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阿克莱特的成功并不在于他是一位杰出的创新者。他的成就在于克服了滚筒纺纱机的一些工程瓶颈，使其得以用于实践。与文艺复兴时期的技术不同，18世纪出现在英国的发明实际上是1%的灵感加上99%的汗水。它们被发明出来都是出于相同的目的，即降低生产过程中的劳动力成本。阿克莱特的水力纺纱机应用滚筒纺纱，据估计降低了三分之二的纺纱劳动成本，最终降低了20%的粗纺棉花生产总成本。阿克莱特的第二项发明——梳棉机，在经济上的影响也与之相似。与水力纺纱机类似，梳棉机也不是什么极具创新的发明。事实上，这一发明的创新性受到了质疑，他的专利也备受争议。 12
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詹姆斯·哈格里夫斯（James Hargreaves）的珍妮纺纱机（spinning jenny）是另一项非常重要的发明。据说哈格里夫斯看到一架纺车倒在地板上却仍在旋转，似乎在自动纺纱，于是萌生了这一想法。可以肯定，这个机器结构非常简单，它由带有四条腿的长方形框架构成，在框架的一边有一排垂直排列的纺锤。和水力纺纱机类似，它也不需要科学突破。与被它所取代的纺车相比，它的优势在于可以让一个工人同时纺几根线。珍妮纺纱机尽管比手纺车贵出约70倍，却仍比阿克莱特的机器便宜得多。珍妮纺纱机占空间小，并不局限于工厂环境。 13 事实上，珍妮纺纱机不需要对生产过程做很多变动，这可能是它得以迅速推广的原因之一。
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虽然珍妮纺纱机没有直接促成工厂制的兴起，但它有间接参与。塞缪尔·克朗普顿在孩童时代就开始使用珍妮纺纱机，他也试图改进珍妮纺纱机。1779年他发明了克朗普顿式走锭细纱机（Crompton mule），这个机器将哈格里夫斯珍妮纺纱机的拉杆和阿克莱特水力纺纱机的滚筒结合了起来。走锭细纱机首先被家庭作坊所采用，后来很快应用于工厂。工厂里原先使用的木质滚筒也被阿克莱特的钢质滚筒所取代。
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随着纺车被纺纱机取代，手工纺纱工人也被取代了。因此，基本没有工人喜欢纺纱机，这毫不意外。当哈格里夫斯发明了这样一台机器的传言散播开来的时候，布莱克本的居民闯入他家捣毁了机器。事实上，工人捣毁机器的事件在英国的典型工业化时期频频发生。因此，虽然政治权力已经转移到那些从机械化获利的人手中，但发明家们仍不大可能宣称他们的发明会取代工人或节省劳动力。经济史学家简·亨弗里斯（Jane Humphries）对此解释道：
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18世纪初的发明家很少说他们的发明能节省劳动力，他们可能认为公开宣传任何对当地就业可能产生不利影响的说辞都是不明智的。有趣的是，他们更可能承诺创造就业岗位，尤其是为女性和儿童创造工作机会，言下之意是否则这些人就会成为政府的负担。但随着时间的推移，人们越来越能接受发明会取代劳动力这一论点。到18世纪90年代，专利持有者不再受任何限制，纺织业、金属和皮革业、农业、绳索制造、船坞和酿造等领域的发明家都开始声称有这样的优势。但即便如此，省力技术省下的也不是所有的劳动，而主要是成年技工的劳动。通常有些发明者宣称他们的发明能降低对力量或技能的要求，可以让没有技能的女性和儿童取代那些熟练的成年技工。约翰·怀亚特为他〔和刘易斯·保罗〕发明的纺纱机辩护时的考量非常具有指导意义，至少对于低效的法律机构在为妇女儿童创造就业时的那种谨慎有借鉴意义。怀亚特声称，一名雇用了上百工人的服装商可能会解雇30个“最好的工人”，但会雇用10个儿童或残疾人，他的财富可以因此而增加35%，教区的居民每人可以省下之前需要用来救济穷人的5英镑。取代劳动力这一点是工人抵制新技术的关键，因此发明家需要一定的勇气来提出这种主张。这种情况可能说明，出于这一目标的发明比公开宣称的要更多。 14
