伊莱·惠特尼与他的发明

FsTy 提交于 周二, 03/28/2006 - 13:29
苏教版技术与设计2

《伊莱·惠特尼与他的发明》
王 寅
(华东师范大学,上海200062) 


 
英文标题: 
    摘要: 
  关键字: 伊莱·惠特尼,美国发明家,轧棉机,标准化生产
 


    [中图分类号]K81K7  [文献标识码]A  [文章编号]0457-6241(2005)11-0061-06   

    他不是名扬四海的著名发明家,一如发明电灯的托马斯·爱迪生、发明电报的塞缪尔·莫尔斯、对飞机发明作出重大贡献的莱特兄弟;他不是叱咤风云、指点江山的卓越政治家,一如率领大陆军击败英国军队、主持制订美国宪法的乔治·华盛顿,起草独立宣言、并从法国人手中买下密西西比地区使美国版图扩大一倍多的托马斯·杰斐逊……然而,他对美国早期历史发展的影响怎么估计也不会过高——他发明的轧棉机迅速改变了南方的经济模式,他推行的可替换部件极大促进了北方的工业发展。他就是美国18世纪末19世纪初发明家、机械师和制造商伊莱·惠特尼。

 一

    伊莱·惠特尼1765年12月8日出生于马萨诸塞殖民地韦斯特伯拉夫一个殷实的中产阶级家庭。他从小心灵手巧,“表现出非凡的思考和行为能力”,对数学和机械尤感兴趣,并喜欢在父亲农场的工场摆弄车床和各种工具。他12岁时制作的一把小提琴“每一个部件同普通小提琴一模一样”,演奏的乐曲也差强人意[1](pp.20~21)。
    然而,富裕的家庭并没能使惠特尼享有安逸优裕的童年生活,因为他出生在美国历史上一个动荡、彷徨的时代,成长于“因国家独立而引发许多问题的世界”[1](p.3)。18世纪中叶的革命风云打乱了殖民地人民的生活秩序,更给距波士顿仅30英里的韦斯特伯拉夫带来极大冲击。很多工厂倒闭农田荒芜,大量商品和农产品积压。惠特尼父亲的农场自然也在所难免,乃至使伊莱很早就中断了学业。独立战争结束后,美国虽然挣脱了英国殖民锁链取得了政治独立却没有出现人们期盼中的兴旺发展景象,甚至没有恢复殖民地时期的经济繁荣。
    新生的美利坚合众国有着广袤的土地,丰富的自然资源,但严重缺乏开发建设的劳动力。1790年第一次人口普查显示,全国仅有人口392.9万,人口密度每平方英里4.5人[2](A-26)。由于重商主义对英国殖民政策的影响,北美殖民地一直被视作大英帝国的组成部分,社会经济带有严重的依附性。“在建国之初的四五十年,美国大多数的制造品仍然依赖英国,同时英国也把美国看作是重要的原料产地和一个有前途的投资区”[3](p.163),一方面继续向美国大量倾销工业品,一方面实行经济封锁,限制其对欧洲的贸易,致使历经战争创伤的美国雪上加霜。原本为欧洲国家生产的经济作物在国内没有销路,为欧洲市场提供原料和成品的制造业没有了进出口。美国工农业经受着前所未有的打击与萧条。
