加载中…煤炭与“日不落帝国”的崛起——化石能源与现代战争之一
(2024-03-11 20:48:31)| 分类： 史海钩沉 |
题目：煤炭与“日不落帝国”的崛起——化石能源与现代战争之一
作者：郭晔旻
书报刊名：《世界军事》2024年一月下，第82～85页
煤炭、石油、天然气是能够直接提供能量的资源。它们能被大量开采并广泛应用，同时能量密度很高，运输和储存方便，使用比较安全。此外，由于加工容易，这三种化石能源能转化成更符合实际使用要求的二次能源（如煤气、焦炭、电力、汽油和氢气等），因此成为现代能源的三大支柱。作为人类生存和发展的重要物质基础，煤炭、石油、天然气促进了近几百年来经济社会的发展。由于这种举足轻重的作用，在政治军事领域，煤炭、石油、天然气不仅成为战争的争夺对象，也成为战争形态变革的原动力。本刊从本期开始推出“化石能源与现代战争”系列，为您介绍围绕化石能源进行的战争。本文为该系列的序篇，介绍英国的崛起-—机器选择了煤炭，煤炭成就了“日不落帝国”。
催生工业革命
煤炭是远古时代的植物残体（有时含有少许低等动物）被埋藏于地下深处，在地下较高的温度和压力作用下，经过一系列复杂的变化，转变而成的一种可燃烧的固态矿产。相比石油与天然气，煤炭很早就被人类发现和利用。
中国是世界上最早利用煤炭的国家。汉代称煤为石炭，人们已经积累了丰富的找寻煤矿的经验。煤炭成为当时冶铁业的燃料，有证据支撑。在考古中有炼炉、坩埚炼铁的用煤证据，在《水经注》里也有明确的文字记载。元朝时，意大利人马可·波罗见到中国人用煤，将其视作东方奇闻，他把煤称作“可燃烧的黑石头”。可见，欧洲人懂得利用煤炭是相当晚的事情。
在欧洲，英国（英格兰）算是第一个大量使用煤的国家。即便如此，在中世纪时期，煤炭也只是少量用于居民生活，极少用于生产。之所以如此，原因很多，一个原因是煤炭价格高昂，还有一个原因是中世纪人们习惯在房屋中央修建火炉，而煤燃烧时发出的难闻气味令人生厌。总之，中世纪时期煤炭的需求量很少。
这种情况在16世纪发生了变化。由于长年的砍伐（不光是做燃料，还要造军舰），英国出现了“木材枯竭危机”。1500至1630年，英国的木材价格猛涨7倍，甚至形成一场全国性木材危机。幸运的是，英格兰的煤炭储量非常丰富。因此，开采煤炭成了英国人应对木材短缺的主要方法。用法国历史学家布罗代尔的话说，“煤的应用越来越广，烧煤成为英国经济的主要特征。这不是深思熟虑后的选择，只是因为煤弥补了英国一个明显的弱点”。
老问题解决了，新麻烦又来了。浅层的煤炭很快就耗尽。到1700年，英格兰的矿井深度已达200英尺（约61米）。在雨量充沛的英格兰农村地区，如此深的煤矿坑洞通常会积水。煤炭需求量的增大，对煤的开采和运输提出更高的要求，首先要解决的就是如何从矿井深处排除积水。为此，人们设计出各种排水机械。最终，一种新式排水装置——蒸汽机，在英国诞生。
蒸汽机是将蒸汽的热能转变为机械能的发动机，而提供热能的正是煤炭。1698年，托马斯·塞维利发明无活塞式蒸汽抽水机，利用蒸汽压力抽取矿井水。后经持续改进，1712年制造出实用的纽科门蒸汽机。这种早期的蒸汽机效率很低，只有装在煤矿矿井口才有经济效益。“一旦离开产煤区，其运营成本令人不堪重负。”当时英国拥有的蒸汽机数量远多于其他国家，因为英国的煤炭充足而廉价，煤炭工业规模较其他国家大得多。其实，只有英国这样煤炭资源充足且廉价的国家，才能承受将科学发现转化为实用技术的高昂成本。
18世纪下半叶，著名的发明家瓦特终于解决了纽科门蒸汽机耗煤过多的问题，经他改良的往复式蒸汽机，耗煤量下降了90%。1784年，瓦特在他取得的专利说明书中，把这种蒸汽机说成是大工业普遍应用的发动机，事实的确如此。蒸汽机作为“超越一切的发明”，为资本主义工业发展提供了源源不竭的动力，推动了英国的工业革命。而归根溯源，蒸汽机又是依靠煤炭驱动的。因此，英国经济学家杰文斯在其著作《煤炭问题》中说，英国在工业和技术上的霸主地位是靠煤维系的，英国工业之所以取得突飞猛进的发展，靠的就是取之不竭的煤炭资源。
