1736年,瓦特出生在英國蘇格蘭格拉斯哥市附近的一個小鎮格裏諾克,他的父親是一個經驗豐富的木匠,祖父和叔父都是機械工匠。少年時代的瓦特,由於家境貧苦和體弱多病,沒有受到完整的正規教育。他曾經就讀於格裏諾克的文法學校,數學成績特別優秀,但沒有畢業就退學了。但是,他在父母的教導下,一直堅持自學,很早就對物理和數學產生了興趣。瓦特從6歲開始學習幾何學,到15歲時就學完了《物理學原理》等書籍。他常常自己動手修理和製作起重機、滑車和一些航海器械。1753年,瓦特到格拉斯哥市當徒工。由於收入過低不能維持生活,第二年他又到倫敦的一家儀表修理廠當徒工。憑藉著自己的勤奮好學,他很快學會了製造那些難度較高的儀器。但是繁重的勞動和艱苦的生活損害了他的健康,一年後,他不得不回家休養。一年的學徒生活使他飽嚐辛酸,也使他練就了精湛的手藝,培養了他堅韌的個性。


    1756年,當他的身體稍有好轉,瓦特再次踏上了坎坷的道路來到格拉斯哥市。他想當一名修造儀器的工人,但是因為他的手藝沒有滿師,當時的行會不允許。幸運的是,瓦特的才能引起了格拉斯哥大學教授台克的重視。在他的介紹下,瓦特進入格拉斯哥大學當了教學儀器的工人。這所學校擁有當時較為完善的儀器設備,這使瓦特在修理儀器時認識了先進的技術,開闊了眼界。這時,他對以蒸汽作動力的機械產生了濃厚的興趣,開始收集有關資料,還為此學會了義大利文和德文。在大學裏,他認識了化學家約瑟夫·布萊克和約翰·魯賓遜等。瓦特從他們那裏學到了很多科學理論知識。


    瓦特在大學修理儀器期間,學校曾經把一台舊式的紐可門蒸汽機交給他修理。他通過大量實驗以及根據格拉斯哥大學教授布萊克提出的潛熱、比熱理論進行分析,對舊式蒸汽機進行深入研究,找出了舊式機器效率低的主要原因。針對舊式蒸汽機的缺陷,瓦特提出了減少蒸汽消耗,提高熱機效率的兩項措施。他決心自己製造一台新的蒸汽機,來改進舊機器的不足。


    瓦特自籌資金,租了間地下室,買了必要的設備,反覆實驗,經歷了無數次挫折和失敗,在工人的幫助下,終於發明了與汽缸分離的冷凝器,解決了製造精密汽缸、活塞的工藝問題,同時採用油潤滑活塞,汽缸外附加絕熱層等措施,製成單動作蒸汽機。後經繼續試驗,瓦特又在1782年發明了具有連杆、飛輪和離心調速器的雙動作蒸汽機,製成了新的可實用的蒸汽機。這種雙動作式蒸汽機,把閥門安裝成可利用蒸汽的壓力來推動活塞,既可向前又可向後,並藉助連杆和飛輪把活塞的直線運動變成了圓周運動。為了保持蒸汽機的勻速運轉,他把一個離心調速器連接在進氣活門上,使其自動調節進氣量。這種裝置是最早在技術上使用的自動控製器。他設計了一個和汽缸分離的冷凝器,將高溫蒸汽從汽缸中導出並冷卻,使得主要汽缸能保持一定溫度。同時他提高了汽缸的精密度,把活塞和閥門也做得光滑、嚴密。從而比紐科門蒸汽機大大提高了熱效率和可靠性。由於這種蒸汽機把往復的直線運動變成為連續而均勻的圓周運動,因而可以經過傳動裝置帶動一切機器運轉,成為能普遍用於工業和交通運輸業的“萬能動力機”。這種高效率的蒸汽機很快取代了舊式的蒸汽機,被各工業部門迅速採用。從此,動力機、傳動機和工作機組成了機器生產係統,成為產業近代化的核心。