    美国人民决心通过自力更生繁荣经济振兴国家,然而他们的努力并没有获得立竿见影的成功。再三思考与探索的结果使他们终于现实地认识到出路在于继续寻求英国市场——尽管那里的关税高昂,但有着良好的港口设施、他们所熟悉的度量衡与共同语言。而当时美国严重缺乏技术工人,更没有新兴的现代工业,要开发英国市场,最迅速可行的办法,甚至唯一的办法,是找到一种能够获得高额利润的经济作物以取代蓝靛、烟草等传统出口商品。这种经济作物必须是英国迫切需要且需求量将会持续增长,并且是美国比其他国家和地区更容易提供的。这项作物究竟是什么呢?严峻的问题深深困扰着18世纪80年代初的美国朝野。
    曾几何时,年仅14岁的伊莱·惠特尼从美国革命中看到了他生平第一个机会——当他获悉战争使钉子价格大幅度上升时,向父亲提议在工场内安装一台锻炉加工钉子。得到父亲同意后,伊莱兴致勃勃地动手干了起来。他的业务如此成功,以致后来还专门雇了2个帮手。
    由于英国产品倾销美国市场,钉子生产不再有利可图,伊莱转产女帽饰针和男用手杖,但很快也放弃了。生活使他深切感受到新英格兰农场主的困境,敏锐地觉察出父亲的农场不适合他未来的发展。1783年秋,伊莱决心离开农场继续学业。父亲因经济拮据无法为他提供大学教育所需的昂贵学费,他便自筹学费。他根据广告成功应聘附近一所学校的教师职位,并在以后的3年里半工半读,用所得的薪水到莱斯特学院夏季班进修。伊莱的决心和毅力感动了父亲。1789年3月,父亲亲自驱车送他赴耶鲁大学深造。
    1792年,伊莱·惠特尼胜利完成学业,并获得
纽约一所学校的教职。家里的经济每况愈下,伊莱不得不利用毕业前六周的假期外出打工挣钱为日后就业做必要的物质准备。当他兴致勃勃地返回耶鲁参加毕业典礼时,意外地获悉那份教职已不再属于他。这使他十分沮丧。校长斯泰尔斯得知这一情况后,热情推荐惠特尼到南卡罗来纳州杜邦将军家做家庭教师。
    惠特尼的校友菲尼亚斯·米勒自1785年起在佐治亚州的纳萨尼尔·格林将军家任教,并在翌年将军去世后应其夫人卡德琳的要求兼管种植园。米勒其时正同格林夫人在北方办事,盛邀惠特尼同行。惠特尼欣然应邀,前往纽约同米勒一行汇合,乘船前往南方。
    无人能够预料,美国南方的历史进程将因此而改变。

