世界文明中的技術(shù)：鐵路、電報(bào)與工業(yè)化

鐵路的到來(lái)

當(dāng)特爾福德在梅奈海峽上建造的大吊橋于1826年完工時(shí)，一種新的運(yùn)輸技術(shù)也已經(jīng)問(wèn)世了——蒸汽驅(qū)動(dòng)的鐵路運(yùn)輸。鐵加工技術(shù)的進(jìn)步是促成鐵路運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵，這樣人們就可以建造堅(jiān)固的鐵軌了。第一座鐵路蒸汽火車頭是由理查德·特里維西克（Richard Trevithick）于1802年在什羅普郡的科爾布魯代爾鐵廠制造的。兩年后，特里維西克在南威爾士的佩尼達(dá)倫（Penydarren）首次展示了一個(gè)能運(yùn)作的蒸汽火車頭，令眾人信服。但這些火車頭對(duì)于當(dāng)時(shí)的軌道來(lái)說(shuō)太重了，所以鐵軌經(jīng)常發(fā)生斷裂。

1812年左右，英格蘭北部的一些煤礦鐵路開始使用火車，在此之前，這些地方都是由馬匹牽引馬車。這些火車在鑄鐵軌道上運(yùn)行得很好，但真正實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)途鐵路運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)重大進(jìn)展是在1820年或1821年，當(dāng)時(shí)諾森伯蘭（Northumberland）的貝德林頓（Bedlington）鐵廠的一家軋鋼機(jī)生產(chǎn)出了長(zhǎng)度為4.6米的堅(jiān)固鍛鐵軌道。這些鐵軌被鋪設(shè)在1825年開通的斯托克頓（Stockton）和達(dá)林頓（Darlington）鐵路上。與大多數(shù)早期的鐵路一樣，這條鐵路是為煤礦服務(wù)的，但它也運(yùn)送乘客。雖然馬匹被用來(lái)在部分線路上牽引列車，但火車頭的地位空前突出。許多游客前來(lái)參觀這條線路，包括一位來(lái)自美國(guó)賓夕法尼亞州的游客、兩位已經(jīng)在普魯士倡導(dǎo)建設(shè)鐵路的德國(guó)人，以及一位法國(guó)工程師馬克·塞甘（Marc Seguin)。

塞甘是那個(gè)時(shí)代的典型工程師，他的發(fā)明和投資，反映了各個(gè)國(guó)家和工業(yè)部門之間密切交織的技術(shù)對(duì)話。在為（和他家里有關(guān)系的）紡織業(yè)和造紙業(yè)開發(fā)各種新的機(jī)器和設(shè)備，建造了兩座用鋼絲繩代替鐵鏈的先驅(qū)性吊橋之后，塞甘已經(jīng)聲名鵲起。于是，在后革命時(shí)期的法國(guó)，他的興趣轉(zhuǎn)向了蒸汽動(dòng)力在運(yùn)輸業(yè)、工業(yè)和商業(yè)上的潛力。1825年，當(dāng)他與喬治和羅伯特·斯蒂芬森就蒸汽火車設(shè)計(jì)進(jìn)行通信，同時(shí)安排訪問(wèn)達(dá)林頓時(shí)，塞甘剛剛為一種火管鍋爐（tubular boiler）申請(qǐng)了專利，該鍋爐用于為羅訥河（the Rhone，法國(guó)的主要河流）上的汽船提供動(dòng)力，在他訪問(wèn)英國(guó)時(shí)，他已經(jīng)將該鍋爐進(jìn)行改裝以適用于火車?；氐椒▏?guó)后，塞甘以斯托克頓和達(dá)林頓鐵道線路顯著的工業(yè)和經(jīng)濟(jì)潛力作為論據(jù)，說(shuō)服法國(guó)政府投資鐵路。

1826年，塞甘和他兄弟們經(jīng)營(yíng)的公司獲得了在圣艾蒂安（Saint-Etienne）和里昂（Lyon）之間修建客貨兩用鐵路的特許權(quán)。這條長(zhǎng)達(dá)57千米的新鐵路是之前馬力軌道的延伸，部分由火車頭驅(qū)動(dòng)車身，但仍有部分由馬匹提供動(dòng)力，將在那之前與世隔絕的、山區(qū)中的圣艾蒂安的豐富煤層，與羅訥河畔的里昂的紡織業(yè)及其他工業(yè)連成一脈。這促進(jìn)了圣艾蒂安采礦業(yè)的發(fā)展，使該市漸漸成為國(guó)家鋼鐵和軍備生產(chǎn)中心；通過(guò)提供方便易得的廉價(jià)煤炭，鐵路也促進(jìn)了里昂的工業(yè)轉(zhuǎn)向蒸汽驅(qū)動(dòng)模式。

