过去，早餐就像文化，有多少种文化就有多少种早餐。有几样早餐在世界各地的餐桌上还能见到，比如印度的玉米煎饼和咖喱饭，英国的血布丁和炸薯条，美国的华夫饼干和枫糖，德国的冷火腿和奶酪，哥伦比亚的肉菜汤等。不过，这些极具当地特色的饭食放在今天好像有些不合拍，还没等到一浪又一浪劝观众如何“吃出健康”的电视广告迎头扑来，它们已经开始淡出人们的生活。现在，早餐食品市场已经全球化了。你到世界任何一个地方的任何一家商店，差不多都能买到早餐麦片。

用玉米制玉米片，每100千克玉米要脱掉18千克的玉米芯。玉米芯用途可是不少。20世纪初，人们用它来提高地面覆盖物和土壤的含水量；用它来填垫湿地；用它作家畜家禽的饲料、家禽的褥草。它还是一种温和的研磨材料，人们常用它来擦汽车的挡风玻璃，甚至将其制成软质砂粒，用于航空引擎金属部件的喷砂清理 。

不过，真正让玉米芯改变世界的人是19世纪德国的化学家德贝赖纳（Wolfgang Dobreiner） 。德贝赖纳出身卑微，后来成了一个没拿到药剂师出师资格的化学品制造商。30岁时他有幸认识了歌德（Johann Wolfgang von Goethe），两人成为好朋友。歌德当时是德国耶拿大学技术学院的主管。技术学院的靠山是撒克逊-魏玛的奥古斯特大公（Grand Duke Carl August），可能是他批准聘用德贝赖纳到耶拿大学工作的，他希望德贝赖纳会鼓捣出一些能赚钱的玩意儿。不管什么原因吧，1810年，当药剂师都不够格的德贝赖纳被授予了博士学位，成为耶拿大学的一名教员。22年后，他给玉米芯找到了一个新用途。

德贝赖纳处理玉米芯（不知道他是怎么处理的，为什么要处理）时，得到了一种琥珀色的化学物质，他取名为“糠醛”。一直到20世纪20年代，也就是在石油工业蓬勃发展、石油产品大举进入化学品市场之前，他的发现基本没用。20年代以前，大部分化学物质是从植物里提取的，所以石油工业的发展对农业并不是件好事。桂格燕麦片公司到处找门路想办法，从产品中挖钱。该公司发现，辗压、蒸煮燕麦壳，对之（以及其他作物的渣皮，如玉米芯等）作酸处理会产生糠醛，但这东西常被人忽略。随后又发现，糠醛经过加工，可以制成溶剂，用于炼油、制造合成橡胶和尼龙；可以用来调制治疗痈疽的药膏、消炎药；制作耐酸容器和金属行业用的模具；生产杀虫剂、烧烤用的木炭、除草剂和防腐剂等。

糠醛还能用作树脂黏合剂，把磨料粘在砂轮上。19世纪90年代之前，砂轮上的磨料（金刚砂或砂岩）磨损得很快。1891年，美国青年艾奇逊（Edward Goodrich Acheson）的一个偶然发现，彻底改变了磨具和照明的质量。艾奇逊以前干过计时员、铁路售票员、助理测量员、铁路机械师、油罐计量员。1880年，《科学美国人》（ Scientific American ）杂志登了一篇文章，说要雇人到爱迪生（Thomas Edison）那里工作。艾奇逊读罢，深受启发。爱迪生在门洛帕克研究电灯已4年了。1888年，艾奇逊在宾夕法尼亚的莫农加希拉自办了一个小发电厂。三年后，他用电弧炉把一股极强的电流通进黏土和焦炭的混合物（可能是想制造人工钻石）。他在熔融物质里看见几粒光亮的晶体。他把一块小晶体装在铅笔尖上，在窗玻璃上一划，玻璃居然被切开了。艾奇逊又用糠醛衍生物将许多磨砂晶粒粘在一只小轮子上，而后带着它去了纽约。他把这只粘砂粒的小轮子卖给一个钻石切割工。艾奇逊还给12000名牙科医生寄发了广告传单，牙医反响十分热烈，热烈得让他有钱在1893年芝加哥博览会上租了一个展位。艾奇逊的砂轮在博览会上亮相，令公众大开眼界。

1893年的芝加哥博览会是历史上规模最大的博览会。会期从5月份到10月份，有2100多万人到会参观。之前，博览会组织照明灯具的招投标，通用电气公司报价每盏灯13.98美元。参加招投标的还有芝加哥南部机器和金属公司的罗克斯特德（Charles F.Locksteadt），他的报价是每盏灯5.25美元。最后，罗克斯特德拿到了合同。他找到威斯汀豪斯（Charles Westinghouse） ，要对方制作万盏灯。因为爱迪生握有白炽灯泡的专利，所以威斯汀豪斯另外设计了一种新型灯泡。爱迪生的专利是一体式灯泡，而威斯汀豪斯设计的是由两部分组成的分体式灯泡，一只玻璃灯泡和一个单独的气密玻璃插头。该插头带有电线和灯丝，接在灯泡的尾端。插头是气密的，外形像个毛玻璃做成的塞子。为打磨这届博览会所需的25万个玻璃塞，用掉了6万只小型艾奇逊砂轮。

