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瓦特的工匠精神-知識網絡系統的建立

來源:自然辯證法研究 作者:韓玉德; 安維復
發布于:2021-04-26 共9525字

  摘要:瓦特作為杰出的工程師在我國幾乎家喻戶曉,但其工匠精神究竟何為卻不甚了了。這種被流俗遮蔽的偉人不在少數。本文在國外最新研究的基礎上,用工程師傳統的“器物知識”原理,直接解讀瓦特的書信及專利等核心文獻,得出結論:瓦特之所以改良蒸汽機,不在于某個突發奇想,而是建立了一個涵蓋智識、技術、實業的行動者——知識網絡系統。這才是我們理解瓦特、培養瓦特式工匠的核心要義。

  關鍵詞:瓦特; 工匠精神; 器物知識; 行動者—知識網絡系統;

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   On James Watt’s Spirit of Craftsman

  HAN Yu-de AN Wei-fu

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   Department of Philosophy, East China Normal University School of Marxism, Shanghai JiaoTong University

  Abstract:学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作James Watt, as a distinguished engineer, is almost a household name in our country, but his spirit of craftsman is not very clear. Therefore, on the basis of the latest research abroad, this paper uses the traditional principle of “thing knowledge” of engineers to directly interpret core literatures such as James Watt's letters and patent documents, and draws a conclusion: the reason why James Watt improved the steam engine is not from a sudden idea, but the establishment of an actor-knowledge network system. As can be seen, this is the core of our understanding of James Watt and cultivating craftsmen as James Watt.

  瓦特作為工業革命早期改良蒸汽機的關鍵人物歷來是學界研究關注的焦點。但由于其取得的輝煌成就和對人類文明進程的巨大影響,許多研究往往采用一種輝格史觀式的宏大敘事。本人及所在團隊長期從事西方科學思想經典文獻研究,并在訪學歐美及澳洲等前沿科學哲學研究期間收集了大量一手文獻,包括瓦特的科研日記、個人書信等;曾與澳洲當代研究瓦特的資深專家米勒(David P. Miller)教授有過廣泛學術交流和深度交談。在“技術以科學為基礎”的框架下,米勒認為有關“機械師瓦特(Mechanical Watt)”的傳統成見未必合適,真實的瓦特應位列“化學家”。1

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   這種試圖從科學理論知識發展的進路來還原瓦特為化學家的做法或可揭示瓦特在某一領域的成就,但無法準確地描述瓦特改良蒸汽機的制作過程。我們以為,瓦特改良蒸汽機的過程從本質上說是一種“器物制造(making things)”的過程,它作為一種精巧的人工制品主要憑借視覺和觸覺來進行思考和交流。顯然,這與科學理論知識所擅長的數理化表達和邏輯思維有著明顯的區別。本文嘗試從貝爾德(David Baird)提出的“器物知識(thing knowledge)”原理來解讀瓦特的歷史性創造,立足于國外最新的瓦特研究成果,特別是更多地依據瓦特的書信和專利說明書等核心文獻,相信于深化和豐富對瓦特的認識、進而揭示瓦特的工匠精神或可有一定助益。

  一、瓦特改良蒸汽機:從器物知識的視角看

  從蒸汽機發展的歷史圖譜來看,在瓦特時代,它無疑受到了一些當時已為人熟知的科學理論——如真空理論和波義耳關于空氣壓力體積關系理論的影響。但是,單純從科學理論的發展及其對于技術實踐的影響視角來審視瓦特改良蒸汽機存在著一定的局限,而歷史中的瓦特所具備的精湛技藝則為我們從器物制作及其認識論層面進行分析提供了更多可能。

