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英国的煤炭历史(读书笔记)(2)不过是个偶然事件
作者:ABCNBC
发表时间:2021-03-01
更新时间:2021-03-01
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(2)不过是个偶然事件


为何工业革命得以首发英国,而不是中国?近期的研究表明,能源利用的根本性转变才是工业革命首发英国的关键所在。

纵观人类发展史,工业革命乃是一次意义非凡的经济转型。工业革命是从生物质能源向化石能源的转变的一个结果,是人类群体需求以几何级数增长而自然界的生物质能源以算术级数增长出现不匹配后的一个突破性的解决方法。

如同任何革命的出现都是被迫的一样,工业革命是英国经济发展出现能源瓶颈后发生的。生物质能源--木柴的短缺造成能源危机,迫使英国人走向地下寻找能源。

这个解决方法的出现存在偶然性,也是英国特有的国情---其地理气候/矿藏条件和语言发展/饮食结构等各种组合--带来的一个必然结果。而这种偶然性的本质一旦为人类所理解,就带来了工业革命的全球化。

工业革命之前,英国与世界上其他国家一样,都是以木柴作为基本燃料。尽管英国境内煤炭储量丰富,英格兰、威尔士和苏格兰分布着众多煤田。但是,在1700年之前,英国并没有形成真正的煤炭产业。这是由于,煤炭燃烧的气味和烟雾是当时人们所难以接受的。为此,14世纪,爱德华一世就曾颁布法令,禁止人们使用煤炭作为燃料,违者处以重罚。但更重要的是,与木炭相比,当时的煤炭成本较高。

然而,随着人口和经济的普遍增长,英国不得不面临越来越严峻的燃料匮乏问题,特别是其具有国际竞争优势的羊毛业,需要更大的牧场;造船业需要更多的木材;以及扩大的钢铁产业对木炭的需求;使得林木遭到极度砍伐、森林面积锐减,到18世纪末英国森林覆盖率只有5%-10%。

这一如英国经济史学家克拉潘所宣称的,在铁路时代前夕,英国已是一个无森林的国家。 而煤炭作为一个不得不接受的替代能源就此登上了英国能源舞台。1550-60十年间,英国煤炭产量只有21万吨,而1680-90十年间的产量则增长到300万吨,是前者的14倍。 到1700年英国的煤产量已经达到250万至300万吨之间,超过法国产量的30倍;据估计,这一产量甚至是当时整个世界其余地方煤产量总和的5倍。

英国是世界煤炭资源较丰富的国家之一,硬煤探明储量约450亿吨,占世界的 9.1%;煤质较好,多炼焦煤;煤层较厚,埋藏浅,易于开采;煤田分布普遍,距海较近,便于运输;有些煤田又多近铁矿区,利于钢铁工业的发展。

英国的条件比较得天独厚,自从诺曼人以后,再也没有外来入侵者。煤炭开采容易,运输方便,铁矿就在煤矿边上,加上使用水轮机鼓风,钢铁冶炼很快就发达起来。

有了取之不尽的煤炭,焦炭就发明出来了,就有了钢铁工业,有了机器制造业,棉纺业毛纺业也就发达起来,随着煤矿开采规模越来越大,开采越来越向地下深处进军,矿井积水就成为大问题。

用风车或水轮机或牛马带动水泵进行抽水的动力来源不稳定。英国人开始使用以蒸汽机推动的水泵来进行抽水:

最开始的蒸汽机推动的水泵是内冷凝蒸汽机,也就是纽科门蒸汽机(Newcomen steam engine):

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/16/Newcomen_atmospheric_engine_animation.gif

纽科门抽水机的单位时间往复次数低,活塞只有一个单向做功冲程,冷凝过程中的液态水经常积累在气缸里,时常停机进行气缸排水。最要命的是冷凝需要的冷却水量巨大,纽科门蒸汽机往往建在河边或需要建造冷却蓄水池。

瓦特对纽科门蒸汽机进行了改造,变成外冷凝的瓦特蒸汽机(Watt's Steam Engine),其活塞进行双向做功冲程;做完功的蒸汽自气缸排出,在气缸外进行冷凝,提高了活塞单位时间往复次数,体积也相应减小---整个蒸汽机做到可移动:

https://i.pinimg.com/originals/22/90/16/229016aa7370603c019576f33169e775.gif

使用多节膨胀的瓦特蒸汽机的效率和功率大大提高。

http://i.pinimg.com/originals/77/0b/26/770b261e08fc532f40873f74afd021f1.gif

为了得到木柴木炭的替代品而要实施抽水作业,导致了一种新型动力机的出现。而这种新型动力机随后得到了充分的发挥,以至于以前凡是用人力,畜力,风力和水力驱动的机器都可以被此种动力机驱动了。

工业革命就此正式发生,其起源于为了挖煤而装备抽水机而来,其特征就是以化石能源取代了生物质能源。

自从有了蒸汽机,以后发明的任何新型动力机,都不过是蒸汽机的衍生物而已,就不能再称作工业革命了。理由就是产业革命是以使用何种类型的能源为划分标志。根据定义:任何形态如固态气态液态的化石能源,都还是化石能源。

那么下一次工业革命什么时候发生?其特征如何?

我们已经知道,(1)一种能源的短缺和消耗贻尽必然导致人类生存危机,从而必然引起产业革命;我们也知道,(2)化石能源的命运同历史上的生物质能源的命运一样也会走到尽头;
同样我们又知道(3)取代旧能源的新能源必然以极其丰富的形式出现,那种丰富的程度可以达到当代人类不可想象的境地。

鉴于化石能源的出现同时伴随着污染(伦敦烟雾,洛杉矶烟雾,北京烟雾)和对生命的摧残(英国煤矿工业总共夺去了38万矿工---其中包括大量童工和女工--的生命)。可以预计未来的新能源在保持大规模供应的基础上,又必须显示出对人类友好的的特征。

人类不会再对新能源的偶然性出现做出“摸着石头过河”般的反应了,人类将对新能源进行“顶层设计”来对付落伍的和即将耗尽的旧能源。



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