第1章 機器和制造業優勢的來源

（1）英國與其他國家最明顯的差別，可能在于我們發明了大量完善的工具和機器，它們為我們社會中幾乎所有階層的生活都帶來了諸多的便利。但很少有人能夠想象得出，我們的制造業得以創建并取得今天的卓越成就，這背后曾經付出了多少耐心的思考、反復的試驗以及怎樣的聰明才智。如果我們環顧自己所居住的房間或者審視我們大城市的鬧市區中每家便利商店、每家奢侈品店的庫房，我們就會發現每種商品、每種結構在其發展歷史中，都曾經歷過一系列的失敗，才逐步成就了卓越；即使是就當中最微不足道的商品和結構的制造工藝而言，我們也會為其流程設計的簡單縝密所折服，或者被其結果的出人意料所吸引。

（2）旨在降低工業品制造難度的技術和科學在英國得到集中積累，但卻并不僅使英國受益，遙遠的國度也分享了它所帶來的福利。東方的奢華居民4和非洲沙漠的粗魯土著都要感謝我們的織布機。我們工廠產品的腳步，甚至快過了我們最有進取心的旅行者。5印度的棉花被英國船只運輸，繞過我們所居住星球的一半，送到蘭開夏郡的工廠里運用英國的技術進行紡織：它再次被英國的資本所啟動；然后被運到其最初生長的那塊平原，被種植它的土地主們所購買，其支付的價格要比用他們粗糙的機器自己制造便宜得多。6

（3）從事制造業的人口在英國人口中占有很大比例，對此我們可以就瓊斯牧師（Rev. R. Jones）所著《論財富的分配》（Essay on the Distribution of Wealth）中的論述進行推導，得出下表。

如果農業人口為100，則：

事實上非農業人口相對于農業人口的比例正在持續擴大，這從1830年7月《下議院委員會關于制造業的就業報告》以及此后最近一次人口普查的證據中都可以得到證實；根據該報告所附的表格，可以推導出我們重要的制造業城鎮的人口增長表。

可見，在30年的時間里，英國的人口總數每十年增長15%左右，或者說在30年間共增長了大約52%。表中城鎮的平均人口增長率達132%。在陳述了這些事實之后，已經無需進一步的論據便可知，充分了解并照顧制造商的利益對于英國的福祉有著重要的意義。

人口增長的百分比7

（4）機器和制造業所帶來的優勢大致有三個來源：對于人力的補充；對于人類時間的節約；將常見的和無用的物質轉化成有價值的產品。

（5）對于人力的補充。在談及這一問題的時候，我們首先就會想到風力、水力和蒸汽產生的動力，它們無疑是人力的補充并將在后文中進行考察。然而，人力的增長還有其他來源，它們使得個人的體力比沒有輔助的情況下有了巨大的提升，我們現在僅將評論限定在這一范圍內。

修建宮殿、寺廟和墓葬，似乎是剛剛步入文明社會的國家最先關注的問題；人們搬運來巨大的石塊，用以彰顯建造者的偉大或者虔誠，這一直令他們的后代子孫驚奇不已，即便是當這些建筑所要記錄的目的和創建人的名字早已被人們遺忘之后亦是如此。移動這些沉重的石塊所需的力量程度是不同的，它將根據人們在運輸中運用的機械知識而變化；并且為此目的所需的力量在不同的情況下差別很大，這可以通過以下的一個實驗來證明。該實驗是由朗德勒（M. Rondelet）在《建筑藝術》（Sur L’Art de Batir）一書中提出的，一塊方石被用作實驗的對象：