 二

    就在伊莱·惠特尼辗转求学的10余年间,美国人终于找到了为英国的“世界工场”提供的大宗产品。
    18世纪中叶,英国兴起一场有着深远意义的产业革命。英国产业革命的先行军是不受封建行会和传统法规束缚的新兴工业——棉纺织业。从约翰·凯伊发明的“飞梭”、詹姆斯·哈格里夫斯改进旧式纺纱轮制成的多轴纺纱机、塞缪尔·克朗普顿发明的走锭纺纱机,到詹姆斯·瓦特成功发明联动式蒸汽机并建立第一座蒸汽纺纱厂,英国的纺纱技术不断革新,并且促进了织布技术的相应改进。与棉纺织机相配套的净棉机、梳棉机、漂白机、整染机也相继问世,组成了复杂的机器系列。棉纺织业成为英国工业第一个实现机械化的行业。
    棉纺织业革命使英国对棉花的需求迅速增长,然而英国并不生产棉花,来自西印度群岛、巴西、印度等地的棉花早已不能满足需要。大量吞食原棉的新机器创造了美国人所寻求的商业机会,他们从英国对棉花的巨大需求中看到了希望。
    棉花种植在美洲有着悠久的历史。1492年哥伦布船队登陆新大陆,印第安人献上的礼品中就有棉花——虽然当地棉花被视作是“野生棉”。1607年第一个英属北美殖民地创建,詹姆斯敦开始种植从西印度群岛带来的棉花。但由于种植烟草更有利可图,植棉业在相当长时间里没有得到发展。在某些地区,棉花甚至作为“园艺作物”栽培在富家庭院。时至美国革命中断了欧洲棉织品的进口,人们方始注意本土棉花生产以满足需求。1786年,巴哈马的“海岛棉”引入美国,很快在沿海地区繁殖起来。
    在南方,尤其是南卡罗来纳和佐治亚,棉花也逐步得到推广种植,但产量有限。南方种植园主眼见英国市场对棉花的巨大需求,意识到棉花潜在的巨大商业利润,却只能望洋兴叹。
    梗阻南方植棉业发展的主要原因是棉籽难以剥离。气候条件限制南方只能种植“高地棉”而不是“海岛棉”。“海岛棉”纤维较长,可以用欧洲机器将棉花放在“两个沿相反方向旋转的滚筒里把棉籽清除”。然而“高地棉”纤维短,棉籽与棉绒连接紧密,欧洲轧棉机无法使之分离,只得用人工分离。一个黑人奴隶分秒不停地紧张劳动一整天未必能清拣一磅棉花,使之成为“一项成本很高的生产过程”犤4犦(p.264)。1792年,南方产棉200万磅,但由于无法清除棉籽,绝大部分都未能出售[1](p.51)。
    为了解决棉花脱籽的问题,南方种植园主试验了许多方法,均以失败告终。然而,困扰南方种植园主的这个“至关重要而又影响深远的难题”[5](pp.23~24)被“机械天才”[4](p.265)伊莱·惠特尼用了短短几个月的时间便成功解决了。
    惠特尼随同米勒和格林夫人来到南方,却得知杜邦将军每年只能支付他40几尼(1663年英国发行的一种金币,等于21先令,1813年起停止通用。)的薪金,这显然不是他所能接受的。经格林夫人盛情挽留,惠特尼暂居她家一面帮助米勒打理种植园,一面自学法律。
    一天晚上,格林夫人宴请当地绅士。交谈中,宾客的话题自然而然地集中到棉花种植上来,哀叹无人能够制造一种机器以解决高地棉的棉籽剥离问题。“为什么不请教年轻的惠特尼先生呢?”格林夫人问,“他什么都能做。”
    惠特尼欣然接受宾客们的请求设计一种新“机器”——尽管在这之前生长在北方的他“从未见过棉铃”[1](p.45)。
