
在修理一具纽科门蒸汽机模型的过程中，瓦特发现这种蒸汽机热效率之所以低，是因为加热和冷却汽缸耗费了大量的热能。
于是，他给出了一个“野路子”式的解决方案，也就是把汽缸和蒸汽凝结缸分开，让汽缸永远保持是热的，从而避免大部分的能源浪费。这种完全不同于斯米顿的改进思路，使瓦特蒸汽机的效率比原来的纽科门蒸汽机提高了4~6倍。
而后，瓦特又从中国的百科全书《天工开物》中得到启发，将中国式风箱的原理借鉴到蒸汽机上，使蒸汽机的汽缸在压缩和膨胀的时候都可以做功，把效率再提高1倍。也就是说，比起纽科门蒸汽机，瓦特蒸汽机的效率提高了8~12倍。
瓦特的思想火花
（瓦特）
但瓦特并不满足于此。他从钟摆得到启发，想到为蒸汽机增加一种在直线运动和转动之间转换的装置，将汽缸的直线运动变成了转动。
后世广泛应用的“万能蒸汽机”就此定型，它不再是只能为矿井抽水的机器，而是可以带动纺纱机、轮船、火车等种种机械，开启了大机器生产和机械化交通的全新时代，让来自印度的棉花成为宝贵的资源。
而蒸汽机对钢铁和煤炭的巨量需求，又促进了采矿和运输业的发展，让整个工业体系都成长起来，这就是第一次工业革命。
我们今天的生活里，其实仍然有瓦特的影子。以内燃机驱动的汽车和飞机，其实都是瓦特蒸汽机的精神后裔。由此可见，一个思想火花是多么伟大。
编辑：胡小雨
