我们过去有一个不准确的说法“瓦特发明蒸汽机”(这话其实也没错，等会儿大家就知道了)，当然，今天大部分人都知道瓦特是改进蒸汽机的，或者说瓦特发明了一种在当时非常高效的万能蒸汽机。稍微知道一点历史的人会说，是纽卡门发明了蒸汽机，因为瓦特的改进在一定程度上是基于纽卡门蒸汽机的。但是，纽卡门其实也不是发明蒸汽机的第一人，虽然他比以前的发明家有名得多，贡献也大得多。我常常讲，按年代去比谁是第一个发明人一点意思没有，因为几乎总能找到更早的人，而非常早的发明是否能做数也有争议，就说蒸汽机，如果硬要把管风琴作为以蒸汽为动力的机械，也能扯上边。好了长话短说，我们来聊聊有明文记载的发明蒸汽机的第一人萨弗利（Thomas Savery）。

萨弗利生活在17世纪末到18世纪初，我们前面讲到，那正是英国大规模采矿炼铁的年代。矿井在任何年代都要解决一个问题，就是把地下水抽走。萨弗利发明了一种机械（严格来讲它甚至称不上是机械，因为它根本没有可以转动的部分），它用大约是个大气压的热蒸汽把气缸里的水顶到上面，这是工人要手工关闭气缸和炉子之间的阀门，把多余的蒸汽放掉，等以后里面（原本一个大气压）的蒸汽一冷却，就不到一个大气压了，这时，工人打开吸水的阀门，由于气缸里的气压低，就可以把矿里的水吸到气缸里。然后，工人在关闭吸水的阀门，打开气缸和锅炉之间的阀门，再次用蒸汽把水顶上去。这个蒸汽机完全要靠手工操作，因此和后来我们讲的瓦特的蒸汽机完全是两回事，不过它却是第一个获得专利（1698年）并且投入使用的蒸汽动力抽水机。

图 4.16.1 萨弗利的“蒸汽机”

第一个实用的蒸汽抽水机是纽卡门的蒸汽机。它的原理和萨弗利的有相似之处（如图4.16.2所示），但是有一个重要的改进就是加入了重锤K。图中有一个大的气缸B，里面装的是从矿井里吸的水，蒸汽经过L从上面压上去，B中的压力增加，将水压到矿井上，同时将重锤K抬起。在吸水时（抽真空的过程），除了靠水冷却后B内的压力下降（到大气压之下）之外，重锤K拉动气缸上的阀，帮助抽真空再吸水。重锤K实际上不断地接收热能转换为势能，然后靠势能做功。这是纽卡门蒸汽机和萨弗利蒸汽机最大的不同。纽卡门应该是独立发明自己的蒸汽机的，也就是说他不了解萨弗利的工作。1733年，纽卡门获得了一个重要的专利，他的蒸汽机随后慢慢在英国开始普及。纽卡门蒸汽机比萨弗利的蒸汽机好处在于，由于有了重锤K，使得它的锅炉气压不需要太高，这样比较安全。

图 4.16.2 纽卡门蒸汽机

早期的纽卡门蒸汽机是靠手工控制，不过它这种做简单上下运动的机械很容易把阀门的开关和上下运动同步，因此不久它就变成自动的了。稍微了解一点热力学和机械原理的人都能看出，这种蒸汽机的效率高不了。不过在当时，它提供的动力远非过去的畜力能比，它能提供5马力的动力，相当于15-20匹马的动力。当然这个动力还比不上今天一个手扶拖拉机。

我们在电影里可以看到过去的矿上常常有这样一个高高的，左右臂来回做上下运动的机器，这就是纽卡门蒸汽机。这和我们想象的和谈论的蒸汽机其实是两回事，纽卡门蒸汽机不仅笨重，而且使用的范围又受限制----它并不是我们理解的通用蒸汽机，并不能为工厂提供一般性的动力。而发明这种所谓万用蒸汽机的是瓦特，它才能为工业化提供普遍的动力，这就是为什么瓦特在发明史上的地位非常高的原因，因为他是最后一个发明人。