如果沒有鐘錶行業的發展基礎,英國能爆發產業革命嗎

17世紀,更為精準的鐘表,對英國產業發展功不可沒,不但讓歐洲人有了現代時間的觀念,而且還促進航海技術的發展,為後來歐洲的殖民提供了技術的保障。同時時間的觀念也影響了不同時期的科學家,推動著科學的發展。


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格林尼治天文臺


為何都是鐘錶匠?

談論英國的產業革命,我們都會提及紡織業,不知道你是否發現,飛梭發明者約翰·凱伊出身於鐘錶匠,之後他的兒子羅伯特·凱伊,也學習了鐘錶技術,之後進一步改進了自動飛梭。飛梭對於英國工業革命的重要性毋庸置疑,讓紡紗還有織布,在供需矛盾中穩步發展。

凱伊發明飛梭之後,讓織布的效率大幅提升,在之後十幾年時間裡,整個英國紡紗數量跟不上織布的數量,形成產業鏈需求矛盾。就像互聯網革命時期安迪-比爾定律一樣,當軟件發展到一定階段,需要硬件的提升,硬件提升之後,軟件又再一次實現升級。


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在德國伍珀塔爾博物館的珍妮紡紗機模型


大概過了十幾年,還是出身於鐘錶匠的阿克萊特,他改進了新型的水力紡紗機,並且在英國的曼徹斯特創辦了自己的紡紗廠。此時他把紡織行業原來家庭手工作業的方式,改造為鐘錶行業集體分工的模式。這一巨大的創新,讓阿克萊特成為英國最富有的紗廠主。

然而水力紡紗機,時常受到天氣的影響,只要遇到乾旱天氣,紗廠就無法正常運轉。而且由於水力的不穩定,紡出的紗雖然結實,但是比較粗,相比較於中國江南地區的紗,品質差很多。


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這種現狀一直要等到另一位鐘錶匠的出現,他就是瓦特。瓦特不但按照科學的方法改良了蒸汽機,而且利用鐘錶行業當中機床,改進了活塞,讓整個蒸汽機的效率大幅提升,能源轉化率提高了好幾倍。而且瓦特還給蒸汽機加上了分離式的冷凝器,幾乎是現代蒸汽機的水平。


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為何鐘錶匠有如此高貢獻

為何對工業革命作出如此貢獻的科學家,都是出身於鐘錶匠呢?工業革命並不是完全意義上的技術革命,它同時是工業的組織、結構以及形態等,整個系統發生的革命,工業革命讓組織形式發生了重構。

阿克萊特他把之前在鐘錶行業的經驗借鑑到紡紗機械上,他認為整個工廠就應該像一個鐘錶一樣,每個零件都有其專屬的功能,只有把每個零件打造的足夠標準化,按照統一的節奏來生產,也就是有了自己明確的分工,這樣造出來的鐘表才是標準的產品。


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之前的手工工廠,和中國南方的家庭作坊是一樣的,自己在家裡紡紗,織布,或者買了別人家紡好的紗,在家裡進行紡織。但是阿克萊特這種工廠模式,改變了整個業態。之後這種工廠模式迅速傳遞到其他行業,比如韋奇伍德瓷器。

以前陶瓷的製作都是一個工人從拌土、製坯、上釉到燒窯,甚至銷售都是他一個人做。韋奇伍德採用了工廠制,一共設立了幾十道專門的工序,每一道工序都有專人負責。這也是後來福特的流水線模式,雖然製陶沒有用到機械設備,完全是手工操作,但是組織形式的變革,生產出了當時歐洲最優秀的陶器。


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英國的鐘錶行業為技術上的革命做好了準備,要想在機械製造行業做到分秒不差,必須要求機械動力的穩定,持續的輸出與傳遞,這對工匠技術要求非常高。

所以無論是凱伊、阿克萊特還是瓦特,他們把鐘錶行業當中不同工匠只負責打磨特定配件流程化生產,還有對於機械裝置的精益求精,技術的迭代等思想等,應用到市場更大的紡織行業。

正是因為18世紀,英國、法國、瑞士等各國在鐘錶行業展開的競爭,讓鐘錶行業在技術上的升級產生了技術的外溢,為資本主義的發展提供了技術的保障。


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“時間”對人類的影響

工業革命時期的歐洲,雖然走出了中世紀,但是農業依然是人們的主要產業。在傳統的農業社會,人們每天日出而作,日落而息,每天都過著相似的生活。而且每年也在特定的日期,播種、育苗還有收穫 。

如果僅僅停留在農業社會,那麼十二時辰完全夠用了。可是工業革命,由於僱傭勞動的發展,時間就意味著金錢。17世紀的倫敦,人們開始有了“守時”的概念,工人們需要按時上下班,而且每天的工作時間越來越長。


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隨著鐘錶技術的普及,普通市民擁有一座鐘表已經不是什麼奢侈的行為。更加精確的鐘表取代了太陽,也讓整個歐洲邁向了資本主義的新時代。