艾奇逊称他发明的新式磨料为“金刚砂”。今天人们更熟悉它的化学名字——碳化硅。随着穿甲枪弹和炮弹的研发，这种物质（还有它的同类物质碳化硼）的国际地位越来越显赫。两种碳化物是人类已知的最坚硬的陶瓷，其硬度仅次于钻石。用它们制成装甲，子弹击中它时，也只能在上面留下一个锥形的凹陷。子弹沿这个凹陷继续往前推，便会打进较柔软的装甲底衬材料中。因为锥形凹陷的面积要比弹体的横截面大，子弹的能量被面积较大的装甲分散吸收，所以冲击力大大衰减。与此同时，坚硬的碳化物使弹体碎裂，进一步分散了冲击能量。这些特点使防弹服大受欢迎，在20世纪60年代的越南战争期间，防弹服设计达到了极高的水平。越南战争中，防弹服用于保护空骑直升机的乘员和地面部队。空乘组披戴上装甲，伤亡率和死亡率分别降低了27%和53%。地面作战时，打白刃战的部队可以把手榴弹投在30英尺的近距离内，手榴弹炸死了敌人，却伤不到自己，因为他们所穿的防弹服能吸收爆炸的能量。

对穿甲武器的需求始于海军改木舰为铁甲舰之后。19世纪60年代，法国皇帝拿破仑三世（NapoleonⅢ）要找茬儿打仗，伴着他挑衅的叫嚣声，法国第一批新式战舰——铁甲舰下水启航了。英国马上作出回应：造自己的铁甲舰。铁甲舰常用一英尺多厚的硬柚木作衬里，外面裹上两英尺厚的熟铁。在头几次铁甲舰对铁甲舰的海上遭遇战中，铸铁弹丸打在铁甲舰上的效果并不明显。英国第十八轻骑兵团的帕利泽（Palliser）上尉第一个想到制造前端带有硬鼻子的尖头炮弹。1879年智利和秘鲁打仗，一发帕利泽式尖头炮弹瞄准秘鲁军舰“威斯喀”号，一举击穿5.5英寸 厚的熟铁装甲，13英寸厚的柚木，0.5英寸厚的钢板。

19世纪80年代，美国研究人员芒罗（Charles E.Munroe）取得一项重大发现。芒罗一直研究火棉，他发现将一片火棉紧贴着一块钢片引爆，印刻在火棉片上的“美国海军”几个字就会原样复制到钢片上。第一次世界大战刚爆发不久，德国实验员诺伊曼（J.Neuman）又发现，如果用金属给印刻的字镶个边，那么留在钢板上的字迹会更深。这就是“芒罗效应”。最终展现“芒罗效应”的是一种新型弹药，这种弹药的空腔里装有高爆炸药，空腔内衬着一层铜片；炸药在空腔的最远端引爆后，将内衬的铜片炸开，形成一股由高热气体和熔化金属构成的极细的射流，这股射流能轻而易举地穿透钢板。

第一次世界大战为研制高性能穿甲武器系统提供了动力，因为战场上出现了一种全新的武器装备。这种装备是英国人发明的，制造初期被列为绝密，官方提到它，都一口咬定它是专为俄国工厂制造的水箱。因为有这么一说，所以后来这种新式武器就被称为“水箱”（坦克） 。为什么要研制坦克呢？因为不久前战场上出现了两样新东西：铁丝网和机关枪。步兵被铁丝网缠住之后，常遭到机关枪扫射，伤亡巨大，所以一定要想办法快速突破铁丝网。于是，坦克应运而生，专门执行破网任务。

1918年11月20日在康布雷 战役中，盟军首次使用坦克，改变了战场面貌。在连续的炮兵弹幕的掩护下，358辆盟军坦克缓慢地驶向被重重铁蒺藜网围护的德军阵地。坦克摆成“品”字队形发动攻击：三辆一组，一辆在前，另外两辆在其侧翼协同，每辆坦克为跟随其后的步兵提供掩护。坦克还可以携带柴束（成捆的树枝），用以填塞战壕。康布雷战役中盟军大获全胜。德军前线纵深13 000码，盟军步兵在坦克的掩护下，10小时内就前推了10000码，俘虏德军8000人，缴获火炮100门。盟军伤亡很小。坦克的前途就这么定了。

坦克制胜的一个原因是能耐多、本领大。它身下装有两条履带，可以跨越壕沟、在松软土地上行驶，还能爬滩头，上堤岸，翻墙垣，过篱笆。它能轧倒小树、跨过1英尺深的溪流、攀爬湿滑的斜坡、撞倒6英尺的高墙，从15英尺高的地方摔下来照样能走。它能以每小时3英里的行进速度做上述动作。第一次世界大战结束时，马克Ⅴ型坦克的行驶速度已经提高到每小时5英里，可以在75英尺内转向。马克Ⅴ型坦克一共才生产了50辆，数量不多，但是它们却发挥了超乎寻常的作用。1918年，英军以59个师击败了德军99个师，为什么？因为英军有坦克，而德军只有“坦克恐惧症”。

1915年，第一辆坦克（代号“母亲”）问世。这要归功于英军少将欧内斯特·斯温顿爵士（Sir Earnest Swinton）的一位朋友。这位朋友给斯温顿写信，提到美国的新式拖拉机，英军已经在使用它来拖运物资了。盟国一共购买了1200台新式拖拉机。这是一种履带式牵引车，基本不挑路面，哪儿都能走。它最初是在加利福尼亚州圣华金谷的斯托克顿附近研制出来的。那儿的土质很肥沃，但都是湿洼地，马站在上面会陷下去。木材商本杰明·霍尔特（Benjamin Holt）和查理·霍尔特（Charles Holt）觉得在这样的条件下，人们十分需要一种能在湿洼地里跑运输的牵引车。一般车辆的轮子直径为6.4英尺，每个轮子同地面的接触面积（整车重量都压在这个接触面上）只有23英寸，而履带式车辆的优点是一条履带与地面的接触面积是普通轮子的3倍多，可将整车的重量分散开。1904年11月24日，霍尔特兄弟在测试他们发明的第一台蒸汽驱动的“履带车”时，一个名叫克莱门茨（Charles Clements）的搞摄影的朋友说履带车像条大毛毛虫（caterpillar） 。于是，1910年，兄弟俩在伊利诺斯成立公司，取名叫霍尔特·卡特皮勒公司（Holt Caterpillar Company）。