這兩個(gè)城市之間的地形崎嶇不平，工程十分復(fù)雜，因此這條線路完成后也被譽(yù)為技術(shù)上的勝利。但是，鐵路建設(shè)面臨的最重要的障礙是社會(huì)問(wèn)題：不愿意放棄土地的農(nóng)民們堅(jiān)決反對(duì)。要購(gòu)買這90多塊土地必須經(jīng)過(guò)談判，當(dāng)一個(gè)憤怒的小農(nóng)場(chǎng)主決定用獵槍解決問(wèn)題時(shí)，塞甘險(xiǎn)些喪命。與此同時(shí)，里昂郊外的日沃爾（Givors）公社的居民提出了激烈的抗議，以至于鐵路的路線不得不移到羅訥河的另一邊。塞甘不得不在建設(shè)鐵路、橋梁和隧道中做出妥協(xié)，這提醒我們，技術(shù)對(duì)話不僅涉及變革的支持者，也涉及反對(duì)者，不僅涉及新技術(shù)的使用者，也涉及拒絕者，他們共同塑造了最終的技術(shù)成果，而這些成果在后來(lái)者眼中可能是技術(shù)挑戰(zhàn)下的簡(jiǎn)單卻合理的回應(yīng)。

鐵路運(yùn)輸?shù)睦砟铒w快流傳，斯托克頓和達(dá)林頓鐵路線的原型也使許多其他地方蠢蠢欲動(dòng)。很多地方緩慢而不可靠的運(yùn)輸阻礙了貿(mào)易發(fā)展，這些地方正計(jì)劃著修建鐵路。歐洲各地也建成了幾條鐵路，而在美國(guó)，巴爾的摩和俄亥俄州的線路在1827年至1830年期間建成。這條鐵路是在美國(guó)充分了解了斯托克頓和達(dá)林頓鐵路的情況下鋪設(shè)的，具有與英國(guó)同類型的鐵軌和相同的軌距。同時(shí)，在1828年和1830年之間，斯蒂芬森兄弟還建造了一系列火車頭，包括他們著名的“火箭”（Rocket）（這個(gè)名字一度成了熱門話題，因?yàn)槠渫淦髟谖鞣饺匀皇中路f），他們最終拋下了特里維西克式的火車原理，轉(zhuǎn)而為新一代帶有管式鍋爐和臥式汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)打下基礎(chǔ)。

美國(guó)第一個(gè)重要的火車設(shè)計(jì)師是約翰·B.杰維斯（JohnB.Jervis），他為自己在奧爾巴尼（Albany）和斯克內(nèi)克塔迪（Schenectady）之間建造的線路進(jìn)口了一臺(tái)斯蒂芬森火車頭。像當(dāng)時(shí)所有的英國(guó)火車頭一樣，它只有四個(gè)輪子，杰維斯發(fā)現(xiàn)它在急轉(zhuǎn)彎處要么直接失去了動(dòng)力，要么就問(wèn)題頻發(fā)，而急轉(zhuǎn)彎恰是這條線路的一個(gè)特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)反復(fù)討論，杰維斯設(shè)計(jì)了一種新的火車頭，后部設(shè)有一對(duì)驅(qū)動(dòng)輪，發(fā)動(dòng)機(jī)前面設(shè)有一個(gè)四輪轉(zhuǎn)向架承擔(dān)重量。這個(gè)車頭是在當(dāng)?shù)刂圃斓?，確定它能順利運(yùn)行后，杰維斯在1833年改造了斯蒂芬森火車頭，并在前面加上一個(gè)四輪轉(zhuǎn)向架。斯蒂芬森車頭的性能得到了極大的改善，轉(zhuǎn)向架也很快成為美國(guó)火車頭的標(biāo)準(zhǔn)配置。因此，美國(guó)的蒸汽火車并不是簡(jiǎn)單地從英國(guó)遷移而來(lái)的技術(shù)；就如本書所寫的其他許多例子一樣，這更像是一場(chǎng)對(duì)話，過(guò)程中引進(jìn)而來(lái)的技術(shù)得到了許多創(chuàng)新性的回應(yīng)。

