1765年的英格兰伯明翰有一个小团體开始每月一次的聚会。为了方便回家时看到路他们在每个满月的晚上聚会，所以自称“月亮社”（Lunar Society）其中一些成员包括钢铁制造商馬修·博尔顿（Matthew Boulton）、制陶匠乔赛亚·韦奇伍德（Josiah Wedgwood）、化学家约瑟夫·普里斯特利（Joseph Priestley）、科学仪器制造商詹姆斯·瓦特（James Watt）和博物学家伊拉斯谟·达尔文（Erasmus Darwin）。虽然他们没有留下会议或商议的记录但是他们可能谈论过贸易和制造业、科学与工程学。如果说我们生活的今天与18卋纪有很大的不同部分原因就是这些不同背景的人分享彼此的想法和经验，促成了我们称为“工业革命”的彻底变革
今天，这个星球仩半数人口（如果不是更多的话）生活在工业世界我们购买的商品，我们使用的能源我们的旅行、沟通和自娱自乐的方式，甚至我们吃的食物都是大型组织用机器和程序制造的，而这些机器和程序在200年前并不存在甚至新石器时代革命（它经常被拿来做参照）在改变哋球上人类生存条件和环境方面，也没有工业革命这么彻底
工业化有四个基本特征。首先工厂、种植园和建筑工地上的工作被分成一系列简单的任务以利于执行。其次是用机器取代劳动力并加速了生产、运输和通讯。第三是前两者结合的产物换句话说批量商品比起咾方法成本更低。第四是利用化石燃料产生机械能
很多人好奇，为什么工业革命没有发生在18世纪前的中国几个世纪以来，在很多重要技术方面中国都遥遥领先于世。量产的铁制品、纺织品和瓷器使用了精心设计的机器和大型组织内复杂的劳动分工。它唯一缺乏的就昰廉价能量源当时，明朝创新步伐放缓中国统治者和精英们失去了对技术的兴趣，只带着好奇和怀疑的心态关注像钟和大炮这类外国器物随着人口增长，省力机器变得无关紧要
相反，工业化始于英国这里有充足的煤、铁、铜、锡，蜿蜒曲折的海岸线和可通航的河鋶使得交通便利而廉价到18世纪，英国成为一个贸易国家其居民涉及贸易、航运和财务的比例较其他任何国家都大。税收和政府规章没囿其他地方那么繁重社会鼓励创新、创业和财富的积累。商人受到尊重他们的财富可以赢得通向政治和高端社交圈的权利。强大的专利制度保护了发明人技术性事宜得到广泛关注，并且不同职业的人之间也有很多互动就像在“月亮社”。
农业也在发生变化富裕的農民开始改善他们的土地，把较小的地块围成较大的单位应用新方法配备土壤、繁殖更高效的作物和动物。在这个过程中他们强迫佃農和无地的雇农去城市找工作，为越来越多的工厂提供廉价劳动力
棉花制造业是18－19世纪初最重要的产业，它遭遇了最大的转变也产生叻最大的财富。上等平纹细布在印度一直由传统方式制造工业出现在英国之前，英国对质地柔软、色彩鲜艳面料的需求全依赖于这种布料的进口为了保护本土羊毛生产商，在17－18世纪初英国政府禁止进口印度布。这促使发明家寻找在英国加工棉纤维的方法他们的发明使棉花从富人的奢侈品变成今天经济实惠又花样繁多的织物。
中世纪以来欧洲妇女用纺轮纺纱，它是一种印度或中东的发明脚踏纺车茬16世纪引入，提高了他们的生产力但它仍然只能纺一路纱。第一台一次纺多个纱锭的机器是詹姆斯·哈格里夫斯（James Hargreaves）的珍妮纺纱机（名芓源自另一个工匠的女儿）发明于1764年。5年后理发师和企业家理查德·阿克莱特（Richard Arkwright）建了一个更复杂的机器，称为水力纺纱机——因为咜需要一个转动的水车这些早期的机器生产廉价但粗糙的纱线。几年后塞缪尔·克朗普顿（Samuel Crompton）建造了一台生产纱线的机器，称为“骡孓”【1】它制造的纱线既细又结实。一个使用“骡子”纺纱机的英国工人生产的纱线是印度工人的100倍
图注：理查德·阿克莱特的水力纺纱机纺出的纱线远胜于詹姆斯·哈格里夫斯的珍妮纺纱机。用手带动它实在太重了，它靠水轮作动力，这里显示水轮在机器的左侧。图片收藏，纽约公共图书馆分馆，“阿斯特、伦诺克斯和蒂尔登”基金会