卖给欧洲同盟国的履带拖拉机是汽油驱动的，容易操纵，每条履带独立驱动。1917年，一款新型的120马力履带拖拉机问世。1925年，又一种新型的四缸履带拖拉机投入野外测试，它配有一台非常独特的发动机。这款新型发动机是一个德国人发明的，他已把它卖给了11个国家。俄国人把它安装在发电厂里；法国人用它为运河驳船，为潜艇提供动力；英国人将它装在战舰上；荷兰人将它装在客船上；而德国人则把它装在火车机车上。这种新型发动机优点很多：一是燃料利用率高，二是结构紧凑，三是可以冷启动，四是使用廉价燃料。它的发明人叫狄塞尔（Rudolf Diesel）。

狄塞尔1858年出生于巴黎，父亲是个装订工人。狄塞尔在慕尼黑工业大学学习时，师从冰箱的发明者林德（Carl von Linde）。他以最佳的考试成绩从该校毕业，随后到瑞士温特图尔的苏策尔冰箱厂工作，然后开始卖冰箱，先在巴黎，后在柏林。1890年，狄塞尔已是知名的发明家，但他心里总惦着一件事：更换蒸汽引擎。他想设计一种热效率高又能使用多种燃料的发动机。1892年2月，他为新发动机申请了专利（起先他想给它取名叫“德尔塔”或“贝塔”，后来他接受妻子的建议，直接用他本人的姓氏狄塞尔命名）。狄塞尔发动机是一种内燃机，其工作原理是：将燃料注入汽缸，汽缸里的空气被高度压缩，当温度上升至800摄氏度时，即达到燃料自燃点。因为没有火花，所以不会在活塞冲程周期内发生误点火，因而系统效率很高。

对欧洲人来说，狄塞尔发动机的主要亮点是可以不用汽油而改用其他燃料。20世纪早期，欧洲国家几乎没有自己的石油供应，燃料成本很高。狄塞尔发动机可以使用多种液态燃料，如鲸油、动物油脂、石蜡油、页岩油、石脑油，甚至花生油。1897年，狄塞尔在卡塞尔演讲时提到该发动机的可用燃料中有一种极具吸引力，他说，只有使用普通硬煤作为燃料，发动机才能真正发挥潜力。也许这正是狄塞尔同奥格斯堡的一家发动机工厂签约的原因。工厂老板叫布兹（Heinrich Buz）。跟狄塞尔接洽生意的是布兹的合伙人——德国煤业大亨阿尔弗雷德·克虏伯（Alfred Krupp）。

克虏伯家族于16世纪落户于埃森，与当地一个枪炮制造商家族联姻，后来克虏伯一家也成了枪炮制造商。其后300年间，克虏伯家族在商场、官场都很活跃。和其他从商的德国旺族不同，克虏伯家族没有一人有自己的专业。1811年，弗里德里希·克虏伯（Friedrich Krupp）放弃香料生意，在埃森创办了一家钢铁厂。埃森有100多家煤矿，是兴办铸造业的上佳之地。1826年，14岁的阿尔弗雷德接管了钢铁公司（在跟狄塞尔签发动机合同的时候，阿尔弗雷德已经是公司的老板），当时其父弗里德里希把家族生意做到了快要破产的境地。其后20年，阿尔弗雷德饱受“疾患和心境阴郁不堪”的折磨之后，最终使企业走向辉煌。他的成功还得益于1834年成立的德意志关税同盟。该同盟创造了一个拥有2500万人的独立市场。1851年，阿尔弗雷德在伦敦水晶宫世博会上展出了一支6磅 重的钢枪，引起轰动。也是在这次博览会上，他还展示了世界最大的钢箱，其重量达到令人瞠目的4300磅。博览会令克虏伯一夜成名，更重要的是还引来威廉王子（Prince William）的注意。威廉王子当上国王后，授予阿尔弗雷德“橡叶红鹰勋章”，这样的荣誉一般只授予凯旋的普鲁士将军。接着，克虏伯为德国新海军打造了核心力量：共建造9艘战列舰、5艘轻型巡洋舰、33艘驱逐舰、10艘潜艇。19世纪60年代初，克虏伯已经是欧洲最大的铸钢制造商，在欧洲主要城市都派驻了代表。克虏伯公司已经变为综合型企业，旗下有数个铁矿石矿、煤矿、钢铁铸造厂，还拥有多条铁路。

1890年，阿尔弗雷德雇佣工人达7万之多，但也面临着一些社会问题。要说这也没什么：处在一个正经历政治动荡的国家，自身拥有一支庞大的劳动力队伍，少不了会遇到社会问题。阿尔弗雷德是一流的管理者，他说过：“吾渴望规章，如雄鹿之渴望凉溪。”为了凝聚公司人心，他特意为工人们设计了在家里穿的制服，为他们提供医疗基金、丧葬基金和养老基金。他还在多处修建公寓房、招待所、学校、医院、食堂、商店、酒吧、游艺厅、澡堂，并修建了一座教堂和一块墓地。阿尔弗雷德十分反对马克思主义，认为他所推行的空前的福利计划就是要扼制社会主义的革命苗头。有一次，一些工人试办食品合作社，阿尔弗雷德就出钱买下所有店面，把它们并入公司的商店。他说：“必须保证每个工人想的就是工厂想的，就是工厂的利益，保证他们脑筋不发杈，不去琢磨着弄点咖啡、烟草、糖、葡萄干做投机买卖。”克虏伯帝国是国中之国，工人们在里面一干就是一辈子。