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纺纱机实际在多大程度上节省了劳动力，这个问题一直以来都有着激烈争论。有一点是毫无疑问的：纺纱机节约了劳动成本，取代了手工纺纱的工人。举例来说，珍妮纺纱机的使用不仅用资本取代了劳动，还用童工取代了相对昂贵的成年劳动者。阿克莱特写道，在峰区南部有充足的童工，这也许能解释为何他决定在那里进行生产。实际上早期的纺纱机器是为童工特别设计的（见第五章）。正如当时以尖锐著称的评论员安德鲁·尤尔提出的那样：“机器的持续改进，其目标和趋势都在于通过用妇女和儿童取代男人来降低成本。” 15
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当然，机械化的好处不仅在于用机器和廉价劳动力取代了昂贵的劳动力。它的另一个动机是试图进一步控制工厂工人，而这和雇佣童工密切相关。童工许多都是远离家人和朋友，在工厂工作的贫民学徒。当童工占据了工厂大部分劳动力时，由于缺少成年同事提供的保护，他们经常被委派去做一些没有酬劳的工作。许多监工和经理都会用大棒而不是胡萝卜来控制无法无天的大量童工。与成年工人相比，他们几乎没有议价能力，很容易被工厂纪律控制。 16 亨弗里斯写道，制造商们很明显已清楚意识到了新发明的优点，他们“绕过工匠的实践和控制，削弱对变革的抵抗”。 17
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尽管纺纱业在18世纪晚期开始走向工厂制，但织布仍主要通过家庭体系中的手摇织布机来完成。因此有人担心，纺纱厂的数量会在阿克莱特的专利过期后猛增，以至于会没有足够的人手来织纺出来的所有棉纱。埃德蒙·卡特莱特牧师（Edmund Cartwright）和曼彻斯特的一位绅士讨论到了这一点。这位绅士认为不可能成功建造纺织厂，卡特莱特开始证明他的观点是错误的。卡特莱特是一位乡村绅士的儿子，曾经在牛津大学求学，脑子里只有文学。后来他在一名木匠和一名铁匠的帮助下证明了自己的观点。他花了数十年时间和一大笔钱来制造动力织机。他和格里姆肖（Grimshaw）兄弟一起建立了一座拥有400台蒸汽织机的工厂。然而由于担心失业，织工们将它付之一炬。如果是在伊丽莎白一世治下，由于可能引发社会动乱，卡特莱特的织机几乎毫无疑问会被完全禁止。但在卡特莱特的时代，政府几乎总是会站在发明家那边，不仅没有禁止这项发明，反而帮忙筹集资金。1809年他成功地向议会申请到了拨款，这说明他的机器对保持英国的贸易竞争力至关重要。 18
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动力织机无疑是一项意义重大的发明。在整个19世纪，动力织机不断改进，生产率也不断提高：经济史学家詹姆斯·贝森（James Bessen）总结道，1800年使用一台手摇织机的织工需要近40分钟才能织出1码（yard，英制长度单位，1码约等于91.44厘米。——编者注）粗布，但到了1902年，一名织工同时操作18台动力织机，能在1分钟以内织出同等数量的布。 19 但这样做的代价是手工织工被淘汰了。我们将在第五章回溯一下手工织工的命运。但到目前为止，我们注意到，随着动力织机的推广，纺织业的机械化几乎已胜利完成。
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铁、铁路和蒸汽
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大部分人认为工业革命是由蒸汽推动的。这种观点无疑有一定的道理，但蒸汽动力在工业化进程中只是后来者。虽然从人和动物的肌肉力量向机械力量的转移是工厂制兴起的决定性特征，但直到19世纪中期，蒸汽机的经济影响才开始凸显。毫无疑问，蒸汽动力相比于总会受地理限制的水力有着明显的优势。正如马克思所写的那样，蒸汽机出现以后，原动机终于出现了，“蒸汽机完全处在人们的控制之中。它可以移动，它是运动工具的一种。它属于城镇，不像水车属于乡村。人们可以在城镇集中生产，而不像水车必须分散在乡下”。 20 但也许更重要的是，蒸汽动力的应用不限于单项任务或单个行业：与水力不同，蒸汽动力在陆地运输中也可使用。蒸汽机和计算机、电力一样，被经济学家们视作通用技术的典范。
