海权文明的发展模式，可以总结成一句话：“不顾死活谋发展，集中力量办大事”——不顾殖民地绝大多数人民的死活，将他们创造的财富集中起来，供宗主国一小撮人发展更高层级的文明。
海权宗主国发达的根子建立在对外掠夺的基础上。但它同蒙古、满洲这种野蛮民族的侵掠又有根本性的不同。跨越海洋的殖民，必须以较高的科技水平为基础，靠成吉思汗或者努尔哈赤这种天才的*事组织者来完成野蛮民族对发达地区的“逆袭”是做不到的。由于宗主国在文明程度上高于殖民地，掠夺而来的财富，就不会被简单的消耗，而是在奢侈享乐、铺张浪费之余，还有很大一部分被投入到教育与科学事业中去，将文明推到一个超越当前平均社会发育和技术发展水平的新高度，形成一个“创新孤岛”。
古希腊的科学和哲学理论发育程度之高，在那个时代是冠绝全球的。中华文明在整体上高于古希腊，但在科学和哲学的前沿理论方面仍然有所不如。古希腊最厉害的地方就是发育出来了基于抽象思维的科学理论体系，这是中华文明长期以来没有内生形成的。
这套科学体系有两大柱石，一是欧几里得的几何学。将几何元素抽象为符号，然后采用通过“公理推出定理，从定理得出推论”的模式，构建一个完整而内洽的抽象科学理论体系。我们中学所学的几何和数学课本，都是按照这个框架来编写的。
第二是亚里士多德的形式逻辑。它是研究思维形式及其规律的科学，可以让思维推理过程变得高度严谨。
这两个东西是一切科学研究的基石。
中国古代科技虽然发达，几何学和逻辑学的很多亮点都出现过，但遗憾的是始终没有发育出这么一个完整的“公理-定理”和逻辑学体系出来。这是一大遗憾，也是我们必须承认的相对于西方文明的一大弱点。古希腊文明有被近代西方人夸大的地方，但这两个创造的存在毋庸置疑。
科学体系在古希腊出现，除了海权掠夺的财富被用来供养一大批无所事事的“闲人”以外，可能也跟海洋航行自身的特征有关系——海洋和沙漠一样，都是十分单调的自然环境，有利于抽象思维。还有就是，海战与陆地战争相比，对几何和数学计算等科学知识有更高要求。总体而言，海权文明可能确实更有利于基于抽象思维的科学体系的产生和发展。
古希腊在科学和逻辑学方面的“单兵突进”并未能开花结果，转变成高效的生产能力。其主要生产基地在海外殖民地，而科学研究中心在雅典。在那个时候，生产与科研要想跨越海洋的结合起来几乎不可能，“创新孤岛”效应明显。而且，古希腊的学者们也非常乐于脱离现实，追求“学以致知”而非“学以致用”，将科学和哲学研究当成纯粹贵族化的精神娱乐，并不在意这些成果能否转化为现实生产力。
这种脱离实际的态度有好的一面，也有不好的一面。中国古代的大多数技术改进都在生产过程中产生，生产效率长期居于世界领先地位，农业、手工业、冶金业发达程度领先西方的时间持续数千年。但由于缺乏脱离实践的纯科学思维支持，生产技术的改进始终未能实现从量变到质变的突破，手工业无法跃升成为近代工业，也就为中国近现代的落后埋下了伏笔。
由于未能将先进的科学转变为物质财富的生产，古希腊文明也就未能进一步发展壮大。在被马其顿征服后彻底消亡，只留下一些文献材料流传下来。
十字*东征以后，威尼斯人成为了古希腊文明向欧洲传播的中介。富有的威尼斯商人资助了大量有关科学、艺术和哲学的研究，成果斐然，点燃了文艺复兴之火。但威尼斯面积比希腊诸共和国的面积还要小，也未能实现将抽象科学方面的成就向生产实践转化。
又过了几百年，等希腊文明之火传递到第三代海权帝国——英国的时候，抽象科学与生产的结合终于发生，引爆了彻底改变人类社会面貌的工业革命。
