艾琳，劉志榮

北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，北京 100871

人類從洪荒蒙昧、野蠻無知，一路進化到文明社會，期間經(jīng)歷了狩獵采集向農(nóng)耕、游牧再向工業(yè)時代的轉(zhuǎn)化。在漫長的歷史歲月中，人類的每一次跨越、每一次進步，都有一只強勁的命運之手——熱力(熱力作為一門學(xué)科，主要涉及與熱能相關(guān)的機械和電力系統(tǒng)等內(nèi)容。在本文中，“熱力”泛指關(guān)于熱與能量的性質(zhì)認識與利用。)，在不斷引導(dǎo)著人類前進的軌跡，在啟迪、激蕩著人類參悟科技的玄機。熱力與人類文明進步休戚相關(guān)，它直接促使人類從石器時代進入到青銅文明，又從鐵器時代逐漸推入信息文明。這中間，熱力貫穿于整個人類歷史，是人類發(fā)展歷史的見證。

作為科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)者與從業(yè)者，我們也需要回溯一下處于中華大地上不同的文明在茫茫歷史長河中不斷與熱力的探索、交鋒，從中了解古人的智慧，并以舊日的成就為根基，用全新的創(chuàng)造力迎接未來。

1 石器時代

標志：打制石器

時間：距今約300萬年–距今約4000年

“熱是人類最早發(fā)現(xiàn)的一種自然力，是地球上一切生命的源泉。”

——恩格斯

人類還是人猿之時，就懂得選擇山洞為居所，除了安全，山洞避風(fēng)抗寒也是一個巨大的因素。其時人猿身上還有毛發(fā)御寒，但隨著人類的遷移和進化，毛發(fā)逐漸退化了，人類開始需要保持體溫，樹葉樹枝制成的樹葉衣以及用獸皮簡單加工后的獸皮衣應(yīng)運而生。

鉆木取火的發(fā)明意味著人類第一次控制熱力[1]，不僅可以用它御寒、驅(qū)逐猛獸，還吃上了熟食，為人類文明揭開了新的一頁。嘗到甜頭的人類在熱的探索和改進上從此一去不復(fù)返。古人們發(fā)明了用樹枝沾上動物油脂制成的簡易火把，讓夜晚不再只有黑暗；學(xué)會了加熱巖石，再潑冷水讓它爆裂，從而制造出石刀、石斧、石鏟、石鐮等農(nóng)業(yè)工具，刀耕火種順勢而生；古人們還能利用數(shù)百度的高溫燒制一些簡單的生活陶器，極大地改善了人們的生活。彼時還發(fā)明了堆燒法燒制木炭。所謂炭，乃是木質(zhì)原料經(jīng)不完全燃燒或于隔絕空氣的條件下，熱解后所余之深褐色或黑色燃料。炭比木柴好燒，但制作時薪材受熱的溫度、時間及氧氣等炭化條件不易掌握，故所燒出之炭相對量少且質(zhì)地較差。堆燒法制炭為后來冶銅事業(yè)的發(fā)展打下了一個良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

我們知道城市的出現(xiàn)是人類進入文明社會的標志之一，要建造城市和高大的房屋，就需要有建筑材料。一般燒制紅磚900 °C就夠了，而質(zhì)量較次的早期磚頭600–700 °C即可。因為有制陶技術(shù)儲備，早期的紅磚和瓦在石器時代就已經(jīng)問世了。大量的考古成果表明，中國是世界上最早發(fā)明磚瓦的國家[2]。目前我們國內(nèi)還珍藏著5500年前的“紅燒陶塊”(安徽省考古所) (圖1a)、約5000年前的現(xiàn)代形體概念上的“燒結(jié)土坯磚”(浙江省考古所及良渚文化遺址)、4100年前用還原法燒制的青灰色“陶板磚”(國家考古所及山西襄汾陶寺遺址)、3900年前的燒結(jié)屋面瓦(鄭州商城遺址)。磚瓦的發(fā)明，是人類建筑史上一個巨大的進步，也是熱力的又一個偉大奇跡！從而變草苫泥壘磚為磚木結(jié)構(gòu)，人類的居住條件自此產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。