    惠特尼将自己关在一间小屋内。10天后,能够成功剥离高地棉棉籽的轧棉机初具规模。经过加工改进,6个月后,1793年4月12日,一台功效更大的轧棉机诞生了。惠特尼设计的机器构造简单但构思精巧效率高。机器主体为一个圆筒,筒壁安装有大量钢齿,在圆筒旋转时强行将棉绒从棉籽上撕扯下,并运用离心力把棉籽滤除而将棉花纤维抛出。采用这台机器,一个劳动力一天分离的棉花“比以前几个月都多”,“如果用手操作,每天可以捡净棉花50磅,如果使用水力,每天可以捡净1万磅”,而且使用简单——用发明家给父亲的信里话来说,“只需要一个人的劳动便可以把它旋转……而且比通常的方法还弄得更为干净”[4](pp.265~266)。
    南方气候温暖雨量充沛,土质肥沃松软,适合棉花生长。一旦解决了脱籽问题,高地棉的大规模种植便成为可能。惠特尼的轧棉机使高地棉成为一种具有竞争力的作物,迅速取代烟草成为“最有价值的商品农作物”,也是全国唯一的大宗出口货物。1792年,轧棉机发明的前一年,美国棉花出口为138,328磅——“全部是长绒棉”[1](p.51),1794年出口1,601,000磅,1795年猛增至6,276,000磅:短短3年间“增加了40倍”![6](p.659)
    惠特尼的轧棉机被视作“美国农业上头等重要的一项发明”,南方经济复苏的关键,并且“在1790到1830年的时期内,使南部的农业发生了一次真正的革命”[4](pp.264~266)。轧棉机所产生的影响渗透到南方整个社会和经济生活,首先是使奴隶制度得以复苏。美国革命后,奴隶制在北方受到攻击。在南方,由于烟草种植过分消耗地力和英国贸易封锁,奴隶主不得不放弃过去这项主要的现金作物,而稻米和蓝靛种植根本不足以维持大规模的奴隶经济,致使奴隶制到了山穷水尽气息奄奄的地步,连一些奴隶主也开始怀疑奴隶劳动的经济价值和奴隶制的发展前途。
    棉花是一种“最适宜于奴隶劳动的一项农产品”[4](p.268),机械的采摘只需大量非熟练劳动力,而且棉花成熟时间长,奴隶一年中的绝大部分时间都能够在棉田里工作。轧棉机发明当年就“为当地产生了很大的利润”[7](p.9),种植园主趋之若鹜,迅速扩大棉花种植面积,并且不断购入新奴隶。南方奴隶制经济因此获得转机,不仅成为南方占主导地位的经济制度,而且将“使用奴隶劳动种植高地棉变得远比制造业更为有利可图”[8](p.372)。
    随着棉花种植的扩展,南方很快形成一个幅员辽阔的“棉花王国”,并且疯狂地向西部扩张开去。1812年战争后,棉花种植扩大到了亚拉巴马和密西西比地区,并在此后进一步形成了一个从南卡罗来纳、佐治亚到新奥尔良、得克萨斯东部面积达40万平方英里的幅员辽阔的“棉花王国”[9](p.220)。棉花种植的“西进”还使美国人口西移,对于西南部的开发具有重要的意义,不仅为中西部的猪肉、玉米、面粉和威士忌酒找到了销路,也“为东北部地区的工业品提供了广阔的市场”[10](p.330)。
    棉花种植同样极大地促进了北方的工业发展。美国工业革命起步于棉纺织业。南方为襁褓中的新英格兰纺织工业提供了丰富的原棉,促进了棉纺织业机械的开发和利用,成为“美国由农业社会向工业社会转变的重要条件”[5](p.2)。
    然而,发明给惠特尼带来的只是挫折和幻想的破灭。有关新机器的消息野火般迅速传播,人们成群结队前来参观,各地种植园主纷纷仿造,甚至在惠特尼1794年3月14日获得专利之后。惠特尼和他的合伙人米勒为保护自己的权利陷入了旷日持久的诉讼之中。而美国1793年专利法的不完善使他们在南方许多法庭的诉讼都惨遭失败。经过无休止的法庭斗争,惠特尼直到1807年才获得反侵犯专利的判决,但是判决来得太晚。惠特尼和米勒的权利受到严重侵犯,为保护专利权进行的法庭诉讼更使惠特尼陷入沉重的债务之中。