1）石重1,080磅；

2）為了在采石場粗鑿的地面上拖拽這塊石頭，需要相當于758磅的力；

3）在木制地板上拖拽同一塊石頭需要652磅；

4）將同一塊石頭放在木質平臺上并在木制地板上拖拽，需要606磅；

5）將滑過彼此的兩個木質表面涂抹上肥皂，拖拽石頭需要182磅；

6）同一塊石頭現在被放置在直徑三英寸的輥軸上，這時令它沿采石場地面運動需要34磅；

7）在木制地板上用這些輥軸拖動需要28磅；

8）當石頭被放在一個木質的平臺上，然后同樣的輥軸被安裝在平臺和木制地板之間，則需要22磅。

從這個實驗可以得出結論，在以下情況下拖拽石頭需要的力量與石塊重量之比：

在采石場粗鑿的地面上 約 2/3

在木制地板上 3/5

兩個木質表面之間 5/9

如果木質表面涂抹了肥皂 1/6

輥軸在采石場地面上 1/32

輥軸在木制地板上 1/40

輥軸在木質表面之間 1/50

隨著每一次知識的增長以及每一件新工具的發明，人力勞動相應減少。輥軸的發明使發明者的力量增長了四倍。首先提出使用肥皂或油脂的工人，可移動的重量是他之前可以移動重量的三倍，而不需要施加更大的力。8

（6）人類時間的節約是在制造業中運用機器的另一個好處。其效果如此廣泛并且重要，以至于如果我們愿意概括的話，可以將所有的好處都歸納在這一點下；但是在更小的范圍內闡述原理將有助于人們更好地理解問題，因此就像將在隨后的章節中呈現給讀者的無數例子一樣，我們將把我們的講解限定在這一點上。

作為節約時間的一個例子，我們可以注意爆破巖石中火藥的使用。購買幾磅火藥所需的資金可以通過幾天的勞動獲得；然而當它用于爆破目的時產生的效果，通常是其他方法即便使用最好的工具，在幾個月的時間內都不可能達成的。

從采石場采掘的石灰巖被用來修建普利茅斯的防波堤，其中一塊的規格為26.5英尺長、13英尺寬、16英尺高。這塊巖石的體積超過4,800立方英尺，重約400噸，被爆破了三次。在前兩次爆破中各使用了50磅的火藥，它們在一個13英尺深的孔洞里相繼爆炸，鉆孔的頂部內徑為3英寸、底部內徑為2.5英寸；隨后100磅火藥被放置在前兩次操作形成的裂縫中引爆。每磅火藥從巖石上分離出兩噸的物質，或者說近4,500倍其自身重量的物質。火藥的費用為6英鎊或每磅7.5便士；鉆孔用去了兩個男人一天半的時間，成本約為9先令；而其產出的價值在當時約為45英鎊。

（7）通過一個簡單的錫管裝置，不同部門之間可以進行溝通，從而管理人員的指示即刻傳送到企業最偏遠的部門，這極大地節約了時間。這種裝置也應用于倫敦的商店和工廠之中。而如果應用于家庭設施，特別是在大型房屋中，用于從托兒所向廚房或從房屋到馬廄傳送指令，也將大有裨益。它的方便不僅在于節省了仆人或工人為了接受指示而搭上的不必要的行程，而且也在于避免了主人本身因為不愿意造成麻煩而經常需要放棄某種不重要的需求，因為他知道他的仆人必須登上好幾層樓梯來確定他的愿望，而且在下樓之后必須再次登上樓梯來提供服務。這種交流方式可以延伸的距離尚無定論，而這將成為一個有趣的調查課題。假如在倫敦和利物浦之間可以實現這種交流，那么在管道一端說的話到達管道的另一端，大約需要十七分鐘的時間。

（8）使用金剛石切割玻璃的技術在幾年的時間里經歷了非常重要的改進。如果用二十年以來的一貫做法，玻璃工學徒會發現，要掌握精確運用鑲嵌在圓錐形套圈里的金剛石切割玻璃的技術非常困難；并且在七年的學徒結束時，許多人的工作技能仍然無比生疏。這是由于難以找到金剛石切割的精確角度，并且在找到該角度時也很難沿著玻璃以適當的傾斜度切割。而現在，通過使用改進的工具就可以節省掌握玻璃切割技術所需的幾乎所有的時間消耗和玻璃損耗。金剛石被鑲嵌在一小塊方形黃銅中，其邊緣幾乎平行于正方形的一邊。接下來一個熟練工用黃銅在玻璃一側銼出凹痕，直到通過嘗試，他覺得鉆石會沿著邊緣緊貼著尺子的引導，完成整齊切割。然后，金剛石部件通過一個允許小角度運動的旋轉裝置，被連接到一個像鉛筆一樣的小棒上。因此，即使是初學者，也可以通過將黃銅的一側壓在一把尺子上，以適當的角度進行玻璃切割；即便他握在手中的部分稍偏離了所需的角度，也不會造成金剛石的位置不規則，而金剛石在這種應用中很少會出現失誤。