2 青銅時代

標志：青銅器

時間：公元前4000年至公元初年

銅原本以化合態(tài)“隱身”于孔雀石中，或許是古人偶然用其砌成爐灶，添了把柴火，結(jié)果發(fā)現(xiàn)從石灶中產(chǎn)生了最早的金屬銅。是否如此發(fā)現(xiàn)的銅也未可知?？傊?，人們從新石器時代晚期的采石中發(fā)現(xiàn)某些顏色醒目的“巖石”(天然金屬及其礦石)可以燒熔改鑄后，加上人們燒陶所發(fā)展起來的高溫技術(shù)，同時對炭的性能逐漸熟悉，為銅的冶煉、熔鑄、鍛打創(chuàng)造了條件，冶金技術(shù)的出爐便水到渠成了?？脊沤缭谘錾匕l(fā)現(xiàn)了冶煉銅器的遺跡，可推斷出中國最早的冶銅器應(yīng)是仰韶晚期的制品，距今約六千年左右,這也標志著中國冶金業(yè)的誕生。但仰韶時的冶銅制品數(shù)量甚少，銅的熔點也不是很高(約為1083 °C)，而青銅合金的熔點更低，彼時工匠們僅用堆燒法制炭即可滿足少量冶銅業(yè)的燃料需求。

燃料在冶金中占有特殊的地位，炭(圖1b)既是一種發(fā)熱劑，也是一種還原劑。隨著商周對青銅器的大量需求，工匠們需求高溫高熱的燃料，對木炭的量與質(zhì)的要求亦隨之提高，堆燒法制炭已遠遠滿足不了供給，這就必然會引起燒炭技術(shù)以及管理的相應(yīng)變革，變革的結(jié)果就是窖燒炭的出現(xiàn)?！吨芏Y·地官》即云[3]：“掌炭：掌灰物、炭物之征令，以時人之?！庇锰扛G作炭、燒炭在當時已成為專門的職業(yè)，有專人從事，并專設(shè)掌管燒炭的官職。這種用炭窯燒取的炭，才是真正意義上的合格的木炭?？梢哉f，中國真正成熟的制炭技術(shù)至遲可上溯至商周之際，也因此，冶銅鑄造業(yè)才得以輝煌于商周時期。

金屬工匠們是古代最“勇武”、最有技術(shù)含量的職業(yè)之一。干這一行不僅需要力氣，還需要有許多“學(xué)問”和經(jīng)驗，比如選料、下料、加熱的火候、錘打的技巧等，無一不是他們對熱能的利用和理解。他們僅憑手中的鐵錘和火鉗就可以制作出各式各樣精美的食器、酒器、水器、樂器等銅器，青銅鑄造的刀、槍、鉞等兵器也紛紛在炭火中誕生，部落之間的戰(zhàn)爭武器由原始的弓箭、石、骨、蚌、竹、木等進入到了更加殘酷的冷兵器時代。青銅鑄幣逐漸代替了貝幣，而神仙方士的煉丹術(shù)也伴隨著窯燒炭的出現(xiàn)而悄悄萌芽。隨著青銅鑄造業(yè)的繁榮，中國已然形成了人類古代文明的中心之一，而其中，熱力技術(shù)的發(fā)展功不可沒。

圖1 中國古代熱力發(fā)展的若干例子

3 鐵器時代

標志：鐵器

時間：公元前1400年

從野蠻進入到文明時代的今天，人類才走過了萬把年歷史。但恰恰就是這萬把年歷史所創(chuàng)造的輝煌，遠遠超越了人類之前數(shù)百萬年間創(chuàng)造的所有成果之總和，其頂頂關(guān)鍵的原因就是發(fā)明了冶鐵。