  關于瓦特的研究,可謂汗牛充棟。工程師出身的技術史家迪金森(H. W. Dickinson)在紀念瓦特誕辰200周年的專著《詹姆斯·瓦特:工匠和工程師》(James Watt: Craftsman and Engineer,1936年初版,1969年、2010年先后再版)一書中關注到瓦特曾酷愛手工制作、少年時期到倫敦拜師學藝,當過陶工,并在格拉斯哥成功開設了一家數學儀器商店等,此種進路注重“機械師瓦特”。沿著這條思路的還有B.羅素(Ben Russell)在《詹姆斯·瓦特:制造一個新世界》(James Watt:Making the World Anew,2014)中從手工業史及其與化學、鐵匠、鑄造等行業的關聯考察了蒸汽機的發展,對瓦特專注于手工藝、以事器物制造方面作了分析闡述。米勒則在其《化學家瓦特》(James Watt,Chemist,2009)中依據瓦特1785年被授予英國皇家學會會員的證書檔案[1]59-62力證其“化學家瓦特”的主張。這些研究對于我們從工匠角度認識瓦特改良蒸汽機有著一定的啟示和借鑒,但本質上說缺乏對于瓦特所從事的器物制作的一種認識論分析。即便是在這些論述中部分地看到了瓦特的技藝在改良蒸汽機中發揮了重要作用,但也忽略了由此而產生的一種技術認識論。

  貝爾德在其代表作《器物知識:一種科學儀器哲學》(Thing Knowledge, A Philosophy of Scientific Instruments,2004)提出了一種“器物知識”理論,或可為我們從工程師傳統的視角來解讀瓦特提供一種更為合適的理論框架。貝爾德明確主張,器物承載著知識,這是一種不同于傳統科學理論的知識,它無法用數學公式或理論方程式來表達。該著以瓦特蒸汽機的指示器(the Indicator)為例,認為蒸汽機指示器的歷史“跨越了科學和技術之間的古老界限。在器物知識的語境中,指示器的歷史比基于傳統概念認識論的歷史更有意義”[2]119,因為指示器所體現的知識不是基于數理進路的知識,而是一種測量儀器表征著新的理論,正是這種理論不僅解決了蒸汽機改良的機械難題,而且也誘發了后來卡諾等人的熱力學理論。

  上述分析表明,對于理解瓦特的工匠精神而言,不能用從科學理論推出技術設計的“科學家進路”,也不能拘泥于科學與技術二分的“工匠進路”——所謂“見物不見人,是思者大忌”[3],而應該用“器物知識”及其“行動者—網絡系統”來揭示瓦特的工匠精神,也就是需要由物見人,或者觀物見人。

  二、瓦特的工匠精神:一個行動者—知識網絡系統

  那么,工匠瓦特究竟緣何能制作出如此劃時代的蒸汽機?它真的是瓦特在格拉斯哥綠地上散步時的“靈光乍現”或是“突發奇想”嗎?或者,更理性而又具體的問題是:在瓦特改良蒸汽機的過程中,究竟是哪些因素促使他得以成功?如果說,瓦特身上凝結著一種理性時代的工匠精神,那么有哪些因素促使其形成?回答這一系列問題,我們可立足于國外瓦特研究的最新成果,更多地依據瓦特的私人通信、科學日記以及專利說明等一手文獻的解讀,或可得出:瓦特的工匠精神應是在智識網絡、技術網絡和實業網絡等三個網絡中形成的。也就是說,在實踐者瓦特參與構建的智識圈、技術圈和實業圈所組成的一個“行動者—知識網絡”系統中,實現了蒸汽機改良的技術升級,也彰顯了瓦特的工匠精神。

  1. 實踐能力養成——瓦特的技術網絡

  在回顧蒸汽機改良的歷史進程中,我們不妨把目光再一次聚集到瓦特的成長及時代境遇。他出身于工匠家庭,從小就受到匠藝文化氛圍的熏染,并表現出對于手工藝制作的愛好與天賦。若將其生活的地域背景進一步做適當的延展,如米勒在2019年所著The Life and Legend of James Watt一書中的第一章便以“蘇格蘭改良者的制作”(the Making of a Scottish Improver)[4]3-32為題,其表達的正是所謂蘇格蘭地域傳統對于匠藝制作的擅長和熱愛。在瓦特活躍的前后一段時期內,在技術發明上做出重要貢獻者——斯蒂芬遜(蒸汽機車)、富爾頓(蒸汽船)、托馬斯·特爾福德(杰出的建筑師)以及瓦特的重要助手默多克等均來自蘇格蘭。瓦特自然是這一愛好制作發明地域的杰出典范。