金剛石在不同方向上的相對硬度不同，這是一個奇特的現象。一位值得信賴的經驗豐富的工人告訴我，他曾在一個鑄鐵廠看到了一塊金剛石在金剛石粉末中被研磨三個小時，完全沒有磨損；但是，在改變研磨表面的方向后，同樣的邊緣就被磨掉了。

（9）使用價值不大的材料。金箔匠使用的獸皮是由殘碎的動物皮制造的。馬和牛的蹄子以及其他角質廢物，被用于生產鉀鹽。這是一種美麗的黃色結晶鹽，在我們的一些化學品商店中展出。我們廚房里的破舊燉鍋和鐵制廚具，即便超出了修補匠的技術范圍，也不是毫無價值的。我們有時會遇到裝滿舊錫罐和破舊鐵煤鍋的推車穿街過巷。這些東西仍然具有實用性：腐蝕較少的部分被行李箱制造商切成小條，打上小孔，然后涂上一層粗糙的黑色清漆，用它來保護箱子的邊角；其余的被送給鎮外郊區的化學制品廠商，他們把這些廢料與焦木酸結合使用，制造一種用于花布印花的黑色模具。

（10）工具。工具和機器之間的區別不能被非常精確地劃分；在這些術語的通俗解釋中，也沒有必要嚴格限制它們的用途。工具通常比機器更簡單：它通常與手工一起作用，而機器通常通過動物或蒸汽動力來推動。更簡單的機器通常僅僅是放置在一個框架中的一個或多個工具，并且由動力驅動。在指出工具的優點時，我們將從一些最簡單的開始。

（11）將二萬根鋼針雜亂地拋進一個盒子里，鋼針在每個可能的方向上混合糾纏。在這種情況下，使它們彼此平行乍看起來似乎是一項最為乏味的工作；事實上，如果每根針都要單獨分開，那么這個過程必將消耗若干小時。然而，在鋼針的制造過程中，這項操作必須多次進行；它是由一個非常簡單的工具在幾分鐘內完成的，僅需要一個底部輕微凹陷的鐵制托盤而已。鋼針被放置其中，并以一種特殊的方式搖動，將它們稍稍拋起，然后同時給予托盤輕微的縱向運動。鋼針的形狀有助于它們的排列：因為如果兩根針彼此交叉（除非它們精確平衡，但這是非常少見的），當它們落在托盤底部時，它們往往會自動并排放置，因為托盤的空心形狀有助于這種傾向。由于鋼針的任何部分都沒有障礙來阻擋這種傾向或者使其彼此糾纏，通過持續搖晃，鋼針在三四分鐘之內會被縱向排列。然后改變搖動的方向，鋼針只是被稍微拋起，但是托盤在兩端振動；其結果是，在一兩分鐘內，之前末端朝前的鋼針現在靠著盤壁堆疊起來，針的末端抵靠著托盤的邊緣。之后，工人用左手食指抵住，右手用一把寬闊的鐵鏟一次取出數百根鋼針。由于這種針的平行排列必須重復很多次，所以如果沒有設計出廉價和快捷的方法，制造費用可能大幅增加。