 三

    伊莱·惠特尼因发明轧棉机而名垂青史,几乎每一部相关美国历史著作都会提到轧棉机在南方乃至美国社会和经济发展中的巨大作用。然而,更多的学者认为,伊莱·惠特尼对美国社会“最重要的”贡献是“提出了大量生产替换零件的概念”[11](p.85),称这“比他发明轧棉机有更加重要的意义,因为发明轧棉机的技术只限于单项产品”[12](p.112)。
    惠特尼因轧棉机专利陷入旷日持久的诉讼之时,正值美国面临同法国交战的危险之际,急需4万枝滑膛枪装备部队,而国内仅有的两家兵工厂根本无法满足需求。在当时的局势下,美国不可能从欧洲购买。再三权衡,联邦政府决定向私人承包商求助。1798年5月4日,国会投票通过决议,拨款80万元用于购买大炮和轻武器。
    急于摆脱债务的惠特尼视此为天赐良机,立即赶往临时首都费城活动,表示愿意承接1万枝枪的制作任务。负责该项目的政府官员对惠特尼的承诺将信将疑,因为按照当时的制造工艺,枪支由工匠手工制造,每支枪由一名工匠承制并负责装配,最熟练的工匠也必须花费大量时间对每一个部件进行定型、锉磨、打光和全面修整,使各部件相互适合,生产进度极其缓慢。由于战争迫在眉睫,主管官员最后还是孤注一掷与惠特尼签订了1万支枪的合同,而将另外30200支枪的制作任务交给了其他26个承包商。
    合同签订后,惠特尼立即着手勘查厂址,最后买下康涅狄格州纽黑文郊外的一座工厂。他亲自设计厂房,招募工匠。更重要的是,他决心改革传统工艺,不再由工匠独立承担整枪的生产任务,而是将枪机分解成若干部分,用专门设计的模子或机器加工制作相同的部件,“就像用铜雕版印出的印刷品一样”[12](p.112),最后只需少量人工将各部件组装到一起。
    惠特尼在生产轧棉机的过程中设计过一些机器,积累了一定的经验。在此基础上,他进一步发明制造了生产枪机部件的机器,包括设计并生产的用来切割金属的第一部铣床。他还“制造了一些模子和夹具,使工人在手工塑造时有所依据,也省去了最后的装配功夫”[13](p.240)。他所设计的利用动力传动机具生产的部件之间的误差非常微小,“以致任何滑膛枪的每个零件都可适用于其他任何滑膛枪”[14](p.293)。
    两年的合同期限很快就到了,惠特尼连一枝枪也没有生产出来,因为改革传统工序和创造现代工业方式需要大量时间,而惠特尼实现他的“可替换部件”生产方式尚缺乏成熟的必要技术条件。惠特尼因此受到有关方面的指摘和批评,一再被传唤到首都接受审查。
    1801年1月,惠特尼再度来到华盛顿,向有关方面解释他的“标准化”生产方式的原理和可行性以及他眼下不可避免的困难。他带去了10枝滑膛枪。当着托马斯·杰斐逊总统和其他高级官员的面,惠特尼从容地将这些枪一一拆卸,并将拆下来的部件混杂堆放到一起。他用布蒙上眼睛,实地表演了从一大堆零散的部件中随机抓取重新组装的方法,令在场者惊讶不已——因为按照传统方式即便由最熟练工匠生产的枪枝也存在一定差异,各部件根本不能相互混杂使用。
    杰斐逊总统从一开始起就认识到惠特尼的发明对于工业发展的重要意义。在他看来,惠特尼“发明的不仅是机器,而且是新方法所采用的工序”,因为“只有机器,以它们不变的形状和规格的切割,才能生产可替换部件”。杰斐逊还进一步指出,这种生产原理可以大大降低成本并且对于修理同样具有重要意义,因为他可以使非熟练工人生产像枪支这样复杂的产品,还可以在“10枝由于缺少不同部件而无法使用的枪机中安装出9枝好枪而无需雇佣工匠”[15](p.120)。
    惠特尼的演示和杰斐逊的解释获得极大的成功。结果,他非但没有受到指责,而且得到国会进一步拨款以加快研究进度。
    1801年9月26日,第一批500枝枪交货,质量之好远远超过人们想像。以后的道路虽然仍不平坦,但已无大碍。惠特尼一批一批地交货,到1809年1月终于完成了全部定额。尽管比合同晚了整整9年,但惠特尼工厂生产的滑膛枪广受好评,以致“15年中,新成立的陆军军械部在所有契约中都指定要这种式样的轻武器装备”[16](p.736)。各州也纷纷同惠特尼签订制造滑膛枪的新合同。
    对于当时严重缺乏劳动力和技术工人的美国而言,“标准化”生产理念极大地刺激了制造业的发展。钟表、金属器具、缝纫机等多部件产品的制造业主竞相采用惠特尼的方法。越来越多的发明家献身于新机床的发明,越来越多的制造业主采用新机床以较低的成本大量生产工艺复杂机器。随着机器质量的提高,生产出的零部件不仅可以替换,而且工艺精密度大大提高。
    1825年1月8日,伊莱·惠特尼逝世于康涅狄格州新哈芬。

