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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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4 关于家庭生产体系，出处同上，54—61。
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5 关于工厂崛起是一次技术事件的详细说明，参见J. Mokyr, 2001, “The Rise and Fall of the Factory System: Technology, Firms, and Households since the Industrial Revolution,” Carnegie-Rochester Conference Series on Public Policy, 55(1): 1-45。
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6 M. W. Flinn, 1962, Men of Iron: The Crowleys in the Early Iron Industry (Edinburgh: Edinburgh University Press), 252.
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7 关于棉纱制造，参见R. C. Allen, 2009a, The British Industrial Revolution in Global Perspective (Cambridge: Cambridge University Press), chapter 8, Kindle。
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8 Mantoux, 1961, The Industrial Revolution in the Eighteenth Century, 234.
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9 就在亚当·斯密的《国富论》出版的同一年，英国开始了它最终成为一个真正的富裕国家的工业历程。
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10 引自Mantoux, 1961, The Industrial Revolution in the Eighteenth Century, 213。
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11 出处同上，14。
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12 关于阿克莱特的发明节省的劳动力，参见Allen, 2009a, The British Industrial Revolution, chapter 8。
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13 R. C. Allen, 2009d, “The Industrial Revolution in Miniature: The Spinning Jenny in Britain, France, and India,” Journal of Economic History 69 (4): 901-27.
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