3.1 煤與鼓風(fēng)機具

鐵器時代是指人們開始使用鐵來制造工具和武器的時代。1972年在石家莊藁城臺西商代遺址中發(fā)現(xiàn)的鐵礦石和鐵礦渣，證明在3千多年前的先輩已掌握了冶鐵技術(shù)，為世界最早的鐵礦渣。但這些人類早期煉得的熟鐵通常叫塊煉鐵，它是鐵礦石在800到1000 °C左右的條件下，用木炭直接還原得到的，生產(chǎn)時因為溫度低而形成不了液態(tài)，煉成后的鐵疙瘩凝固在爐壁，必須破壞爐膛才能取出，完全不能連續(xù)生產(chǎn)，不僅費時費工，而且雜質(zhì)又多，質(zhì)柔不堅。種種缺點，注定塊煉鐵不可能大量推廣。冶煉時要想獲得液態(tài)鐵，首先需要解決高溫熔化問題。但在彼時，要想獲得高溫是很困難的，必須找到一種能比木炭燃燒時所放出的熱量更大的燃料。再者，木炭資源有限，即便有炭窯作炭，仍然滿足不了冶金業(yè)對量的需求。

幸運的是，公元前一世紀，中國人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了煤并應(yīng)用于煉銅?！渡胶＝?jīng)·五藏山經(jīng)》[4]說，“女床之山”“女幾之山”“其陽多赤銅，其陰多石涅”。“石涅”就是煤。女床之山在今陜西，女幾之山在今四川，說明當時這些地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了煤，這是我國關(guān)于煤的最早記載。

其時煤已成為一種重要的熱能產(chǎn)品(圖1c)，它能持久燃燒，且比木炭放出的熱量更大，但普通煤炭的火焰溫度在沒有風(fēng)箱幫助的情況下很難達到鐵的熔點(1535 °C)。工匠們想到了利用鼓風(fēng)技術(shù)。鼓風(fēng)技術(shù)中國在青銅時期就有了。最早的鼓風(fēng)工具是一個牛皮大囊(橐，音同“陀”)。人握住橐的把手，使它一張一合，就把風(fēng)鼓入爐中，把炭火吹旺，使金屬熔化。最初是一人一橐，效率很低。經(jīng)過改進，多管鼓風(fēng)法降臨人間——即把許多橐排起來，通過幾個進風(fēng)管，一起向爐里鼓風(fēng)，這個工具叫做“排橐”。排橐加大了煉鐵爐內(nèi)的風(fēng)量，提高了風(fēng)壓，增強了風(fēng)力在爐里的穿透能力。生鐵的冶煉溫度是1150到1300 °C，排橐能將高爐內(nèi)燃煤的溫度升高到1200 °C以上。排橐技術(shù)與煤炭資源完美配對，千呼萬喚的生鐵終于含著金鑰匙誕生了。液態(tài)的鐵水就匯流于爐底，冷卻成塊，這就是生鐵。其非金屬夾雜比較少，質(zhì)地比較硬，冶煉和成形率比較高，從而產(chǎn)量和質(zhì)量都大大提高。因出爐產(chǎn)品呈液態(tài)，還可以直接澆鑄成型。生鐵如此美好，想不出風(fēng)頭都不行，于是冶煉開始盛行。

使用排橐，所需人力相當可觀。傳說吳國的工匠在冶鑄“干將”“莫邪”兩把寶劍時，光是參加“鼓橐裝炭”的就有“童男童女三百人”。再往后，工匠們改用馬力代替人力，稱為“馬橐”。據(jù)古書記載，熔化一次礦石，需要上百匹的馬來拉鼓風(fēng)機，場面十分壯觀！