克虏伯对付政治激进主义这一招令德国当时最有权势的人物俾斯麦（Otto von Bismarck）深受启发。1862年，俾斯麦出任普鲁士首相。两年后，两人在埃森碰到一起，当时俾斯麦刚在巴黎参加完谈判，正要回柏林。他们发现彼此竟有一些共同的爱好——爱马、爱枪、爱树木，不愿与人交往。（俾斯麦在写给他太太的信中说：“我和树待在一起有话说，和人待在一起倒没话说了。”）两人均有妄自尊大的毛病，专横跋扈，不择手段。俾斯麦一心要保护德国贵族地主阶层，反对革命者。他坚信，枪炮是帝王们的最后论据 。天造地设啊，他们俩算是碰到一块儿了。

1883年，俾斯麦在德国推行俾斯麦版的克虏伯式福利计划——国家医疗保险方案，向300万低收入工人及其家庭提供医疗和最长13个星期的病假工资。保险费由工人支付2/3，雇主支付1/3。如果工人因残废失去劳动能力，或者生病时间超过13周，则可以依据1884年通过的意外保险法案享受保护。1889年，俾斯麦为70岁以上的退休人员发放国家养老金，这在全世界也是头一遭。他还为任何年龄的成年人提供残疾抚恤金。他说，制定相关法律就是要消除社会主义的影响，“老有所养，有养老金作保障的人要比没有的人更知足，更易于管理。”他还说：“那些在社会主义计划里讲得合情合理而在现时的国家与社会条件下又能实现的东西，我们一定要想办法实现。”不过同时，俾斯麦实行严刑峻法，钳制社会主义分子，禁止罢工，将党派活动的积极分子投入监狱。

为便于执行和管理这些社会政策的主要法规，俾斯麦下令对德国进行大规模人口普查，采集综合性数据。经过200年的发展，德国的贸易和工业化水平有了长足进步，人口普查的次数也随之增多。17世纪时，人口数据的收集方法较为粗糙。例如，要大致了解一个居民区的人口年龄分布和性别分布，就用预设的家庭平均人数乘以烟囱的数量。另一个方法是把教区教堂的洗礼和丧葬记录找出来，分析有关出生人数、死亡人数的数据资料。在俾斯麦时代，统计学在数据分析中增加了确定性度量。对敌人而言，人口调查数字可能具有潜在的军事价值，所以这时候它成了关系国家安全、民族安危的重要资料。

有一个人对俾斯麦的首席统计师恩格尔（Ernst Engel）影响很深，他让整个社会统计学研究旧貌换新颜，此人就是比利时天文学家凯特莱（Adolphe Quetelet）。1796年，凯特莱生于根特，家境一般。父亲去世后，凯特莱在当地一所学校任数学教师。24岁时，凯特莱因才华卓著，在布鲁塞尔书苑谋得数学教授一职，还被接纳为比利时皇家科学院院士。在随后的50年里，凯特莱一直是比利时科学界的风云人物。1820年，凯特莱带头要在布鲁塞尔建一座天文台，为此他四处考察，学习天文学知识。1842年，天文台建成了，凯特莱在天文台做常驻天文学者长达42年。其间，他对流星雨、太阳黑子及潮汐的出现规律进行了多次观察，并着手收集整理每小时的气象观察情况。正是有这些研究作基础，1853年的第一届国际气象大会才选在布鲁塞尔召开。

凯特莱扩展了自己的观测范围，研究各种现象出现的周期性，如日平均温度、发芽、落叶及开花的时间等（他注意到，按上年最后一次霜冻计算，日平均温度的平方之和达到4262摄氏度时，丁香花就会开放）。凯特莱立志要找出隐藏在貌似杂乱无章的自然界背后的秩序。

凯特莱做上述工作时，常常用到他的天文学研究经验。那时候天文学的测量和观察技术可能比其他学科都发达。比如，天文学家常用的一种数学工具对处理天文数据极有价值，因为这些数据一般都是由单独观测某一天体获得的，它反映了天体运行时看似不规则的特性。这个工具就是（消除数据误差的技术）“最小二乘法”，最初应用于天文学，用来推算某一颗行星或流星最有可能出现的位置。因为对它们运动情况的观测次数实在太少了，无法获得连续的数据资料。高斯（Friedrich Gauss）曾经运用最小二乘法预测了一颗新发现的小行星谷神星（Ceres）的位置，而当时观测者刚对它的运行轨迹做过三次测算，它就消失了。

1826年，凯特莱担任比利时统计局的区域通讯员，开始了一项令他彪炳史册的工作。他对统计学作出的最伟大贡献是提出了“平均人”（average person）的概念。他认为，如果能用数学方法再造这个“平均人”，那么社会物理学这门新学科就一定能揭示制约人类行为的自然法则，这样就有可能识别偏离规范的情况，继而可以从一切社会规划中剔除臆测成分。他说：“偶然性这个充满神秘色彩的、被滥用的词儿，其实就是一块掩盖我们无知的遮羞布。”1831年他发表著作《人的成长》（ The Growth of Man ），这是一份人体生理数据的统计调查报告。同年，他还发表了探讨个体犯罪倾向的著作《犯罪倾向》（ Criminal Tendencies ）。1835年他的代表作《社会物理学——人及人的能力发展》（ Social Physics:Man and the Development of His Faculties ）问世，书中对人类行为的各个方面做了精确细致的分析，为近代社会学奠定了基础。