  蒸汽機的改良離不開雙手的勞作。瓦特的實踐能力與他小時候成長的家庭環境有很大關聯。在繆爾赫德(James Patrick Muirhead)所著的經典傳記里,瓦特從小就表現出不一般的動手能力,其父提供的工作臺是他從事各種小制作、培養實踐能力的試驗田。[5]27-29這種幼年時期的家庭環境熏陶對于個體今后成長的影響在心理學等領域已有相關研究,在此不必贅述。值得一提的是,瓦特年輕時(1755年)曾到倫敦拜師學藝的經歷對其技藝提升亦有很大幫助。據B.羅素的研究,在18世紀整個英國以手工業者為榮,而當時倫敦是手工業者心目中的圣地,聚集著手工行業一流的師傅和最前沿的技藝。[6]63能夠到倫敦學習手工技藝是包括瓦特在內的工匠們所渴望的。瓦特有幸得到摩根(John Mogan)師傅的點撥并快速成長,盡管只有一年時間但他很快就掌握了維修鐘表等難度較大的技藝,其進步可從他給父親的信中得以窺見——“(我)用黃銅制作的一件法式兩腳規已成為該行業的杰作”,而且“您可以放心,我的雙手現在足可以養活我自己了”[7]31。

  在格拉斯哥的經歷似乎也能進一步表明瓦特在技藝上的進步和優勢。作為一個外鄉人,瓦特成功地在格拉斯哥開設了一家數學儀器商店,生意不錯而且還招收了十多個學徒[8]29。而他精湛的技藝在成功地修好格拉斯哥大學罷工已久的一臺紐可門教學模具中得到了很好的詮釋。不得不說的是,這臺出了故障的模具在瓦特之前就曾經邀請過倫敦有名的技師來維修過,直到瓦特才最終使它又運轉了起來。瓦特憑借出色的手藝贏得了布萊克教授等人的賞識,或因此有機會融入當時一流的智識圈。此外,瓦特本人還是當時英國非常有名的土木工程師社團的成員。這個社團由斯密頓(John Smeaton)于1771年創立,匯聚了當時來自鐘表制造、測量、繪圖、建筑、工具機械等各行業領域的佼佼者,其中包括約翰·倫尼、亨利·沃森、威廉·杰索普以及詹姆斯·瓦特等。[9]128而瓦特所參加的另一個社團就是有名的月光社(the Lunar Society),其主要成員有普利斯特利、達爾文、韋奇伍德、默多克,以及當時英國最頂尖的鐵匠威爾金森(John Wilkinson),其中威爾金森為改良瓦特蒸汽機的氣缸和活塞這兩個重要的技術難題作出了實質性貢獻。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   瓦特的工匠精神首先在于他的技術能力,但這種技術能力不是神來之筆,而是源自英國社會的技術網絡,一種技藝的行動者網絡系統。

  2.必要的理論準備——瓦特的智識網絡

  而如果我們再將時代背景回溯至整個17—18世紀,此時正是牛頓科學思想的輝煌勝利和全面傳播時期,特別是經由1758年哈雷彗星的觀測進一步確證了牛頓科學的權威以后,在整個歐洲(包括英倫三島)上至王公貴族、下至黎民百姓都熱衷于各種知識發現和科學探索,對新穎的事物和想法無不充滿好奇。迪爾(Peter Dear)等在《革科學的命:歐洲的知識和抱負》一書中指出,由于受到F.培根實用主義思想的影響,“到牛頓去世以后,歐洲的自然觀發生了翻天覆地的變化——此時的自然知識堅定地與實際操作能力相聯系,即便是在17世紀后期最偉大的數學物理學家牛頓和惠更斯都對實際而非沉思的事情很感興趣。”[10]169綜合考慮如此的地域和時代背景,可以想見,瓦特受科學知識的影響應在情理之中。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   瓦特的教育背景和理論知識養成也是學界頗為關注的一個研究領域。瓦特坦承是白手起家(self-made)。但是瓦特接受過良好的中學教育[11]201,在那里他學習了法語、希臘語,還自學了德語、意大利語(這兩門語言是他在格拉斯哥大學擔任科學儀器制造者期間掌握的),這使得他有機會接觸和看懂更多優秀外文文獻。瓦特本人在倫敦學藝期間購買了《數學儀器的制造和使用》(The Construction and Principal Uses of Mathematical Instruments),他“在格拉斯哥大學期間旁聽過布萊克教授的化學課,與羅比森在格拉斯哥大學期間的友誼幫助他閱讀了不少書,如Desaguliers,Belidor,可能還有 Leupold以及Switzer等人關于蒸汽機發明的知識”[12]。米勒的最新研究發現瓦特對于數字特別敏感,可能是受到了家庭氛圍的熏陶,他的祖父曾在社區里教授用于航海的數學知識[9]1,瓦特從小就喜歡記賬等,這些發現有助于我們理解瓦特在蒸汽機改良過程中如何有效地解決涉及的一些精準測量與數量化表達問題。無疑,嫻熟的實際數學知識對于瓦特技藝中的精準改良工作有著顯見的促進。