由塊煉鐵到生鐵是煉鐵技術(shù)史上的一次飛躍，更是熱力利用上的一場大勝利。

鐵比銅堅硬、韌性高、鋒利且質(zhì)輕，遠勝石器和青銅器。于是，鐵器在春秋戰(zhàn)國時期的農(nóng)業(yè)、手工業(yè)中迅速繁榮，尤其是輕便、結(jié)實的鐵犁、鐵叉、鐵鋤等農(nóng)業(yè)用具得到推廣后，大大地提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，加速了人們對土地的開發(fā)和利用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進入了一個全新的時代。高生產(chǎn)力全面帶動了經(jīng)濟、文化、軍事和政治的突變，整個中國都沸騰起來了，進入了百家爭鳴、百花齊放、華夏文明歷史上最燦爛的黃金時期。大量的精鐵更廣泛地被應(yīng)用到軍事武器的制造上。掌握了鐵制武器的種族對沒有鐵器的種族的殺伐和屠戮，幾乎可以說是如入無人之境?！豆茏印ずＭ酢菲d[5]：“桓公曰：然則吾何以為國？管子對曰：唯官山?？啥！薄肮偕胶！奔垂苌胶秃?。管海就是管制鹽業(yè)，管山就是管住礦山，包括銅鐵。齊桓公之所以能成為春秋第一霸主，除了周王的“雞毛令箭”，最關(guān)鍵的是齊桓公實行了“官山?！保绕涫且辫F的富國強兵措施。也可以說，以生鐵鑄造為代表的熱力技術(shù)徹底改變了鐵器在神州大地上的應(yīng)用和普及，也改變了齊國的命運。

冶鐵事業(yè)的蓬勃發(fā)展帶動了鉛、銀、金等冶金業(yè)的全面興起，合金錢幣代替貝幣、金屬稱量貨幣。最遲在春秋、戰(zhàn)國時期(公元前722–前221年)，我國已大量使用各種形態(tài)(布、刀、圓錢和蟻鼻錢)的青銅鑄幣和“郢爰”(金幣)。熱力技術(shù)直接改變了以物易物的落后面貌，對金融業(yè)的發(fā)展、文化流通發(fā)揮了重要的歷史作用。

鐵器的使用，為后世帶來無比深遠和廣泛的影響，它深深地改寫了人類的命運。當然，其實更深層的原因是熱力的進一步發(fā)展改寫了人類的命運。

再往后，隨著熱力技術(shù)的突飛猛進，中國的磚瓦、陶器燒制水平已經(jīng)達到了當時世界前列。秦磚漢瓦橫空出世，其品質(zhì)已非早期的紅磚瓦可比。秦磚漢瓦是非常結(jié)實的青灰磚青灰瓦，上繪精美紋飾，制作難度更大，一般要到1300 °C的高溫才能燒制出來，也就是說，必須是進入鐵器時代的溫度才能誕生出來。秦國當時燒制陶器的水平也令人驚嘆。例如，兵馬俑是幾個部件拼接起來的，燒制后泥胚要收縮，尺寸和火候稍有不對，就無法拼接得嚴絲合縫。

行文至此，我們來做個小結(jié)：在人類早期文明中，可以根據(jù)一個文明能夠把火燒到什么溫度來大致地判斷其文明水平——能夠把火燒到1000 °C，就有可能進入青銅時代；能燒到1300–1500 °C，就有可能進入鐵器時代；能夠把火燒到更高溫度，那么就有可能進入到更加高等的文明。因此說，透過幾塊殘磚破瓦爛陶片，我們就能大致推算出其所在的文明階段。一孔窺豹，決非虛言。

3.2 焦炭

自打進入鐵器時代，我國冶金、制陶業(yè)在很長一段時間里用的燃料都是煤。但煤也有一身臭毛?。阂皇请s質(zhì)多，且冶煉過程中雜質(zhì)會滲入金屬中引發(fā)熱脆和冷脆；二是煤的氣孔度小，熱穩(wěn)定性差，容易爆裂，影響料柱的透氣性。于是，能工巧匠又絞盡腦汁，終于探索到了另一種燃料——焦炭。焦炭是煤干餾所得，它保留了煤的長處，又避免了煤的缺點。

