創客是什麼
——開展創客活動序
作者：李建海
2017年度的諾貝爾化學獎頒給了冷凍電鏡領域的三位物理學家，賈克·杜伯謝（Jacques Dubochet）、阿希姆·弗蘭克（Joachim Frank）和理察·亨德森（Richard Henderson）。
▲賈克·杜伯謝、阿希姆·弗蘭克和理察·亨德森
1990年，理察·亨德森成功地利用電子顯微鏡在原子解析度上生成了一個蛋白質的三維圖像，不難想像，該技術將會給精細化醫療領域帶來革命性的突破。
▲蛋白質三維圖像
毋庸置疑，科技創新需要先進的設備和人才團隊。但對於我們普通大眾來說，創新離我們是不是很遙遠？
今天本文的主人公並不是科學大神，也不是天才怪咖。
他是每個中學生熟知的，功率的單位就是以他的名字命名的瓦特，他改良的蒸汽機使人類直接進入工業文明。之所以選擇瓦特作為創客的代言人，是因為他就是普通的不能再普通的普通人。
▲瓦特改良的蒸汽機立體圖
在瓦特之前的蒸汽機是下面的模樣：在一個產生水蒸汽的鍋爐上安裝一個直立的氣缸，在氣缸中安裝一個活塞。首先，當打開鍋爐和氣缸之間的蒸汽閥門時，蒸汽便流入氣缸內，活塞被蒸汽的壓力頂起；接下來，當活塞上升到頂部時，關閉蒸汽閥門，同時短暫打開氣缸中的另一個冷水閥門。於是冷水被噴入氣缸，使得氣缸內的熱蒸汽冷凝成水，活塞又被大氣下壓；當活塞到達氣缸底部時，再打開另一個閥門將氣缸中的水放掉後再將其關閉，這樣就完成了一次循環。
重複這一過程，活塞就可以上下往復運動。該機器第一次代替了人力、畜力，叫紐科門蒸汽機。
▲瓦特改良前的蒸汽機工作原理圖
要知道，瓦特既不是工程師，也不是科學家，而是格拉斯哥大學提供機器裝置的商人。瓦特傳奇故事的勵志性正是源於此。
為了教學的需要，格拉斯哥大學有一臺紐科門實驗機。這臺實驗機是按照實物等比例縮小製成的，其結構和實物十分相似，但卻無法運轉。學校請來很多專家來檢查故障但都失敗了。
這時，瓦特出場了。
在排查故障的過程中，瓦特發現，本該用來推動活塞的蒸汽，很多都變成水浪費掉了。當蒸汽機縮小後，氣缸壁的表面積和體積之比變大了。因此，噴射冷水對氣缸壁的冷卻浪費的能量比大型蒸汽機更加顯著，造成的結果就是大型的實物蒸汽機運轉起來問題不大，但縮小後的實驗機就轉不起來了。於是，氣缸壁冷卻造成蒸汽能量的浪費，紐科門蒸汽機的這一缺陷在實驗機上被放大，最終被瓦特發現。
如果故事到此結束，那麼瓦特也不會成為真正的瓦特。這一發現，開始了瓦特傳奇的開掛人生。
他像科學家一樣開始了基礎研究，建立了自己的實驗室。
最終瓦特將紐科門蒸汽機暴漏在大氣中的氣缸改為密閉式，使得活塞的運動不再依賴大氣壓，而全部是蒸汽驅動。這樣一來，就不在需要噴射冷水冷卻，大幅的提高了蒸汽機的效率。
瓦特還將活塞的往復運動轉換成車輪的旋轉運動。
▲瓦特改良後的蒸汽機工作原理圖，粉色小點表示熱的蒸汽，藍色小點表示做功後冷的蒸汽
瓦特的成功是源于格拉斯哥大學一臺無法工作的蒸汽實驗機，還是源於他刨根問底、追求完美、死磕到底的做事風格呢？在瓦特看來，他只是盡力將蒸汽機做到極值，誰曾想改變了世界呢。
▼彩蛋，和兒子一起做的「水車」