    伊莱·惠特尼在美国工农业发展初期发挥了“决定性的作用”[11](p.85),但有人质疑他是否真是个“革新人物”,因为在惠特尼之前,欧洲就已有人成功运用可替换部件的原理进行生产。例如,在18世纪20年代,瑞典的克里斯托弗·波尔希姆就曾采用机械和精密量具以确保所生产的钟表齿轮的替换;18世纪中叶法国军火商曾运用该原理生产炮架并且获得了成功;即便在美国本土,罗得岛有工厂用机器切割钉子和卡片齿。
    然而,虽然惠特尼是否独自产生“可替换部件”——抑或“标准化”生产——的想法有待证实,但至今没有证据表明惠特尼或任何美国人在当时就知道波尔希姆的工作,尽管他可能影响了法国军火商,因为按照当时欧洲与北美之间的交通和通讯条件,欧洲生产方法很难迅速传到美国。更何况惠特尼当时事务缠身忙于奔波:先是频繁往来于轧棉机生产厂所在地康涅狄格州纽黑文和南方,说服各州议会购买他的专利并同大量侵犯专利者进行旷日持久的法庭诉讼;1803年米勒去世更使他要为轧棉机工厂的生产、销售、管理等诸多具体事务操心,这些活动如此繁杂,以致一再延误他的滑膛枪设计和生产。在滑膛枪的生产过程中,惠特尼也不得不为没能按时完成合同事宜频繁奔波于纽黑文和首都,接受政府主管人员的盘查和持怀疑态度者的责难,向有关人士解释他的生产理念和生产方式并争取更多政府拨款。他要亲自处理滑膛枪生产厂的具体事务,研发各种新机器和新工具,很难有时间和精力了解掌握欧洲动态。有鉴于此,笔者更倾向于认为惠特尼的发明来自他自身的灵感,只不过同欧洲抑或美国其他人有着相同的经历或在进行相同的研究。
    况且,在18世纪后期的欧洲人——甚至包括制造大炮的法国军火商——看来,推广可替换部件方法纯属“空想”,因为“就当时经济体制的主要条件而言,这样做是根本不经济的”。事实也确是如此。惠特尼用可替换部件制造滑膛枪的尝试“造成成本超出预期的数目”,成为军事上“成本超出限度”的早期例子[14](p.240)。对惠特尼而言,幸运的是预期中的美法战争没有很快爆发,而战争的威胁始终存在,致使有关方面有足够的耐心等待他的发明。同样幸运的是他得到了托马斯·杰斐逊等美国早期领导人的鼓励和支持,使实验得以胜利进行。
    退一步说,如果可替换部件的设想原创于欧洲的话,这种方式的大规模推广使用得益于惠特尼“第一个积极设法在有可能增产的条件下”加以运用[13](p.240)。其实,惠特尼的轧棉机又何尝不是在英国机器的基础上加以改进使之适用于美国南方的短绒棉?惠特尼和他的同胞成功之处正在于善于学习、引进和发展欧洲的先进科学技术,使欧洲技术适合美国经济发展的需要。这方面成功的例子数不胜数,如罗伯特·富尔顿成功地将英国人发明的蒸汽机应用于轮船,塞缪尔·莫尔斯在英国人发明的基础上研发了实用电报机和以他的名字命名的“莫尔斯电码”……
    从另外一个角度说,无论法国军火商生产的炮架还是罗得岛生产的钉子和卡片齿,都没有严格的技术要求,允许有较大大的“公差”。滑膛枪枪机则要求相当高的精密度。按照当时的技术水平,这种生产“被视作艺术而不是工艺”[1](p.104)。后人对惠特尼工厂生产的武器的测试表明,惠特尼并没有将滑膛枪的所有部件,而仅仅将枪机部件设计成可替换的。我们不能期望惠特尼具备现代可替换部件生产必须具备的各种要素:精密的机床、测量仪器或其他测量工具,完全相同的测量标准以及完善的机械制图。
    诚然,除轧棉机之外惠特尼没有其他的专利。但这并不能说明他的发明仅此而已。申请和捍卫轧棉机专利的经历使惠特尼和他的合作伙伴米勒苦不堪言,以致使他得出了“一项发明的价值可以如此之高乃至对发明家而言毫无用处”的结论[17]。1812年专利期满但国会拒绝了惠特尼的延续申请,尽管有充分证据证明专利依然有效[18](p.44)。这使惠特尼深感不满。他不再为后来的多项发明申请专利,包括他发明的“第一台成功的铣床”[6](p.659)。他甚至不再保密自己的发明。许多人,包括其他接受滑膛枪生产任务的承包商们,得到消息后纷纷前往纽黑文参观他的工厂。为了满足来访者的好奇心,惠特尼亲自演示他的机器和设备,细心说明他的设计原理和可替换部件的生产理念。惠特尼的这种做法使可替换部件的生产方式迅速得到推广。