冶煉用焦炭最早見于明末清初方以智的《物理小識》[6]中，其記載說，用焦“煎礦煮石”“殊為省力”。直到今天，焦炭仍是冶金生產(chǎn)的主要燃料。

3.3 火器

古代熱技術(shù)的興旺發(fā)達，刺激了熱兵器的發(fā)明。提起熱兵器，不得不提一下煉丹術(shù)。

在中國兩千多年的古代社會中，金丹術(shù)曾經(jīng)相當?shù)鼗钴S。煉丹家們煉制金丹的目的是追求長生不老或發(fā)財致富。這種超越現(xiàn)實、充斥幻想的努力，注定失敗是不可避免的；但是，他們卻陰錯陽差地發(fā)明了火藥。他們將某些金屬和非金屬礦物按一定比例混合后加熱，反復(fù)煉化，所得的化合物稱為金丹。為了促進金丹煉成，虔誠的煉丹家們規(guī)定了種種操作規(guī)程，形成一些特殊操作術(shù)語。在大量實驗的過程中，他們偶然發(fā)現(xiàn)硫的性質(zhì)活潑，著火后容易飛升，難以控制；硝的化學(xué)性質(zhì)更為活潑，將硝撤在木炭上，一下子就會產(chǎn)生火焰，并能和許多物質(zhì)發(fā)生作用。煉丹家們在提取砷的時候，又發(fā)現(xiàn)“炸鼎”現(xiàn)象，也就是煉制過程中發(fā)生了威力巨大的爆炸。這些現(xiàn)象使人們獲得了一個重要的認識：硫、硝、炭三種物質(zhì)按一定比例的混合物具有燃燒爆炸的性質(zhì)，即“火藥”。

火藥發(fā)明出來后，最開始被制成煙花爆竹以趨鬼避邪，后又演變成一項娛樂活動以增添節(jié)日的喜慶氣氛，王安石《元日》中的“爆竹聲中一歲除，春風(fēng)送暖入屠蘇”描繪的即是此景。火藥熱力之猛厲，迅速引起了統(tǒng)治階級以及兵工匠們的注意。于是，這種煉丹爐中的奇觀再次變身，一種驚世駭俗的殺人新武器——火器開始興起。

唐末天佑年間(904–906)，在戰(zhàn)爭中開始出現(xiàn)火藥箭，還出現(xiàn)“發(fā)機飛火”的記載，即用拋石機投擲火藥包，作燃燒性兵器。宋朝時火藥配方明確載入官修史書并公布于世，從京城到地方設(shè)立火藥武器制造機構(gòu)，各型火藥武器大量研發(fā)制造裝備部隊并應(yīng)用于軍事戰(zhàn)爭。宋神宗趙頊時，邊防軍中已大量配備火藥弓箭、火藥火炮箭等兵器，火藥的使用日益頻繁?！端螘穂7]記載神宗時為解決火藥生產(chǎn)需求，官府招募商人一次購買硫磺10萬斤。為部署熙州、河州地區(qū)的防務(wù)，宋廷一次就從京城調(diào)撥運送去神臂火藥箭10萬支、火藥弓箭2萬支、火藥火炮箭2000支、火彈2000枚等火藥武器。金末抗擊蒙古軍時，曾使用震天雷、飛火槍等火器。宋代出現(xiàn)了類似近代炮彈的鐵火炮，卻仍用拋石機投射；又發(fā)明了突火槍(圖1e)，以巨竹為筒，發(fā)射“子窠”，類似于后世槍炮，卻尚未使用金屬發(fā)射管。到元、明又發(fā)現(xiàn)了銅鐵鑄造的管狀火器——銃(chòng)和炮?；鹌鞯陌l(fā)明與使用，使兩宋時期進入了火器與冷兵器并用的新時代。

早期火器威力有限，應(yīng)用的規(guī)模不是很大，僅僅是在關(guān)鍵性戰(zhàn)役中起到威懾敵人的作用，不可能取代冷兵器。但由此帶來的人類軍事史上的一次革命性變革，為近現(xiàn)代軍事技術(shù)的迅猛發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)，也成為了后來多個國家改朝換代的歷史爆竹。