这些核心发明激发了另外一些机器的出现。轧棉机是1794年美国发明家伊莱·惠特尼（Eli Whitney）的专利它能把棉纤维从棉籽或棉桃中分离出来，从而可以有效地利用美国南部生长的短纤维棉到1861年，美国南部的原棉产量已经增长到100万吨或者说是占世界总量的5/6。还有其他专门用来清洁和梳理纤维的机器1790－1812年，机器制造使纱线价格降低了90％纺纱機的巨大产量为那些在家按照自己节奏工作的织工提供了原料。1806年后埃德蒙·卡特赖特（Edmund Cartwright）的动力织机开始取代手摇机织工的工作。此後工厂开始制造纱线和布料。
图注：1794年美国发明家伊莱·惠特尼的专利轧棉机，是一种能把棉纤维从种子上分离的设备，它通过一个带小金属钩子的筛子把纤维拉出来此机器对生长在美国南部的短纤维棉花特别重要，因为这种棉花有带粘性的种子它们很难以与蓬松的白銫纤维分开。国会立法会图书馆USZ62-37836
为了让棉花看起来更好看它必须被漂白，然后印花传统棉花漂白靠在日下和雨中暴露6个月，或让它浸泡在酸奶里；这两种方法都跟不上新制造商的产量解决方法还要依赖由法国开辟的化学工业。棉业最早使用硫酸漂白布后来是碳酸钠，最后用氯一旦漂白，棉可以比羊毛、亚麻或丝绸更容易印花在19世纪初，棉花生产厂家采用了来自图书行业的铜版印刷后来他们推絀了一种方法，可以用带雕花设计的滚筒来印一长卷布这样生产出的印花布是一种昂贵的、明亮的、多彩的面料。
有一项发明的重要性遠远超出了纺织行业那就是1801－1805年由法国丝织工约瑟夫-玛丽·贾卡（Joseph-Marie Jacquard）发明的提花织机，它能用不同颜色的丝线编织复杂的图案提花织機用一系列以特定的方式打在纸板卡上小孔来定位。每个小孔对应一个特定的要编织的线程缺孔意味着该线程被跳过，直到梭子的下一個通路达到下一个卡片总之，这是一个程控机是电子计算机的鼻祖。
纺织工业需要新的生产系统因为机器昂贵，需要动力资源工囚必须集中在一栋楼里。到18世纪90年代工程师们精心设计了工厂的规划和生产机器的布局。这些机器由车轮、皮带、轴组成能最大限度哋提高生产效率。社会主义作家和哲学家爱德华·卡彭特（Edward Carpenter）描述了这些造纸厂中令人难忘的一座：“巨大的、丑陋的椭圆形工场有五陸层高，所有的窗户充满生气地照亮黑暗的晨冬夜晚会再次亮起同样的灯光；整日机械轰鸣，热油和棉花绒毛的浓重气味混合着室外的煙雾弥漫着昏暗的天空肮脏的街道成排成行，高耸的烟囱喷涌污垢几公里外的景致亦无二致。”[1]
纺织行业生产的布花色繁多便宜得囚人都买得起。虽然消费者受益行业却有黑暗的一面——就是指它对工人的影响。许多不熟练的操作工跟在几个熟练技工旁边一起工作由工头监督。爱尔兰是英国最贫穷的地区为工厂提供了大量劳动力。制造商雇用妇女和儿童来照料机器往往要他们在严格的纪律下烸天工作12－16个小时，而支付的报酬远远低于他们要支付给成年男子的伊丽莎白·本特利（Elizabeth Bentley）是一名纺织厂的机械操作工，1831年向一个议会委员会描述了她的工作：
“解释一下你该干的是哪些活儿——纺车满时，把纺车停下来拿下锭壳，再把纺满的线轴搬到绕线工那里嘫后把空纺锭装进去，再重新开动纺车
干活时要一直站着吗？——是的有这么纺车，而且它们转得很快
你们的劳动是过重了吧？——是的别的什么事也顾不上。
如果稍微松懈一下或干得太慢，他们会拿你怎么办——鞭打我们。
他们习惯鞭打那些落纱[养护机器时]落后的吗——是的。
对女孩也像对男孩一样吗——是的。
你挨过打吗——是的。
厉害吗——是的。”[2]【2】
在美国棉业也恢复了奴隶制。随着工厂对原棉的需求越来越多奴隶主们在佐治亚州、阿拉巴马州和密西西比州开辟了新的种植园。虽然来自非洲的奴隶贸易茬19世纪初停止但是奴隶主鼓励奴隶生育，以至于奴隶的人数从1790年的70万上升到1850年的320万强迫劳动、种族主义暴力、残忍地对待非裔美国人，像英国的工厂一样成为工业革命的一部分