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相比于18世纪其他有着单一的工程目的的重要技术，蒸汽机只是科学革命的副产品，它的出现建立在人们发现“大气有重量”这一事实的基础上。随着蒸汽机的问世，科学首次在技术发展中占据中心位置，而且其重要性还在继续上升。17世纪晚期，英国康沃尔的一位军官托马斯·萨弗里首次对大气压进行了实际应用。在发展初期，蒸汽机——也就是人们口中的火力机（fire engine）——只不过是一个由锅炉和水箱构成的泵。这种机器一开始只是专为铜矿排水而发明的，但萨弗里发现了它的通用性。除了用于采矿，他预测人们将使用蒸汽机为城镇和家庭供水、灭火和带动磨坊的轮子。但是萨弗里的发明就连为矿井排水也做不到，因为它的工作极限只有约30英尺深（约9.14米）。随着1712年托马斯·纽科门的蒸汽机问世，人们就不再使用火力机了。但由于其固有缺陷，纽科门的蒸汽机也没能得到推广。蒸汽机工作时需消耗大量能量，这意味着很少有制造商会使用它。1770年以前，它几乎只用于煤矿排水，用在煤炭非常便宜的地方。
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詹姆斯·瓦特发明了分离式冷凝器后，蒸汽动力才在经济上变得可行。他的发明使得冷凝过程中汽缸内的热量不会大量流失。 21 然而，瓦特的蒸汽机过了几十年才在商业上变得可行，它也需要来自瓦特的伙伴马修·博尔顿（Matthew Boulton）的财力支持。瓦特的蒸汽机于1784年在阿尔比恩面粉厂首次投入使用，博尔顿—瓦特公司出于推广的目的向这个工厂注入了资金。一年后，它被用于棉花生产，并逐渐被推广到毛纺厂、锯木厂、为酿造啤酒提供材料的麦芽厂、制陶厂、食品加工厂、甘蔗厂以及铁矿和煤矿。然而，蒸汽动力给宏观经济带来的即时影响仍十分有限。经济史学家G. N. 冯·通泽尔曼（G. N. Von Tunzelmann）估算了蒸汽机节约的社会储蓄，将它与下一个最好的技术进行对比后发现，如果瓦特没有发明分离式冷凝器的话，1800年英国的国民收入只会比实际少0.1%。 22 不用说，这种估算总是实际上就等于它们背后的假设，但直觉告诉我们1800年以前，蒸汽机对总体经济的影响微不足道。现有的数据表明，整个18世纪总共有2400—2500台蒸汽机被制造出来。 23 正如经济史学家尼古拉斯·克拉夫茨（Nicholas Crafts）认为的那样，蒸汽机对整体经济的影响直到1830年仍然非常小。 24 虽然到后来，尤其是1850—1870年间，它在提高生产率方面的贡献日益增加，但跟计算机和电力等后来的通用技术相比，蒸汽机对经济的影响仍然很小。农业和建筑业等许多行业都未受影响。蒸汽动力也没有走进普通人的家庭。与电力和计算机一样，蒸汽也带来了经济效益，但是，蒸汽对生产率的影响被推迟了。原因之一是蒸汽机的推广过程很慢，因为在很长一段时间内水力仍然更便宜。蒸汽机领域没有摩尔定律。因此直到19世纪40年代，大部分工厂仍由水力驱动。直到那时，蒸汽机的燃料消耗才下降到在经济上可接受的范围内。
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19世纪中期蒸汽机彻底改变了交通运输，它的经济优势变得十分明显。铁路出现之前，工业革命很大程度上只局限于局部地区，英国大部分地区未受其影响。这里无意贬低18世纪交通运输方面的进步：议会通过法案，授权信托基金为收费公路的建设征税和发行债券，这为英国相当规模的公路网铺平了道路。 25 18世纪收费公路系统的发展极大改善了英国的道路，加上改进后的驿马技术，大大减少了旅途时间。在18世纪50年代，从伦敦到爱丁堡需要花10—12天。19世纪30年代第一批铁路出现后，乘坐驿站马车走完同样的距离只需45小时。 26 不过，在此前的历史上没有任何交通方式比马更快，用马来旅行是件奢侈的事，只有少数人能够享受到。如今乘火车出行的英国人中的大多数在铁路出现之前只能步行去目的地。相比于驿站马车，乘坐火车更快也更便宜。第一批火车的行驶速度比马车快三倍，比人类最快的走路速度快十倍左右。 27 直到第一次世界大战爆发，如果依靠铁路出现之前的交通工具，英国人需要花50亿个小时才能走完所有乘火车完成的路程。
