主题：【原创】唯物主义历史规律的结束与共产主义的兴起（上——火星人看地球）2 -- 马前卒

钢铁冶炼技术的进步是工业革命的另外一个次要关键点。蒸汽机和各种机械作为化石能源的力量（在这个时代限于煤炭、）与各种经济部门的复杂需求之间的媒介，必须用能够被精确加工且耐磨的物质来制造。在农业社会所能提供的各种材料中，唯一能够满足这种要求的物质就是金属，而铁在当时可以冶炼的金属中储量最大，分布也最广泛，当仁不让的成为最重要的工业材料。许多历史学家因此称19世纪是煤和铁的时代。当然，铁矿分布广、储量大的特性在农业社会就被人发现了，远在公元前后，旧大陆几个主要文明基本上都进入了铁器时代，农具、武器等关键工具都用钢铁来制造。在从铁器取代铜、锡到工业革命这段漫长的时间里，之所以钢铁没有创造后来那么多的奇迹，主要是因为缺乏加工它所需要的巨大力量和精确加工的工具。等到蒸汽机和机床的进步结合为工业革命，钢铁的潜力才真正被开发出来，蒸汽机的力量和机床的精度也以钢铁为载体得到了大发展。

在工业革命的前期，由于人类社会远没有把钢铁可加工的精度和可承受的力量（包括抗拉、抗扭、抗剪、抗扭等各种强度）开发到极限，因此，尽管蒸汽机不断的增加马力，机床加工着越来越复杂的部件，依旧按旧方式冶炼的钢铁还足以应付。但是，不管来自农业社会的金属冶炼业有多大潜力，蒸汽机-车床这个以指数方式增长的新经济体早晚会受到其物理特性的限制。事实上，仅仅在瓦特改进蒸汽机之后不到一代人的时间内，生熟铁的硬度和抗疲劳性就不足以应付高速转动部件的要求了，而少数以渗透法冶炼的钢材又过于昂贵，工业革命遇到了第一个发展边界。

与蒸汽机和金属加工机床在偶然的情况下进入自身正反馈循环不同，钢铁冶炼业的技术突破是一个可预测的结果。一方面发达的蒸汽机制造和机械制造业给钢铁冶炼提供了足够的需求，另一方面相对越来越便宜的煤炭价格、强大的蒸汽动力、金属部件的加工水平为新型冶炼方式提供了足够的技术支持。从1855年到1865年，转炉炼钢法与平炉炼钢法相继实用化，钢铁的质量不断提升，强度足以让发明家们制造更好的机械和蒸汽机，而成本的下降则使这些新发明得以推广应用。很显然，在机械制造业、蒸汽机与钢铁冶炼业之间形成了另外一个正反馈体系：钢铁性能的提升与成本下降使机械变的更精密，蒸汽机的效率更高，蒸汽机为选矿厂、高炉鼓风机提供了强大的动力，精密的机械使精确控制炼钢过程，提高钢铁质量成为可能，三者可以互相促进。不过，由于钢铁冶炼业的进步比较靠后，而且是在蒸汽机与机械制造业取得了革命性进展后才被动的进入工业革命，它在工业革命中的地位明显要低一些。

从真实的历史来看，欧洲金属冶炼业一直落后于其他主要文明，尤其落后于远东，中国北宋时华北钢铁产量和质量就不逊于工业革命前的西北欧，18世纪印度依然可以出产比西欧更好的铁锭；而英国的金属冶炼在欧洲也没有什么突出地位；除了满足农业需要外，剩余钢铁产量最多的国家一直是偏僻的瑞典。在工业革命前夕，欧洲人终于学会制造可锻铸铁，学会用焦碳代替木炭炼铁，用炒钢法代替渗透法制钢，但这不过是重复其他农业社会已取得的成就，把农业社会的冶炼水平发展到手工业所允许的上限而已。即便金属的物理特性不允许人类进一步提高其加工精度和强度（这并不影响工业革命以前的历史），蒸汽机与机床的革命性突破依然可以依托于农业社会的钢铁冶炼业改变整个世界，所以我们只把蒸汽机和机床并列为工业革命的基础。

