第1章 机器和制造业优势的来源
（1）英国与其他国家最明显的差别，可能在于我们发明了大量完善的工具和机器，它们为我们社会中几乎所有阶层的生活都带来了诸多的便利。但很少有人能够想象得出，我们的制造业得以创建并取得今天的卓越成就，这背后曾经付出了多少耐心的思考、反复的试验以及怎样的聪明才智。如果我们环顾自己所居住的房间或者审视我们大城市的闹市区中每家便利商店、每家奢侈品店的库房，我们就会发现每种商品、每种结构在其发展历史中，都曾经历过一系列的失败，才逐步成就了卓越；即使是就当中最微不足道的商品和结构的制造工艺而言，我们也会为其流程设计的简单缜密所折服，或者被其结果的出人意料所吸引。
（2）旨在降低工业品制造难度的技术和科学在英国得到集中积累，但却并不仅使英国受益，遥远的国度也分享了它所带来的福利。东方的奢华居民4和非洲沙漠的粗鲁土著都要感谢我们的织布机。我们工厂产品的脚步，甚至快过了我们最有进取心的旅行者。5印度的棉花被英国船只运输，绕过我们所居住星球的一半，送到兰开夏郡的工厂里运用英国的技术进行纺织：它再次被英国的资本所启动；然后被运到其最初生长的那块平原，被种植它的土地主们所购买，其支付的价格要比用他们粗糙的机器自己制造便宜得多。6
（3）从事制造业的人口在英国人口中占有很大比例，对此我们可以就琼斯牧师（Rev. R. Jones）所著《论财富的分配》（Essay on the Distribution of Wealth）中的论述进行推导，得出下表。
如果农业人口为100，则：
事实上非农业人口相对于农业人口的比例正在持续扩大，这从1830年7月《下议院委员会关于制造业的就业报告》以及此后最近一次人口普查的证据中都可以得到证实；根据该报告所附的表格，可以推导出我们重要的制造业城镇的人口增长表。
可见，在30年的时间里，英国的人口总数每十年增长15%左右，或者说在30年间共增长了大约52%。表中城镇的平均人口增长率达132%。在陈述了这些事实之后，已经无需进一步的论据便可知，充分了解并照顾制造商的利益对于英国的福祉有着重要的意义。
人口增长的百分比7
（4）机器和制造业所带来的优势大致有三个来源：对于人力的补充；对于人类时间的节约；将常见的和无用的物质转化成有价值的产品。
（5）对于人力的补充。在谈及这一问题的时候，我们首先就会想到风力、水力和蒸汽产生的动力，它们无疑是人力的补充并将在后文中进行考察。然而，人力的增长还有其他来源，它们使得个人的体力比没有辅助的情况下有了巨大的提升，我们现在仅将评论限定在这一范围内。
修建宫殿、寺庙和墓葬，似乎是刚刚步入文明社会的国家最先关注的问题；人们搬运来巨大的石块，用以彰显建造者的伟大或者虔诚，这一直令他们的后代子孙惊奇不已，即便是当这些建筑所要记录的目的和创建人的名字早已被人们遗忘之后亦是如此。移动这些沉重的石块所需的力量程度是不同的，它将根据人们在运输中运用的机械知识而变化；并且为此目的所需的力量在不同的情况下差别很大，这可以通过以下的一个实验来证明。该实验是由朗德勒（M. Rondelet）在《建筑艺术》（Sur L’Art de Bâtir）一书中提出的，一块方石被用作实验的对象：
1）石重1,080磅；
2）为了在采石场粗凿的地面上拖拽这块石头，需要相当于758磅的力；
3）在木制地板上拖拽同一块石头需要652磅；
4）将同一块石头放在木质平台上并在木制地板上拖拽，需要606磅；