（12）制造鋼針技術中的另一過程，為最簡單的發明也可以成為工具提供了例證。當鋼針以上述方式排列妥當之后，需要將它們區分為兩部分，以便針頭都可以朝著同一方向。這項工作通常由婦女和兒童完成。按照如上描述的程序安排，鋼針被堆在一起，放在每個操作員面前的桌子上。操作員用左手食指將五到十根鋼針在桌上滾動，彼此間留出些許空隙，然后每根鋼針按照針頭的朝向，被向左或向右地縱向推動。這是通常的程序；按照這一程序，每根鋼針都會在操作員的手指下單獨通過。一個小小的改動加快了這個過程：操作的孩子在右手食指上帶上一個小布帽或指套，然后不斷從成堆的鋼針里滾出六到十二根針。他用左手的食指將鋼針壓住，同時用右手的食指輕輕地靠在它們的末端：那些針頭朝右的鋼針插入了指套；然后孩子松開左手的手指，略微抬起刺入布料的鋼針，然后將它們推向左側。那些針眼朝右的鋼針不會插入手指套中，它們被推到右側的針堆里，然后不斷重復這個流程。通過這種簡單的設計，手指的每一次動作，都可以從一側到另一側，帶動五根或六根鋼針放入正確的針堆；而在前一種方法中，通常只能移動一根鋼針，很少能同時運送兩根或以上的鋼針。

（13）技術上的額外輔助可能會為工人提供極大的便利，因此出現了各種各樣的操作。在這些情況下，最簡單的工具或機器結構為我們提供了幫助：幾乎在每個車間，工人們都用不同形狀的臺鉗將材料用螺絲牢牢固定以便進行鍛造；然而，更引人注目的例子出現在制釘行業中。

某些種類的釘子，例如釘在笨重的鞋底上的釘子，被稱為平頭釘，需要特定形狀的釘頭。這種釘頭是通過對硬模的敲擊制成的。工人用左手拿著鐵棒的一端，從中形成釘子的形狀；他用右手敲打釘子熾熱的一端把它敲成一個點，然后在適當的長度切斷，使它幾乎成直角。接著他把它放進錘子下面的一個鐵樁里，鐵樁上面是錘子，下面帶有踏板，表面有一個與釘頭形狀相應的凹槽；在用手中的錘子將鐵釘的一部分錘出釘頭輪廓之后，工人用腳踩踏板，啟動另一把錘子，繼而完成釘頭的形狀；把鐵釘放置在預留的洞槽里，通過踏板運動產生的反復撞擊，制成鐵釘。如果沒有用他的腳替代另一只手，工人可能會不得不將鐵釘加熱兩次。

（14）另一個替代人手的工具，被用于幫助那些被自然或者事故奪去了某個肢體部分的人從事工作。幸運的是，這種狀況一般不太普遍。我們現在可以用機器來制鞋，要歸功于布魯內爾先生（Mr. Brunel）的富有想象力的發明。那些有機會觀察機械制鞋的巧妙設計的人一定已經注意到了，很多工人盡管失去了手臂或大腿，卻仍能夠精確地完成他們的任務。一個類似的例子發生在利物浦。在盲人學院里，盲人操作機器編織窗扇線；據說這是一位飽受失明折磨者的發明。我們還可以找出其他例子，說明為同樣存在自然缺陷的富裕階層使用、娛樂或提供指導而做的設計。這些技巧和聰明才智的成果，當運用于緩解自然或意外不幸的嚴重程度的時候，當為富人提供職業和知識的時候，當它們解除了窮人的貧困和匱乏的額外禍害的時候，理應得到我們的雙重贊賞。

（15）機器對象的劃分。對于機器，有一種自然的分類方法，雖然從數量上看可能非常不均勻。它們可以被歸類為：第一，那些用來產生動力的機器；第二，那些僅旨在傳遞力量和執行工作的機器。其中第一類機器非常重要，而且種類非常有限，但有些種類可以容納許多人。

運動傳送類的機械運動媒介，如杠桿、滑輪、楔子等，我們已經證明，無論如何結合，使用它們不會獲得任何動力。無論在一個點上施加什么力，都會因摩擦力和其他伴隨情況而減小，作用在另一個點上；而且我們已進一步證明，快速運動所獲得的力，無論多大，都必須通過施加額外力量得到補償。這是早已被認定的兩條原則，我們應該銘記在心。但是當把我們的努力限制在可能的事物之后，我們仍然如我們所希望的那樣，擁有取之不盡的研究領域，并從機械技術中獲取優勢。這些機械技術對我們行業所施加的影響才剛剛開始，人們可以無限度地追求，這將有助于人類的進步、財富和幸福。