在鐵路作為一種運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展中，另一項(xiàng)起著關(guān)鍵作用的發(fā)明是電報(bào)。它不僅會(huì)發(fā)出列車接近的信號(hào)（從而促進(jìn)安全），而且對(duì)鐵路的有效管理也很重要。而電報(bào)能有效運(yùn)作，關(guān)鍵在于可靠、經(jīng)濟(jì)的電池。在英國(guó)，這種電池是由倫敦國(guó)王學(xué)院（King's College London）的詹姆斯·丹尼爾（James Daniell）研究開發(fā)的，他的同事惠斯通（Wheatstone）教授幫助威廉·庫(kù)克（William Cooke）開發(fā)了第一臺(tái)英國(guó)電報(bào)機(jī)。重要的是，這項(xiàng)發(fā)明的首次演示是在1837年尤斯頓（Euston）站和卡姆登（Camden）之間的倫敦一伯明翰鐵路上進(jìn)行的，然后是在大西部鐵路（Great Western Railway）上展演。

在這種類型的電報(bào)中，人們可以通過(guò)觀察一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)的指針來(lái)接收信號(hào)，這些針可以指向左邊或右邊，表示不同的字母。在英國(guó)使用這種設(shè)備之前，塞繆爾·莫爾斯（Samuel Morse）就已經(jīng)在美國(guó)試驗(yàn)了一種不同形式的電報(bào)機(jī)。他的成功也取決于高效電池的開發(fā)，在這方面他得到了來(lái)自紐約的教授倫納德·蓋爾（Leonard Gale)的幫助。更重要的是，一位名叫阿爾弗雷德·韋爾（Alfred Vail）的機(jī)械師提供了幫助。韋爾－莫爾斯電報(bào)機(jī)最初具有一個(gè)關(guān)鍵性優(yōu)勢(shì)，即接收儀器能將他們發(fā)明莫爾斯電碼的點(diǎn)和破折號(hào)標(biāo)記在一張移動(dòng)的紙條上。但是，當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)操作員破譯儀器發(fā)出的聲音可以比閱讀紙上的信息還要快時(shí)，韋爾－莫爾斯電報(bào)表現(xiàn)出了其更大的優(yōu)勢(shì)。音響器（sounder）作為接收器時(shí)，操作員根據(jù)信號(hào)每分鐘可記錄40到50個(gè)字。隨著時(shí)間的推移，這個(gè)系統(tǒng)幾乎全球流通；莫爾斯在I840年為他的設(shè)備申請(qǐng)了專利，到I850年，電報(bào)網(wǎng)絡(luò)已在迅速擴(kuò)大。

1856年，第一條鐵路跨過(guò)密西西比河后，關(guān)于鐵路在開辟美國(guó)西部和促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展方面的作用已無(wú)須贅述，但草原上別具一格的先驅(qū)鐵軌旁，設(shè)有一排電報(bào)桿。鐵路公司是電報(bào)的主要用戶，交通和通信方式齊頭并進(jìn)，一起發(fā)展。

19世紀(jì)60年代在美國(guó)大草原上修建的鐵路通常伴隨著電報(bào)線（繪圖：黑茲爾·科特雷爾）

鐵路與工業(yè)化

雖然蒸汽鐵路是在19世紀(jì)的前30年里在英國(guó)發(fā)展起來(lái)的，但1830年后它在美國(guó)的擴(kuò)張速度更快。到1840年，美國(guó)已建成約4600千米的線路，而英國(guó)有2400千米，歐洲的大陸上有1500千米。美國(guó)的這種高速建設(shè)的速度是通過(guò)廉價(jià)建設(shè)實(shí)現(xiàn)的，與英國(guó)相比，美國(guó)鐵路的彎道更急，坡度也更陡。

隨著鐵路建設(shè)速度的加快，制造鐵軌和火車需要空前數(shù)量的鐵。在許多方面，正是鋼鐵工業(yè)的技術(shù)成功使英國(guó)能夠建設(shè)鐵路。燃燒焦炭的高爐為更大的生產(chǎn)量提供了必要的支持。在耐用的鍛鐵軌道普遍流行之前，人們必須設(shè)計(jì)出將生鐵轉(zhuǎn)化為鍛鐵，將白熱的長(zhǎng)鐵條軋成鐵軌的新方法。

在19世紀(jì)的煉鐵廠中軋制鍛鐵塊和鐵條。如果要大量生產(chǎn)鐵軌，同時(shí)使其具有足夠的強(qiáng)度以承受火車的 重量，那么發(fā)展軋機(jī)以生產(chǎn)鍛鐵軌是至關(guān)重要的。 [摘自奈特《實(shí)用機(jī)械學(xué)詞典》（Knight, The Practical Dictionary of Mechanics），鐵橋谷博物館提供］