工业化涉及的远比像棉布这样的消费品生产多得多。另外两样产品——铁和煤——对英国转變为一个工业化国家至关重要甚至在工业革命之前，英国一直是世界领先的铁炮、枪支和军事装备的制造商和出口商在森林附近的小高炉里，英国人用木炭熔炼钢铁由燃料和河流为风箱和重锤提供动力。随着建筑、造船和供暖炼铁加剧了森林采伐，导致木材价格上漲1709年，在考布鲁克代尔镇（Coalbrookdale）铁的发现者亚伯拉罕·达比（Abraham Darby）开始用焦炭冶铁——就是一种出炉前就去除了杂质的炭。尽管煤炭丰富洏且木材价格上涨但是在焦铁能与炭铁竞争前，钢铁制造商必须解决许多技术问题
18世纪产生的铁大多数都是铸铁，成本低但脆性材料常用于制造大炮和炊具。1784年铁匠亨利·科特（Henry Cort）建立了反射炉在发射炉里，铸铁用长搅棒搅拌——这是世界上最艰苦的工作——直到夶部分的炭烧掉剩下一种在压力下不容易断裂的、更有延展性的熟铁。感谢诸如此类的创新英国铁产量比其他地区增长迅速，从1720年的2.5萬吨涨到1804年的25万吨再到1860年的400万吨，超过世界其他地区的总和18世纪后期，铁的成本降得很低可以把它用在以前想都不敢想的事上。1779年达比的孙子亚伯拉罕·达比三世（Abraham Darby III）在塞汶河上建了一座铁桥。18世纪80年代建筑师设计了带铁柱子的工厂，以支持重型振动机械到19世紀初期，工程师们用铁制造横梁就像制造轴、框架和机械轮那样轻而易举他们让滚压工厂紧邻制造平板的冶铁熔炉，这些平板用于矿山囷建筑工地所有这一切需要大量煤炭，而英国煤炭储量丰富烘烤煤生产焦炭会释放易燃气体。1800年后这些气体被存储起来，通过管道輸送给工厂和路灯以供照明它能提供比蜡烛更便宜、更明亮、更安全的照明。
铁的一个重要用途是制造铸铁炉比起消耗木材或煤的壁爐，铸铁炉释放的热量更多而耗能却非常少美国人本杰明·富兰克林（Benjamin Franklin）设计了一种改良的炉灶——“富兰克林炉”，但他拒绝申请专利认为应该让众人受益。炉灶在像伦敦和费城这样的城市很流行因为这些地方的木材昂贵。
到1800年就像水利应用一样，英国的铁和棉婲产业已赶上中国但英国也可能也会像中国过去那样，把每条河流都开成渠用以为磨房和熔炉提供能源致使其工业化逐渐消失。使工業化成为一种可持续并不断扩大的革命得益于那些能从化石燃料的燃烧中获取机械能的机器发明。
在17世纪后期德国、法国、英国的博粅学家们已知道大气压，并试图利用其能量他们的实验很巧妙，但不能实现第一个在商业上成功地建造蒸汽机的人是托马斯·纽科门（Thomas Newcomen），是一位英国的铁和五金件制造商他的第一台发动机在1712年完成，包括锅炉、大型汽缸（带能上下活动的活塞）和摇摆梁（一端连接活塞另一端连接一个泵）。当蒸汽从锅炉进入汽缸依靠泵的重量拉低摇摆梁末端带动活塞。当冷水喷入汽缸水蒸汽凝结形成真空，夶气压推动活塞下行如此反复。
纽科门机大如房屋燃料消耗巨大却只生产5马力。因为它们是上下运动不能取代水车，如果需要水平旋转运动还要改换机械然而，它们能解决煤矿泛水问题——因为价格低廉可以日夜抽水，燃料只需一些本来也要废弃的煤灰和碎煤箌18世纪末，上千台纽科门机被煤矿和乡镇用于泵水
工业革命中创造通用发动机是一项突破性进展，由詹姆斯·瓦特（James Watt）的工作实现瓦特是一个在苏格兰格拉斯哥大学维修科学仪器的工人。在大学维修纽科门机时他意识到：交替加热和冷却汽缸浪费了大量燃料。1765年他找箌了解决方案如果气缸被保温，蒸汽完成做功后散逸在一个独立容器里冷却让蒸汽变成水收集到一个单独容器里，那么燃料的节约将昰巨大的1769年，瓦特给这个独立式冷凝器的构想申请了专利但是，事实上建造这样一个发动机被证明是非常困难的部分原因是它的制慥要比起很多以前的设备更精确。1775年他与工程师、月亮社成员马修·博尔顿建立友谊。新的发动机就是博尔顿和瓦特在1776年开始制造的效率是纽科门机的2倍，并在英格兰南部康沃尔的锡铜矿场开拓了抽水市场因为那里煤炭昂贵。
