北美和俄罗斯平原是我们的玉米地；芝加哥和敖德萨是我们的粮仓；加拿大和波罗的海是我们的林场；澳大利亚和西亚是我们的牧羊地，阿根廷和北美的西部草原有我们的牛群；秘鲁运来它的白银，南非和澳大利亚的黄金流到伦敦；印度人和中国人为我们种植茶叶，而我们的咖啡、甘蔗和香料种植园遍及西印度群岛；西班牙和法国就是我们的葡萄园，地中海是我们的果园；长期以来早就生长在美国南部的我们的棉花地，现在正在向地球的所有的温暖区域扩展。
——斯坦利·杰文斯
（William Stanley Jevons，1835—1882）
耒耜时代
西方传统认为，是上帝创造了人。但马克思却认为，是劳动创造了人。这在当时无疑是颠覆性的，甚至大逆不道。马克思因此不仅发现了劳动，而且发现了“人”——人是一种“劳动动物”。人类的劳动产生了财富，也产生了工具。
作为劳动的“物化”，工具一直被视为人类的专利。人类学家曾经将人定义为懂得使用工具的动物，后来发现黑猩猩、渡鸦和海獭等也都能使用工具，人类又被定义为既能使用又能制造工具的动物。事实上，有些动物也会制造工具，人类学家就在塞内加尔发现一群会用树枝制造长矛作为武器的黑猩猩。近代科学思想的奠基者培根在《新工具》一书中说：“事情是要靠工具来做的，离开工具就做不了什么事情。”工业时代的本杰明·富兰克林认为，人类最恰当的定义是“工具制造者”。恩格斯将是否会制造工具视为人与动物的根本区别，“没有一只猿手曾经制造过一把即使是最粗笨的石刀”。
从生物学角度来说，人类相对于其他动物，大脑所占身体比例特别大，多出来的新大脑皮层可以产生有意识的思想。在大多数哺乳动物中，这部分只占脑容量的30%到40%，灵长类可达65%，而人类是80%。同时，支持人类大脑运行的成本极其高昂，大脑只占身体的2%，却要消耗所有能量的20%。[435]智慧给人类所带来的好处是明显的。工具传递出来的是人的能量和技巧，而不是工具自身。刘基在《郁离子》中有一个有趣的比较，指出人之所以超越老虎和一切动物，就是因为工具所体现的智慧：
虎之力，于人不啻倍也。虎利其爪牙而人无之，又倍其力焉，则人之食于虎也无怪矣。然虎之食人不恒见，而虎之皮人常寝处之，何哉？虎用力，人用智；虎自用其爪牙，而人用物。故力之用一，而智之用百。爪牙之用各一，而物之用百，以一敌百，虽猛不必胜。故人之为虎食者，有智与物而不能用者也。[436]
毫无疑问，人类是对工具最痴迷、最崇拜的动物，工具的历史构成人类进化的历史。模拟人类文明起源的《鲁滨孙漂流记》中，“白手起家”的鲁滨孙也总是反复强调：“只要有了合适的工具，我什么都能够创造出来。”荀子将制造工具视为人类的学习本能，“假舆马者，非利足也，而致千里；假舟楫者，非能水也，而绝江河。君子生非异也，善假于物也”[437]。
250万年前的人类就已经能够制造简单工具，直到距今30万年前左右，人类才开始学会制造复杂工具。人类学家认为，在人类进化过程中出现的第一个突破是发明用双手使用的工具；通常一只手主要起稳定作用，另一只手施力，从此人类脱离了猿人时期，进入前现代人阶段。制造和使用多部件工具促进了大脑功能的发展，并为语言的进化提供了基础。因为制造复杂工具，需要提高动作技能和具备解决问题及制订计划的能力；或者说，正是复杂工具，才使人类演化到今天“无所不能”的程度。
人类对工具的崇拜常常体现为对工匠的尊敬。13世纪，蒙古“黄祸”如同一场野蛮的瘟疫，在欧亚大陆灭国屠城，所过之处，不分男女老少无一幸存，唯独不加害于工匠。孔子说：“工欲善其事，必先利其器。”在古代汉语中，“器”一般指简单的工具，而较为复杂的机器则称为“机”。简单的工具和较为复杂的机器对人类的影响是如此重要，以至于人们常常用它们来划分世界文明的各个阶段，比如石器时代、青铜时代、铁器时代，乃至蒸汽机时代。