  作為一種機械動力裝置,瓦特在改良蒸汽機過程中自然會涉及相應的力學知識。在當時,學習鐘表維修制作是獲取實際的力學知識和機械構造最直接和最有效的途徑。英國著名技術史家A.霍爾(A.R.Hall)指出,“瓦特在倫敦學習過鐘表制作和維修技術,這使得他對于機械制造的精準和一般機械構造的原理有較好的理解”[13]。而希爾斯(R. Hills)在其三卷本瓦特研究2中指出,瓦特發明的“行星聯動裝置”極有可能是受到了哈里森(John Harrison)制造航海天文鐘的啟發。這種推測的合理性就在于,無論是從外形、構造還是其運作原理來看,瓦特在改良蒸汽機上所發明的行星聯動裝置與哈里森的鐘表齒輪的聯動之間有著相當的類似。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   瓦特改良蒸汽機是否源自布萊克教授的潛熱理論,國外學者對此分歧較大。曼徹斯特理工大學技術史學教授穆森(A. E. Musson)直截了當地指出,“早期工業革命的技術成就是未經教育的經驗主義的產物,這是一個根深蒂固的傳統”[11]87,他較為詳細地考證并指出18世紀在英國科學技術的理論知識以巡回講座、小冊子乃至于簡明著作等多種形式傳播,認為瓦特改良蒸汽機明顯受到了化學家布萊克潛熱理論的啟發。[11]87-90近年來米勒也持有類似觀點,認為瓦特在化學上的成就以及從布萊克那里汲取的理論滋養,可以使我們更好地理解瓦特蒸汽機的起源。然而也有學者并不認可這一點,如C.羅素(C. A. Russell)認為工業革命時期的技術發明與科學理論之間并沒有多大關聯[14]9,A.霍爾亦斷言:“在所謂的18世紀和19世紀早期的工業革命中,現代技術的開始實際上沒有歸功于科學,而是源于傳統工藝發明的成果”[15]219,而林哈德(John H. Lienhard)則更為尖銳地指出,當時的化學理論尚處于燃素說和熱質說的幼稚階段,瓦特根本上就不可能從中獲取什么有益的理論智慧,我們有了蒸汽機但沒有相應的科學理論來解釋它。[16]69-70我們無意對這些爭論做過多贅述和評價,但從趨勢來看當時的科學理論和技術實踐之間正在有意識地逐步聯結和融合。若基于瓦特與布萊克、羅比森、普利斯特利、貝托萊(Count Claude Louis Berthollet)、達爾文等人的長期通信來看,瓦特無疑與這些當時各行業一流的科學大腦之間建立了廣泛的智識網絡。在同布萊克教授的書信中瓦特不時地請教(如布萊克推薦瓦特去看化學家舍勒的新著)、有時也交流自己的實驗成果。[17]11-12,107