工业革命威力
蒸汽机在各行各业的实用化，让人类决定性地脱离了人力、水和风的长期限制。蒸汽发动机以无生命的动力源代替有生命的动力源，通过利用不知疲劳的机器变热为功。由于蒸汽机的使用，近代英国的钢铁制造、交通运输和棉毛纺织等行业迅速摆脱了风力、水力和畜力的限制，以连锁反应的方式迅速发展起来。
譬如，近代冶铁工业是大机器工业的基础。如果没有大量优质的钢铁，各个工业部门所需的机器就无从制造。因此，冶铁工业对于工业革命进展的重要意义不言而喻。工业革命之初，尽管英国拥有丰富的铁矿石，但冶铁业并不发达。究其原因，主要是缺乏冶铁的廉价而实用的燃料。传统的英国冶铁业主要以木柴和木炭作为燃料。为了冶炼铁矿石，每年都消耗大量的木材。结果，森林遭到掠夺式开发，木材价格不断上涨，冶铁成本日益提高，无数铁厂倒闭，高炉同森林一起消失。
1709年，亚伯拉罕·达比父子在高炉炼铁中用焦炭替代木炭，发现了熔化矿石新工艺——焦煤炼铁法：把煤转变成焦炭，既能为炼铁提供所需热量，也能快速带走铁矿石中的氧化物，炼出纯净的铁。使用价格低廉的煤作为炼铁燃料，使得大规模廉价铁的生产成为可能。
而在瓦特改良蒸汽机之后，蒸汽动力的应用又使鼓风炉在冶金业中崭露头角。蒸汽机被用来锻打精炼的铁条，蒸汽动力也被用来碾铁和切铁。冶铁工业的动力问题由于蒸汽机的发明和应用得到了解决，它不仅不再依靠水力，而且因蒸汽鼓动的风箱增进了燃烧作用，使煤炭完全代替了木炭。总而言之，用煤代替木炭和用蒸汽动力代替水力之后，英国冶铁工业的发展突飞猛进。1740年，英国生铁产量只有17350吨。随着一系列新炼铁法的发明和采用，到1788年，产量猛增到61000多吨，到1839年，更是达到1347000多吨。
煤炭生产既为蒸汽机提供燃料，又依靠蒸汽机提供动力。而生产力的发展和煤炭运输成本的降低，进一步刺激了采煤工业的迅速发展。1700年，英国的煤炭生产量只有261万吨，1750年，增至477万吨，不到一个世纪后的1836年，年产量已达3000万吨。英国一时间成为世界最大的产煤国。
与以往的各种能源相比，煤为人类提供了多得多的能量。只要不断地采掘地下煤层并把它运输出去，人们就能在需要能源的地方获得能源，生产地点不再完全受煤炭产地限制，工厂开始在城市集中起来。由于生产中可供利用的能源增多，利用形式得到改进，工业产值有了很大的增长。从1770年到1840年，英国工人每一工作日的生产率平均提高了20倍。1850年，英国在世界工业总产值中的比重竟然占到39%。法国人萨蒂·卡诺在观察了正在运转的蒸汽机后感慨，“如果今天把英国的蒸汽机拿走，就相当于抢走英国的钢铁和煤炭，枯竭她的财富源泉，毁灭她的繁荣手段，摧毁她的伟大力量”。
另一方面，工业革命以前，英国的交通运输非常落后。据说，1700年，从约克到伦敦（相距约350千米），需要一星期时间，而且路上极不安全，以致旅客要提前留下遗嘱。历史上最早的火车不仅使用燃煤蒸汽作为动力，其最早应用也是运煤。1825年，当火车的发明人斯蒂芬孙驾着满载煤炭的蒸汽火车，从煤炭产地达灵顿开往斯托克顿镇的时候，它不仅代表煤可以自己运输自己，而且意味着英国在世界上率先进入“铁路时代”，能以当时全球最大的规模、最快的速度和最便捷的方式将人员与货物运送到目的地。“利物浦与曼彻斯特之间，用马车要费四小时，用火车只消一小时四十五分。货物运输费，用马车每吨要十五先令，用火车每吨只要十先令八便士。”就这样，交通运输史上的一个全新时代到来了。正是在隆隆的火车声中，宣告了以机器生产为标志，世界上第一个大工业体系真正建成了。