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同样，铁路的出现本身就是一段漫长的旅程。不仅蒸汽动力是铁路所必需的，对于铁路甚至工业革命的大部分成果来说，便宜的钢铁也是一项必要的使能技术。钢铁被用于建造工厂、蒸汽机、机械、桥梁和铁路。但在18世纪以前，高炉生产的生铁既昂贵又脆弱。1709年，也就是纽科门发明蒸汽机三年前，有了第一个突破：亚伯拉罕·达比（Abraham Darby）发展出了一种用焦炭取代木炭作为高炉的燃料，从而改进生铁冶炼的方法。尽管我们不能就此认为达比是焦炭熔炼法的发明者，但他的方法让冶铁更经济实惠了。在1709—1850年间，据估计生铁的平均成本下降了63%。 28
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达比家族三代人领导的科尔布鲁克戴尔（煤溪谷）炼铁厂的发展很好地体现了从焦炭冶炼到铁路的过程。这个故事引人入胜，因为它阐释了促成工业革命发生的那些技术之间的联系。达比的炼铁方法使得蒸汽机的汽缸（后来主要由科尔布鲁克戴尔炼铁厂生产）更加精确，蒸汽机也变得更节能，这降低了焦炭熔炼法的冶铁成本。1774年科尔布鲁克戴尔炼铁厂安装了一台博尔顿—瓦特蒸汽机，并在1805年将它升级为新设计。在此期间，生铁产量从每天15吨增长为每天45吨，产量增加了两倍。到1757年，科尔布鲁克戴尔炼铁厂为运输这些成吨的材料修建了16英里的铁路网。10年后，木质轨道被铁轨取代，世界上第一条铁路由此诞生。换句话说，达比的方法不仅仅是铁路领域的一种使能技术。为焦炭熔炼服务是铁轨的第一种应用方式。 29
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虽然蒸汽动力的铁路客运始于科尔布鲁克戴尔，但这一过程从开始到完成花了几十年。1805年第一条客运铁路开通，但车厢是马拉的。铁路出现前，人们曾多次尝试将蒸汽机应用在陆地交通工具上，但道路没有铺路面，而且收费公路法案规定要收取通行费，这意味着在公路运输方面使用蒸汽机没有吸引力。推动蒸汽铁路发展的核心人物之一理查·特里维西克（Richard Trevithick）于1803年制造了伦敦蒸汽机车。他的成就在于通过舍弃分离式冷凝器让蒸汽机变得更轻更小，使蒸汽机能够更高效地应用于交通运输。然而想要在交通运输中使用蒸汽机，还需要更新更好的齿轮、仪表、联轴器等重要技术。这一系列发明最终集成在了乔治·史蒂芬森（George Stephenson）设计的“火箭”号蒸汽机车上。它是世界上第一辆用作公共运输的蒸汽机车，在连接利物浦和曼彻斯特的铁路上完全依靠蒸汽运行。
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1830年，从利物浦至曼彻斯特的铁路举行落成典礼，这是当年最重要的公众事件之一，时任英国首相的惠灵顿公爵阿瑟·韦尔斯利（Arthur Wellesley）和其他人一起参加了这场典礼。虽然这代表着英国工程学的胜利，但蒸汽客运也带来了伤亡。前内阁大臣、利物浦议员威廉·赫斯基森（William Huskisson）两年前因不同意议会改革方案从政府辞职。他没有听从乘客应留在火车上的建议，在火车短暂停靠时离开车厢，靠近惠灵顿的车厢希望与他和解。在和首相交谈时，他看到另一辆蒸汽机车驶来，但已太迟了，他绊倒在机车前的铁轨上。因为“火箭”号并没有配备刹车，司机只能试图通过换倒挡这一复杂过程将火车停下来。当晚，赫斯基森不治身亡。
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20世纪的“兴登堡”号空难宣告了飞艇技术的终结。与之相比，虽然赫斯基森的事故被广泛报道，但人们对铁路的狂热没有衰退。当全英国的人们都知道了这种新型的远途交通方式时，什么也无法阻挡它的推广了。1850年英国的铁路网扩张到了6200英里，1880年达到了15,600英里。大约在那个时候，传记作家塞缪尔·斯迈尔斯（Samuel Smiles）认为铁路是“这个国家迄今为止所完成的最伟大的公共事业，远超此前任何政府或其他联合起来的社会力量所达到的成就”。 30 就像如今的数字技术拓宽了世界一样，铁路使得19世纪的人们能够去到之前的视野所不及的地方。铁路出现后，书籍、信件、报纸和人口的流动性都增强了，各种发明和想法都能以更快的速度传播。工人们更容易外出寻找更好的工作。运输成本的下降意味着制造商们的市场能够不断扩大，各个地区能专门生产有相对优势的商品。越来越大的工厂开始利用规模经济的优势，本地垄断企业面临着来自外地实业家的日益激烈的竞争。随着工厂规模的扩大，人们也发现在工厂生产中使用蒸汽动力更经济。换句话说，铁路刺激了蒸汽动力在制造业中的推广，蒸汽机反过来又催生了很多劳动密集型的新工作机会。
