为什么詹姆斯·哈格里夫斯被称为全能的人?

在英格兰西北部,靠近爱尔兰海,有兰开夏郡。这里的纺织业历史悠久,被称为英国纺织业的摇篮。哈格里夫斯来自兰开夏郡。哈格里夫斯出生于1720左右。20岁后,他定居在兰开夏郡布拉克郊区,过着木匠和织布工的贫困生活。

由于哈格里夫斯既是织布工又是木匠,他经常接触一些机械,积累了丰富的生产实践经验。当时还没有专门设计制造机器的专业工程师。安装旋转装置和组装机器零件的工作由木匠、铁匠、锁匠或钟表匠完成。哈格里夫斯因为自己的职业,对机械的安装和维修很熟悉,所以经常有人找他帮忙。人们钦佩他高超的技艺,称他为“全能的人”。在机械安装、修理和制造方面的长期实践,弥补了他在正规学校教育方面的不足,为他日后发明新型纺纱机奠定了基础。

哈格里夫斯有一个邻居是生产印花织物的。1762年,制造商雇佣哈格里夫斯为他制造一台梳棉机。在此之前,圆柱形梳理机已经被一个叫刘易斯·保罗的人发明了。哈格里夫斯根据刘易斯·保罗的梳棉机的外观完成了这台机器的制作。这种梳棉机的结构很简单,由一个带金属齿的凹槽和一些圆柱形的梳子组成。然而,在制造这台梳棉机的过程中,哈格里夫斯进一步增加了他关于力学的知识。难怪一位科技史家说:哈格里夫斯在1762年制造出了梳棉机,“这是他机械师和发明家生涯的开始”。

英国的传统工业是毛纺织。直到17世纪末,兰开夏才首次建立起棉纺织业。因此,在当时的英国,棉纺织业是一个新兴的工业部门。因为是新兴的工业部门,受封建行会和传统法规的束缚较少,更容易采用先进的生产技术。为了与传统产业毛纺织工业和从国外进口的棉纺织品竞争,棉纺织工业的技术创新尤为迫切。需要是一切发明的前提。哈格里夫斯发明的新型纺纱机是当时棉纺织业技术革新形势的产物。

在哈格里夫斯发明新的纺纱机之前,纺纱是用旧的手摇纺车进行的。每个人操作的手摇纺车只有一个锭子,一次只能纺一根纱线。直到18世纪初,这种手动纺车效率很低,但也只能勉强满足老式织机对棉纱的需求。然而,在18世纪开始后,情况发生了变化。

1733年,机械师约翰·凯发明了“飞梭”。配有这种梭子的织机不仅能织出更宽的布,而且织造效率也提高了一倍。然后,他的儿子罗伯特·凯对其进行了改进,使其使用起来更加方便。由于织造效率的提高,纺纱工必须纺出8到12根纱线才能满足一个使用有梭织机的织布工的需要。棉纱供不应求,纱线短缺极其严重。据说在1760年,曼彻斯特有一个织布工,每天要走五六公里路,从五六个纺纱工那里收集棉纱,供应自己一天的织布。如果一个纺织工想得到更多的棉纱,他必须用一件外套或一条新丝带贿赂纺纱工。

棉纱长期供不应求,使得棉纱价格不断上涨,棉厂老板感到难以承受。由于缺少纱线,一些棉纺厂停止了生产。为了增加棉纱的产量,有必要发明一种新的纺纱机。1735年,一位名叫约翰·怀亚特的木匠发明了纺锤纺纱机,并于1738年获得了专利证书。但由于这种机器很不完善,经常发生事故,所以在实践中没有得到推广应用。棉纱供应不足的问题仍未解决。

在这种情况下,英国政府采取了各种措施。比如大力兴办纺纱学校,奖励农村纺纱生产,甚至在监狱、孤儿院开始纺纱。1761年,英国“奖励工艺协会”发布公告,设立奖金,征集发明新型纺纱机。文告庄严宣布:“该奖将授予能同时纺出六根羊毛纱、六根亚麻纱、六根棉纱或六根丝纱,并且只能由一个人操作和观看的机器的最佳发明者。”于是,这样的纺纱机终于被发明了,这就是哈格里夫斯的珍妮纺纱机。