3.4 熱力浸透下的日常生活

中國古代的熱力技術(shù)曾長時間處于世界領(lǐng)先地位，但祖先們在熱能的探索上似乎永不滿足。熱能的應(yīng)用不僅體現(xiàn)在陶農(nóng)兵錢布、金銀貨幣等國家重器上，甚至浸透到了生活的方方面面角角落落。上至廟堂之高，下處江湖之遠，似乎各行各業(yè)的人都在熱衷于研究、探索、利用熱能。

先秦時期，人們就認識到了低溫可以持久保鮮食物，冰塊可以延長食物的“鮮”命。但要做到一年四季都有冰可用，就不簡單了。《周禮》[3]中有記載，周王室曾成立專門的機構(gòu)——“冰政”，來確保夏季時有冰塊可以使用，在冰政處工作的官員稱之為“凌人”。冬天，凌人須帶領(lǐng)眾人到湖面上采冰(圖1d)，或集水冷凍成冰，然后開鑿出一間帶保溫功能的大密室儲存冰塊，可謂費時費力，工程很是龐大。是以當時只有王公貴族方有機會在夏天用上冰塊，布衣白丁根本用不起。

我國古人甚至對熱氣球進行過猜想式的實驗。漢武帝時淮南王劉安所著的《淮南萬畢術(shù)》[8]云：“艾火令雞子飛”，《太平御覽·方術(shù)部》[9]引注云：“取雞子去其汁，然(燃)艾火，納空卵中，疾風(fēng)因舉之飛?！彼纬K軾在《物類相感志》[10]中云：“雞子開小竅，去黃白了，入露水，又以油紙糊了，日中曬之，可以自升起，離地三四尺?！?/p>

東漢唯物主義學(xué)家王充對自然科學(xué)現(xiàn)象進行了大量觀察與研究后，寫成《論衡》[11]一書，記錄了他對冷熱現(xiàn)象的一系列思辨性解釋，并對當時社會上的一些錯誤見解進行了科學(xué)的撥亂反正，如對“神異瑞草”的批判。當時流傳某儒者家廚中能自動長出一種神異瑞草，可“扇暑而涼”，使食物不臭。王充以“冷不自生”駁斥之，他斷言：在大氣(太平之氣)中，不可能自動產(chǎn)生某種機制(指神異瑞草)，使溫度降到低于周圍環(huán)境的溫度，如果違反“冷不自生”這一規(guī)律，那么就使火自燃于灶，使飯自蒸于甑，一切都會自動發(fā)生升溫現(xiàn)象。用現(xiàn)代語言表述，就是會得到某種“第二類永動機”。王充的觀點，完全符合當今的熱力學(xué)第二定律，而且在語言表述上也幾乎相同，令人驚嘆。

到了五代時期，熱能已經(jīng)運用到了軍事通信，即利用熱空氣浮升的原理制作信號燈。傳說當時有位莘七娘，在一次作戰(zhàn)時曾利用竹篾扎成架子，糊上紙做成燈籠形，下面用松脂點燃，利用熱空氣上升的力量使燈飛上高空，作為軍事信號，當時又稱為“松脂燈”。后來至南宋時，在范成大的《石湖居士詩集》[12]中曾寫道“擲燭騰空穩(wěn)”，并注曰：“小球燈時擲空中”(圖1f)。類似技術(shù)后來在民間多有發(fā)展，最著名的就是“孔明燈”(圖1g)。

古人還利用熱產(chǎn)生的空氣對流制作燈具。走馬燈是我國特色工藝品，屬于燈籠的一種。其構(gòu)造是在一個立軸的上部橫裝一個葉輪，葉輪的下邊裝有燭座；當燭燃燒時，空氣受熱后上升、冷空氣下沉，造成了氣流，令輪軸轉(zhuǎn)動。輪軸上有剪紙，古人尤喜歡在燈各個面上繪制古代武將騎馬的圖畫，燭光將剪紙的影投射在屏上，畫中人便似乎在你追我趕一樣，變成了一幅活著的動畫片，故名走馬燈(圖1h)。從原理上看，走馬燈正是現(xiàn)代燃氣渦輪工作原理的原始應(yīng)用，是現(xiàn)代燃氣渦輪機的萌芽[13]。

