技术创新的源头

根据一般观察，容易知道技术创新的领域通常都是新兴产业。新兴产业受束缚较少，充满活力，在巨大市场需求和获得高额利润的指引下，往往会存在技术创新的冲动。第一次技术革命前的英国就是这样。棉纺织业是一个历史悠久的传统产业，而在这一产业占据优势地位的是印度、波斯和中国。英国的棉纺织业是17世纪从荷兰引进的。最初，它是一个新兴的幼稚的行业，在国内市场受到处于垄断地位的传统毛纺织业的排挤，在国际市场上则面对印度历史悠久且质优价廉的产品的激烈竞争。此时的英国棉纺织品不仅质量低劣，而且产量也很低。为满足国内消费需求，绝大部分的棉纺织品依靠从印度进口。看到巨大的需求，新兴的棉纺织业企业主们通过游说政府禁止棉布的进口促使棉布价格上涨，棉纺织业因此得到快速发展，并刺激了英国棉纺织业的技术革新。接连不断的技术创新给英国棉纺织业的发展带来了新的机会和利润增长的潜力。

英国棉纺织业的技术创新首先是从工具创新开始的。1733年，约翰·凯伊（J. Kay,1704～1774）发明了飞梭。这使得织布效率提高了一倍，但也使得织布的上游产业——棉纱的生产开始供不应求，进而诱发了棉纱生产的创新。1735年，英国技师约翰·怀特发明了一台包括自动纺筒和翼形纺锤的卷轴纺车，这项发明成为由手工纺纱向机器纺纱技术过渡的一项重大突破。大约在1764年，英国技师J．哈格里夫斯（J. Hargreaves, 1720～1778）发明了竖锭纺纱机，又被称为“珍妮”机。“珍妮”机一开始就能用12～18个纱锭，将纺纱的生产效率提高了16倍，消除了在纺纱和织布之间的供求瓶颈，成为英国产业革命的火种。到1790年，“珍妮”机已在英国得到广泛应用，且经多次改造，一台纺纱机的纱锭已增加到130枚。纱锭数量的大幅增加，使得纺纱机对动力的需求也大幅增加。1769年，R．阿克莱特（R. Arkwright,1732～1793）发明了功率强大的水力纺纱机，并于1771年建造了第一个水力纺纱机的纱厂。该厂有数千个纱锭，300多名工人。1825年和1830年，英国技师R．罗伯特先后两次设计出能够持续工作的自动纺纱机。此后，自动纺纱机得到很多发明家的不断改进，性能逐渐完善。正是在这种不断创新中，英国的纺纱技术取得了突飞猛进的发展，棉纱产量也急速增加。1830～1880年，英国棉纱产量增加了1000倍，实现了纺纱的机械化。

纺纱技术的进步、棉纱产量的急速增加，使纱的生产能力远超出棉布的生产能力，从而又反过来对织布技术提出了改进要求。1787年和1792年，英国教士E．卡特莱特（1743～1823）先后发明了两种织布机。他于1787年发明的织布机用马作为动力，两年后改用蒸汽作为动力，基本实现了织布的机械化，并使织布的效率提高了10倍。随后，英国人J．纳恩罗普和德国人J．盖普勒又先后制造出自动织布机。到1813年，英国已有2400台自动织布机。这些自动织布机一部分由水力驱动，另一部分由蒸汽驱动。

纺纱和织布技术取得重大进步之后，动力便成为一个棘手甚至核心的问题。因为，不管是纺纱还是织布的自动化、机械化都需要有强大、稳定的动力支持。最初，机器借助畜力、风力和水力推动，但是，畜力早已不能满足动力的需求，风力和水力受地理和季节变化的影响很大，很不稳定。因此，急需发明一种超越畜力、风力和水力的动力机。这就诱发了蒸汽机的发明。

除棉纺织业的需求外，采矿业对动力的强烈需求也对蒸汽机的发明和使用起到推波助澜的作用。17世纪末，英国的许多矿井遇到了严重的积水问题。当时一般只能靠马力转动辘轳来排除积水。据说有的矿井用来抽水的马匹达到500匹之多。这是让矿主极为烦恼的事，也从侧面推动了蒸汽机的研制。