5）将滑过彼此的两个木质表面涂抹上肥皂，拖拽石头需要182磅；
6）同一块石头现在被放置在直径三英寸的辊轴上，这时令它沿采石场地面运动需要34磅；
7）在木制地板上用这些辊轴拖动需要28磅；
8）当石头被放在一个木质的平台上，然后同样的辊轴被安装在平台和木制地板之间，则需要22磅。
从这个实验可以得出结论，在以下情况下拖拽石头需要的力量与石块重量之比：
在采石场粗凿的地面上 约 2/3
在木制地板上 3/5
两个木质表面之间 5/9
如果木质表面涂抹了肥皂 1/6
辊轴在采石场地面上 1/32
辊轴在木制地板上 1/40
辊轴在木质表面之间 1/50
随着每一次知识的增长以及每一件新工具的发明，人力劳动相应减少。辊轴的发明使发明者的力量增长了四倍。首先提出使用肥皂或油脂的工人，可移动的重量是他之前可以移动重量的三倍，而不需要施加更大的力。8
（6）人类时间的节约是在制造业中运用机器的另一个好处。其效果如此广泛并且重要，以至于如果我们愿意概括的话，可以将所有的好处都归纳在这一点下；但是在更小的范围内阐述原理将有助于人们更好地理解问题，因此就像将在随后的章节中呈现给读者的无数例子一样，我们将把我们的讲解限定在这一点上。
作为节约时间的一个例子，我们可以注意爆破岩石中火药的使用。购买几磅火药所需的资金可以通过几天的劳动获得；然而当它用于爆破目的时产生的效果，通常是其他方法即便使用最好的工具，在几个月的时间内都不可能达成的。
从采石场采掘的石灰岩被用来修建普利茅斯的防波堤，其中一块的规格为26.5英尺长、13英尺宽、16英尺高。这块岩石的体积超过4,800立方英尺，重约400吨，被爆破了三次。在前两次爆破中各使用了50磅的火药，它们在一个13英尺深的孔洞里相继爆炸，钻孔的顶部内径为3英寸、底部内径为2.5英寸；随后100磅火药被放置在前两次操作形成的裂缝中引爆。每磅火药从岩石上分离出两吨的物质，或者说近4,500倍其自身重量的物质。火药的费用为6英镑或每磅7.5便士；钻孔用去了两个男人一天半的时间，成本约为9先令；而其产出的价值在当时约为45英镑。
（7）通过一个简单的锡管装置，不同部门之间可以进行沟通，从而管理人员的指示即刻传送到企业最偏远的部门，这极大地节约了时间。这种装置也应用于伦敦的商店和工厂之中。而如果应用于家庭设施，特别是在大型房屋中，用于从托儿所向厨房或从房屋到马厩传送指令，也将大有裨益。它的方便不仅在于节省了仆人或工人为了接受指示而搭上的不必要的行程，而且也在于避免了主人本身因为不愿意造成麻烦而经常需要放弃某种不重要的需求，因为他知道他的仆人必须登上好几层楼梯来确定他的愿望，而且在下楼之后必须再次登上楼梯来提供服务。这种交流方式可以延伸的距离尚无定论，而这将成为一个有趣的调查课题。假如在伦敦和利物浦之间可以实现这种交流，那么在管道一端说的话到达管道的另一端，大约需要十七分钟的时间。
（8）使用金刚石切割玻璃的技术在几年的时间里经历了非常重要的改进。如果用二十年以来的一贯做法，玻璃工学徒会发现，要掌握精确运用镶嵌在圆锥形套圈里的金刚石切割玻璃的技术非常困难；并且在七年的学徒结束时，许多人的工作技能仍然无比生疏。这是由于难以找到金刚石切割的精确角度，并且在找到该角度时也很难沿着玻璃以适当的倾斜度切割。而现在，通过使用改进的工具就可以节省掌握玻璃切割技术所需的几乎所有的时间消耗和玻璃损耗。金刚石被镶嵌在一小块方形黄铜中，其边缘几乎平行于正方形的一边。接下来一个熟练工用黄铜在玻璃一侧锉出凹痕，直到通过尝试，他觉得钻石会沿着边缘紧贴着尺子的引导，完成整齐切割。然后，金刚石部件通过一个允许小角度运动的旋转装置，被连接到一个像铅笔一样的小棒上。因此，即使是初学者，也可以通过将黄铜的一侧压在一把尺子上，以适当的角度进行玻璃切割；即便他握在手中的部分稍偏离了所需的角度，也不会造成金刚石的位置不规则，而金刚石在这种应用中很少会出现失误。