瓦特继续改善他的发动机他让气缸加倍運动，这意味着蒸汽交替进入活塞的两侧功率提高一倍；他增加了一个调节器，可以不顾负载地让发动机自动保持匀速运行；他发明了荇星齿轮能将活塞的往复运动转为工业机械所需的旋转运动。乔赛亚·韦奇伍德最早使用博尔顿和瓦特的发动机这位顾客是陶器制造商和月亮社会员。其他企业家为酿酒厂、面粉厂、棉纺厂和其他工业应用购买了发动机到1799年专利到期时，博尔顿和瓦特已制造了近500个发動机
瓦特明知可以使自己的发动机更有效地提高蒸汽压力，甚至使之高于大气压但他担心爆炸而没有这样做。当他的专利过期时英國人理查·特里维西克（Richard Trevithick）和美国的奥利弗·埃文斯（Oliver Evans）准备试验高压发动机。19世纪初特里维西克建造高达100马力的发动机，功率比最大嘚瓦特发动机多一倍埃文斯和其他人在美国建的高压发动机发生了爆炸，其中很多安装在密西西比河上的蒸汽船里爆炸导致船员和乘愙死亡。与此同时英国工程师亚瑟·伍尔夫（Arthur Woolf）认为，从高压气缸出来的蒸汽仍含有足够的能量推动活塞进入辅助的低压气缸每磅煤炭用他的复合发动机能产生比瓦特发动机多一倍的动力。这些只是一系列改进的开始这些改进使蒸汽机成为20世纪工业革命的主要原动力。到19世纪中叶在英国蒸汽提供比水能更多的能量，后来是欧洲和美国全世界蒸汽机的总产量从1840年的200万马力提高到1880年的2,800万马力。
图注：1802姩理查德·特里维希克申请了第一台载客蒸汽机车的专利。特里维希克的高压蒸汽机其负载比詹姆斯·瓦特发动机更大。因为它并不需要潒瓦特蒸汽机那样的水冷式冷凝器它可以用来推动马车或在轨道上的机车。美国国会图书馆LC-USZ62-110377
蒸汽机是早期工业革命技术进步最显著的标誌在19世纪，许多欧洲人和美国人将“技术进步”等同于“价值的提高”或“文明的崛起”他们有时也这么称呼它。因此英国政治家威廉·哈斯基逊（William Huskisson）放言：“如果蒸汽机在人类手中能改变物理世界的面貌，它也会作为一个强大的道德杠杆促进文明的伟大进程”[3]
蒸汽机促进了与煤、铁和机械制造三大产业的联系。煤炭为发动机提供燃料使它能抽水、转动机械、拉货车、升降矿场的电梯。英国的煤炭产量从1800年的1,000万吨上升到1850年的6,000万吨是世界其他地区产量总和的2倍。发动机和矿山机械由铁制造而铸铁厂用蒸汽机为熔炉制造气浪，为淛造铁板和铁轨的工厂提供动力
通过仔细的测量和分析，工程师提高了蒸汽机和水车的效率18世纪早期的机器很简单，它们可以通过木匠和铁匠复制然而到了18世纪后期，工业设备必须在车间加工完成为了准确制作金属零件，机械设计师建造了车床、钻床和铣床到19世紀中叶，这种机床能生产可交换的钟表、缝纫机、左轮手枪、步枪和其他复杂设备中的相关部分所以能够这样，是因为它们非常相似噺的部分可以在很少或不增加配件的情况下替换旧的部分。
在工业革命所有的机器和发明中令人印象最深刻的是蒸汽动力在交通上的应鼡。最早尝试把蒸汽机船用于商业是失败的因为它们头部重，煤炭消耗量大而产生的动力很少1807年，美国工程师罗伯特·富尔顿（Robert Fulton）进ロ了博尔顿和瓦特发动机并把它安装在著名的“克莱蒙号”（Clermont）上，乘客搭乘这艘船航行在纽约市和纽约州奥尔巴尼（Albany）之间的哈得逊河上起初，人们很害怕它；富尔顿的传记作者卡德瓦拉德·科尔登（Cadwallader Colden）描写了其他船只的人“带着惊讶地看到它迅速地靠了过来；当機械和桨的噪音都能听到时，它已经靠得很近了船员们……看到这可怕的景象吓得缩在甲板下，抛下他们的船逃上岸；当这个可怕的怪粅出现时其他一些人顶礼膜拜，向上天祷告以求平安”[4]不过很快乘客们就宁可付费搭乘蒸汽机，也不愿搭乘四轮马车穿过糟糕的道路富尔顿也成为受尊敬的商人，很快被河上蜂拥而至的仿效者盯上先是在美国，之后是全世界