我國古代已經(jīng)利用空氣導(dǎo)熱性能差的特點制造出了保溫器。南宋的洪邁在《夷堅甲志》[14]中記載“張虞卿者，……得古瓦瓶于土中……置書室養(yǎng)花，方冬極寒，一夕忘去水，意為凍裂，明日視之，凡他物有水者皆凍，獨此瓶不然。異之，試之以湯，終日不冷……惜后為醉仆觸碎。視其中，與常陶器等，但夾底厚二寸……”此器保溫的原理，是由于夾底之間有二寸厚的空氣層，減弱了熱的傳導(dǎo)。我國古代制造的保溫器，從原理上看已相當于現(xiàn)代的保暖瓶。若得此保溫器，古人便可像今人一樣，遠生水冷水，隨時隨地喝上熱湯熱水了。正是熱能技術(shù)的發(fā)明與應(yīng)用，才把人類生活從野蠻時代推向了文明的殿堂啊。

3.5 小結(jié)

縱觀整部鐵器時代燃料史，由木柴到木炭到煤再到焦炭，每一次改革，都是一次華麗的蛻變。尤其是煤與鼓風(fēng)機具這對完美組合為代表的熱能技術(shù)的出現(xiàn)是人類繼燒陶之后運用熱能改造自然、創(chuàng)造財富的又一輝煌成就。它直接導(dǎo)致了工具的變革，對生產(chǎn)力的發(fā)展與社會生活面貌的改變產(chǎn)生了革命性的作用。

4 蒸汽時代

標志：蒸汽機

時間：18世紀60年代–19世紀70年代

1785年瓦特改良了蒸汽機，之后出現(xiàn)了蒸汽機車、蒸汽火車、蒸汽輪船，為人們的生活和生產(chǎn)帶來了極大的便利。隨著蒸汽機的廣泛應(yīng)用，英國率先完成了工業(yè)革命，也就是通常所說的第一次科技革命，英國很快成為世界的霸主，法、德、美、俄、日等國也紛紛加入工業(yè)革命的行列。

此時的中國皇帝乾隆驕傲自大，自認為“天國物產(chǎn)豐盈，無須與外國互通有無”，上行下效，地方吏治同樣視英國人為蠻夷。外國使節(jié)邀請大臣?？蛋灿^看火器表演時，他不加理睬，認為只是西洋人的小把戲。而乾隆之后的歷代大清皇帝仍然固步自封。出于統(tǒng)治穩(wěn)定的考量，他們甚至開始收緊政策，完全閉關(guān)，因為怕西來思想腐蝕士大夫等，怕傳教士破壞對儒家基礎(chǔ)的膜拜！然后驅(qū)逐傳教士，打壓西方科技，回到冷兵器——也因此，大清“完美”地避開了蒸汽時代的所有發(fā)展機遇，泱泱華夏積攢了數(shù)千年的熱力慢慢冷卻，從此中國力量徹底落后于西方！

率先完成工業(yè)革命的西方資本主義國家逐步確立起了對世界的統(tǒng)治，在世界范圍內(nèi)大肆搶占商品市場，強占原料產(chǎn)地，拓展殖民地，甚至對中國發(fā)動了鴉片戰(zhàn)爭，而戰(zhàn)爭以中國失敗并賠款割地告終。世界形成了西方先進、東方落后的局面。

熱力的落后，注定了挨打的結(jié)局！

5 電氣時代

標志：電燈、電話、汽車、飛機

時間：19世紀70年代–20世紀初

19世紀80年代中期，德國發(fā)明家、奔馳公司創(chuàng)立者卡爾·本茨提出了以汽油為燃料的輕內(nèi)燃發(fā)動機的設(shè)計。之后，以內(nèi)燃機為動力的內(nèi)燃機車、遠洋輪船、飛機等也不斷涌現(xiàn)出來，向全世界宣告了又一項嶄新的熱能技術(shù)的崛起。