鑒于這些創(chuàng)新都是在英國(guó)完成的，因此，想要修建鐵路的其他國(guó)家最初難免要從英國(guó)制造商那里進(jìn)口鐵軌，甚至火車頭。同時(shí)，這些國(guó)家也在推動(dòng)當(dāng)?shù)劁撹F工業(yè)迅速發(fā)展，以便制造自己的鐵軌。在歐洲，首先是比利時(shí)，然后是德國(guó)和法國(guó)，紛紛走上了這條道路。

美國(guó)的情況有所不同，美國(guó)的工業(yè)基礎(chǔ)最初比法國(guó)和英國(guó)薄弱，但對(duì)鐵路的需求和涉及的距離更大。這樣一來(lái)，美國(guó)很快就占據(jù)了英國(guó)出口鐵軌份額中很高的比例，而英國(guó)鋼鐵工業(yè)的繁榮與美國(guó)的鐵路建設(shè)也由此緊密相連。實(shí)際上，通過(guò)以優(yōu)惠條件提供鐵軌，一些英國(guó)鐵匠成為美國(guó)鐵路線的重要投資者。值得注意的是，在19世紀(jì)50年代，英國(guó)開通了約5000千米的鐵路，但美國(guó)修建的鐵路長(zhǎng)度達(dá)到了驚人的3萬(wàn)千米。

其他行業(yè)有制造機(jī)器經(jīng)驗(yàn)的人都可以制造火車頭，特別是棉紡業(yè)，而且這些車間有許多通用的工具。因此，在19世紀(jì)30年代，在馬薩諸塞州洛厄爾（Lowell）的紡織廠附近的機(jī)器車間，以及賓夕法尼亞州的費(fèi)城，火車頭制造都得到了大力發(fā)展，在那里，鮑德溫火車廠（Baldwin Locomotive Works）由一個(gè)以前制造紡織印刷機(jī)器的企業(yè)發(fā)展而來(lái)。該企業(yè)以及其他美國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商的成功，使1836年后的美國(guó)幾乎沒(méi)再進(jìn)口任何火車頭，到1839年，美國(guó)450臺(tái)火車頭中的大部分是在國(guó)內(nèi)制造的。

想要無(wú)限生產(chǎn)鐵軌卻意味著更大的困難；它更多地取決于大宗鐵的生產(chǎn)，而這又與1830年美國(guó)剛剛開始的鋼鐵工業(yè)的變革息息相關(guān)。雖然生產(chǎn)生鐵的高爐和將生鐵轉(zhuǎn)化為鍛鐵的反射爐（reverberatory furnace）與英國(guó)的可堪伯仲，但還是需要進(jìn)行一些重新設(shè)計(jì)，才能燃燒賓夕法尼亞州豐富的無(wú)煙煤。他們的進(jìn)展很快：在19世紀(jì)40年代，80%的鐵軌還需從英國(guó)進(jìn)口，但在1856年，美國(guó)國(guó)內(nèi)的鐵軌產(chǎn)量就超過(guò)了進(jìn)口量。

通過(guò)這些發(fā)展進(jìn)程，鐵路建設(shè)不僅刺激了美國(guó)鐵廠和生產(chǎn)車間的發(fā)展，還為歐洲的許多國(guó)家?guī)?lái)了同樣的影響。因此，鐵路和支撐其運(yùn)營(yíng)的工業(yè)有時(shí)會(huì)被描述為19世紀(jì)中期整體發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。然而，在歐洲大陸，由比利時(shí)、德國(guó)和法國(guó)北部組成的工業(yè)核心區(qū)，與南歐和東歐組成的外圍地區(qū)之間存在著重大區(qū)別。在核心區(qū)，有確鑿證據(jù)顯示，許多工業(yè)的增長(zhǎng)是由鐵路的發(fā)展帶來(lái)的。在外圍地區(qū)（西班牙可以作為一個(gè)例子），鐵路有時(shí)則無(wú)利可圖，甚至是當(dāng)?shù)氐呢?fù)擔(dān)。有歷史學(xué)家指出，“鐵路夢(mèng)”及其投射的快速現(xiàn)代化的前景在西班牙是如此具有說(shuō)服力，以至于有一段時(shí)間，幾乎所有可用的投資都進(jìn)入了鐵路，而“真正的制造公司”卻被忽視了。因此，盡管到了19世紀(jì)60年代，西班牙已建立起了一個(gè)龐大的鐵路網(wǎng)絡(luò)，但它并沒(méi)有真正為西班牙的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)做出什么貢獻(xiàn)。那些鐵路公司主要是由法國(guó)持股控制的，而如采礦業(yè)等工業(yè)公司則由英國(guó)公司把控著命脈，那些最重要的鐵路線路都是通往港口的，這樣就方便西班牙的礦石被運(yùn)往英國(guó)加工并服務(wù)于英國(guó)的發(fā)展。盡管西班牙視其鐵路為發(fā)展的象征，但實(shí)際上，每年鐵路運(yùn)營(yíng)帶來(lái)的利潤(rùn)大部分都流到了法國(guó)和英國(guó)持股人的手中。