在从威尼斯向英国传播的过程中，欧洲大陆也是一个中转站。欧洲大陆有广阔的生产空间，与英国具有相同的文化背景和历史传统，涌现出伽利略、笛卡尔、莱布尼茨等顶级数学与科学大师，农业和手工业规模也都比英国大，却依旧未能率先突破工业革命的临界点。主要原因还是因为战争。
自从专制王权兴起以后，欧洲大陆上就烽火不断。以下是大航海时代开启以后，欧洲大陆的主要战争：
持续时间
战争发动方
应战方
战争缘由
意大利战争
四十五年（-）
法国、教皇国、神圣罗马帝国、西班牙
那不勒斯王国、威尼斯共和国、奥地利、英格兰
奥地利哈布斯堡王室与法国瓦卢瓦王室为争夺欧洲（主要是意大利）的霸权
尼德兰独立战争
四十三年（-）
西班牙
尼德兰共和国、英国、法国
尼德兰独立（见前文“合纵连横”），英法与西班牙争霸
三十年战争
三十年（-）
西班牙、奥地利哈布斯堡王朝，并得到罗马教皇和德意志天主教诸侯以及波兰立陶宛王国的支持
法国、瑞典、丹麦、荷兰、英国、俄罗斯，并得到德意志新教诸侯和波希米亚、特兰西瓦尼亚支持
由神圣罗马帝国的内战演变而成的一次大规模的欧洲国家混战，欧洲几乎所有国家都卷入战争，也是历史上第一次全欧洲大战。
遗产战争
一年（-）
法国
西班牙、荷兰、英国、瑞典
法国国王路易十四的王后是西班牙国王腓力四世之长女，年腓力死后，路易要求继承西属尼德兰的遗产，引发战争
法荷战争
六年（—）
法国、英国
荷兰
英法联合打击荷兰霸权的战争中的陆战部分（见前文“合纵连横”）
奥格斯堡同盟战争
九年（-）
法国
荷兰、神圣罗马帝国、瑞典、英国等
路易十四挑起的又一次欧洲争霸战争，又称“大同盟战争”
西班牙王位继承战争
十三年（-）
英国、奥地利、荷兰、葡萄牙、普鲁士等
法国、西班牙
西班牙哈布斯堡王朝绝嗣，王位空缺，法国波旁王朝与奥地利哈布斯堡王朝争夺西班牙王位
大北方战争
二十一年（-）
俄罗斯
瑞典
俄罗斯为夺取波罗的海的出海口及与瑞典争霸的战争
四国同盟战争
两年（-）
英国、荷兰、法国、奥地利
西班牙
英国、荷兰、法国、奥地利反对西班牙收复意大利发动的战争
奥地利王位继承战争
四年（-）
普鲁士、法国、西班牙等
奥地利、英国、俄罗斯等
围绕奥地利王位继承权而展开的欧洲争霸战争
英法七年战争
七年（-）
英国、普鲁士
法国、荷兰、俄罗斯
英法争霸（见前文“合纵连横”）
欧洲整个17世纪、直至18世纪中期一直在打仗。有学者做过统计,整个17世纪欧洲大约只有3年没有大的战争，前50年中有1年没有战争。后50年有2年没有战争。
这些战争大多十分惨烈。在三十年战争之前，交战各方都喜欢用雇佣*。雇佣*不是本国公民，谁出钱就为谁作战，纪律极差，一路烧杀抢掠，对经济破坏巨大。三十年战争中，战前德国人口-万，战后降至-万，人口损失五六百万之巨，比例高达30%。
也有死人不那么多的战争，比如奥地利王位继承战争，虽然打了四年，但大规模交战只有两次。因为这段时期欧洲*事思想流行“消耗战”——不追求正规*正面硬碰硬，转而追求用*队彻底毁灭对方的后勤保障基础来取得胜利。*队之间不直接开打，比拼谁更能毁灭对方的农业、手工业和交通系统。
不管哪种模式，长期战争对欧洲大陆都是灾难。法国的首都被西班牙占领过，荷兰的首都被法国围攻过，还自己放海水把全国淹了一遍。各国本土都曾经多次大面积的沦为外敌入侵的战场焦土。这种“内线作战”的战争模式对欧洲大陆的经济体系是高度破坏性的。