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不少经济史学家应用社会储蓄的概念，将铁路的优势与下一项可靠的技术的优势做比较，从而估算了铁路对总增长的贡献。加里·霍克（Gary Hawke）的一项早期研究认为，1865年与铁路相关的社会储蓄占国内生产总值的6.0%—10.0%。货物运输占国内生产总值的比例约为4.0%，客运占比大约为1.5%—6.0%，具体情况取决于乘客对舒适度的重视程度。然而，霍克估算的客运储蓄是向下倾斜的，因为它不包括节省时间带来的好处。 31 经济史学家蒂姆·洛伊尼希（Tim Leunig）考虑了乘客节约的时间，他估计客运带来的社会储蓄占1865年国内生产总值的5%左右，到1912年达到了14%。在此期间，铁路贡献了总体生产率增长的整整六分之一。 32 对这些数据进行进一步分析发现，据估计在铁路时代到来的前夕，与收费公路信托基金相关的社会储蓄占国内生产总值的1%左右，但那时的国内生产总值低得多。 33 然而，铁路出现很久之后，主要优势才开始凸显出来。特别是在19世纪70年代后，这些优势的经济意义越来越大，三等舱的价格已经充分降低，因此那些以前从未旅行过的人有机会出门旅行了。 34
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换句话说，工业革命带来的好处要经过一个多世纪才完全显现出来。英国的部分地区几乎未受影响，蒸汽机和铁路直到19世纪下半叶才对整体经济造成明显影响。然而，某些地方和部分行业更早感受到了日新月异的变化，1800年后其中一些行业迅速扩张，对整体经济数据产生了影响。当时的人们当然也注意到了工业的崛起。比如在1835年，英国记者兼议员爱德华·拜因（Edward Baines）爵士认为，“制造业空前扩张的原因可以从一系列辉煌的发明和发现中去寻找。在这些发明和发现的共同作用下，现在纺纱工一天能纺的纱线如果使用旧工艺来生产需要1年，之前需要6—8个月来漂白的布现在只需要几个小时就能漂白”。 35 这种现象在棉花城曼彻斯特最为明显。
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注释
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1 D. Cardwell, 1972, Turning Points in Western Technology: A Study of Technology, Science and History (New York: Science History Publications).
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2 A. Ure, 1835, The Philosophy of Manufactures (London: Charles Knight), 14.
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3 引自P. Mantoux, 1961, The Industrial Revolution in the Eighteenth Century: An Outline of the Beginnings of the Modern Factory System in England, trans. M. Vernon (London: Routledge [first published in 1928]), 39。
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