棉纱供不应求,尤其是在兰开夏郡。作为一名织布工,哈格里夫斯经常苦于拿不到足够的棉纱。他看到妻子和女儿从早到晚用手摇纺车纺纱,不仅辛苦又累,效率也很低,每天纺的纱线很少。所以好怀念,怎么改进手纺车,让棉纱出去快一点?因为有一定的机械实用知识,他琢磨着用木工工具和技术去设计和实验,以至于废寝忘食。

当哈格里夫斯不断观察和研究老式手摇纺车时,有一天,他偶然看到妻子的手摇纺车掉在了地上。当时,纺车上的锭子由横卧状态变为直立状态,而纺车继续转动。这个极其普遍的现象引起了他的注意。他喊道:“珍妮,你快来看,你的纺车翻车了!””“捡就是了,有什么大惊小怪的?”妻子淡淡地说道。但是哈格里夫斯并没有马上把纺车举起来,而是面对着掉在地上的纺车进行了仔细的观察和思考。他想,如果几个锭子垂直排列,用一个轮子带动,岂不是提高了纺纱效率?因此,他开始设计和制造一种带有八个垂直锭子的新型纺纱机。经过测试,完全成功,棉纱的生产效率一下子提高了8倍。哈格里夫斯喜出望外。因为这种新型纺纱机的研发灵感来源于落地的手纺车,所以他将这一发明归功于妻子,并以她的名字命名为“珍妮纺纱机”。

哈格里夫斯发明珍妮纺纱机的故事广为流传。在流传的过程中,故事难免有不同,但总体来说,都是相似的。有一种说法是珍妮是他女儿的名字。哈格里夫斯为了纪念他的女儿,将新纺纱机命名为“珍妮纺纱机”。关于哈格里夫斯发明珍妮纺纱机的时间也有两个版本:一个是在1764年,一个是在1765年。珍妮是他老婆的名字还是他女儿的名字,是1764还是1765发明的,跟这个新型纺纱机本身关系不大,不需要考证。

据相关史料记载,珍妮纺纱机的结构比较简单。它用四根柱子和几根横杆组成一个长方形的框架。两排锭子并排布置在机架的一端。在框架的上方,有两根互相紧贴的木杆。两根木杆放在一个支架上,可以随意来回滑动。在车架的一侧,安装了一个带曲柄的大轮子。一根皮带缠绕在大轮上,皮带缠绕在安装在车架下的转轴上。转轴通过传动装置与两排立轴连接。操作时,旋转者右手摇动大轮,左手握住支架。当大轮子转动时,所有的锭子都转动。这样,事先经过梳理和纺制的棉花就会被拉伸和加捻,同时纺出纱线。

珍妮纺纱机是一种多锭纺纱机,显然是由老式手摇纺车衍生而来的。它把锭子集中在许多手动纺车上,转移到一台机器上,由一个大轮子带动,从而使一个工人能够完成过去几个工人的工作,大大提高了劳动效率。哈格里夫斯最初设计制造的珍妮机只有八个锭子,一次可以纺八根纱线。后来经过改进,锭子数量不断增加,一次可纺18、80甚至100根纱线。由于棉纱产量增加,纺纱跟不上织造的问题得到了解决。

哈格里夫斯发明的珍妮纺纱机体积小巧,可以放在一个小房间里,非常适合家庭使用。同时只需要用手摇动,操作方法简单省力,即使是青少年也可以使用。哈格里夫斯并没有想到用它来发财,他只是想纺出更多的纱线来满足编织的需要,这样一家人的生活才能得到保障。因此,在珍妮发明之初,哈格里夫斯并没有立即将其公之于众,只是在自己家中进行了尝试。在试验过程中,他对珍妮机的结构进行了一些改进,使其日臻完善。

1767年,珍妮纺纱机发明后的两三年,哈格里夫斯做了几台珍妮机,公开出售。这是一场灾难。原来,自从他在家里试用珍妮机后,生产出了更多更快的棉纱,引起了别人的注意。现在,他把珍妮的机器公开销售,大大增加了购买珍妮机器的人的棉纱产量,所以很多人都嫉妒和反对。他们认为珍妮纺纱机应用后,老式的手动纺车将被挤出市场,因此他们将不得不破产,失去工作。结果这些人蜂拥到哈格里夫斯家里,把纺纱机全毁了。哈格里夫斯在布莱克本再也住不下去了,他只好带着家人在1768年从兰开夏郡逃到诺丁汉,在那里定居下来。在这里,他和别人合伙开了一家小工厂,用珍妮纺纱机生产织袜子用的纱线。