战争有力的推动了欧洲与*事相关的科学技术的发展，武器水平不断升级，新式的望远镜、火枪、火炮等不断被发明和改进。但这些科技进步始终没有得到转化成为工业生产力的时间窗口。
在这数百年的大混战中，只有英国做到了独善其身。英吉利海峡保护了它。从英法百年战争结束，一直到工业革命爆发，三百年的时间里，其本土没有被任何外敌入侵。即使它在百年战争中是战败的一方，但主要的战场都在法国。一百年的仗打下来，法国人口损失近半，英国则没有什么损失。此后，英国不断卷入欧洲战争和海上霸权争夺，但开战的地方不是海上就是别人国家，英国始终保持着“外线作战”的优势，自身农业和手工业体系一直保持完好。
在来自东方的科学技术和理性哲学逐步往西传播的过程中，英国位于“阿拉伯→威尼斯→意大利半岛→欧洲大陆→英伦三岛”这个传播链条的最末端，受到影响的时间最晚、变革起步最慢。但长久的本土和平使其科技水平和生产能力后来居上，特别是以纺织业为核心的手工业长期积累进步没有中断，这就为科学理论最终转化为工业革命创造了极好的条件。
在年到年期间，英国内部发生了革命。但内战对经济的伤害远远小于外敌入侵。国王的*队和革命者的*队主要是战场厮杀，劫掠和屠杀行为较少发生，双方通过几次大的战役决出胜负，革命*处决了国王，建立共和*体，统治阶层内部换上新鲜血液，国家体制效率活力增强，战争就结束了。
——英国革命的时间和明末农民革命的时间几乎完全一样。但英国有英吉利海峡保护，革命战争没有给外敌入侵带来可乘之机，*权更迭平稳顺利，科技与手工业创新没有中断。而明朝没有海峡可以用，受东林*内斗的影响，长城防线未能阻挡北方蛮族入侵，革命成果被满清入关破坏，科技进步与手工业创新体系因此毁灭。年，也就是英国革命*领袖克伦威尔就任护国公，宣告革命成功结束的这一年，清*正在广州搞大屠杀，杀光了广州城内的七十万居民，将这个连接东西方贸易网络的中心节点城市变成了一座空城和废墟。
中国被摧毁了，印度被征服了，奥斯曼土耳其被海洋航线绕开了，欧洲大陆一片战火。所有的这些好运气加起来，在航海技术的进步将人类带入全球大分工时代后，英国人率先拿到了进入工业时代的入场券。
年，英国人瓦特发明了改良蒸汽机，让通过燃煤获得的蒸汽动力可以用于包括纺织工业在内的许多普通轻重工业领域。这是人类生产方式的革命性变化，正式拉开了工业革命的序幕。
蒸汽机是近代科学理论与实验的产物，它不是直接从产业实践中产生的。蒸汽机的发明历史，几乎就是一部欧洲近代科学发展史。
蒸汽机的基本原理我们先介绍一下，就是往一个带活塞的容器里边注入蒸汽，推动活塞往外运动，然后再让蒸汽冷却下来，蒸汽遇冷就凝结成水，器皿里边就会出现真空，压力急剧下降，器皿外部的大气压力就会把活塞再压回来。然后再注入蒸汽，再冷却……这样循环，活塞就会不停的前后运动。在活塞上连根杆，就可以输出动力，推动或者拉动别的机器运动了。
蒸汽机的发明有三大关键。第一，要理解真空和大气压力的关系，这是物理学和数学要解决的问题；第二，要能做出来可以反复推动的活塞装置，摩擦力要小但又不能漏气，这是材料学要解决的问题；第三，要把整个过程做成一个可以长期反复使用的机械，这是机械工程学要解决的问题。