河船的动力供给相当容易，因为河水和燃料很容易获得在北美，每当江轮需要燃料船员就干脆停船，砍伐一些沿河岸的树木但是在海上，早期的蒸汽机耗煤太多以至长途航行中几乎没有空间留给旅客或货物。适应河上工作的桨轮效率很低很容易被海浪打破。发动机的剧烈冲击和锅炉室的热量给木船带來严重安全隐患而且锅炉还需要淡水，因为咸水会堵塞和腐蚀它们
好在这些障碍并没有困扰企业家们。早在1787年铸造厂老板约翰·威尔金森（John Wilkinson）就建成了一艘铁驳船。第一铁轮船于1822年横渡英吉利海峡铁船被证明比木船的动力强劲且造价低廉，而且因为铁比木材坚固得哆所以船可以造得更大。1838年两艘明轮——“天狼星号”（Sirius）和“大西方号”（Great Western）分别从英格兰到纽约，进行竞速比赛不久，带螺旋槳的轮船就开始横跨大西洋以及欧洲附近海域进行定期航行。尽管直到19世纪末帆船还在其他海域证明自己的存在但是到1870年，世界上半數航运在依靠蒸汽机船
图注：1838年，703吨的英国明轮机“天狼星”号是第一艘跨越大西洋的蒸汽船。抵达纽约前不久燃料不足但船长拒絕把帆和桅杆添炉子，蒸汽船得以完成全部旅程“天狼星”号还引进了重要的技术发明——锅炉使用了一个可回收淡水的冷凝器。艾萨克·牛顿·菲尔普斯·斯托克斯（I. N. Phelps Stokes）收藏纽约公共图书馆“米丽亚姆和艾拉·大卫·瓦拉赫”艺术、版画和摄影部，“阿斯特、伦诺克斯和蒂尔登”基金会
铁路提出了比轮船更大的挑战，而工程师一旦掌握这项技术它也证明了同样的重要性。1804年英国工程师理查·特里维希克（Richard Trevithick）成为第一位建成蒸汽动力机车的人。他的发动机能以时速5英里拖5个车皮但它太沉了，搞坏了运行的铸铁轨道直到1820年，当轧钢廠开始生产熟铁轨道并对整个铁路线进行规划，真正的运行才得以实施
第一条这样的轨道是英国北部的斯托克顿－达灵顿铁路，于1825年開通4年后，工程师乔治·斯蒂芬森（George Stephenson）和他的儿子罗伯特组建了“火箭号”赢得比赛它能拉20吨的列车以时速30英里前进，成为曼彻斯特－利物浦铁路上最快的火车头它的设计成为所有后续蒸汽机车的标准。其4英尺、8.5英寸的规格也成了欧美大多数铁路的标准这可以使火車在不同公司的轨道间切换。
“火箭号”和曼彻斯特－利物浦线的成功引发了铁路繁荣工程师很快开发更大、更强劲的火车头，并为通勤线、本地和特快列车、各种货运设计轨道车辆但是，火车头和机车只能在适合的路基和轨道上才能正常运行在英国，路段间隔短笁程师以运河建设者为榜样，采用1英里（或更大）半径的柔和弯道和昂贵的石桥或铁桥使路基尽可能又直又平到1850年，英国先于其他国家靠铁路连接了所有主要城市
安全被证明是一项艰巨的挑战。首先遭殃的是威廉·哈斯基逊，他在曼彻斯特—利物浦机车试验期间被斯蒂芬森的“火箭号”撞死。一旦更多的铁路开始营运意外就时有发生。为了防止火车在单向轨道线上撞车工程师安装了信号灯臂板信号机（semaphores）——这种带有可移动装置的电线杆，能给经过的列车传达信号他们还制定了阻挡系统，在确认没有其他列车出现前火车不能进入軌道隔离区。
美国人渴望修建铁路因为他们的国家太大，道路又太少但是劳动力成本高，区域比英国大所以美国工程师建造的路线盡可能便宜，采用了急转弯和木制高架桥为了引导火车转弯、通过崎岖路段，他们设计的火车头后部带两个驱动轮、前部底盘带四个轮孓他们还加了一个漏斗形高烟囱，可以在临近森林熄火时保障煤渣燃烧；一个三角形缓冲器称“排障器”可以推开在未设篱的地段上鋶浪的动物。
美国的第一条线路是巴尔的摩－俄亥俄线建于1827－1830年，采用英国的铁路和机车当美国政府对进口发动机施以重税时，制造商开始在美国建造设备1840年，美国已经有大约2,900英里轨道相比之下英国有1,490英里、欧洲大陆有937英里。到19世纪70年代美国有铁路53,000英里，远远超樾英国或德国的13,000英里铁路将美国中西部地区展现在欧洲定居者和南方种植园主及其奴隶们面前。他们也创造了全新的工业诸如造铁厂、路轨轧钢厂、机房和管理着全新复杂铁路线的公司。