距今300万年前，人类就已经开始用天然的石头（骨头）和木头制作工具，石器时代由此开始。“古之人民皆食禽兽肉”，石器工具的日渐丰富，使人类生活由狩猎采集向农耕游牧发展。这期间，最重要的是火和弓箭的发明。“钻木取火”技术实现了人对火的控制。“燧人氏”利用“木与木相摩则燃”的原理，“钻燧取火，以化腥臊”。火的发明完全改变了人类的食物结构，人类不再是适应大自然，而是要去控制大自然。恩格斯说：“就世界性的解放作用而言，摩擦生火还是超过了蒸汽机。”[438]一万年前的地球进入温暖的冰川时代，地球气候变暖，欧亚大陆的冰盖开始融化，海水淹没了大片的陆地和大陆桥，森林覆盖了欧亚大陆。人们焚烧森林，开垦土地，狩猎、种植和畜牧。“昔者昊英之世，以伐木杀兽，人民少而木兽多。”[439]早期的人类可以被称为森林人，他们甚至比现在的猩猩更为稀少。
人类第一个有效工具就是做锤子和斧子用的石头。与石头和木头相比，矿石和金属是非常难以驾驭的物质，它们不仅不易发现，也难以加工。相对而言，木材是石头之外，人类所遇到的最普遍，也最容易加工的材料。用石头制成的“手斧”是一种可以切割、砸击、投掷、挖掘的“万能工具”，出现在不同人类文明的早期时代。在甲骨文中，“工”字是一把石斧。一旦出现了石斧，人们就可以轻松地砍伐树木，清理土地；木材还可以被加工成为独木舟或其他器物。在中国早期历史中，留下大量关于“木器革命”的记载，如构木为巢、剡木为辑、横木为轩、直木为辕、揉木为轮、刳木为舟、斫木成器、凿木成机，等等。木器与石器相结合，使人类不仅走出穴居时代，而且跨越海洋，散布到地球表面的所有陆地和岛屿。
“古者丈夫不耕，草木之实足食也；妇人不织，禽兽之皮足衣也。不事力而养足，人民少而财有余，故民不争。”[440]在早期人类生活中，木器比石器的应用更加广泛。今天南非的丛林人仍在使用挖掘棍挖薯蓣。印第安人除了用挖掘棍挖取植物块根外，还用来挖开小动物藏身的洞穴，捕捉小动物；或者用挖掘棍敲打黏附在岩石上的软体动物，将其剥离下来。可以说，挖掘棍的使用启发了耒耜的发明和改进。
中国人很早就放弃了用手抓取滚烫的食物，木制的筷子一直被沿用到今天。在纸发明之前，中国以竹简和木简作为文字载体，这比欧洲的羊皮纸要更加方便和廉价。从这两点上，可以看出中国早期文明是非常发达的。
中华民族是世界上最早实行“专家开国”、“专家治国”的民族。传说中发明钻木取火的燧人氏、发明构木为巢的有巢氏，发现五谷和治疾病的神农氏，发明文字的仓颉，发明指南针的轩辕氏，发明陶器的陶唐氏，发明八卦的伏羲氏等等，无不被尊为“帝”与“圣人”。[441]
《易经》中说：“备物致用，立成器以为天下利，莫大乎圣人。”唐代孔颖达解释说：“备天下之物，招致天下所用，建立成就天下之器，以为天下之利，惟圣人能然。”其实类似这样的记载在中国早期典籍中并不少见。班固在《白虎通义》中写道：“至于神农，人民众多，禽兽不足。于是神农因天之时，分地之利，制耒耜，教民农作，神而化之，使民宜之，故谓之神农也。”
与世界其他文明一样，中国早期农业也完全是建立在木器之上的。所谓农具，完全是木制的。最简单的木器就是杵，“断木为杵，掘地为臼”[442]，杵臼是最原始的谷物脱粒器具。没有农具就没有农耕，最早的农业被称为耜耕农业。“神农氏作，斫木为耜，揉木为耒，耒耨之利，以教天下”[443]。“耒”是一个象形字，就是在尖木棒下部横着绑上一段短木；因为可以用脚踩在横木上加力，这使木尖可以插入更深的泥土，从而使深耕土地成为可能，农业因此而出现。《说文解字》云：“耒，手耕曲木也，从木推丯，古者垂作耒耜以振民也。”将“耒”的尖头做成扁形板状刃，就叫作“耜”。有了耒耜，才有了真正意义上的农耕。值得一提的是，直到上世纪50年代，西藏地区仍处于木器耒耜阶段，铁制农具极其少见。
随着耜耕农业的出现，原始的天文、历法、气象、水利、土壤、肥料、种子等知识和技术相应产生。
黄帝时代的黄河中下游一带，多为干旱少雨的平原或草原，在河谷、高台和坡地，草本植物较多。深厚的黄土层富含大量的氮、磷、钾等天然肥力，用放火清理完土地后，木制的耒和耜就可以轻松地翻开松软的黄土层，通过驯化野生禾本科植物，从而孕育出最早的农耕文明，中国文化也从这里起步。[444]
农业的富余带来了劳动分工。它将一些社会成员从粮食生产的必要劳动中解放出来。技工和工匠将注意力投入农业所需的新石器工具的研制上——适于田野耕作的锄和镰刀，还有用来碾磨谷物的杵和臼。另外一些工匠用黏土制成陶器，用来储藏谷物、酒和油，或者用作炊具，还有一些工匠则编织篮子和纺织布料。[445]