威尼斯人把十字*东征带回来的阿拉伯书籍翻译到欧洲以后，开始逐渐对欧洲在科学和宗教方面产生影响。但是，这种影响的速度相当慢。主要原因是缺乏高效的传播媒介。欧洲最早的造纸厂出现在西班牙，是阿拉伯人搞的，十字*收复西班牙以后，造纸术开始在欧洲传开了。但在很长一段时间内，欧洲没有印刷术，书籍传播只能依靠手抄。由于传抄成本高昂，只有教会和王室高级人员才能接触到。阿拉伯典籍首先影响的是宗教和王权，科技方面的影响还很小。
一直到十五世纪中叶，年，德国人古登堡受到中国印刷术的启发，发明了适合字母文字的活字印刷术。古登堡的妻子来自威尼斯的孔塔里尼家族，这是记录在威尼斯共和国“*金簿”上的高级贵族。通过这层关系，古登堡了解到了东方的印刷术，在此基础上进行了改进。这个改进相当大，远远超过了中国古代印刷术的最高水平。总体来看，东方印刷术对古登堡只起到了启发作用，大部分技术都是古登堡独立发明的。古登堡也因此成为现代印刷术的创始人。
造纸术和活字印刷术结合，又经过近百年的发展，阿拉伯典籍才开始大规模影响欧洲的科学发展。年，伽利略出生于意大利一个破落贵族家庭，年随全家迁居佛罗伦萨，进入修道院学习。年，他进入比萨大学（就是著名的比萨斜塔所在地方）学习。
比萨拥有优良的海港，也是意大利历史上四大海权共和国之一，与威尼斯、热那亚并列。第一次十字*东征的时候曾经派出过艘船舰组成的舰队参与，也顺便在沿途建了一些殖民地。但衰落的比较早，十三世纪的时候就被热那亚给打垮了。十五世纪的时候，依靠纺织业发展起来的意大利中部城邦佛罗伦萨从陆地上征服了比萨，利用比萨的海港和海*建立了新的海权殖民体系，佛罗伦萨也就成了意大利历史上第四个海权共和国。比萨的科学与理性氛围浓厚，比萨大学收藏的阿拉伯典籍也很多。
在比萨大学读书的这段时间，伽利略接触到了古希腊科学文献，然后就疯狂的沉迷其中不可自拔，最终成为名垂千古的大科学家，在物理学、数学、天文学方面都做出了巨大贡献。他有很多发明，包括望远镜、温度计等等。他最有名的理论著作是《关于两门新科学的对话与数学证明对话集》。这里边的“两门新科学”是指的材料学和动力学，正是蒸汽机发明的两大最重要科学基础。
伽利略有个学生叫卡斯特利，毕业以后去了罗马大学。年，卡斯特利招了一个学生兼助手叫托里拆利。托里拆利在卡斯特利的指导下，深入研究伽利略的《关于两门新科学的对话与数学证明对话集》，随后写出了《论重物的运动》一书。
在一次拜访伽利略的时候，卡斯特利把这本书给伽利略看了。伽利略大为赞赏，把托里拆利招来给自己当学生和助手。托里拆利刚到比萨不久，伽利略就卧床不起。托里拆利负责记录伽利略的口述笔记并加以整理。三个月后伽利略去世，托里拆利实际上成了伽利略的关门弟子。
伽利略提出过空气也有重量、真空可以存在的理论，但是没有进一步证实。托里拆利在伽利略研究的基础上，进行了大量的实验。年，他用玻璃管加水银柱的方式实现了真空，验证了空气有重量的事实，而且提出大气压力大约相当于76厘米水银柱的压强。托里拆利的水银试管真空实验，是现在所有中学物理课本都会介绍的几个经典实验之一。
受托里拆利理论的影响，年，德国的工程师盖利克制成了活塞真空泵。
年，法国有个科学家利用盖利克的活塞来检验空气的“弹性”，也就是看空气能不能膨胀或被压缩。实验结果显示空气没有弹性，他写成论文发表了。这篇论文被英格兰皇家学会的主席罗伯特·胡克看到，在学会的一次会议上做了介绍。胡克是最早提出万有引力理论的科学家，牛顿的“万有引力”理论就是在胡克的启发下发明的。不过后来牛顿拒绝承认，跟胡克成了死敌。