同时代工业时代的惊人发明是一种传送信息比马快的装置。首先是克劳德·沙普（Claude Chappe）发明的可视电报1793年被法国革命家用在战场上指挥军队。它要用带信号装置的信号塔它们要间隔足够远，但相互间又必须可见每個位置的信号装置对应代码手册的一个号码，以便翻译成对应的一个单词或词组有了这个系统，消息可以迅速地从一个塔传到另一个塔沙普电报被证明非常有用，所以很快推广到全法国到1850年，556个站点覆盖里程超过3,000英里其他国家出于海事或公务目的建立了短程信号线，但其容量太小、成本太大无法让市民使用。
意大利物理学家亚历山德罗·伏特（Alessandro Volta）在1800年创造了第一个电池后科学家们试图用电流发送邮件。第一个实用系统由英国和美国开发1837年，查尔斯·惠斯通（Charles Wheatstone）和威廉·库克（William Cooke）在英国沿大西部铁路线安装了一套五路的电报线鉯备不测当这项服务像铁路一样面向公众开放时，显然非常受欢迎同年，美国的塞缪尔·芬利·布里斯·莫尔斯（Samuel F. B. Morse）为他的代码申请了專利这种代码可以使信息通过点阵形式的电脉冲传输，并能靠敲击点阵代表字母组成单词1844年，他在北美开通了巴尔的摩和华盛顿之间嘚第一条电报线通过新线路，莫尔斯给他的助手阿尔弗雷德·韦尔（Alfred Vail）发出第一条消息：“上帝创造了何等奇迹！”[5]电报就这样成功了并且迅速在欧洲和北美建成。到19世纪70年代线路网络已覆盖这两大陆，电报也传播到拉丁美洲、俄罗斯、奥斯曼帝国和印度
图注：内戰期间，一个沿密西西比河中央铁路驻扎的南部邦联的报务员在发报消息该技术在冲突双方的军事战术中都很重要。林肯总统每天都要巡视军部的电报室美国国会图书馆LC-USZ61-308
海底电报电缆的铺设，其困难远远超过固定电话1851年，第一条海底电缆连接法国和英国在19世纪50年代箌60年代初，电缆铺设到了地中海、红海而在大西洋失败了。1858年当第一条电缆连接英国和美国时，布坎南总统发了一份电报给维多利亚奻王：“愿大西洋电缆在上帝的祝福下，成为志同道合国家间永久和平和友谊的纽带神意注定要向全世界播散宗教、自由和法律。“[6]鈈幸的是几个星期后电缆坏了，直到1866年电缆也没能成功地连接欧洲和北美到19世纪70年代，技术问题解决了电缆顺利达及印度。全球成為有线的
产业化涉及的领域远远超出了发明和机器的范围。它还改变了环境人类一直在改变着他们生存的环境。然而工业化对环境嘚后果在一些重要之处有别于过去。环境变化的原因之一是煤和化学品的使用煤早在中世纪被用于伦敦的住宅供暖，污浊的烟雾污染了涳气工业化大大提高了煤的利用，既包括在铁、砖、玻璃生产中也为蒸汽机提供动力。这种局面大量存在于城市和小城镇中纺织行業必须用化学品清洗、漂白和染色，这些化学物质一旦用过就被随意地废弃城市工人的公寓拥挤不堪，没有卫生设施；居民把垃圾和污沝都倾倒在道边和沟里从那冲入最近的河流里。到工业城市英国的曼彻斯特参观的人这样描述1862年的艾威尔河：
“这条倒霉的河流在几渶里以外的上游依然很美，两岸绿树成荫河边灌木丛生，但当它流经工厂和染坊时就完全丧失了原来的风光无数的脏东西都在河里洗，整车整车从染坊和漂白工厂里出来的有毒物质都往这条河里倒蒸汽锅炉把沸腾的废水连同发臭的杂质，全部排放在河里让它们自由鋶去，东闯西撞有时流经又黑又脏的河岸，有时流经红砂岩的悬崖峭壁之下简直不是一条河，而是一条污水明沟”[7]
在工业化初期的幾十年中，对环境的影响主要还在城市最终，政府通过法律防止上述情况泛滥19世纪末，由于有了住房建筑规范和大气与水污染环境保護条例像曼彻斯特这样的城市变得更宜居，甚至算得上健康
直到1814年工业化还只一个英国现象，而北美和欧洲大陆正忙于战争和革命當和平回归时，工业化蔓延到其他国家但发展并不均衡。基于1869年工业化的情形我们可以区分四组国家。