金刚石在不同方向上的相对硬度不同，这是一个奇特的现象。一位值得信赖的经验丰富的工人告诉我，他曾在一个铸铁厂看到了一块金刚石在金刚石粉末中被研磨三个小时，完全没有磨损；但是，在改变研磨表面的方向后，同样的边缘就被磨掉了。
（9）使用价值不大的材料。金箔匠使用的兽皮是由残碎的动物皮制造的。马和牛的蹄子以及其他角质废物，被用于生产钾盐。这是一种美丽的黄色结晶盐，在我们的一些化学品商店中展出。我们厨房里的破旧炖锅和铁制厨具，即便超出了修补匠的技术范围，也不是毫无价值的。我们有时会遇到装满旧锡罐和破旧铁煤锅的推车穿街过巷。这些东西仍然具有实用性：腐蚀较少的部分被行李箱制造商切成小条，打上小孔，然后涂上一层粗糙的黑色清漆，用它来保护箱子的边角；其余的被送给镇外郊区的化学制品厂商，他们把这些废料与焦木酸结合使用，制造一种用于花布印花的黑色模具。
（10）工具。工具和机器之间的区别不能被非常精确地划分；在这些术语的通俗解释中，也没有必要严格限制它们的用途。工具通常比机器更简单：它通常与手工一起作用，而机器通常通过动物或蒸汽动力来推动。更简单的机器通常仅仅是放置在一个框架中的一个或多个工具，并且由动力驱动。在指出工具的优点时，我们将从一些最简单的开始。
（11）将二万根钢针杂乱地抛进一个盒子里，钢针在每个可能的方向上混合纠缠。在这种情况下，使它们彼此平行乍看起来似乎是一项最为乏味的工作；事实上，如果每根针都要单独分开，那么这个过程必将消耗若干小时。然而，在钢针的制造过程中，这项操作必须多次进行；它是由一个非常简单的工具在几分钟内完成的，仅需要一个底部轻微凹陷的铁制托盘而已。钢针被放置其中，并以一种特殊的方式摇动，将它们稍稍抛起，然后同时给予托盘轻微的纵向运动。钢针的形状有助于它们的排列：因为如果两根针彼此交叉（除非它们精确平衡，但这是非常少见的），当它们落在托盘底部时，它们往往会自动并排放置，因为托盘的空心形状有助于这种倾向。由于钢针的任何部分都没有障碍来阻挡这种倾向或者使其彼此纠缠，通过持续摇晃，钢针在三四分钟之内会被纵向排列。然后改变摇动的方向，钢针只是被稍微抛起，但是托盘在两端振动；其结果是，在一两分钟内，之前末端朝前的钢针现在靠着盘壁堆叠起来，针的末端抵靠着托盘的边缘。之后，工人用左手食指抵住，右手用一把宽阔的铁铲一次取出数百根钢针。由于这种针的平行排列必须重复很多次，所以如果没有设计出廉价和快捷的方法，制造费用可能大幅增加。
（12）制造钢针技术中的另一过程，为最简单的发明也可以成为工具提供了例证。当钢针以上述方式排列妥当之后，需要将它们区分为两部分，以便针头都可以朝着同一方向。这项工作通常由妇女和儿童完成。按照如上描述的程序安排，钢针被堆在一起，放在每个操作员面前的桌子上。操作员用左手食指将五到十根钢针在桌上滚动，彼此间留出些许空隙，然后每根钢针按照针头的朝向，被向左或向右地纵向推动。这是通常的程序；按照这一程序，每根钢针都会在操作员的手指下单独通过。