一百多年前，伏打發(fā)明了發(fā)電裝置——伏打電堆。穩(wěn)定直流電流的出現(xiàn)宣告了人類的電氣時代的到來。自此，電燈、電話等無數(shù)電器如雨后春筍般被發(fā)明出來。美國馬薩諸塞州的“鯨油之都”新貝德福德，那時被稱為“點燃世界的城市”，而且還是當時全世界人均最富裕的城市，并擁有美國最賺錢的街道，但卻因愛迪生發(fā)明了電燈，而急速衰落。

另一方面，內(nèi)燃機的發(fā)明推動了石油開采業(yè)的發(fā)展和石油化學(xué)工業(yè)的產(chǎn)生。石油也像電力一樣成為一種極為重要的新能源。在石油和電力兩大能源的加持下，西方資本主義經(jīng)濟迅速發(fā)展，世界經(jīng)濟格局、資本主義世界市場最終形成。

此時的中國正處在強弩之末的晚清，內(nèi)部腐敗不堪，時局動蕩，所有的能量都消耗殆盡。中國的洋務(wù)運動勉強抖了幾下，就如一根剛劃著的火柴般很快湮滅在黑暗之中。中國和第二次世界性技術(shù)能源革命也擦肩而過。手握強悍能源的帝國主義乘機掀起瓜分中國的狂潮，中國毫無還手之力，完全淪為半殖民地半封建社會。

中國古代的熱力探索有著世界其他國家無法比擬的悠久歷史，曾經(jīng)創(chuàng)造了燦爛輝煌的成就，為現(xiàn)代基礎(chǔ)學(xué)科的形成奠定了堅實的基礎(chǔ)，為中華文明和世界文明做出了重要的貢獻，值得我們驕傲。但由于封建社會的封閉性和人們思維方式的保守性，習(xí)慣于單一的、區(qū)域的文化氛，排斥外來科學(xué)文化的沖擊，再加上人們研究方法的不科學(xué)性，使得中國古代熱力學(xué)乃至整個社會長期以固有的模式緩慢地發(fā)展，沒能推動綜合國力的增長，這是一件非常遺憾的事。要推動熱力學(xué)的發(fā)展，需要有開放意識和創(chuàng)新精神，吸收世界最新研究成果，開拓研究和應(yīng)用的新領(lǐng)域。

6 原子能時代

標志：核電站

時間：20世紀中期

20世紀四五十年代，以原子能技術(shù)、航天技術(shù)和電子計算機技術(shù)為代表的第三次科技革命開始興起。美國、蘇聯(lián)先后制造出了核武器，建成了核電站，人類開始了對原子能的利用。而中國也終于搭上了這趟車。1964年，中國高濃鈾-235研制成功，合格的原子彈部件也生產(chǎn)出來了。當年10月16日，巨大的蘑菇云在新疆羅布泊荒漠騰空而起，“東方巨響”震驚了世界。中國第一顆原子彈爆炸成功，也打破了超級大國的核壟斷和核訛詐。這一天，距離先祖第一次與火結(jié)緣已經(jīng)過去了數(shù)萬年。但我們對熱的追求，卻從不敢停止。

截至2019年12月[15]，我國47臺運行核電機組(不包含臺灣核電信息)累計發(fā)電量為3481億千瓦時，約占全國累計發(fā)電量的4.88%。截止2019年6月13日，中國已建成核電站19個，建設(shè)中的有3個，正在投入使用的18個。

在這一輪的熱力大比拼中，我們終于重振了大國雄風(fēng)，有了崛起于世界東方的資本。

7 結(jié)語

縱觀中國五千年的熱力興衰史，它的發(fā)生與發(fā)展、進退和起落都是與中華民族的發(fā)生和發(fā)展、興衰和榮辱息息相關(guān)的。從農(nóng)耕時代到工業(yè)時代到原子時代，熱力不斷推動人類創(chuàng)造新的世界。它以改變一切的力量，在全球范圍掀起一場又一場影響人類所有層面的深刻變革。今天，疾步快走的中國人正站在一個新的時代到來的前沿。駑馬十駕，功在不舍，讓我們一起努力！