工业战胜农业
因肇始于煤炭的工业革命而急剧膨胀起来的英国国力，也体现在军事领域。英国不仅具备了相对于其他国家的产业优势，还由此滋生出用机器和枪炮对外征服的自信与野心。于是，19世纪成为英国的黄金时代。区区500万人口的英格兰，一跃成为“日不落帝国”，而伦敦成为世界的首都。一如切斯特顿的诗句，“大地是英国立国的地方，转遍地球都可看到这个国家，红色的都是英国的版图，别处是一片灰暗，这就是帝国时代的意义”。
在近代工业的威力面前，东方的古老文明黯然失色。1840年爆发的鸦片战争，是一个典型的例子。远道而来的英国侵略军，在两年多的战争里，从珠江口一路打到长江下游。迎战的清军连战皆败，清廷最后不得不签订屈辱的《南京条约》。
就军事技术而言，鸦片战争中的英军，以“炮利”“船坚”最为突出。而这两方面都与工业革命有关。鸦片战争时期，双方军队作战方式主要是海陆炮战，火炮是最重要的武器。实际上，在16世纪末和17世纪前期，欧洲前装滑膛炮的技术水平已经发展到成熟阶段。从这时直到19世纪中叶，这种火炮的构造原理和形制性能都没有再发生大的变化，充其量只是一些细节性的改进。“英国皇家海军1840年装备的最重的68磅级滑膛炮，基本上和伊丽莎白女王时代（16世纪末和17世纪初）的海军炮一样笨重而且后坐猛烈。”这意味着清军装备的大炮（“红衣大炮”的后裔）与英军的火炮其实并无代差。
但在具体工艺方面，英军火炮遥遥领先。英国近代炼铁高炉以焦炭为燃料，使用蒸汽动力、机械驱动活塞式鼓风机进行强力鼓风，并采用预热鼓风技术使炉温较高，故浇注易生成灰口铸铁。铸炮由于有好的材质，可利用统一泥模，先铸出大小同一的实心炮身，再利用蒸汽机驱动的机器进行钻膛和精加工，既提高了铸炮的精度，又节省工时。这种方法铸造的炮，坚实耐用。反观清军的大炮，使用中国土高炉，鼓风设备为传统的活塞式木风箱，采用畜力或水力驱动，故而风压不高，风量不足，炉温较低，浇注易生成白口铸铁。白口铁材质差，而且加工泥模法铸出的火炮大小不一，不能钻膛，只能进行一些粗清理。同时，火炮常有蜂窝状孔穴，发射时容易炸裂，即便炮弹射出后也弹道紊乱。
两相比较，英军火炮占有压倒性的射程优势。在鸦片战争中，英军舰载长身管加农炮经常在1至2千米外发射，准确命中并摧毁清军炮台，而清军的炮台炮因射程近对英军无可奈何，以致一座座炮台相继丢失。
其时，侵华英军只是“一支以三级帆舰为首，以五、六级舰为主，杂以各种武装汽船、运输船、运兵船等组成的杂牌舰队”，却轻易夺取了中国沿海的制海权。说来，传统的风帆战舰受限于风力，“无法以比6个罗盘点数（67.5度）更近的角度在海风中行驶，上千年以来，多少海上计划因为风向不对而受挫”。具体到鸦片战争时，清军的虎门海岸炮台就设在河口位置，传统的风帆战舰逆流而上十分不便，难以通过这里的拦江坝。
然而，由于蒸汽机的出现，19世纪30年代，英国海军已经开始装备蒸汽动力铁壳明轮船。这是清军无法预料的“黑科技”。在来犯的英军舰队中，就有一艘真正意义上的铁壳战船，它也是第一艘绕过好望角、抵达东亚海域的铁壳蒸汽船——“复仇女神”号。尽管它吨位小（600多吨），舰炮少，尚无法取代风帆战舰的主力位置，但其航速快，机动性强，吃水浅，在中国沿海和内河可以横行肆虐（一天须用煤11吨）。侵华英军为实施内河作战，专门准备汽船作为拖船，把主力舰拖到合适的位置后再进行攻击。譬如，在虎门之战中，“复仇女神”号就把英军船只拖进珠江口，用舰炮对付清军炮台。而清军炮弹落在英舰的周围，却奈何不了它。战场上呈现的这种技术代差，成为近代工业文明战胜古老农业帝国的象征。
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