瓦特发明了蒸汽机，为什么蒸汽能带动火车前进？
瓦特发明蒸汽机，带动工业革命的故事，大家都耳熟能详。据说瓦特小时候看到水烧开后，蒸汽把水壶盖顶开，从中意识到蒸汽里面蕴藏着巨大的能量，因而埋下了将来发明蒸汽机的种子。
瓦特的伟大毋庸置疑，但有两个基本事实也必须了解一下：首先，蒸汽机并不是瓦特第一个发明的，他的主要功绩是将其实用化；其次，瓦特研究蒸汽机所需的科学知识与巨额资金，不是他自己所能具备的，他得到了一个神秘团队的支持。
尤其是第二点，瓦特本人只是一名工匠，既没有受到高等教育，家里又没有矿，在正常的情况下，是很难克服这些困难的。幸运的是，瓦特遇到了这个神秘团队，最终完成了实用蒸汽机的发明。
▲瓦特搞发明的油画
一、蒸汽机
早在两千年前的古希腊时代，人们就发现了蒸汽具有推动物体运动的能力，但无法利用这种能量。17世纪末18世纪初，法国和英国的科学家先后发明了原始的蒸汽机。
不过，这些原始蒸汽机都不太实用，不但效率低，而且体积又很大，只能用在煤矿里抽水。这是为什么？因为只有煤矿才养得起蒸汽机，烧煤不花钱。
▲瓦特的画像
瓦特蒸汽机的原理并不复杂，蒸汽进入汽缸后推动一个活塞往复运动，活塞再与其他装置相联结，达到动力输出的效果。形象地说，这个活塞就是水壶盖子，蒸汽把盖子往上顶时产生动力，蒸汽泄掉后，盖子会自动盖上，等待下一次循环。
原理虽然简单，但实现起来非常困难。瓦特是学徒工出身，学的是仪器制造和锤工技能，特别擅长使用锤子。心灵手巧的瓦特得到了格拉斯哥大学的认可，让他在学校里开了一间小店，专门制作数学仪器，
小店开得不错，有了点积蓄后，他便开始鼓捣蒸汽机。不过，蒸汽机是个大家伙，买原材料、做试验都需要资金，瓦特的小店根本不够开支的。一位钢铁厂老板看到了蒸汽机的潜力，全力资助瓦特。
▲18世纪的英国处在工业革命的前夜
有钱就好办多了，瓦特全心全意搞了好几年，投入海量的资金，终于……把投资人给搞破产了，猪站到了风口上，风力不够摔死了。瓦特的蒸汽机仍然问题重重，马力小得可怜，烧掉的煤比输出的动力更值钱。
祸不单行，瓦特的妻子不幸去世，悲伤的瓦特放弃了蒸汽机的研究，打算去俄国随便干点啥，远离这个让他伤心的地方。这时，有一个叫博尔顿的老板来找瓦特，重新点燃了瓦特心中的希望。
二、月光社
博尔特自己有工厂，手下千把号工人，生产各式各样的网红商品，财大气粗。他现在最烦恼的是厂里的动力不足，水力转轮机不能在旱季工作，影响了他的产量和收入。听说瓦特在搞蒸汽机，博尔特便找上门来。
博尔特的条件很诱人，免费提供厂房和资金，蒸汽机成功后带来的利润两人对分。还有什么可说的，瓦特其实也放不下蒸汽机，便答应了博尔顿，继续他的研究。
▲瓦特蒸汽机发明之前，已经具备了大规模机器生产的条件
除了提供充足的资金外，博尔特还为瓦特提供了一个更重要的资源——月光社。这是一个由当时最顶级科学家组成的社团，创造人是达尔文，发明进化论的那位达尔文他爷爷。
月光社就是帮助瓦特取得成功的神秘团队，成立于1765年，博尔顿也是始创人之一。由于他们喜欢在月圆时聚会，因而取名叫月光社，肯定跟狼人没有任何联系。
月光社里集中了哲学家、化学家、天文学家、商人等等，他们更侧重于科学技术的实用化，生产更新颖和更廉价的商品，对促进英国的工业革命起过很大的作用。
