早在成为詹姆斯·瓦特的深切关注之前1，蒸汽机已经在英国矿山应用于抽水有50年之久。瓦特在苏格兰克莱德上游弗莱斯的兴旺的格里诺克海港长大。他18岁时，母亲去世了，父亲的健康也出现了问题，因此他决定去伦敦学习仪器制造工艺。一年后，他回到格拉斯哥开了一家铜制仪器商店。他想制作和修理导航仪里的平行尺、比例尺、气压计和望远镜的部件。但是格拉斯哥的锻工同业协会阻止了他；由于没有达到七年制学徒要求，瓦特无法继续他想从事的工作。

格拉斯哥大学解决了他的生计问题，因为格拉斯哥大学需要一个懂制造仪器的人为大学观测台制造天文仪器。随后瓦特以工匠的身份进入学院，并且结识了化学家瑟夫·布莱克（Joseph Black）和哲学家亚当·斯密。这位年轻的工匠开始受到基础科学的熏陶和训练。1759年瓦特开始研究纽科门蒸汽机，虽然此时距离热力学的理论支持还有一个世纪之遥，但他逐渐熟悉了潜热和热能之类的话题。1763年，瓦特被召去修理纽科门蒸汽机，他发现在每个活塞循环中都浪费了四分之三的热能。当时是把蒸汽注入汽缸内推动活塞，之后冷水被喷入缸内冷凝蒸汽；由此产生的压力真空将活塞吸回到其原始位置。然后，更多蒸汽被泵入活塞，再次向前推，接着继续由冷水来冷凝蒸汽。如此循环。在这个过程中，喷溅的冷水意味着大部分引擎的潜在机械能流失掉了。这是非常低效的。

此后，就在两个半世纪前的1765年，在一个春季安息日，瓦特在格拉斯哥的格林公园散步。当他生命的尽头来临之时，他终于告诉世人当时他在格林公园散步时脑海里闪过的灵感。当时他正穿过公园草地，有了一个将冷凝器分离的想法。它可以制造真空，吸入活塞，同时让汽缸保持恒定温度——不需要喷入冷水。“我当时还没有走到高尔夫之家就有了这个灵感，”那时候是在苏格兰，“整个想法都已经在我的脑海里成型了。”他在1813年回忆道。

没有等到安息日结束，他立刻做出了设想中的设备模型，并在四年后获得了专利。它将蒸汽机的机械效率提高了两倍。不再只是一种从煤矿或者锡矿中抽水的笨拙工具，新型蒸汽机成为推动工业革命的一种力量，一种推动增长的引擎。其实还有更多关于当时在格林公园散步时产生的思考，减少机械能流失只是其中之一。这之后几十年间，铁路将工厂和煤矿连成网络遍布英国，英国就此成为第一个工业强国。

瓦特需要资金，不仅仅是用于工作设计发明，他需要将蓝图变成一个大型发动机，并将发动机批量生产。著名的卡伦铁厂（Carron Iron Works）创始人约翰·罗巴克（John Roebuck）决定支持他，但是在一个铁匠时代，为了让活塞和汽缸高精度匹配，瓦特需要花费八年时间去进行精确测量，并承担部分土木工程师的工作，以达到目标。在罗巴克宣告破产不久之后，伯明翰附近拥有苏豪铁厂的马修·博尔顿（Matthew Boulton）雇用了一些当时最优秀的铁匠，来帮助瓦特解决问题。他们的团队攻破了精确度这一难关。到1776年，第一台工作发动机已经成功应用于商业化企业。同时，瓦特在此基础上不断完善更新。蒸汽指示器、平行运动机构、离心调速器，这些发明使原有技术得到显著改善。

工业革命初始时期对我们有着非常重要的经验启示。(www.daowen.com)

经验启示一：“头脑和手”。瓦特集工匠和学者为一身，他最初是一个制造精密仪器的工匠，之后接受了正规科学教育。他拥有跨界专业知识，能将两个完全不同的学科完美结合起来。这种能力至关重要，因为创造力通常来自一个领域与另一个领域的碰撞。工业革命史学家威廉·罗森（William Rosen）提醒我们，哲学家伊曼努尔·康德说过，手是“心灵之窗”，这与神学家及医生查尔斯·贝尔（Charles Bell）的“天才之手”2概念遥相呼应。瓦特在做中学、在制造中学习，不断完善自己，即通过实践应用增强头脑思考力。学习和制造之间的这种关系是生产阶段重要性的关键组成部分。

经验启示二：制造与科学，实践与理论。第二个经验启示来自于瓦特采用了简单的纽科门引擎，这种引擎由一个富有想象力的铁匠（一位机修工）设计，瓦特运用他来之不易的专业知识度量出了该引擎的系统低效并加以改进。这其中展示了一种模式，即大部分工业上的革命都由那些一线的机修工引发，然后通过数学和科学的应用得到改良并完善。实践丰富了科学，科学反过来又丰富了实践，这种动态一直持续到19世纪，并延续到今天：爱迪生发明了电灯泡之后才有了电子理论，晶体管的出现导引出半导体物理学。科学可以成型脱胎于技术，同样技术也可以形成于科学——这是一条双向通道。制造一样东西最重要的方面是它有助于发展其背后的科学理论；制造与科学在一个连续统一体上，双向通道是必需的。

经验启示三：“专家行为”。瓦特在那天散步的“突发灵感”出现的六年之前就开始研究发动机，这说明没有速成的头脑风暴，灵感建立在多年的专注和学习积累之上。他的想法可能在去格拉斯哥高尔夫之家前就已经成型，在解开谜题的那一刻到来之前，瓦特已经经过多年的实践锤炼和大量的理论思考。正如威廉·罗森指出的那样，这是一种“专家行为”模式。这种灵感之所以会出现，是因为它只经由专业训练才能出现，在此之前有多年的用心实践作为基础。3

经验启示四：工业规模扩大。一项发明不会自动进入经济领域，它需要不懈的努力，通过高阶原型模拟、制作、论证、测试、试验结果反馈，以及最终试产来改进并完善。瓦特的灵感迸发是在1765年散步的时候；直到1776年，该项技术才在这些前期过程的基础上开始规模化。这需要非常复杂的努力——工程设计、再设计和应用新科学需要瓦特全身心投入。相比之下，我们现在所说的“研发”是远远不够的。

随着我们关于生产的故事不断展开，我们将看到以上这些规则一次次被印证。