（16）在我們用于產生動力的那些機器中可以觀察到，雖然它們對我們來說是龐然大物，但是關于這種動力的兩個來源——風力和水力，我們只需利用自然使它們運動；我們改變它們的運動方向使它們服從于我們的目的，但我們既未增加也未減少存在的運動量。當我們讓風車的葉片向大風傾斜時，我們抑制了一小部分的大氣速度，并把它的直線運動轉換成為葉片的旋轉；我們因此改變了力的方向，但我們沒有創造力。觀察船舶的風帆可以觀察到同樣的現象：風帆形成的運動量與在大氣中被摧毀的力完全相同。如果我們利用一股下行的水流來推動水輪，我們就是在利用自然的力量。這種自然力乍看上去毫無用處并且會不可挽回地被浪費掉，但經過一定的審視，我們應該會發現它正在通過其他過程重新被獲得。液體從高到低降落，隨著地球的自轉而形成加速。因此，它會加速地球的每日自轉，盡管影響幾乎無窮小。如果不計自然蒸發將水輸送回其來源，所有來自于地球上的降水下落形成的這些速度增量的總和，會隨著時間的流逝變得明顯；然后再一次，通過將物質提升到距地心更遠的高處，大自然破壞了其用先前方法產生的速度。

（17）蒸汽的力量是動力的另一種豐富來源，但即使在這種情況下，形成的動力也無法持續。水通過燃料的燃燒，被轉化為彈性蒸汽。由此發生化學變化而不斷增加的大量碳酸氣體和其他氣體對動物有害。我們還不太清楚大自然如何分解這些元素，或是如何把它們重新轉換成固體形式；但是如果可以用機械力的方法來實現，我們幾乎可以肯定，產生它所需的力至少要等于原來燃燒所產生的力。因此，人類沒有創造動力；但是，通過利用我們對于大自然奧秘的了解，人類運用自己的才能轉移了一小部分的有限的自然能量用于自己的需要；而且，無論是利用蒸汽的調節功能，還是利用火藥的迅速、巨大的影響，人類只是在較小的規模上合成和分解自然的力量；而與此同時，自然在不斷地反向作用，以便恢復均衡。毫無疑問，即便是在系統的最末梢，均衡也必須不斷得到維持。人類活動的參與具有創造的性質，他們在自己短暫的生命期間，渺小卻精力充沛；而自然，在廣闊的空間和無限的時間內發揮作用，永遠沉默地、所向無敵地追求它的事業。

（18）在說明“所有機械技術只能以犧牲生產時間為代價從而增強傳遞到機器的力”這一普遍原則的時候，或許我們會想象，從這種機械設計中衍生出來的輔助可能很小。但是情況并非如此：由于機器提供的幫助種類幾乎無限，這使得我們無論利用哪種力，都能夠令其發揮最大的優勢。確實存在一個限度，超出它將無法降低產生任何給定效果所需的必要動力，但是我們在采用任何方法之初極少會出現接近這一限度的情況。在分解盤根錯節的樹根以作為燃料的時候，根據使用工具的性質，人們消耗的時間會有多么不同啊！扁斧可以將它分成小塊，但會消耗一個工人的大部分時間。鋸子會更快、更有效地達到相同的目的。而這又會被楔子所取代，楔子在更短的時間內就會揳入。如果環境有利而且工人熟練，那么通過運用少量火藥，把它謹慎地放置在木頭上的小洞中進行爆炸，可以進一步減少時間和費用。

（19）當移除一定量的物質時，必須要花費一定的力；運輸的價格將取決于形成這股力的經濟狀況。但是，一個國家必須達到高度的文明，才能接近這個經濟的極限。爪哇的棉花用帆船運到中國沿海；但是鑒于之前沒有將種子分離，由此它攜帶的四分之三的重量不是棉花。也許這在爪哇可能是合理的，因為它缺乏機械來分離種子，或是因為種子分離在這兩個國家的相對運營成本的緣故。但被中國包裝的棉花本身，是歐洲人為自己市場運送的等量貨物體積的三倍。因此，中國人付出的給定數量的棉花的運費，是采用機械方法的近十二倍。通過適當關注機械方法，運費有可能會減少。