▲月光社旧址
，英国的平民科学家越来越多，他们很难被由贵族和牛津剑桥人士把持的皇家科学协会所接纳。月光社只看重知识和能力，甚至只要对某个领域有兴趣即可加入。在这里，瓦特的学徒工身份不是障碍，大家都是平等的，也许这才叫广开民智吧。
由于这些平民科学家和商人更容易接受法国大革命的思想，而受到英国主流社会的责难。再加上创造人相继离世或移民，月光社终于归于沉寂。而月光社最广为人知的成就，便是帮助瓦特完成了蒸汽机的研究。
三、功成名就
瓦特起先在月光社里并不起眼，他如饥似渴地向科学家们学习各种知识，比如他天天在烧煤，却不知道氧气和二氧化碳是什么东西，还有行星是围绕太阳作圆周运动的。虽然这些知识跟蒸汽机好像没啥关系，但说不定什么时候就能派上用场呢。
果然，瓦特很快从行星运动里得到启发，找到了研究蒸汽机的新思路，把活塞及联结杆的运动方式，由直线改为类似行星运动的齿轮旋转。老式蒸汽火车的车轮就是最明显的代表。
▲火车是蒸汽机最佳应用之一
最为困扰瓦特的一个问题，是蒸汽机的马力太低，也就是力量不足。月光社另一位成员威尔金森，有一次冒着雾气看完瓦特蒸汽机的试验后，马上指出了其中的问题：汽缸的密封性太差，导致蒸汽压力太低。想要把盖子顶得更高，换个高压锅才行。
威尔金森拆开汽缸一看，妈呀，原来是瓦特手工锤出来的（别忘了他是锤工学徒出身），缸体开口处的密封件是浸了水的绳子，难怪一开机就雾气腾腾，漏出来的蒸汽太多了，都快赶上土耳其浴室了。
▲最初的瓦特蒸汽机
威尔金森对瓦特说，我有办法让你的蒸汽机马力成倍提高，要不要？开玩笑，当然要，瓦特和博尔特迫不及待地回答。威尔金森开出了一个条件，蒸汽机研制成功后，只能买他提供的汽缸。OK，成交！
威尔金森回去后没几天，拿来了一套新的汽缸和活塞，一眼看上去就比瓦特亲自加工的至尊手工专享版高大上太多了，金属外表光滑，开口处的尺寸严丝合缝。
▲瓦特蒸汽机的原理图
威尔金森到底是干什么的？他是个机械制造商兼军火商，专门为英国军队制造火炮。他有当时最先进的全套金属加工设备，这个汽缸就是用加工炮管的车床镗出来的，自然上档次。
新的汽缸活塞装上去一试，功率比原先提高了4-5倍，最高达到40马力，终于具备了实用的价值。瓦特和博尔特长吁了一口气，特别是博尔特，砸在这台蒸汽机上的金钱已经海了去，财大气粗的博尔特也快吃不消了，好在黑暗已经过去，黎明即将到来。
▲蒸汽动力汽车
经过进一步改进后，第一台高压联动蒸汽机在1782年问世，也被称为万能蒸汽机，能够用在几乎所有需要机器动力的地方，成本只有马拉动力的十分之一。蒸汽机的订单接得博尔特手抽筋，大笔的英镑滚滚而来。
之后几十年里，蒸汽动力火车、轮船、汽车先后被发明出来，人类正式进入了机器时代。而瓦特凭借蒸汽机的专利和销售收入，实现财务自由，人生进入了收获阶段，买房旅游，然后光荣退休。博尔特则成为英国有名的蒸汽机制造商，使自己的财产翻了好几倍。
▲蒸汽动力轮船
发明和创新需要的不仅是头脑，同时也离不开财力物力和更多领域知识的支持。瓦特的幸运之处是他遇到了博尔特和月光社，使当时英国最好的头脑为己所用。再加上他本人的勤奋及一点点运气，终于成为名留青史的发明家，开启了一个崭新的时代。