会上，一个叫波义尔的学会会员当即提出异议，认为这个实验有问题，活塞的摩擦力太大了，只需要把活塞做的更滑一些，实验结果可能就会不一样。波义尔在年去过意大利访学，研究伽利略的科学理论和实验，在这方面颇有心得。他只用了两周时间，就做出来了一个改进版的活塞装置，并在学会上公开演示，证明了空气有弹性。随后，又准确的算出受到挤压时空气体积的变化与压强变化的关系。他把这个关系写成了数学公式，这就是科学史上著名的“波义尔定律”。
此时，法国著名物理学家和数学家克里斯丁·惠更斯正在英国游学，还成了英国皇家学会的会员。他参加了波义尔展示其新活塞装置的讨论会，亲眼目睹了这次科学史上著名实验过程，对此印象深刻。回到法国以后，也开始研究空气活塞和真空泵的有关理论。
克里斯丁·惠更斯出身法国贵族，家里世代从事外交工作，其祖父给法国国王当过外交助理。他却对外交不感兴趣，转而投身科学。他有个学生兼助理，叫丹尼斯·巴本。前面那些科学家的研究在丹尼斯·巴本这里终于开花结果。-年之间，巴本基于惠更斯、波义尔等人的研究，发表了几篇论文或研究通讯，提出了蒸汽机的运行原理，并造出了实验室模型。
丹尼斯·巴本跟前面提到的所有科学家一样，是纯粹的学者。他没有任何非研究类工作经历，一辈子在法国、英国、威尼斯、德意志的大学研究机构之间换来换去，担任研究岗位或者教职。
有了巴本的理论指导，工程技术人员才开始进入蒸汽机的研制领域。两位英国工程师——托马斯·塞维利和托马斯·纽科门分别在年和年，根据巴本的蒸汽机理论和模型，各自独立制造出来了早期的工业蒸汽机。这种蒸汽机将蒸汽转化成动能的效率很低，只有在煤矿附近这种能源价格极其便宜的地方才能使用，主要用来给矿井排水。
纽科门蒸汽机比塞维利的更先进，在构架上也更接近于巴本的实验室模式，它是瓦特蒸汽机的直接原型。
纽科门蒸汽机的主要缺点是：蒸汽多次冷凝之后，气缸壁上会粘上很多水，此时再把蒸汽注入气缸，蒸汽在注入过程中就会被快速冷凝，这会损失很多热量。
年，瓦特在苏格兰首府格拉斯哥大学担任“数学仪器制造师”，负责给学校维修各种实验器材之类的机械。当时格拉斯哥大学就有一台纽科门蒸汽机，但是坏掉了。大学原本决定把它运到伦敦去修理。瓦特知道以后，就决定自己先动手试试看能不能修好。在修理过程中，发现了纽科门蒸汽机的效率损失问题。
瓦特出身于造船世家。受大航海活动的影响，造船业是过去几百年英国最发达的行业。他的父亲在苏格兰港口小镇格林诺克有一家自己的造船作坊，但生意不佳。瓦特自小学了一身造船的手艺，长大后去伦敦一家仪器修理厂当学徒。学成以后，他想回到苏格兰自己开一家修理店。但当时苏格兰的封建行会势力还很强大，开店必须经过修理业行会批准。瓦特的申请被拒绝了，这让他生活陷入困境。
年，格拉斯哥大学给了瓦特一个机会，让他在大学校园里边开一个维修车间，并给了他一个“数学仪器制造师”的头衔，帮学校维修各种器械。这就不算是自己开店，不违反行会规矩。
在格拉斯哥大学里，瓦特结识了物理学家与化学家约瑟夫·布莱克。布莱克在物理学上的主要贡献是区分了热量和温度这两个不同的概念。他由此提出了“比热容”的理论，创立了测定热量的方法“量热术”。“比热容”这个概念也是今天学习中学物理必须掌握的内容。
用约瑟夫·布莱克的理论，可以计算出水变成蒸气和蒸汽冷凝之间需要消耗和释放的热量。这个理论对瓦特改良蒸汽机有很大启发。也可能正是因为布莱克对蒸汽热量的研究，让瓦特对修理纽科门蒸汽机产生了兴趣。