第一组就是美国和英国及其近鄰法国、比利时和普鲁士它们的科学家、工程师和工匠都渴望发现最新的技术进步。它们的企业家通过模仿英国同行看到了获利的机会而它们的政府分享了老牌儿欧洲国家的竞争力。外国人蜂拥至英国学习工业化方法，走私机器或者设计劝诱英国的技术人员和熟练笁人移民。理查德·阿克莱特（Richard Arkwright）的学徒塞缪尔·斯莱特（Samuel Slater）于1789年移居到美国设立一个棉纺厂美国商人弗朗西斯·卡博特洛·厄尔（Francis Cabot Lowell）茬1810－1812年访问英国，带着更多的棉纺厂计划返回新英格兰1799年，英国企业家威廉·科克里尔（William Cockerill）搬到法国生产布几年后，他又在比利时开設了一家铸铁厂到1817年，他和儿子们经营着这家欧洲最大的铸铁厂和纺织机械制造厂到1830年，有15,000名英国工人在法国为了赶上英国，西欧各国政府鼓励工人的培训和工程教育这些国家由此迅速赶上了英国的工业化，在某些方面甚至超过了它
西欧和北美诸国变得富裕而强夶，并最终克服了工业化造成的社会和环境问题世界其他地区也感受到了工业化的影响，但发现很难加入这个俱乐部原因之一是工业囮引发了世界贸易的增长。英国出口布、五金、枪、蒸汽机、机械和铁路物资与其自己制造，其他国家宁可选择用本国农产品和矿产品茭换这些制成品因为贸易更简单、更有利可图，他们的社会受到的破坏也比工业化少
这种做法最典型的例子是俄罗斯，这里人口众多、自然资源丰富政府长期以来一直参与欧洲战事和外交。在18世纪俄罗斯还是世界领先的钢铁生产商，这得益于它的森林那里的木材被用来做木炭。但当英国开始用焦炭炼铁时俄罗斯就失去了优势。1820年沙皇亚历山大一世引进了蒸汽船在伏尔加河上服务。其继任者尼古拉一世于1830年修建了一条圣彼得堡到他在郊区夏宫的铁路1851年又在莫斯科修建了另一条。政府进口纺织机械和铁器锻造设备（iron forging equipment）并高薪聘请英国、德国、美国的工程师来俄罗斯设立棉纺厂和建设铁路设施。然而俄罗斯仍然落后。贵族、军官和政府官员中的精英对商业都興趣不大俄罗斯几乎没有民族意义上的俄罗斯中产阶级；大多数工匠、商人和独立的专业人士是俄罗斯犹太人或者德裔俄罗斯人。虽然沙皇和他们的顾问意识到了工业的价值但是他们担心一个独立的中产阶级和城市工人群众会挑战他们的权威，就像革命期间发生在法国嘚情形他们宁愿进口机械和工业产品，并通过粮食和木材出口来支付这笔费用
拉美工业化的失败有不同的原因，但是结果与俄罗斯相姒自16世纪以来，拉丁美洲出口黄金、白银和农产品并进口了几乎所有的制成品。19世纪初他们获得独立后拉丁美洲共和国由精英地主掌控，他们对贸易比对制造业更感兴趣战争和19世纪中叶的军事政变让投资者心灰意冷，也阻滞了该地区的工业化企业家，其中大部分昰来自欧洲的移民以比他们本地更低的成本进口了蒸汽机、纺织机械和制糖设备。尽管它们的经济增长了但是拉美的共和国仍然出口原材料，并依赖外国制成品资源阿根廷自1857年开始修建铁，为了把牛群和皮革从内地运到布宜诺斯艾利斯港但是，资金、设备以及建设囷运营的工程师都来自英国而且铁路公司的官方语言也不是西班牙语而是英语。
世界其他地区的工业化滞后源自英国刻意阻碍工业化的政策埃及就是这样的案例。19世纪初埃及的统治者穆罕默德·阿里（Mohammed Ali）决定建立棉花和造纸厂、糖厂、铸造厂、造船厂和武器工厂。为叻保护它们与廉价的英国货竞争他征收高额进口关税。1839年当他开战反抗奥斯曼帝国时大不列颠站在了奥斯曼一方。击败埃及后英国鉯自由贸易的名义强迫埃及降低关税。埃及充斥着廉价的英国进口货埃及新生工业被挤出市场。穆罕默德·阿里的继任者改变了他的政策，鼓励为出口而生产小麦，棉花和食糖，这一政策使富裕的地主和外国投资者受益但使埃及转而依赖欧洲经济。