一个小小的改动加快了这个过程：操作的孩子在右手食指上带上一个小布帽或指套，然后不断从成堆的钢针里滚出六到十二根针。他用左手的食指将钢针压住，同时用右手的食指轻轻地靠在它们的末端：那些针头朝右的钢针插入了指套；然后孩子松开左手的手指，略微抬起刺入布料的钢针，然后将它们推向左侧。那些针眼朝右的钢针不会插入手指套中，它们被推到右侧的针堆里，然后不断重复这个流程。通过这种简单的设计，手指的每一次动作，都可以从一侧到另一侧，带动五根或六根钢针放入正确的针堆；而在前一种方法中，通常只能移动一根钢针，很少能同时运送两根或以上的钢针。
（13）技术上的额外辅助可能会为工人提供极大的便利，因此出现了各种各样的操作。在这些情况下，最简单的工具或机器结构为我们提供了帮助：几乎在每个车间，工人们都用不同形状的台钳将材料用螺丝牢牢固定以便进行锻造；然而，更引人注目的例子出现在制钉行业中。
某些种类的钉子，例如钉在笨重的鞋底上的钉子，被称为平头钉，需要特定形状的钉头。这种钉头是通过对硬模的敲击制成的。工人用左手拿着铁棒的一端，从中形成钉子的形状；他用右手敲打钉子炽热的一端把它敲成一个点，然后在适当的长度切断，使它几乎成直角。接着他把它放进锤子下面的一个铁桩里，铁桩上面是锤子，下面带有踏板，表面有一个与钉头形状相应的凹槽；在用手中的锤子将铁钉的一部分锤出钉头轮廓之后，工人用脚踩踏板，启动另一把锤子，继而完成钉头的形状；把铁钉放置在预留的洞槽里，通过踏板运动产生的反复撞击，制成铁钉。如果没有用他的脚替代另一只手，工人可能会不得不将铁钉加热两次。
（14）另一个替代人手的工具，被用于帮助那些被自然或者事故夺去了某个肢体部分的人从事工作。幸运的是，这种状况一般不太普遍。我们现在可以用机器来制鞋，要归功于布鲁内尔先生（Mr. Brunel）的富有想象力的发明。那些有机会观察机械制鞋的巧妙设计的人一定已经注意到了，很多工人尽管失去了手臂或大腿，却仍能够精确地完成他们的任务。一个类似的例子发生在利物浦。在盲人学院里，盲人操作机器编织窗扇线；据说这是一位饱受失明折磨者的发明。我们还可以找出其他例子，说明为同样存在自然缺陷的富裕阶层使用、娱乐或提供指导而做的设计。这些技巧和聪明才智的成果，当运用于缓解自然或意外不幸的严重程度的时候，当为富人提供职业和知识的时候，当它们解除了穷人的贫困和匮乏的额外祸害的时候，理应得到我们的双重赞赏。
（15）机器对象的划分。对于机器，有一种自然的分类方法，虽然从数量上看可能非常不均匀。它们可以被归类为：第一，那些用来产生动力的机器；第二，那些仅旨在传递力量和执行工作的机器。其中第一类机器非常重要，而且种类非常有限，但有些种类可以容纳许多人。
运动传送类的机械运动媒介，如杠杆、滑轮、楔子等，我们已经证明，无论如何结合，使用它们不会获得任何动力。无论在一个点上施加什么力，都会因摩擦力和其他伴随情况而减小，作用在另一个点上；而且我们已进一步证明，快速运动所获得的力，无论多大，都必须通过施加额外力量得到补偿。这是早已被认定的两条原则，我们应该铭记在心。但是当把我们的努力限制在可能的事物之后，我们仍然如我们所希望的那样，拥有取之不尽的研究领域，并从机械技术中获取优势。这些机械技术对我们行业所施加的影响才刚刚开始，人们可以无限度地追求，这将有助于人类的进步、财富和幸福。
