第11章 奥利弗·埃文斯(1)
很少有人知道他，然而就是这个在农场长大的男孩儿，用他的高压蒸汽机推动了美国的发展。
1755~1819
请即兴回答：
谁发明并安装了世界第一条自动生产线？
谁制造了第一辆有轮子并靠自身动力驱动的汽车在美国的公路上行驶？
谁制造了第一台水陆两用汽车？
谁设计并制造了美国第一台用于工厂生产和蒸汽船航行的高效高压蒸汽机？
之所以提出上面的即兴问答题，是因为全部问题的答案只需说出一个人的名字即可。在美利坚合众国诞生之时，这个人就推出了所有这些新发明，他就是奥利弗·埃文斯。这个长大后像胖乎乎的拜伦勋爵的乡下男孩儿，是一个在机械制造原理方面很有想象力的人。远在亨利·福特之前，他的自动化生产线就投入运行了。他预见了铁路时代和蒸汽时代的到来，而且他的高压蒸汽机加速了美国进入蒸汽时代的步伐。埃文斯不是万神殿供奉的神灵，不像福特、爱迪生、富尔顿和贝尔——他们在众人心中是以神的形象出现的，埃文斯就是埃文斯，是这个新兴国家第一位著名的发明家。
埃文斯：从枪支走火的事件中得到了灵感。
“一个人对社会作出的有益发明，却往往会使自己遭受到外来的攻击、抢夺和污蔑。”埃文斯就遭遇了这三种情况。作为一个自学成才的发明家，埃文斯慷慨地与别人分享了自己的新发现，他忍受了很多不懂装懂的人、傻瓜和小偷制造的麻烦。费城和威尔明顿市中那些本该花大力气宣传其想法的领导者们，把埃文斯视为下等人。约翰·史蒂文斯这位新泽西州富有的土地主，意识到埃文斯能够帮助他实现建造一艘蒸汽船的愿望，但是当埃文斯让他公布所用蒸汽机的具体情况时，史蒂文斯却公开恶意地攻击了埃文斯想在某种程度上独占专利申报的行为。埃文斯没能坦然面对这种责难，并因无比愤怒而情绪低落。虽然他因此有时说话也刻薄起来，可他的本意是友善的。虽然被手里的工作占去很多时间，但他还是会在试验中暂停下来，为他与莎拉·汤姆林森（Sarah Tomlinson）——一位农场主的女儿——所生的7个孩子制作玩具。他强烈希望把他不被接受的知识传给下一代。利用书本上关于蒸汽机械设计和制造的知识，埃文斯培养出了懂得机械制造学知识的一代人。
埃文斯这方面的天赋从何而来一直是个谜。他满脑子都是对机械的想象，而且也具备了能把想法转换成实用机器的善于分析的头脑。没有迹象表明，这与他的家族或者他所受的教育有关系。他的父亲生于文学世家，最初靠开鞋店为生，是一个很能迷惑人的威尔士传教士，名叫埃文·埃文斯（Evan Evans，1671~1721）。作为一个牛津大学毕业的贫困学者，埃文来到美国是想成为费城基督教堂的教区长，而埃文斯母亲则有着荷兰人和瑞典人的血统。奥利弗的7个兄弟和4个姐妹中也无人表现出任何对探索科学之谜的兴趣。埃文斯成长于独立战争期间的特拉华农场。当时方圆200英亩之内没有一台机器；家里仅有的书籍似乎就是《圣经》和一本拼写指南之类的书；当地也没有免费学校或公立学校。不过埃文斯在著作中明确提到，他有一位教授英语和算术的老师，所以到14岁的时候，他便能非常准确地利用自己善于思索的头脑来解决实际问题。直到1802年美国陆军工程兵部队（U.S.Corps of Engineers，即后来的西点军校）在西点成立时，美国还没有一所学校可以让一位有抱负的土木工程师——当时人们还不知道这个名词——学习一些工程或者机械制图方面的基本知识，就连最新的发明他也无从知道。
车轮工匠和水车工就是当时的工程师。在新港，埃文斯想方设法当了一位木匠师傅的学徒，同时，他利用每一次难得的机会尽其所能地学习机械和数学知识。他的师傅舍不得支付晚上用的蜡烛费用，因此埃文斯就借着白天积下的木材刨花燃起的忽明忽暗的光线读书。他也留心观察周围所发生的一切。1772年圣诞节发生了一件事，这件事仿佛是圣人制造的神话，但却证实了埃文斯的全部猜想。他的一个哥哥给他讲了一个铁匠的儿子在铁匠铺闹出的笑话。那个孩子把水灌进一根枪管，塞满填充物，接着把枪支尾部放到铁匠的熔炉里。旋转弹膛里产生的压缩蒸汽将填充物喷射出来，“巨大的爆裂声犹如火药爆炸”。对埃文斯来说，这绝不仅仅是一个笑话，正如他猜想的那样，的确存在一种尚未被发现的能源。“我立刻想到，有一种能量能够推动四轮马车前进，而且这个事件说明我能够利用这种能量；我得开始认真工作，找到利用它的方法。”说这话时，埃文斯正好17岁。
