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第一章增長的機(jī)器

在第一次工業(yè)革命后，又發(fā)生了三次相似的革命。1840~1890 年發(fā)生了第二次工業(yè)革命——“運(yùn)輸革命”，新的運(yùn)輸工具是其標(biāo)志性的發(fā)明；1860~1930 年發(fā)生了“科學(xué)革命”，廉價(jià)鋼材就是這一時(shí)期的一個(gè)主要產(chǎn)品；1946 年問世的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)埃尼阿克以及半導(dǎo)體的普遍應(yīng)用引發(fā)了第四次大變革——“計(jì)算機(jī)革命”。這些革命印證了制造業(yè)的普遍規(guī)律：技術(shù)的發(fā)展使得產(chǎn)品價(jià)格降低、質(zhì)量提高。
　　未來，在所有制造業(yè)中，技術(shù)將發(fā)揮前所未有的作用，定制化逐漸成為未來制造業(yè)的主流，價(jià)值鏈將制造業(yè)進(jìn)行分割，新的利基產(chǎn)業(yè)迎來新的發(fā)展機(jī)遇，“可持續(xù)制造業(yè)”的理念變得更加重要，制造業(yè)的關(guān)鍵生產(chǎn)地逐漸向發(fā)展中國家擴(kuò)展。在這些因素的影響下，新的工業(yè)革命已經(jīng)爆發(fā)。

起源

“黃金屬于貴婦，白銀屬于女仆，青銅則屬于能工巧匠�！� 
　　“說得好!”男爵在他的殿堂里說，“但是，鐵卻凌駕于它們所有之上。”
　　這段對(duì)白出自英國知名作家路吉卜林之手。他一生大部分時(shí)間都住在一個(gè)17 世紀(jì)的鐵匠舊居里。20 世紀(jì)初，吉卜林成為最年輕的諾貝爾文學(xué)獎(jiǎng)獲得者，達(dá)到了事業(yè)的頂峰，他那時(shí)對(duì)鐵的經(jīng)典論述至今依然適用。從文明起源至2011 年，人類制造物品已使用了430 億噸鐵。 這些金屬制品數(shù)量龐大，小到兒童玩具、大到核反應(yīng)堆，而其中將近一半的產(chǎn)品是1990 年以后制造的�，F(xiàn)如今大部分鐵最終都煉成了鋼。鋼中含有碳，因而更加堅(jiān)韌。
　　據(jù)科學(xué)家測算，地球質(zhì)量約為6×1021 噸，其中1/3 是鐵。但大部分鐵深埋于地下，無法開采。即便如此，按照2011 年的產(chǎn)量計(jì)算，處于地表可以開采的鐵礦足夠滿足人類未來10 億年的原材料需求。在自然界中，鐵總是以化合物的形式呈現(xiàn)，其中最常見的化合物是氧化鐵，常見于赤鐵礦和磁鐵礦等礦產(chǎn)中。在這些礦產(chǎn)中，鐵和氧氣以不同的方式結(jié)合在一起，為了將鐵從氧化鐵中分離出來，需要對(duì)其進(jìn)行冶煉。所謂冶煉，就是指將鐵礦石和木炭置于熔爐中，對(duì)熔爐加熱，木炭與鐵礦石中的氧氣結(jié)合產(chǎn)生二氧化碳逸出，剩下的就是純度很高的鐵了。
　　人類掌握冶煉技術(shù)已經(jīng)5 000 年。起初，冶煉技術(shù)被用作生產(chǎn)銅和錫，這兩者都是青銅的組成成分。很久以后，人類才利用冶煉技術(shù)大量生產(chǎn)鐵，這主要是由鐵的物理和化學(xué)性質(zhì)決定的。冶煉所需要的反應(yīng)溫度與金屬的熔點(diǎn)有很大關(guān)系，鐵的熔點(diǎn)是1 530 攝氏度，比銅和錫的熔點(diǎn)高得多。此外，從鐵礦中去除雜質(zhì)（比如鐵礦吸附的黏土和礦物質(zhì)等外部物質(zhì)）也比從其他金屬中去除雜質(zhì)困難。
　　公元前1200 年左右，冶煉技術(shù)在美索不達(dá)米亞（大概為今伊拉克及附近地區(qū)）有了突破性進(jìn)展。人們研究出新的方法，使熔爐保持足夠高的溫度——大約1 200 攝氏度，從而使鐵的冶煉成為可能。 此外，人們還想出了更好的辦法分離雜質(zhì)——稱為“熔渣”，即用錘子捶打。這種冶煉方法迅速傳播到地中海東部很多地區(qū)。隨著鐵的冶煉技術(shù)越來越成熟，鐵供應(yīng)量也不斷增加，其價(jià)格因此下跌，在公元前1000 年之前的400 年間，價(jià)格總計(jì)下降了97% 。
　　在同一時(shí)期，人類發(fā)現(xiàn)了鋼。這是一種“折中”的材料，根據(jù)具體用途，碳與其他元素以不多不少、恰到好處的比例結(jié)合在一起。人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鐵與少量的碳結(jié)合時(shí)，這種材料變得相對(duì)柔軟，更容易塑型。當(dāng)碳的含量增加，這種材料會(huì)變硬，也變得更脆。用現(xiàn)在的術(shù)語來講，含碳量較低（低于0.5% ）的鐵被稱為“熟鐵”，含碳量相對(duì)較高（高于1.5% ）的鐵被稱為“生鐵”。鋼不是由單一元素構(gòu)成的合金，而是由鐵的多種變體構(gòu)成，其性能取決于其化學(xué)性質(zhì)。在當(dāng)今的煉鋼廠里，添加少量的、特定的微量元素（如釩、鉻和鎳）是非常重要的。這些構(gòu)成上的變化改變了鋼的性質(zhì)，比如使鋼更加耐腐蝕，或者具有更好的導(dǎo)電性能。從公元前1200 年開始，人類進(jìn)入鐵器時(shí)代。歷史學(xué)家通常認(rèn)為鐵器時(shí)代大約持續(xù)了1 300 年，但事實(shí)上鐵器時(shí)代從未真正結(jié)束。
　　早些時(shí)候，要想準(zhǔn)確地界定鋼的組成成分幾乎是不可能的。煉鐵和煉鋼的過程不但緩慢，而且完全憑借經(jīng)驗(yàn)。然而，在1 000 多年的時(shí)間里，中國始終是鋼鐵冶煉的領(lǐng)導(dǎo)者。中國制造了高爐（利用風(fēng)箱鼓風(fēng)、利用水力驅(qū)動(dòng)活塞），遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他國家。中國早在公元前200 年就已經(jīng)知道如何制造高爐，這比歐洲早了1 600 年。中世紀(jì)的絕大部分時(shí)期，不論是總產(chǎn)量還是人均產(chǎn)量，中國的鐵生產(chǎn)都遙遙領(lǐng)先于歐洲。但是到了17 世紀(jì)后期，英國逐漸成為鋼鐵冶煉的重要地區(qū)。

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