1832年，凯特莱应邀到英国剑桥大学参加新成立的英国科学促进会第三次大会。其间，一小批对统计学感兴趣的科学家和数学家召开小会，讨论凯特莱研究自杀和犯罪问题的著作，最后建议英国科学促进会设立一个统计学部。不过，协会成员并非全都赞成这个提议。协会主席塞奇威克（Adam Sedgwick）作大会总结发言时说，要设立统计学部，该部就必须遵守严格的规定：“只要我们超越了适度的界限，步入本不属于我们的领域，开启一扇与无聊的政治圈子打交道的门，那么纷乱的恶魔马上会乘机闯进我们的哲学伊甸园。”

尽管有这样那样的反对意见，英国统计学会的前身还是于1834年成立了。赶早不如赶巧，哪一门学科都不如统计学这么生逢其时。随着工业革命的开展，城市化步伐加快，成千上万的工人涌入城市工厂做工。他们的生活条件恶劣得难以形容。常见数千口人挤在廉价的公寓楼区里，庭院里污水遍地。许多家庭常栖身在地下室，里面的积水深及脚踝，而且经常是十来个人挤一间屋子。在这种境况下滋生卖淫和淫乱也在所难免。19世纪30年代，社会不满情绪非常普遍。中产阶级已对爆发革命有所警觉，转而向统计学寻求对策。

那时展开社会调查，与其说是为了改善产业工人及其家庭的生活境遇，不如说是为了查清道德衰退的原因。为什么道德会沦丧到了工人们敢不服管的地步？数学也许能计算出管束民众的办法。于是，大大小小的调查开始了：查查有多少妇女能编织，多少人会唱欢快的歌，多少人有藏书会识字，多少人有保险，多少人家里墙上挂有装饰画。调查另外想搞清楚工人的宗教信仰状况，手里有多少张“情色”画片，多少人种花，多长时间理一次发，等等。

理发师改变了新成立的英国统计学会会长的人生轨迹。会长名叫巴比奇（Charles Babbage），参加过凯特莱在剑桥开会时组织的那个研讨小组。那时，巴比奇已经是英国著名的科学家。即便在维多利亚时代，巴比奇也算是一个非凡的全才：既是发明家、数学家、哲学家、科学家，又是直言不讳的科学批评家、图书评论家、政治经济学家、社会名流、空想家和多产作家。他有多项发明：监控铁轨状况的记录器、航船通信灯、检眼镜、能在地图上画虚线的转盘式画笔、同轴电缆信息传送系统和能在水面行走的鞋等。他还提出过多项设计：拖船、靠压缩空气驱动的潜艇、潜水钟、高度计、地震仪、水翼艇、能形成人造日食的日冕仪、列车车厢的快卸接头、连通伦敦和利物浦两地的传声筒，以及火车车头用的两种排障器。

1819年巴比奇去了一趟法国，其间，听说法国刚刚采用公制，德·普罗尼男爵（Baron De Prony）奉命为公制系统编制一套新的对数和三角函数表。为此男爵召集了一群“计算机”，帮他做加减法，运算了成千上万次。那时候法兰西是个崭新的共和国，花里胡哨的贵族发型已不时髦了，所以男爵选用的那群“计算机”里有不少是失业的理发师。巴比奇没想到法国人为了编制数学用表，竟搞这等“脑力劳动分工”，很是震撼，于是萌生了一个想法：加减法能不能实现自动运算呢？随着商业不断发展，每天要编制新的调查报告和表格，极易出现人为错误，一出错可能就要损失钱。1834年，科学作家拉德纳（Dionysius Lardner）写道：随机抽取40卷数字表查看一下，错误不下3700处。巴比奇估计，这类错误每年给政府造成的损失高达300万英镑。

1834年，巴比奇找到了解决问题的办法：他研制出一台能自动进行加减运算的机器。之后他又设计了一台更先进的能做乘除法的机器（即“分析机”），它就是现代计算机的雏形。该机器的核心部件是一组转轴，每个转轴上装有一串能独立转动的齿轮，每个齿轮边上标有0到9的10个数字，代表10个数字构成一组。齿轮借助复杂的连锁转轴和凸轮彼此推动，做加减乘除运算。运算结果通过机器外壳上每个齿轮旁开的小窗显示出来。分析机还能利用已存储的程序进行复杂计算。加减运算需要几秒钟，乘除运算需要几分钟。

计算操作由打孔卡片控制。一个常数可以用一张“数字卡”输入，参与机器运算。一张“变量卡”可规定一个数字要设定的转轴，或者将数字送进“作坊”（其实是存放加减乘除程序的部件）。还有第三种打孔卡，即所谓的“操作卡”，控制已储存程序的使用。诗人拜伦（Byron）的女儿洛夫莱斯（Ada Lovelace）夫人是巴比奇的资助人兼同事，她对打孔卡有一句泛着诗意的描述：“打个比方吧，分析机织的是代数图案，就像提花机织的是鲜花和绿叶。”

打孔卡片系统最先是专为法国人设计的贾卡真丝提花机研制的，洛夫莱斯夫人的话里含有这层意思。这种机器上边有条传送带，传送带上固定着一串打孔卡，这些打孔卡由多只弹簧钩顶压着。织布时如果需要提出一根纱或一组纱，相应的控制卡就会把对应的孔洞摆到位，提纱的弹簧钩可以穿过孔洞把纱提出来，这样便能自动完成图案的编织。19世纪后期，美国用这种打孔卡实现了人口普查数据的自动化处理（不过用的是电线，不是钩子）。研制这套系统的工程师叫霍尔瑞斯（Herman Hollerith），他创办了一家企业，这家企业就是后来众所周知的IBM 。