或许他知道的东西更多一点，他的成就就不会这么大了，因为此时的他能够把自己的激情同所接受到的蒸汽机知识结合起来。他还不知道詹姆斯·瓦特这个广为人知的年轻人因赞成使用冷凝低压蒸汽，曾考虑拒绝利用高压蒸汽；他也不知道50年来，康沃尔锡矿已经利用一种低压蒸汽机随意抽取地下水，这项具有重大战略意义的发明出自英国乡村铁匠托马斯·纽科门[1]；他也不知道在他出生前两年，一种同纽科门的发明相似的蒸汽机已被一位英国移民用到新泽西的一座铜矿抽取地下水。当有人送给埃文斯一本记述纽科门蒸汽机的书时，他感到惊讶——不是因纽科门的辉煌成就，而是因错失良机而产生的那种失落感——可是他却做出满不在乎的反应：“他做错了！”当他后来终于听说瓦特于1769年获得英国颁发专利权的蒸汽机是在纽科门发明的基础上取得的重大进步时，他同样既感到失落却又满不在乎。
纽科门和瓦特的蒸汽机都是用低压蒸汽作动力（参看封二和封三的附图集）。让埃文斯感到惊喜的是，在加热状态下，低压蒸汽机难以利用全部的蒸汽能量，跟铁匠铺里发生的枪支填充物因高压喷射出来的情况不一样。年轻的瓦特曾经也像埃文斯一样对超热高压蒸汽的潜在应用前景感到兴奋。在1769年和1784年获得的两项专利中，瓦特提到了在普通道路上用蒸汽机驱动马车的可行性，但他推断，这会使一切工作中的容器发生爆炸。在他生活的那个年代，从制造技术和能够使用的材料来看，他的结论是合情合理的。然而在黑暗中摸索的埃文斯，既不会因受到怀疑而气馁，也不会因自己走在前沿而受到激励。还有两件事情他不知道，德国工程师雅各布·卢波尔德（Jacob Leupold）已经在他的《机械总观》（Theatrum Machinarium Generale，1723~1739）一书中对高压蒸汽机的设计做了系统化的说明；另一件事是在埃文斯15岁时，即1770年，一位名为尼古拉斯-约瑟夫·居纽（Nicolas-Joseph Cugnot）的法国军官已经用高压蒸汽来驱动三轮炮架，这可是世界上第一辆牵引装置，但因失败而被最终放弃。
未来展望：在新港瑞德·克里克的一家磨坊，埃文斯发明并安装了历史上第一条自动化综合生产线。水力传送带和链斗升降机运送麦粒，从船只或马车卸下小麦到制成面粉的整个过程都不用人动手。这是埃文斯于1795年在弗吉尼亚州奥柯昆为朋友托马斯·埃利科特（Thomas Ellicott）修建的一座磨坊，在埃文斯的《早期磨坊建造者和磨坊主指南》（Young Mill-Wr ight and miller”s Guide）一书中有叙述。
美式蒸汽动力装置：这幅作于1812年的图描绘的是埃文斯设计成型的大家唯一知道的蒸汽机代表——“哥伦比亚”号（Columbian）。从蒸汽机气缸处向上同顶部横梁相连的活塞杆，在顶部横梁（C）的支配下作垂直运动，再绕着它左方末端靠近其重心位置的枢轴旋转。这个装置至今仍旧被称作埃文斯直线联动装置。
埃文斯告诉所有愿意听取他意见的人，高压蒸汽机的大小和重量可能是低压蒸汽机的一半，而且只用一半的燃料就可以释放更多的能量。他的推测有一点乐观，可原理是正确的。1778年初，他设想要像带动马车一样用高压蒸汽机驱动桨轮，并且预言生活在那个时代的人都将会在西部的海域上看到密密麻麻的蒸汽船，而且因为有蒸汽作动力，小孩子在一天之内也能完成从费城到波士顿的旅行。