  通過這些往來書信,我們看到了當時學者(科學家)之間以及與實業家和工匠(工程師)之間的平等而又廣泛的交流,這無疑是理性時代科學文化氛圍影響的結果。就瓦特來說,我們看到了他的真誠和對科學的熱愛,盡管他的很多實驗并不成功,有時連關于重量的單位換算也弄錯[17]18-19(或許這也從另一個側面證實了瓦特的理論知識體系并不完備),但是瓦特參與構建的智識網絡系統首先為他的理論素養作了一定儲備,至少他有很多機會與當時的一流學者進行交流,進而獲知最新的科研進展,也可改進自己的研究和工作中存在的不足。這也正是瓦特明顯優于同時代其他蒸汽機改良競爭者的一個重要方面。通過參與建構這樣一個卓越的智識網絡,也可彌補瓦特本人在理論素養方面的某種缺失。

  3.蒸汽動力的推廣——瓦特的實業網絡

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   一般認為,蒸汽機的實業運作主要是靠M.博爾頓完成的。的確,博爾頓不僅極具商業頭腦,而且更具備戰略眼光——從他對蒸汽機未來前景的預判可以得見。然而,人們似乎忽略了瓦特進入蒸汽機事業的初心以及在蒸汽動力的實業推廣上應有的地位和作用。米勒的研究指出,瓦特最開始投入到蒸汽機的研究和改良工作就是出于賺取更大利潤的考慮[4]33,瓦特本人也在與羅比森的通信中明確表述他對紐科門蒸汽機的改良“不是為了機械(本身),而是為了節省蒸汽和燃料,它完全適應當時的蒸汽機需要”[17]229-230。如果一項技術僅僅停留在實驗或研發階段,既不具有生命力也不會產生任何積極效益,當然也不會在歷史上留下點什么。就此而論,蒸汽動力的廣泛應用特別是后來在交通運輸、紡織制造等各個行業作為動力源才使得這項技術可以稱為劃時代的標志性進步。在這個技術推廣的過程特別是初期階段,瓦特的作用是至關重要的。康沃爾(Cornwall)地區較早地安裝使用了瓦特蒸汽機,在此期間瓦特可謂是身處一線的全權代表。他既要解決安裝和維修等技術性工作,這些基本上都是瓦特親力親為,一方面是由于相關工藝的熟練工人短缺,而另一個方面則是出于技術保密的考慮,在當時稍做一些改進便聲稱是發明新技術的侵權或剽竊的事情不在少數,甚至還有人主張是羅巴克博士發明了蒸汽機,為此瓦特寫信請求羅比森和布萊克等人作證。[17]232-234瓦特還要處理一些賴賬、拖欠等他本人并不擅長的事情。在缺乏較為完備的法律顧問等現代企業制度體系下的博爾頓-瓦特時代,其工作量是巨大的。瓦特因此一度精疲力盡并表現出某些沮喪。但也正是在這一段技術推廣時期,瓦特身處實業一線,且從對技術精益求精的一貫要求出發,敏銳地發現了一些不足,比如蒸汽機作為動力源的應用范圍尚不能適應煤礦業以外的行業所需。瓦特遂于1781年發明了“太陽與行星齒輪聯動裝置(sun and planet wheels)”,并在1784年完成了平生最為得意的一項機械發明“平行傳動裝置(parallel motion)”——將直線往復運動變成了圓周運動,從而實現了蒸汽機作為更廣范圍的動力源,其構造原理和作用等細節在1784年4月的專利說明書中得以清晰描述。[18]150馬克思在《資本論》中評價這份說明書:“瓦特在1784年4月所取得的專利說明書中,沒有把自己的蒸汽機說成是一種用于特殊目的的發明,而把它說成是大工業普遍應用的發動機。”[19]414如此,博爾頓所言“為全世界制造(make for all the world)”[20]81的雄心壯志才有可能實現。而正是在實踐中出于對于商業效益的考量,瓦特創立了“馬力”這個概念來衡量蒸汽做功的效能,且為進一步提高蒸汽效率,他于1787年發明了雙作用蒸汽機,此時蒸汽機效能比紐科門蒸汽機已提高了整整4倍,成為了理想的工業發動機。