其实，和巴比奇同时代的其他人也在使用打孔卡片，不过用途大不一样。1844年，英国议会决定修一条铁路，经威尔士连通位于爱尔兰海边的霍利黑德港，也就是说，铁路要跨越0.75英里宽且礁岩遍布的梅奈海峡。英国海军部要求跨海大桥必须保证海军的高桅船可从桥下通过，于是否决了造铸铁拱桥的方案。当时有几座吊桥刚刚垮掉，所以造吊桥也不合适。建桥合同最终落在火车工程师兼造桥师斯蒂芬森（Robert Stephenson）手里，他一生大部分时间都在琢磨铁路，这一次他决定采取一套全新的、革命性的造桥方案。

斯蒂芬森的跨海大桥——布列坦尼亚桥 ——全长1500英尺，由两条巨型的熟铁管构成，每根铁管又由4根短铁管铆接而成。管道内各铺一条铁轨，容得下一列火车通过。两条箱形铁管由3座石砌的方塔支撑，管道两端各有一座桥台。那时世界上最长的熟铁桥只有31英尺长，所以无论设计还是规模，布列坦尼亚桥都是前所未有的。这座桥还打破了一项纪录，它使用的铆钉多达2 190000颗。要按时完工，靠手工铆这么多铆钉可不行。这个任务交给了威尔士的工具制造商罗伯茨（Richard Roberts）。罗伯茨造了一台打孔卡控制的自动设备，它能在熟铁板通过设备时一次打一组孔；不需要打孔时，就让打孔机脱档停转。如此一来，机器要打出哪种样式的孔洞，便可由打孔卡操纵的控制拉杆来实现。

斯蒂芬森有个朋友叫布鲁内尔（Isambard Kingdom Brunel），也是个工程师。那两条巨形熟铁管用船运抵就位时，他就在现场。他知道，所有的箱管耐压测试都是费尔贝恩（William Fairbairn）做的。费尔贝恩是一位杰出的铁艺大师和造船专家，他说：“如果将一艘船看成是一根巨大而中空的梁，就可以运用计算布列坦尼亚桥……及其他管箱式桥梁强度的简单公式，来求得近似真实的结果。”

这番话布鲁内尔觉得特别顺耳，此时他正打算建造世界上最大的轮船——“大东方”号。造大船的想法源自1851年澳大利亚的淘金热，那使得英国前往澳洲的移民陡然增加，两地的商贸往来更是一片兴旺。乘帆船走完全程的时间最长需要4个月，还得看风向情况。乘坐现有的汽船还到不了澳大利亚，因为汽船的燃料储备箱容量不够。一艘船如果按平均14节的速度一刻不停地行驶，航行一个来回需要70天时间，平均每天烧煤182吨。这样算下来，船必须自带12000吨煤。新成立的澳大利亚皇家汽轮公司委托布鲁内尔建造两艘符合上述要求的轮船。不过，有几个因素影响了巨轮的设计方案。

众所周知，船越大，船上储藏燃料的地方越小，给乘客留的地方就越多，而乘客是要花钱乘船的。1839年，海军工程师罗素（John Scott Russell）发现湍流和兴波是消耗能量的主因；在船首造出一些内凹的正弦曲线，船体部分造出一些摆线，便可消减兴波阻力。船首段（即船首的“进流段”）的长度同一定速度的波有关系：速度越快，船首这部分就应越长；船首长，整个船体就长。经这么计算，就有了著名的罗素“波线”原理。“大东方”号是一条长船，长692英尺、宽82英尺，排水量为32 160吨。它的体积是当时最大的船的6倍。这样设计有一个明显的危险，那就是在波涛汹涌的大海里，如果船的中段只有一股波浪顶着，或者船首和船尾各有一股浪架着，这样长度的船很可能一折两截。不过，布鲁内尔运用斯蒂芬森的布列坦尼亚桥管箱结构解决了这个难题。他在船的内外壳之间夹上纵向管，形成夹层结构，再用横管把它们纵向相连，这样整个船体就像一个巨大的匣形梁。罗伯茨的打孔机在这艘大船身上打了300万个铆接孔。

1858年1月31日，“大东方”号第6次尝试下水，终获成功。原来估计下水的成本为14000英镑，而实际涨到了100000英镑，其他成本也一个劲地往上涨，没等首航就有传言说要把“大东方”号拍卖了。至此，“大东方”号的造价达640000英镑，简直是个天文数字。船东们已经负债90000英镑，而轮船的引擎还未全部安装，其他设施也尚待完备。不久发生了1858年的印度兵变，英国的东方贸易做不成了，于是转舵去大西洋，到大西洋沿岸做贸易好像更有诱惑力。随着大船上装配物件的增多，整个费用也不断抬升。大船的股票价值缩水到面值的1/5，而债务却只增不减。首航时，船上只有46名乘客，而船的实际载客能力为300人 。返航时，船上也只有72名乘客。1863年，公司的董事们决定停航。一年后，因拍卖无法兑现保底价，巨轮被生生卖掉了。一位买主说：“巴伯先生赶到利物浦参加拍卖，怪事啊，造船花了100万英镑，船上光材料就值10万，可卖给我们只要25000英镑。”

“大东方”号有了新事业，为它找到事业的是一个叫菲尔德的美国百万富翁，时年34岁，他靠造纸起家，积攒了一大笔财富。1858年，他在大西洋铺设海底电缆，成功地把纽芬兰和英格兰联系在一起。但开通电缆通信当天，首次传送消息却莫名其妙地失败了。经检查发现，早期电缆的制造工艺有问题，电缆的铜芯扎破绝缘层，接触到了海水。不少人提出新的更精细的做法，使电缆达到绝缘要求。接下去是要找一艘船，可运载2000英里长的新型电缆以及铺设电缆所需的设备，另载120只羊、10头牛、20头猪和一大群鸡。遍观瀚海，只有一艘船够大，它就是“大东方”号。“大东方”号第一次铺设电缆时，铺了约1000英里，电缆突然断了。1866年6月进行最后一次铺设。此时的巨轮已更换成改进型引擎，它承载着2400英里长而总重量仅5000吨的新式电缆，8500吨燃煤，跟以前一样，还载着500吨设备和各种农产品。这次铺设很成功。同年6月26日，电缆传送了第一条用莫尔斯电码编发的消息。