瓦特把气缸和冷凝器分离，在气缸外边加上夹层，里面注入蒸汽给气缸加热，保证气缸温度比较高，气缸壁不会过多积水。后来，又设计了抽气泵，把气缸中冷凝后留下的水快速抽走。通过这一系列改进，大大的提高了蒸汽机的效率。
但是，随着蒸汽机机械效率的提高，对材料的要求也更高了。活塞运动速度加快以后，更好的活塞材料和更好的气缸壁加工变成了技术瓶颈。
几经周折，瓦特最终找到了伯明翰一间铸造厂老板马修·博尔顿合作。博尔顿的家里世代都是工匠，他因为娶了一个有巨额财产继承权的老婆而大发横财，然后积极投资实业，之前收购过几家冶金工厂。博尔顿认为蒸汽机前途无量，就出资和瓦特合伙成立公司，他一方面给瓦特投资继续改进蒸汽机，一方面也帮忙解决了活塞和气缸的冶金材料铸造问题。
这样，蒸汽机的最后一个技术难题就剩下金属加工了。要把气缸内壁和活塞外壁切削加工得足够光滑，形状也完全一样，刚好能够严丝合缝的组合在一起而不漏气，还能在蒸汽和大气的压力下不断来回滑动，向外输出巨大的动力，加工难度非常高，传统工艺无法满足需求。
瓦特对此束手无策，只能干着急。
年，这个技术终于出现了。它来源于*事工业。
海战需要的火炮对精度要求很高。基于欧几里得几何学发展起来的弹道学、空气动力学等知识有力的促进了英国海*火炮技术的进步。除此以外，金属加工也是制造火炮的必备技术。炮弹和炮膛的关系就跟活塞与气缸的关系一样——尽可能的不漏气而又足够光滑。海*一直在努力改进炮膛加工工艺。英国海*的一位舰长约翰·威尔金森多年来一直专研此道。他出身于金属工匠世家，从海*退役后回家接父亲的班，管理钢铁厂。这家钢铁厂一直在为海*服务。经过多年不懈努力，威尔金森终于在年造出了一台可以前所未有的精度加工炮膛的机器——空心圆筒镗床。
镗床的最早设想来自于文艺复兴，是意大利艺术家兼科学家达芬奇最先构思出来的，后来在*事领域广泛运用，主要由水力驱动，用来加工炮膛。威尔金森镗床也是在*用镗床基础上进行的改良。
威尔金森和瓦特在知道彼此的发明之后都很高兴，因为镗床需要蒸汽机驱动，而蒸汽机需要镗床加工。双方密切配合，年，威尔金森做了一台再次改良的镗床，用来给瓦特加工活塞和气缸。威尔金森是铸铁专家，在材料方面也对瓦特有所帮助。年威尔金森去世前，特意为自己设计铸造了一口铁棺材，以凸显自己在铸铁和金属加工方面做出的杰出贡献。
把蒸汽机造出来以后，瓦特和博尔顿意识到，如果改良的蒸汽机要用于除了矿井抽水的其它领域，就必须将活塞的前后运动转变成为圆周运动，用来驱动齿轮。当时已经有个叫约翰·斯蒂德的人发明了这个技术而且申请了专利。瓦特想要取得斯蒂德的专利授权，但斯蒂德的开价太高，瓦特感到无法接受。
五年之后，年，也就是乾隆皇帝处死理学家尹嘉铨的那一年，瓦特和博尔顿公司雇佣的一名工程师设计出绕开斯蒂德专利的新技术，可以把活塞前后运动变为圆周运动。蒸汽机才开始大规模的在非矿山行业中推广运用。起初，主要用于金属加工，包括驱动威尔金森发明的镗床来制造更精密的火炮。这些高精度的新型火炮将在英国入侵中国的鸦片战争中大显神威。
年，蒸汽机开始运用于纺织业。
手工业的时代结束，工业的时代开始了。
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作者简介：李晓鹏博士，主要著作有《从*河文明到一带一路》第一卷、第二卷、《重现伟大中华史》、《中国崛起的经济学分析》、《中国的产业*策》、《中国的产业规划》等。
李晓鹏