作为19世纪最主要动力源的的蒸汽机和作为机械工业核心的机床成为经济转型的两个关键点并不是偶然的。读者应该还记得这一章的开头给出了经济的定义——采集和利用负熵流。蒸汽机的作用正是把原来只能取暖的煤炭转化为通用动力源，在生物界以外引入了负熵流；以机床为中心的机械工业则给人类提供了统一的工业标准，让负熵得以在各道工序中以较小的损耗流动，让人类能够制造更复杂、含有更多信息、熵更低的产品，从而提高了熵的利用效率。（又一个值得注意的地方）当这两个分别对应于经济基本要素的技术不仅可以自行进步，还结合起来形成互相促进的正反馈系统时，不断增长且能与各个行业相配合的负熵流自然会在所有的工业部门内节约人力、增进效率，钢铁业的突破就是一个例子。这样，人类的经济水平在短期内发生爆炸性的突破也就是理所当然的事情了。工业革命之所以是一场革命，原因就在这里。

蒸汽机与机床的结合创造了现代意义上的重工业部门，在蒸汽动力机床和通用化蒸汽机出现的早期，整个农业社会都是这个最初的重工业部门发展的空间。因此这个幼稚的重工业部门只需要简单的复制就可以大大提高人类的效率。随着初级工业化的展开，特别是当英国成为第一个工业化国家以后，进一步的发展和投资者的利润就需要靠重工业质量的提高做基础。已经习惯于从工业中获得利润的工厂主下意识的向重工业投资，要求工程师和最早一批屈尊来关心经济部门的科学家们提供更好的机械和动力。他们很幸运，金属材料的硬度、屈服点、煤炭和金属矿的储量（特别是西欧和英国的储量）都足以支持这种要求。西欧蒸汽动力和机械工业在互相促进的循环中不仅通过开采更多矿藏，雇佣更多人力的方式得到了扩张，还能不断的提高。

我们可以随手找到重工业自行进步的标志性事件：1841年英国人规定了标准螺纹，为世界经济制订了第一个全球性标准；1873年，美国的斯潘塞制成单轴自动车床；在此期间，蒸汽机的工作温度和压力、单机马力都不断增加，还出现了复胀式蒸汽机，热效率从2%增加到接近10%.........这是蒸汽和机械的时代。源源不断的负熵流不仅在所有需要简单人力的传统经济部门取代了双手，还通过新的机械工具完成了许多以前的人类只敢在梦中想一想的奇迹。包括达芬奇、培根在内，许多富有想象力的人在数百年前就根据一些简单的逻辑完成了一些超前设想，比如自行车、升降机、坦克、钢铁战舰、变速箱、机枪、城市规划等，这些空想尽管在原理上可行，但由于缺乏廉价、可靠的部件和同样廉价的动力，直到工业革命后才变成了现实。其实，历史上任何时代都不缺乏有足够小聪明和想象力的发明家，但工业革命后的最初代人因为基础物质条件的迅速提高而拥有了把狂想转化为现实的能力，这个时代的发明家要比他们的前辈和子孙要幸运的多。

重工业部门直接促进了人类采集、利用负熵的能力，同时能够自发扩张、升级，从而成为经济增长的发动机。不过，由于人类来自特定的生物，重工业提供的负熵流必须以特定的方式进行释放，才能满足人的消费需要。象纺织厂那样只需要持续、稳定、周期性动力和精密机械的部门，重工业部门可以直接提供动力和部件。不过，在交通、农业、科研、化工、军事这些需求比较多样的部门，重工业的促进作用就没有这么直接。来自煤炭的负熵流必须经过处理才能被其他产业部门所利用。比如：交通部门主要得益于铁路和轮船，两者都从蒸汽机得到动力，以精密的部件组成自控系统和控制系统，铁路实用化以后的铁轨和轮船的钢铁船体也只能来自现代重工业部门。农业部门可以通过应用蒸汽机和简单机械节约人力，这对土地相对过剩的海外殖民地尤为重要。那些尚有荒地可垦的国家都通过使用轧棉机、蒸汽水泵、蒸汽磨、脱粒机等机械提高了粮食产量。等到化肥和农药工业发展起来以后，工业不仅可以节约人力，还可以真正提高以面积计算的农作物单产。科研本身的方式并没有受什么影响，但工业化提供了标准化实验器具和低成本的试剂，许多原来只能设想的实验如今可以实际操作并在遥远的实验室进行重复，科学发展速度突飞猛进，并最终与工业技术相结合....