整个铺设过程有一样东西很关键，那就是新型的电缆绝缘材料。它是外科医生蒙哥马利（William Montgomerie）在新加坡发现的，名叫“古塔波胶”，是一种用古塔波树的乳状树液熬制成的硬质而无弹性物质，用热水软化后可以模压成型。在寒冷高压环境下，它具有硬而不脆的特性，非常适用于深海环境。后来，古塔波胶还被用来制造北极探险用的划艇、号角形助听器、听诊器、家用电报机、传声筒、假牙和牙填料、化学仪器、机械传动皮带等。另外，它还是墨水瓶架、笔盘、提篮、花瓶等物件的装饰材料，也常用作毛皮、纸型、纸板、木料、纸和金属的替代品。

以后，人们又发现古塔波胶是制作高尔夫球的理想材料。1744年，在苏格兰的利斯成立了世界第一家高尔夫俱乐部。1754年，另一家高尔夫俱乐部在圣安德鲁斯开张，18洞的高尔夫球场就是在圣安德鲁斯发展出来的。以前，高尔夫球场少的有5个球洞，多的有25个球洞。圣安德鲁斯球场是长条形，顺水岸修建，最初是出去11个洞，回来11个洞。最后减为18个洞，遂成高尔夫球的标准场地。17世纪早期，羽毛芯皮球取代了黄杨木做的木球，但羽毛芯皮球容易浸水，而且不够圆。无怪乎后来古塔波胶做的高尔夫球一上市就引起了一点轰动。起初，古塔波胶高尔夫球飞得不高不远，后来有人注意到球在打过几次后就飞得又高又远了，于是就专门用小锤子把球敲一敲，好让它飞得高、飞得远，今人称之为“造窝” 。1850年，古塔波胶制成的新式高尔夫球比老式球便宜又耐用，推动了苏格兰高尔夫球运动蓬勃开展。

随着苏格兰工业的迅速发展，铁路线不断延长，苏格兰的休闲活动也乘势兴盛起来。18世纪后期，经济增长开始加速，跨大西洋的贸易量增长很快，制造商纷纷利用苏格兰绝佳的地理位置来拓展大西洋贸易。苏格兰成为烟草、白糖、棉花的贸易中心。随着贸易发展，苏格兰兴建了一些基础设施，如银行、仓库、港口等，为工业的进一步发展创造了条件；特别是在1801年考尔德钢铁公司的品质分析员马希特（David Mushet）于苏格兰西部发现了储量丰富的黑铁矿石之后。这种矿石的特点是含铁多，还夹杂着煤，不过必须用大量的热才能将其熔化，冶炼并不划算。

1816年，格拉斯哥新建了一个煤气厂，经理是尼尔森（James Beaumont Neilson），以前是罗巴克的波洛斯托尼斯煤矿的一名机车工人。尼尔森想了一个办法，让黑铁矿石好用又赚钱，一举改变了苏格兰的工业面貌。1820年，他开始琢磨把煤气卖给冶炼厂的方法。多年来人们一直认为，冬天铁厂炼出的铁比较多，那么铁厂用鼓风机致冷应该会提高产量，但事实并非如此。尼尔森通过实验证明：用鼓风机吹入热风才会提高产量。他将一根管子绕在一只煤气炉上，让空气通过该管道，以此来增加炉火的热度，节省燃料。尼尔森和当地的实业家查尔斯·马金托什（Charles Macintosh）合伙，研制出一套鼓风设备，空气经过安装在煤气炉上方的管道被加热到600华氏度（近316摄氏度）。采用这种热风炉炼铁，铁产量增加了两倍。更可贵的是，用热风炉产生的热量足够熔炼黑铁矿石，又因为矿石本来就含有铁和煤，所以熔炼时无需另添燃料。

1830年，苏格兰的生铁产量为40000吨；使用黑铁矿石冶铁仅10年，生铁年产量就增加到25万吨。1848年，仅拉纳克郡一地就有15家炼铁厂、92座熔炉，苏格兰一年的铁产量达50万吨。铁价便宜也带动了苏格兰的造船业。1835年，克莱德河沿岸生产的船只仅占英国船只的5%，而在1851—1870年，这一带的造船总量占英国造船总量的70%。

同尼尔森合作搞热吹炉项目的合伙人查尔斯·马金托什还与格拉斯哥煤气厂签了另一桩生意。煤气生产过程中（必须烘烤煤炭才能收集放出的煤气）产生两种副产品——煤焦油和氨水，一般是将其排放到河里或丢弃在采石场了事。查尔斯·马金托什的父亲乔治·马金托什（George Macintosh）从1777年开始一直生产一种名为“苔色素”的染料。苔色素可把毛织品和丝织品染成紫色或淡紫色，如果和酸一起使用还能染出红色，再加入碱又可以变成紫色或蓝色。给纸染色的工人也用苔色素，他们称之为“石蕊”。该染料的主要原料是地衣和氨。从前，氨主要取自朋友们、工友们的尿液。1819年，人们开始从煤焦油里提取氨。煤焦油经深加工还能生产石脑油。查尔斯·马金托什便用石脑油来液化橡胶，然后将液态橡胶涂在两层棉布间，制成了第一件雨衣（时至今日，英语中还用马金托什的姓氏来指称雨衣呢） 。