（16）在我们用于产生动力的那些机器中可以观察到，虽然它们对我们来说是庞然大物，但是关于这种动力的两个来源——风力和水力，我们只需利用自然使它们运动；我们改变它们的运动方向使它们服从于我们的目的，但我们既未增加也未减少存在的运动量。当我们让风车的叶片向大风倾斜时，我们抑制了一小部分的大气速度，并把它的直线运动转换成为叶片的旋转；我们因此改变了力的方向，但我们没有创造力。观察船舶的风帆可以观察到同样的现象：风帆形成的运动量与在大气中被摧毁的力完全相同。如果我们利用一股下行的水流来推动水轮，我们就是在利用自然的力量。这种自然力乍看上去毫无用处并且会不可挽回地被浪费掉，但经过一定的审视，我们应该会发现它正在通过其他过程重新被获得。液体从高到低降落，随着地球的自转而形成加速。因此，它会加速地球的每日自转，尽管影响几乎无穷小。如果不计自然蒸发将水输送回其来源，所有来自于地球上的降水下落形成的这些速度增量的总和，会随着时间的流逝变得明显；然后再一次，通过将物质提升到距地心更远的高处，大自然破坏了其用先前方法产生的速度。
（17）蒸汽的力量是动力的另一种丰富来源，但即使在这种情况下，形成的动力也无法持续。水通过燃料的燃烧，被转化为弹性蒸汽。由此发生化学变化而不断增加的大量碳酸气体和其他气体对动物有害。我们还不太清楚大自然如何分解这些元素，或是如何把它们重新转换成固体形式；但是如果可以用机械力的方法来实现，我们几乎可以肯定，产生它所需的力至少要等于原来燃烧所产生的力。因此，人类没有创造动力；但是，通过利用我们对于大自然奥秘的了解，人类运用自己的才能转移了一小部分的有限的自然能量用于自己的需要；而且，无论是利用蒸汽的调节功能，还是利用火药的迅速、巨大的影响，人类只是在较小的规模上合成和分解自然的力量；而与此同时，自然在不断地反向作用，以便恢复均衡。毫无疑问，即便是在系统的最末梢，均衡也必须不断得到维持。人类活动的参与具有创造的性质，他们在自己短暂的生命期间，渺小却精力充沛；而自然，在广阔的空间和无限的时间内发挥作用，永远沉默地、所向无敌地追求它的事业。
（18）在说明“所有机械技术只能以牺牲生产时间为代价从而增强传递到机器的力”这一普遍原则的时候，或许我们会想象，从这种机械设计中衍生出来的辅助可能很小。但是情况并非如此：由于机器提供的帮助种类几乎无限，这使得我们无论利用哪种力，都能够令其发挥最大的优势。确实存在一个限度，超出它将无法降低产生任何给定效果所需的必要动力，但是我们在采用任何方法之初极少会出现接近这一限度的情况。在分解盘根错节的树根以作为燃料的时候，根据使用工具的性质，人们消耗的时间会有多么不同啊！扁斧可以将它分成小块，但会消耗一个工人的大部分时间。锯子会更快、更有效地达到相同的目的。而这又会被楔子所取代，楔子在更短的时间内就会揳入。如果环境有利而且工人熟练，那么通过运用少量火药，把它谨慎地放置在木头上的小洞中进行爆炸，可以进一步减少时间和费用。
（19）当移除一定量的物质时，必须要花费一定的力；运输的价格将取决于形成这股力的经济状况。但是，一个国家必须达到高度的文明，才能接近这个经济的极限。爪哇的棉花用帆船运到中国沿海；但是鉴于之前没有将种子分离，由此它携带的四分之三的重量不是棉花。也许这在爪哇可能是合理的，因为它缺乏机械来分离种子，或是因为种子分离在这两个国家的相对运营成本的缘故。但被中国包装的棉花本身，是欧洲人为自己市场运送的等量货物体积的三倍。因此，中国人付出的给定数量的棉花的运费，是采用机械方法的近十二倍。通过适当关注机械方法，运费有可能会减少。