年轻的埃文斯用模型进行试验，但要尝试制作他梦想中的功率强大的蒸汽机，则需要高质量的工具和铁制品。他难以买到或根本买不起，这样安全就无法保证，至少这在独立战争中期的首府费城周边是相当突出的问题，更何况他也不可能很快解决把活塞在气缸中的上下运动转变为旋转运动的问题。瓦特在1781年解决了活塞旋转运动的问题，而且1782~1784年间，他运用蒸汽驱动了活塞的上下运动，但那仍旧是低压蒸汽。埃文斯和瓦特的不同之处在于，面对所有让他失望的事情，埃文斯绝不会放弃利用高压蒸汽来操作的信心。当然，瓦特因低压蒸汽试验成功才动摇了用高压蒸汽的念头，他与伯明翰的梭霍工厂的马修·博尔顿建立合伙关系，靠生产低压蒸汽机富裕了起来，而且到自己漫长生命将要结束的时候，瓦特依然相信想要利用“威力强大的高压蒸汽”即指高压蒸汽的人应受到当众绞刑的惩罚。
22岁时，埃文斯在一家纺织厂谋得一份工作，从铁条上拉丝然后弯曲成纺车的梳齿，以便从羊毛和棉花中抽出羊绒和棉纱。幸好，单调的工作也有另一方面好处的。由于埃文斯对慢吞吞制作一个个梳齿的工作颇为厌烦，所以他想要发明一种机器，并预期是每分钟能够制作数千个梳齿的机器。他的家人认为他头脑失常，于是他恳求一个铁匠帮助他。一位名叫乔治·拉蒂默（George Latimer）的新港治安官员听说了埃文斯的事情，打算冒险介入支持埃文斯。铁匠被拉蒂默的职权唬住了，开了一瓶朗姆酒给自己打气，给埃文斯造好了纺车梳齿成型机。一切准备就绪，这台机器每分钟生产1000个梳齿，后来达到3000个。于是，受到鼓舞的埃文斯向州议会提出用500美元开设一家金属丝制品厂，但结果令人大失所望，“如同寓言中的牧师，议员们热衷于歌功颂德，但不会给你一分钱”。他接受了威尔明顿梳棉机制造商提供的200美元，但为了能够制造更多的设备，埃文斯接受了他要求分得一部分利润的条件。威尔明顿的制造商把埃文斯设备的基本原理卖给其他梳棉机制造者，所以这一发明并没有给他带来更多的收益。
在1782年英国人从费城撤军的时候，埃文斯在马里兰东海岸的塔卡霍（Tuckahoe）开了一家乡村店铺。他和他的小兄弟约瑟夫只当了几个月的店主，但这段经历让埃文斯有了顿悟的感觉，其重要性如同听说用软木塞可以塞住枪筒时一样。他看到磨坊主们把小麦制作成面粉的种种方法，但对这些粗陋、浪费和肮脏的做法感到厌恶。一个磨坊通常要雇用4个工人和1个“看管送料斗的孩子”，他们要完成清洁、研磨、冷却、过滤和包装的工作。一个强壮的工人扛着重达3蒲式耳[2]小麦的大袋子爬上楼梯，接着把小麦倒进一个圆柱形的“旋转式粗眼筛”，然后将里边的糠壳和杂质分离出来。随后一个男孩儿把干净的谷物倒进漏斗或者送料斗，靠水力将其输送到第二层的研磨石。经过研磨后暖和而潮湿的粗粉被装进吊桶，吊到第三层后将其倒在地面上冷却、干燥。之后，第三个人把干燥的粗粉推进一个纵向排列的斜槽中，在重力的作用下，粗粉将被送到一只覆盖着筛网的容器中。过滤后，面粉落入一个箱子里，接着由第四个人把它铲到桶里。在整个制作过程中，产生的灰尘、谷物被脚踩踏，由此制作而成的面粉质量肯定无法保证。
埃文斯为自己能够使所有工作在一个连续过程中自动完成——不用动手或者脚来操作——的想法感到兴奋。埃文斯带上两个弟弟，接管了位于瑞德·克莱·克里克（Red Clay Creek）河岸边一个美丽山谷中一家废弃磨坊。他们在此秘密地工作了两年。实践证明，他的想法实行起来极为困难，因而他们不得不以传统面粉厂的名目在1785年开张营业。晚上，新婚的埃文斯躺在床上反复地想，怎样才能够设计出自动化的装置，从而能够使整个工序保持连续运转。他回想看过的一幅描绘链泵从轮船货舱抽水的图画。他设想也用同样的原理来运送谷物，将一连串的小桶固定在传送带上，靠上下滑轮的转动使传送皮带紧绷。但是怎样提升，以及如何能不用任何人力的干预吐出谷物，这就需要通过不同的操作指令来实现。最终，在按他的意图制作出模型时，他发现很难让木匠看懂草图并准确仿制。