鐘錶同時還是航海水手必備的工具,當時歐洲開闢了很多新航線,如果水手要精準定位自己的位置,除了指南針以外,還需要一個擺鐘,這種能夠精確到分的時鐘,能夠精確告知水手,自己的行程。早期航海圖,也幾乎都是按照時間來估算的,甚至很多航海圖的標準不是距離,而是歷經的時間。如果沒有指南針與擺鐘的配合,你極有可能會撞上暗礁。


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比如在1707年,英國就發生了一起重大的海難。英國海軍艦隊在英吉利海峽航行的時候,因為算錯了時間,結果四艘戰艦撞上了島礁沉沒了,導致1千多名水手遇難。

航行的時間時常歷經數週,有些甚至需要幾個月,擺鐘雖然誤差只有幾分鐘,但是經不住長時間的誤差累積。哪怕一天差五分鐘,不到兩週就有1個小時了。


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如果想要把航行的經緯度偏差控制在1度範圍內,整個航行過程中行駛時間要精確到4分鐘以內。所以歐洲人每天都在想造出更加精確的鐘表,人們願意為更準確的時間買單。

在當時英國人的觀念中,世界上最精確的鐘莫過於格林尼治天文臺那臺大擺鍾,這個擺鐘的鐘擺長達4米,每天的誤差不超過2秒,而且每天還有專人進行呵護打理。

早期的手錶故障率非常高,除了去格林尼治天文臺校對時間,路上問最多的不是吃了嗎,而是幾點了。格林尼治天文臺也很煩每天來校對時間的客人,於是他讓一個年輕人,早上校對完時間之後,在倫敦市走一圈,然後校對人們的時間。


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更高的精度意味著更高的價值,當年英國有位著名的工匠為國王喬治四世的弟弟打造了一個巨大的金手錶,但是這塊手錶實在是太大了,用起來非常不方便,於是就被格林威治天文臺當成了對時服務工具,每天拿著這個表,到倫敦晃悠一圈。

結果不到1年的時間,就遭到搶劫,後來雖然追回了贓物,但是感覺太惹眼了,於是讓這位工匠重新打造了一個銀製的手錶。格林威治天文臺這種校對錶的服務,一直持續到二戰時期,一共服務了100多年。

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時間的科學意義

很多人覺得時間就像沙漏裡的沙子,液晶屏當中的數字。其實無論是沙子,還是時鐘背後的零件,它測量並不是時間本身。就好比溫度計膨脹的幅度,並不是溫度本身一樣。

雖然人們在幾千年的時間裡,並不知道時間是什麼,但是這並不影響我們的日常生活。我們只需要掌握每天溫度的週期,季節的週期,能夠大概預測就可以了。


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所以無論是我們測量呼吸、心跳還是日出日落,都是為了掌握某種自然規律。提高精度也是為了我們生活的需要,早期重視格林尼治時間,是因為那些航海的水手,需要回來調校時間。

在1670年還只有分鐘的概念,那時候人們可以把時間控制在分鐘以內。到了1800年,人們已經能夠掌握1/5秒的時間,不過這些是天文臺觀測的需要,百姓們肯定用不起。


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1967年,時間第一次脫離了天的概念,因為量子領域的發展,讓人們意識到,時間並不是連續的,不但可以停滯,甚至可以倒退。

愛因斯坦認為,如果你把時間一起放在喜馬拉雅山頂,另一個放在印度洋的海平面,你會發現,時間在海平面上比在喜馬拉雅山上流速度更慢。

之後人們用能量的角度來定義時間,銫133原子,在指定的兩個能級間釋放出的光,只要是這個光週期的91億9263萬1770倍,那就是1秒鐘。


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原子鐘


此時人們認為能量是天然不變量,因此最小的能量也就不再發生變化,所以用銫133來代表光的週期,當做時間的最小份。

為何要用銫133呢?我們標準化的目的是為了測量,雖然可以用其他原子,但是隻有銫133跳躍到幾個能量級之後,剛好是我們常用1秒的倍數,目的還是為了不改變我們現有的生活習慣。而且只有銫133是最穩定的,我們能在實驗的條件下,把誤差控制到最小,所以選擇了它。


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結束語

工業革命之所以誕生在英國,是一系列複雜因素促成的,美洲的發現,“哥倫布物種大交換”促使了歐洲人口爆發式的增長;圈地運動導致大量的無產者;以及圈地運動對森林的破壞,讓英國產生對煤的嚴重依賴,進而讓蒸汽機在煤礦中應用等等。還包括,鐘錶的發展為英國產業革命,實現的技術積累。

有很多因素促使了英國產業革命的爆發,鐘錶就像恐龍的化石,通過鐘錶,我們能看到產業革命的另一個側面,它是科技、組織、效率等一系列因素促成的。

隨著人們對時間認識上的深入,發現它不僅不是恆定的,而且還和能量有關係。對它認識的不斷深入,也是我們對未知科學探索的深入。


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