    到19世紀30年代,蒸汽機廣泛應用到紡織、冶金、採煤、交通等部門去,很快引起了一場技術革命。美國人富爾頓發明了用瓦特蒸汽機作動力的輪船。英國人史蒂芬遜發明了用瓦特蒸汽機作動力的火車。瓦特的蒸汽機成為真正的國際性發明,它有力地促進了歐洲18世紀的產業革命,推動世界工業進入了“蒸汽時代”。


    現代化學奠基人拉瓦錫


    法國化學家拉瓦錫進行的化學革命被公推為18世紀科學發展史上最輝煌的成就之一。在這場革命中,他以雄辯的實驗事實為依據,推翻了統治化學理論達百年之久的燃素說,建立了以氧為中心的燃燒理論。針對當時化學物質的命名呈現一派混亂不堪的狀況,拉瓦錫與他人合作製定出化學物質命名原則,創立了化學物質分類的新體係。根據化學實驗的經驗,拉瓦錫用清晰的語言闡明了質量守恆定律和它在化學中的運用。這些工作,特別是他所提出的新觀念、新理論、新思想,為近代化學的發展奠定了重要的基礎。


    拉瓦錫原來是學法律的。1763年,年僅20歲的拉瓦錫就取得了法律學士學位,並且獲得了律師從業證書。拉瓦錫的父親是一位頗有名氣的律師,家境富有,所以拉瓦錫沒有馬上去做律師。那時他對植物學發生了興趣,經常上山採集標本使他又對氣象學產生了興趣。在地質學家葛太德的建議下,拉瓦錫師從巴黎著名的伊勒教授學習化學。從此,拉瓦錫就和化學結下不解之緣。


    拉瓦錫是現代化學的創始人。他的主要業績是將過去和當時的許多實驗結果加以綜合,使之成為完整的學說。


    1766年,年僅23歲的拉瓦錫“關於城市照明問題”的論文,榮獲了法國科學院金質獎。1772年,由於他對天然水的研究卓有成果而當選為法國科學院院士。他所進行的長達百天之久的“燒幹了水不會變土”的實驗,是人所共知的。通過這一實驗,他推翻了物質不能互變的學說,並進一步證明了物質不滅的正確性。


    對“燃素”學說持懷疑態度的拉瓦錫,實在難以接受“燃素”是物質燃燒原因的觀點。1772年2月,他讀到了達爾塞的一篇研究報告,其中談到“在高溫下燒得熾熱的金剛石會消失得無影無蹤”,這一實驗結果使他深受啟發。那麽,在沒有空氣的條件下,加熱金剛石會怎樣呢?於是他把金剛石用調成糊狀的石墨厚厚地包上一層,再把這些烏黑的圓球放在烈火中燒得通紅。幾小時後,剝開石墨外衣,裏麵的金剛石竟然完好無損!拉瓦錫捉摸著:“金剛石的失蹤看來與空氣有關!莫非它與空氣發生作用了?”這種想法和當時流行的“燃素”學說截然相反!


    為了證明自己的設想,他用白磷作了一係列實驗,毫無例外,白磷燃燒之後產生的白煙比白磷重了,這證明“磷和空氣發生了化合”。而白磷在燃燒過程中,隻有1/5的空氣可以助燃,拉瓦錫把這種空氣暫時稱為“有用空氣”。


    至此,應該說“燃素”學說可以推翻了,但拉瓦錫仍不肯冒然作出結論。1774年,他又用天平在曲頸瓶中通過加熱金屬作了定量研究,結果仍然證明了他的設想!


    “如果能從金屬灰中提出純的‘有用空氣’的話,那麽,我的燃燒理論就無懈可擊了!”按照他的這一新設想,1774年10月,他在加熱汞灰之後,收集到的“脫燃素空氣”果然具備了他對“有用空氣”所預言的性質。這時,拉瓦錫堅信:絕對沒有“燃素”存在,可燃物質的燃燒,或者金屬變為煆灰並不是分解反應,而是與“有用空氣”發生了化合!1777年,他把這種“有用空氣”正式命名為氧。


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