早年，老马金托什和戴尔（David Dale）合伙创办了一家生产染料“土耳其红”的工厂，但以失败告终。1805年工厂被低价出售。戴尔是苏格兰最早的纺织厂厂主，是苏格兰第一座纺织厂创建者。合作经营失败后，他又在纽拉纳克的克莱德河畔建起一座工厂。1799年时，该厂是苏格兰最大的工厂，员工超过1300人。就在这一年，戴尔把厂子卖给一家在曼彻斯特的公司，那家公司安排一个叫罗伯特·欧文（Robert Owen）的当经理。后来，欧文经理娶了戴尔的女儿为妻。欧文的社会态度比较开明，他为纽拉纳克厂的员工创造了一个全新而自在的工作环境，并为他们及其子女提供教育和医疗服务。1824年，欧文成了某一事业的指路明灯，这个事业最终演变为社会主义运动。欧文移居美国并在印第安纳的新哈莫尼建了一个乌托邦公社。1827年乌托邦公社玩完，欧文返回英国。

欧文的4个儿子继续留在美国，成了美国公民。大儿子罗伯特·戴尔·欧文（Robert Dale Owen）追随父亲的开明思想，先在印第安纳州立法机构工作，后来去了华盛顿特区，支持妇女避孕、妇女解放等主张。他写过一本节育小册子，名为《道德生理学》（ Moral Physiology ），1830年出版。他还为诺尔顿撰写《哲学的果实》一书提供了很多素材（诺尔顿竟谢都没谢一声）。贝赞特把这本书拿到英国重印，结果惹来官司，说她传播淫秽读物。

1846年，已经当上众议院议员的罗伯特·戴尔·欧文向美国国会提交议案，要求美国接受一份境外的大额遗赠。历史真是奇妙：这份遗赠通过老欧文的岳父戴尔把欧文和格拉斯哥煤气厂的经理尼尔森联系在了一起。而尼尔森当年的老板就是企业家罗巴克。罗巴克因为对煤矿感兴趣，所以结识了瓦特，而那时的瓦特正绞尽脑汁，研究如何提高纽科门蒸汽机（用来抽矿井里的水）的工作效率。罗巴克在爱丁堡附近他的宅院里给瓦特弄了一间小屋，让他做实验，还替瓦特还了债。条件是：日后瓦特的实验成果只要赚到利润，都要与罗巴克四六分成，罗巴克拿大头。1772年，罗巴克将自己的股份卖给了伯明翰的金属制造商博尔顿。1774年，博尔顿成了瓦特蒸汽机的制造商。

大约10年后，瓦特钱多得可以纵情于理论性强一点的科学研究了，于是他写了一篇论文，讲述他为研究水的构成所做的几次实验。不料此举令他跟卡文迪什勋爵（Lord Henry Cavendish）发生冲突，卡文迪什宣称自己早在瓦特之前就已发现了水的组成（即两份氢和一份氧）。谁先谁后的争执最后争到了皇家学会出的几处错误上，这主要是因为文献出版日期和信件接收日期有误。1785年瓦特成为皇家学会会员，见到了卡文迪什，两人友好地化解了矛盾，那时他们才知道，原来他俩是彼此独立地研究了同一问题。

一年前，也就是1784年，卡文迪什和一个叫詹姆斯·梅西（James Macie）的年轻助手前往苏格兰的芬格尔山洞 进行地质考察。梅西是诺森伯兰公爵（Duke of Northumberland）的私生子，一个狂热的业余科学家。1786年，梅西刚从牛津毕业，卡文迪什就推荐他加入皇家学会。梅西的事业由此开始。他的突出贡献是：在竹节里发现了一种燧石样的物质，发明了制作咖啡的新方法（现代真空法的前身），研究了眼泪，确认了一种菱锌矿。

梅西的私生子身份严重妨碍了他的活动：他在法国出生时，英国就给他开具了归化证，上面写得清楚：他“不得进入枢密院；不得担任议会议员；不得担任文武官职或在机要岗位工作；不得接受土地、房屋、任何类别可继承财产的转让，不论这些可继承财产是由国王转给他，还是转给代他保管的任何个人或团体的，且不论此件中是否包含与前述意旨相抵触的内容”。不过，这份证明也许对建立世界上最大的科研机构有好处，因为倘若在梅西百年之后，他在世的血亲中没有继承人，按照梅西的遗嘱，他的全部财产（相当于104960金英镑）将捐赠给美利坚合众国。这笔遗赠就是罗伯特·戴尔·欧文1846年议案讨论的主题。

这批金子早在1838年上半年就转到美国了，运抵时已全部重铸成美元金币，共计50多万（相当于现在的20亿美元）。之后，经过美国历史上几次花样复杂、形式多变的金融交易后，这笔近550000美元的资金差不多即刻被投进了阿肯色不动产银行（收益率很低），直到1860年才被收回。1845年的若干次调查查出了问题：这家银行过高估计了它的不动产，差不多要玩完了，对这笔投资该偿付的利息竟一分不给。议员们跑到国会山展开了激烈讨论，最后商定由美国财政部出面为未支付的银行利息作担保。至此，国会接纳欧文的议案完全没了障碍。

至此，这笔遗赠才真正有望实现梅西在1826年订立遗嘱的初衷——在华盛顿建立“一个增进与普及知识”的机构。遗嘱规定：该机构必须以梅西本人的名字命名。鉴于梅西在父亲去世时已获准承袭诺森伯兰公爵的家姓（史密森），所以这个新建的美国机构就被顺理成章地定名为“史密森学会”。 dnyrosdZ9IMJGWd+sMCcfCgLevdZjhZvXm8RNxAxeyqksx0MMKdKv4nDW7kX1S1f