  綜上,瓦特作為工業革命早期改良蒸汽機的主要實踐者,參與建構了一個由一流科學大腦組成的智識圈、前沿技術形成的技術圈以及蒸汽動力推廣應用的實業圈所組合形成的“行動者—知識網絡”。在這個“行動者—知識網絡”中,不同角色的瓦特充分整合了各方資源,在實踐中不斷探索,在實現蒸汽機性能的逐步提升中彰顯了理性時代對于技術精益求精的工匠精神。

  三、結論及啟示

  作為歷史上杰出的工程師,我們對瓦特的理解應該是多維度的,自然也是豐富和立體而深刻的。從工程師傳統的“器物知識”理論來看,瓦特前后歷時30多年所改良的蒸汽機,其顯著的進步在很大程度上乃是作為一種承載著知識的器物,它不是某種科學理論的產物——更為準確地表述或許是,它聯結著科學技術,同時也孕育著新的科學知識,其實豐富了科學與技術之間的關系。羅伯茨(Lissa Roberts)等在《有心的手:文藝復興晚期到工業化早期的研究和發明》一書中巧妙地回避了關于科學理論和技術之間關系顯得有些無謂甚至是過時的論爭,認為“知識不僅從智力轉移到手藝,而且整個成套的工具、知識和技能,以一種有目的但不確定的方式,與物質生產和知識創造有關”[21]446。這種“有心的手”與“有思想的手”,或者說“聰明的手”一樣,表達的正是手、腦、心的協調統一,現代神經科學的研究也清楚地證實了這一點。

  考察瓦特的歷史性工作,正如恩格斯所言:“……甚至蒸汽機這一直到現在仍是人改造自然界的最強有力的工具,正因為是工具,歸根到底還是要依靠手。但是隨著手的發展,頭腦也一步一步地發展起來,首先產生了對影響某些個別的實際效益的條件的意識,而后來在處境較好的民族中間,則由此產生了對制約著這些條件的自然規律的理解。隨著自然規律知識的迅速增加,人對自然界起反作用的手段也增加了:如果人腦不隨著手、不和手一起、不是部分地借助于手而相應地發展起來,那么單靠手是永遠造不出蒸汽機來的。”[22]274當時自然知識的理論進展確已為瓦特的改良工作做好了相應準備,但就瓦特而言,他自己作為主要實踐者參與建構的一個涵蓋“理論準備(智識圈)——實踐能力(技術圈)——技術推廣(實業圈)”的“行動者—知識網絡”系統,才促使他在改良蒸汽機的進程中發揮了重要作用。正是在這樣一個“行動者—知識網絡”系統中,瓦特既是實踐行為的主體,又是客體,他既是主動參與者,又是直接獲益者。也正是基于這樣一個網絡系統,瓦特在改良蒸汽機的技術進步中深刻地彰顯了凝結在其身上的工匠精神。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   觀之瓦特,對當下處于全球新一輪科技革命醞釀期的中國[23]而言,在核心技術的突破和高精尖領域的創新或可從瓦特在改良蒸汽機過程中的工匠精神汲取某些教益和啟迪。相應地,要培育時代所需的工匠精神,特別是關涉到諸如工程教育的人才培養等環節,需要緊跟科學技術的前沿領域,重視對理論知識的寬口徑培養,培養卓越的工程師或者瓦特式的工匠需要廣泛涉獵不限于本專業領域的知識——歷史地看,優秀的知識作為人類文明的成果與技術在內的整體進步從來都是正相關的。其次,技術研發環節要注重培養團隊協作精神。在當今僅憑一己之力是無法完成任何一項技術創新的,所謂發明英雄乃至個人英雄主義不能不說是西方文化自身的誤讀。最后,任何重大技術發明創造都不可能一蹴而就,在技術的應用推廣階段亦需據市場反饋等實際情況作出調整、改善,并使之不斷趨于完美;或許,這也正是精益求精的工匠精神之要義所在。

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  注釋

  1 參見澳洲科學史家Miller D.James Watt,Chemist:Understanding the Origins of the Steam Age[M].London:Pickering&Chatto,2009.

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作者單位:華東師范大學哲學系 上海交通大學馬克思主義學院
原文出處:韓玉德,安維復.試論詹姆斯·瓦特的工匠精神[J].自然辯證法研究,2021,37(01):34-39.
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