今天我们开篇先放几朵玫瑰，它们和工业革命有什么关系，等会儿大家就知道了。

图 4.15.0 达比玫瑰

一般认为纺织业的发展带来了工业革命的曙光，而工业革命靠得是金属替代木头、煤替代柴火、蒸汽动力替代自然动力（风和水）。因此煤的普及和冶金术的提升就成了工业革命到来的必要条件。没有这两个条件，就无法制造和使用蒸汽机。

中国早在宋代，冶金工业就相当发达了，铁的产量超过工业革命初期英法两国的总和。但是煤的使用，或者说采矿业并不很发达。中国主要靠用木头烧炭，而不是靠使用煤。我们在前面讲过，一个文明的水平高低，可以用将炉温提高到多少度来衡量，因此英国人在工业革命前作的第一件事，就是提高炉温。

17世纪时，英国的克拉克男爵（ClementClerke）发明了反射炉，这种炉子有两大好处。首先，热气和热辐射可以同时作用于一处，加上它的密封性，使得炉膛里可以保持非常高的温度。其次，它把燃烧室和炉膛隔绝开，煤里的杂质（比如硫磺生产的氧化物）不容易尽到炉膛，而炉膛里处于缺氧状态，因此在冶金时可以让金属变得更纯。

图 4.15.1 反射炉的原理

不过克拉克男爵自己却没有因此挣到钱，在发明的历史上，第一个发明家常常挣不到钱。一项技术要对社会发展起作用，需要后面的人不断地跟进，锁匠达比（AbrahamDarby I）就成了第一个跟进的人，他生活在Coalbrookdale地区，从这个地区的名字你就知道当地有煤矿。他采用反射炉炼出的（焦炭）铸铁比之前的强度大，做铁锅或者什么其它的铸铁工具又薄又结实，因此有很大的价格优势。他们家的第二代达比二世在老爸的基础上进一步改进炼铁工艺并且在当地建造了两个高炉。到他们第三代时，他们家族的铁厂产量已经相当高了，使得铁的价格变得非常便宜，可以取代石料建造铁桥了。达比三世建造了世界上最早的铁桥，为了纪念这件事，当地的名称也改名为铁桥镇，这已经是18世纪末的事情了，离克拉克男爵发明反射炉已经过去一个多世纪了。

图 4.15.2 铁桥镇的铁桥

达比家族的另一个贡献就是利用反射炉，将铁里面碳的含量从铸铁的2-3%，降低到1%一下，这就炼出了低碳钢。达比家族的铁业到了第四代时达到顶峰。为了纪念他们家族对工业革命的贡献，在英国很多地方以他们的名字命名，比如一些学校。1985年，英国人甚至用他们的名字Abraham Darby命名了一种粉色（大株大朵）的玫瑰。

在英国冶金历史上，另一位重要人物是詹姆士∙纳尔逊（James Beaumont Neilson），他发明了近代的高炉。纳尔逊是苏格兰人，在工业革命中，苏格兰出了很多发明家，包括瓦特。为什么他们特别能出机械方面的发明家，是科技史学家们和研究成功学的人们一直研究的课题。

在工业革命的前期，英国就是靠不断地挖煤，挖铁矿，然后炼铁，用铁制造各种东西改变社会。这个过程发展到一定阶段后，他们就遇到了一个瓶颈----动力不够了。这催生了蒸汽机的发明。