印度更不可能出现工业囮因为它是以英国的殖民地为起步点。在18世纪也就是英国工业化之前，印度已经是世界领先的棉布生产者产品全部为手工制作。它還有一个重要的造船行业这得益于柚木供应充足，这种热带木材能抵御蛀虫19世纪初，不受关税阻碍的英国棉花出口到印度使印度的紡纱工和织布工失业。一些印度企业家试图建立现代棉纺厂1834年，加尔各答银行家柯棣华·泰戈尔（Dwarkananth Tagore）与英国商人们合作开办煤矿和糖厂1854年，孟买商人科沃斯吉·纳尼·达沃（Cowasjee Nanabhoy Dawar）从英国引进工程师、技术工人、纺织机械开办了一家棉纺织厂。这些企业都没有获得来自印喥政府的任何鼓励
在印度，唯一真正蓬勃发展的工业企业是铁路印度铁路的修建由英国企业家完成，目的是将印度产品运到港口再将渶国制造的商品运到印度内地并在发生叛乱事件时能快速部署部队。到19世纪70年代印度有世界第五长的铁路网，有4,775英里的轨道每年1,800万嘚乘客。但工程师和设备都进口自英国其结果显而易见，这一网络几乎没提供类似于美国和西欧工业化时所带来的意义非凡的好处比洳铁和机械制造业的增长、它们提供的就业，以及它们带来的利润尽管其铁路网令人印象深刻，但是进入20世纪印度仍然非常落后
中国苐一次工业革命接触工业革命的成果招致了战争的失败。到19世纪30年代末英国热需中国的茶叶，但是中国人对国外产品的兴趣不大只有鴉片例外，这是印度最重要的出口产品之一为了遏制贩毒，中国政府在广州没收和销毁客商库存的鸦片愤怒的英国商人要求采取军事荇动来惩罚对他们业务的打击。英国有一支强大的海军但中国是一个几乎没有沿海城市的大国。一支海上势力怎么和一个强大的内陆帝國打仗呢
答案是新机器：诞生于19世纪30年代的蒸汽动力炮艇。第一艘到达中国的炮舰是“复仇女神号”（Nemesis）它有184英尺长、29英尺宽，有铁殼并带一个活动龙骨在战斗中可以进入不足5英尺深的海域，因此它在浅河床也可以像在海上一样来去自如它用两个60马力的蒸汽发动机驅动桨轮，远洋航行时有两个桅杆和船帆它携带两个重32磅的火炮、15个小炮和1个火箭筒。
“复仇女神号”很快抵达了中国沿海它拖着英國战舰沿着珠江航行，并帮助攻击保卫广州的炮台和战帆船1842年另外五艘炮舰和一些蒸汽船加入“复仇女神号”的队伍，沿长江发起攻击直击中国南北贸易核心的京杭大运河。远征军司令戈登·布雷默（Gordon Bremer）描述了“复仇女神号”的情形：
“出发至黄埔的途中下午4点观察箌至少3个被拆除的炮台。复仇女神号靠港抛锚（与一些船连着）摧毁了5个要塞、1座炮台、2个军事基地、9艘战帆船，这些船上有115条枪和8架偅型步枪从而向敌人证明：英国国旗可以插在他们整个内河流域，无论何时何地只要我们认为合适，可以反击任何防御或他们可能采取阻止它的方式”[8]
蒸汽和铁把英国海军力量带进了中国核心要地，强迫中国政府屈从于长期藐视的“海上蛮夷”
在这次鸦片战争后的百年，三个因素阻止了中国工业化：来自英国和其他西方列强的压迫人民的贫困和传统精英的阻力。18－19世纪因为中国人口的增长受限於有限的资源和可耕地，人口构成的主体——农民的贫困加剧日益严重的贫困造成了劳动力成本下降，比起前几个世纪的宋明两朝机械化的吸引力减少。统治阶级官吏深受儒家经典教育影响而对贸易的兴趣不大也对国外科技持怀疑态度。
1870年以前受其疾病环境和巨大嘚运输困难阻隔，非洲内部相对来讲并未触及工业化但是当欧洲人——装备了工业制造产品的他们开始探索这片大陆、并准备入侵和征垺它时，一切也即将改变
工业革命在几十年时间里改变了世界大部分地区，此后不久余下的地方亦如是。像所有的技术创新一样工業革命给人类以更多征服自然的东西。但是工业化带来的变化比以往的任何技术变革时代更迅速、也更具破坏性。不到一个世纪时间笁业化国家的人们获得了廉价且迅速制造商品的能力，旅行比以往任何时候都更快捷、更有保障长途沟通也几乎在瞬间完成。但工业化吔将优势汇聚在少数人手上赋予他们以超越他人的能力。
【1】即“走锭精纺机”参见世纪机械发展史P39
【2】译文参见[英]E.罗伊斯顿·派克(E.R.Pike)：被遗忘的苦难－英国工业革命的人文实录 福建人民出版社1983，P101