    从更广的意义上说,惠特尼对美国工业乃至现代发展更重要的贡献不在于他设计的某一工具或机器,而是他提出并大胆尝试了一种全新理念,将产品或机器分解成独立的部分,按照相同的标准将各个部件分别制作并组装成完整的机器。他是第一个成功地将可替换部件的思想演绎成一种生产方式,因而被誉为“美国规模生产之父”[17]。
    惠特尼的标准化生产对美国制造业和现代工业发展有着重要的影响。诚然,惠特尼只是将他的可替换部件的理念用于滑膛枪的枪机,而不是整枝枪的生产,他也没有将这种方法运用到其他工业制品。然而他的生产理念满足了美国建国初期劳动力严重缺乏、工业急需大发展的严峻形势。新的思想闸门一旦打开,所产生的效果是难以估计的。惠特尼开辟了美国工业生产的新时代,而他的同时代人成功地将这种思想推广到其他制造领域并取得了巨大成就。
    惠特尼去世后,他的合伙人约翰·霍尔成功地将可替换部件生产方法用于滑膛枪全部部件的生产制作。霍尔还研发了系列机床用以加工金属,包括转塔车床和磨床。惠特尼同时代的其他发明家成功地将他的生产原理运用于轻金属加工工业中,如科尔特的左轮手枪,杰罗姆的钟、沃尔萨姆的表,耶尔的锁,辛格的缝纫机等……[19](p.62)。惠特尼当年积极探索但未能达到的目标在内战前夕的一系列技术革新中逐步得到了实现。惠特尼发明的铣床经过改革不仅能制造枪托,而且能制造轮辅、鞋楦、斧柄、木桨等其他形状的产品,促使金属切割更加精确快速。其他一些基本的机器加工工序也在同一时期得到改进。碾压、抛光装置的改革进一步减少了人工对金属制品的最后加工,锻压工具的改革加强了对金属的冲压能力。至19世纪60年代,美国制造业主已经用机器取代了手工将原材料加工制造成各种形状产品的各个基本生产环节。他们用这些机器(后人称之为“机床”machinetool)以较低的成本大量生产工艺复杂、高速的机器。随着机器的采用,美国工业革命蓬勃发展起来了。
    在美国工业的初始阶段,伊莱·惠特尼和他的同时代人做出了杰出的贡献,后人在他们的基础上前进,进一步发明制造了大量实用的新机器。至1900年,美国人“到达了技术世界的希望之乡”(the promised land)[20](p.2),美国经济走到了世界前列。
    伊莱·惠特尼们在新世界创造的“美国生产方式”在19世纪50年代引起欧洲注意。英国人一直藐视美国工业,认为美国人只不过步他们的后尘而已。然而,当英国观察家发现美国工人一天内能装配50枝枪。而他们的工人只能装配2枝枪时,他们再也不能掉以轻心了。25倍生产差距使英国人放下了产业革命先锋的架子。惠特尼创始的先“制造标准的、可替换的零件,然后以最少量的手工劳动把这些零件装配成完整的单位”的方法和20世纪初亨利·福特发明的“能将汽车零件运送到装配工人所需要的地点的环形传送带”被誉为现代工业“大量生产的两种主要方法”[14](p.293)。积极引进和推广的结果使英国乃至欧洲的产业革命进一步深入全面进行。
【作者简介】王寅(1950-),女,华东师范大学历史系副教授,主要从事美国史研究。

                                                                    【责任编辑:王公悫】

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[20]Thomas P.Hughep,American Genesis:A History of the American Genius for Invention,Penguin Books,1990.

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