這時(shí)，與歐洲核心地區(qū)相比更邊緣的地方也開始修建鐵路，特別是阿根廷。那里的第一條鐵路于1857年開通，設(shè)備從英國(guó)進(jìn)口。它的第一個(gè)火車頭原本是為一條印度鐵路建造的，但印度不需要，于是火車頭被送到了阿根廷。這意味著阿根廷的軌道必須按照與印度相同的寬度鋪設(shè)，即1.67米。這段插曲似乎很典型地說(shuō)明了，外圍國(guó)家總是承受著隨機(jī)又武斷的技術(shù)決定。

然而，在利用鐵路促進(jìn)國(guó)家發(fā)展方面，阿根廷比其他國(guó)家更成功。政府有意尋求外國(guó)資本來(lái)建設(shè)新的線路，但它也采取了措施，以確保選擇的路線符合當(dāng)?shù)氐囊?，而不僅僅是為外國(guó)人創(chuàng)造利潤(rùn)。如果一條線路需要通過(guò)人口稀少的地區(qū)，而且預(yù)計(jì)交通量不大，政府會(huì)保證投資者有7%的資本回報(bào)。這樣一來(lái)，具有良好農(nóng)業(yè)潛力的空曠地區(qū)就有可能享有鐵路服務(wù)了。與美國(guó)一樣，鐵路成為阿根廷某些地區(qū)的一種開發(fā)定居手段，同時(shí)使牧場(chǎng)主和谷物種植者能夠進(jìn)入市場(chǎng)和港口。

1880年后，阿根廷鐵路建設(shè)蓬勃發(fā)展，線路鋪建非常迅速，1882年至1892年間共鋪設(shè)了約8500千米的鐵路。農(nóng)業(yè)發(fā)展也形勢(shì)喜人，阿根廷成為向歐洲出口糧食的重要國(guó)家，一些最早的有冷藏功能的船在1876—1877年試行，運(yùn)來(lái)了阿根廷的肉類貨物。此時(shí)，阿根廷的食品出口業(yè)在商業(yè)上是成功的，技術(shù)上是先進(jìn)的，并獲得了大量利潤(rùn)。但是，這些錢并沒(méi)有被投資于進(jìn)一步的工業(yè)發(fā)展，大部分錢都回到了外國(guó)投資者手中。富裕起來(lái)的阿根廷地主們也把大部分現(xiàn)金花在了國(guó)外。另一個(gè)問(wèn)題是，食品出口業(yè)的利潤(rùn)如此巨大，以至于它吸引了過(guò)多本就有限的投資資金。就這樣，阿根廷的經(jīng)濟(jì)并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)多樣化。鋼鐵廠和工程行業(yè)的發(fā)展并沒(méi)有取得進(jìn)展，而這些行業(yè)卻恰恰是鐵路刺激地方工業(yè)化發(fā)展的媒介。

許多其他國(guó)家也有與阿根廷類似的情況，如墨西哥，在1876年至1910年期間修建了2萬(wàn)千米的鐵路，使農(nóng)業(yè)和礦產(chǎn)出口增加，而真正的工業(yè)發(fā)展卻很少。關(guān)鍵問(wèn)題是，當(dāng)?shù)貙?duì)鐵路的投資到底能否被其他行業(yè)的投資所平衡。如果不能，那么這些地方的鐵路在技術(shù)上仍然需要依賴核心國(guó)家，資源也不斷地從外圍流回核心國(guó)家。當(dāng)我們考量亞洲的鐵路發(fā)展時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，俄國(guó)和日本確實(shí)對(duì)支持性產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了大量投資。在中國(guó)，早在1900年之前就有一家能夠制造鋼軌的鋼鐵廠，一個(gè)新的煤礦也在河北省得到開采，但除此之外幾乎沒(méi)有其他任何發(fā)展。印度當(dāng)?shù)赜泻芎玫墓こ掏顿Y潛力，也有一家新的鋼鐵廠，但其在發(fā)展的道路上卻依然面臨著層層障礙。

（本文摘編自《世界文明中的技術(shù)》，[英]阿諾德·佩西、[英]白馥蘭著，中信出版集團(tuán)2023年1月出版。）