当时的诺丁汉和兰开夏郡一样,由于供应不足,棉纱严重短缺。哈格里夫斯来到这里后,开始为珍妮的纺纱机申请专利。为了得到认可,他详细描述和讲解了珍妮纺纱机的结构、性能和操作方法。7月1770,哈格里夫斯获得了正式的专利证书。然后,他开始大量制造和销售珍妮纺纱机。

然而,哈格里夫斯在出售珍妮的机器的过程中遇到了麻烦。因为珍妮的机器结构简单,所以很容易复制。结果一些厂家买了这种新型纺纱机后,很快就自己仿制,推广开来。然而,他们没有依法向哈格支付使用费。为了保护自己的专利权,哈格里夫斯不得不与那些制造商的非法行为作斗争。在起诉这些人的过程中,他花了很多钱。原来,哈格里夫斯搬到诺丁汉一段时间后,通过制造和销售大量珍妮纺纱机赚了很多钱。但是为了打官司,在这方面投入了大量的资金。看来哈格里夫斯此时是铁了心要和不法厂商一争高下,所以不惜血本。据说已经有厂商表示愿意和他和解,答应付给他3000英镑,但是哈格里夫斯拒绝接受。可以看出,哈格里夫斯为了保护自己发明的专利权,花了远远更多的钱。遗憾的是,虽然投入了大量的金钱和精力,但还是败诉了。因为证明哈格里夫斯在收到专利证书之前已经出售了珍妮纺纱机,所以他的专利权被宣告无效。这件事对哈格里夫斯无疑是一个沉重的打击。

哈格里夫斯刚到诺丁汉郡的时候真的很穷。但自从1770获得发明专利后,由于珍妮机的大规模制造和销售,他的收入逐渐增加。虽然他在专利保护诉讼中遭受了损失和挫折,但他手里仍然有很多钱。1778年4月22日,哈格里夫斯在诺丁汉去世。有一种说法是哈格里夫斯后来死于贫困,这是不正确的。事实上,当他死时,他留给他的继承人一笔钱,这是4000多英镑。

哈格里夫斯发明的珍妮纺纱机,由于结构简单,使用方便,价格低廉,很快在英国各地推广使用。据统计,在哈格里夫斯死后的10年,也就是1788年,英国有不下20000台珍妮纺纱机。尤其是在兰开夏郡,珍妮机很快取代了老式纺车。有一本书叫《新工业体系的起源》,描述了梅勒村的情况,说:“旧纺车被扔进了垃圾堆。现在人们只用多锭纺纱机纺纱。”这里说的多锭纺纱机就是珍妮纺纱机。除了兰开夏郡,其他郡,从1775到1785,珍妮纺纱机也迅速普及。

珍妮纺纱机的发明是棉纺织技术的一大飞跃。它使棉纱产量迅速增加,引起纺织行业的一系列变革,带来深远的社会影响。因为棉纱的生产成本降低,布料的价格也降低,从而增加了对布料的需求。于是,原本从事农业的织工逐渐放弃农业,成为完全靠工资生活的无产者。与此同时,在珍妮机的使用挤掉了旧纺车之后,一些曾经从事家庭手工业的纺纱工人因为买不起珍妮机而放弃了农业,转而和拥有珍妮机的人一起工作,成为雇佣工人。织工和织布工遗弃的土地被农业资本家买下,从而建立了大资本主义农场。这些情况表明,珍妮纺纱机的发明和广泛应用不仅促进了棉纺织业的发展,而且对改变社会生产关系也起到了作用。

珍妮的纺纱机靠人力摇晃,纺出的棉纱不够结实。为了克服这一缺点,有必要继续进行技术创新。于是,水力纺纱机、缪尔纺纱机、水力织布机等新机器相继发明。一系列机床的发明促使蒸汽机作为动力机器的诞生。一项技术创新推动着另一项技术创新。当我们回顾给世界带来巨变的工业革命时,不要忘记在机器生产取代手工劳动的过程中做出巨大贡献的哈格里夫斯。