所有经济部门都要消耗负熵才能运转，所以重工业部门可以促进经济发展是理所当然的事情。不过，化石燃料所能提供的负熵流与具体生产所需要的负熵流可能具有不同的形式，其间的转化需要成本。如果这个转化成本高于化石燃料所能带来的利益，那么早期工业革命就无法促进这个工业部门的效益。比如，尽管含有同样热值的煤炭要比含同样热值的食物便宜的多，但在化肥和现代育种技术出现以前，工业负熵流只能取代一些人力，而不能直接干涉庄稼的生长，也就无法提高粮食亩产的上限。在中国这种劳动力相对土地过剩的国家，早期工业是无法解决粮食问题的。所以在回顾历史时，我们对绝大部分人类所需的经济生产都可以被现代重工业所促进这一事实应当感到幸运。这种事实与任何经济制度、文化制度和个人决策无关，只是因为人类的运气。

到了19世纪末，就在蒸汽机和钢铁的效率与精度经过1个多世纪的发展即将达到顶点时，因为人类开掘资源能力的增长，石油和伴生的天然气作为新的主要负熵源进入了历史。石油是一种比最好的煤还要优秀的负熵源，它热值高、运输方便、开采安全；本身是液体的特性使它可以在发动机内部燃烧，直接以高温燃气而不是间接用低温蒸汽推动活塞，热效率比蒸汽机高了数倍。因此石油一出现就在能得到这项资源的工业国家取代了煤炭的能源地位。除了做能源提供负熵流，石油还是新材料的来源。石油可以制造轻巧、易加工却又坚固的塑料，从而进一步拓展了人类利用负熵流的水平。由于石油的出现，工业革命得以持续它的指数化发展方式。

与石油大致同时进入工业的还有电力。尽管地球上没有电池矿，但电力容易输送的特性使电流立刻成了主要的负熵流动方式。截面十几平方厘米的输电线往往能比数米粗的输油管或几十米宽的运煤道路更快、损耗更低地输送负熵。水流、风力、潮汐提供的动能也可以方便的转化为人类可利用的负熵流。从长远来看，电力科技比石油革命还要重要，因为电线不仅可以用来输送负熵流，还可以传递负熵的最高形式——人类信息。这把自动控制系统的成本降低了几个数量级别，脱离机械模拟计算的生产控制机构因此产生，为下一次技术突破——计算机铺平了道路。

电力革命以后的经济增长模式更是让人眼花缭乱，计算机、生物科学、航天科技、人工智能、超导技术、核聚变技术.......各种科技突破先后出现，给经济提供了无限的发展空间，想必大部分读者对此颇为熟悉，本文不再详述。鉴于人类的人均财富已经在农业社会经历了数千年的停滞，开始自1800年前后的经济增长似乎是一个“反常现象”，当然，绝大多数读者应该已经把这种“反常”看成了常态。这种高速、持续的经济增长的基础当然在于地球上有足够的潜在负熵源（包括有限的化石燃料、重元素和可再生的太阳能、水能等等）和可承载负熵流的物质（如铁矿、木材）。不过，大部分对今天的经济有意义的资源是无法被农业社会开发的——手工业无法从黄砂中制出电脑芯片，炉子也烧不出核裂变。工业革命正是把人类从负熵流限于生物界的农业社会引入新天地的桥梁。一个能够从农业社会脱胎的煤铁复合体使得人类获得了足够的负熵“本钱”去开发这些新的资源。这就是工业革命的意义所在。