从物理性能上来说，木材兼具石头和金属的双重特性，其横断面的应力强度胜过石头，抗拉抗压强度和弹性类似钢铁，但木材的密度要比石头和金属小得多；而且不同的木材具有不同的物理特性，这种多样性使人们具有更灵活的选择余地。中国传统的广船一般以杉木制造，但战舰多以“铁力木为之”。铁力木号称硬木之王，密度同于水，强度堪比钢铁；经过专家计算，以50毫米铁力木替换180毫米杉木制造的舰船，强度可增加九倍，硬度可增加四倍多，而重量只多了10%。在传统条件下，木材要比金属更易得，也更易加工；最重要的，木材是自然生长的，可以得到不断补充。
在人类绝大多数时间里，木材不仅构成人类器具的主要材料，也是燃料的主要构成。在19世纪钢铁—石油时代到来之前，人类始终生活在木器时代。与木器相比，石器和青铜实际只是辅助性材料。无论石器时代还是青铜时代，甚至铁器时代，在钢铁制品普及化之前，人类数千年文明史其实都可以称为木器时代。
从工具到机器
在很长的历史时期内，木器一直都是人类主要的甚至唯一的物质基础。比如中国古代兵器中的“殳”、“梃”和“杵”，其实都是木头棒子；武王伐纣据说“血流漂杵”。直到春秋战国时代，木棍和削尖的长矛仍然是主要武器装备。秦帝国末期，陈胜吴广起义亦是“斩木为兵，揭竿为旗”[446]。实际上，一些硬木堪比金属。波利尼西亚语中的武士（toa）就和铁木是同一个词，“人们用铁木制造棍棒和别的武器，用以解决人类普遍的问题，如受到侮辱，抢夺财产、女人，争夺权位，等等”。[447]
青铜和铁器出现以后，最先用于祭祀、奢侈品和战争，最后才进入生产和生活领域。在相当长的时期内，这种更加坚硬和可塑的新式材料并没有取代木器，反而使木材加工技术实现大跨越，进一步丰富了木器文化；同时，也使人类制作工具和机器的天赋得到充分的发挥。木材丰富的材料性能和来源，将手工业逐渐从农业中分离出来，实现了专业化和批量化；在很短的时间内，人类的木器制造技术就达到了炉火纯青、登峰造极的程度。
在木器时代，除了加工木材的切削刃具外，大多数工具和器具几乎都是木器。房屋和家具是木器；船和马车是木器；水泵和输水管道是用空心树干或者竹子；风车和水车是木制的；钟表是木制的；织布机和纺车都是木制的；锁和钥匙也是木制的；谷登堡印刷机发明出来一百年后，仍然是木制的；即使最重要的机器——车床和锅炉也是完全木制的。直到1810年，巴黎仍在铺设榆木管道。用木材来建造机器和工厂的做法，一直持续到19世纪的大部分时间里。在真正的铁路出现之前，用木制轨道铺设的“铁路”已经存在了两百多年，就连汽车和飞机刚出现的时候其实也是木制的。
早期人类用石斧加工木材的过程中，大脑空间得到了充分的扩充；日益复杂的大脑反过来又使工具更加复杂多样，以至于很多年后，人类终于开始制造复杂化的工具——机器。
现代考古发现，最迟在两万多年前就已经出现了弓箭。除了箭头和弓弦，弓箭的主体部分仍是竹木结构，特别是英国长弓和日本长弓，完全是用整根硬木制成。“断竹，续竹，飞土，逐宍（肉）”[448]，这首流传于中国上古时代的民谣证明，早期弓箭完全是竹子制成的。中国盛产竹子，它的韧性胜过木材。如果说钻木取火还属于工具的话，那么弓箭的出现标志着人类已经开始制造更为复杂的机器。
《易经·系辞下》中说：“弦木为弧，剡木为矢，弧矢之利，以威天下，盖取诸睽。”意思就是用弦把圆木或竹竿拉弯做成弓，把细木或细竹削尖做成箭；有了弓箭之利，就可以令他人畏服。作为人类发明的第一件机器，弓箭将投射变成了一种机械装置。弓箭具备了马克思所说的机器三要素：动力，人做的功（拉弦）转化为势能（张开的弓），起到了动力和发动机的作用；传动，拉开的弦收回，势能转化为动能，把箭弹出去，射到一定的距离，起到了传动的作用；工具，箭镞起了工具的作用，射到动物身上，等于人用石制工具打击动物。
与工具相比，机器更加复杂和更有效率，也更具有特定性和资本性。机器实现了工具与技术的整合；即使一台最简单的机器，也比工具更有效率。亚当·斯密指出：“和以前同样数量的工人，操纵着最先进的机器设备，能够生产出比以前多数倍的产品，这比使用工具生产的效果好得多。”一旦进入机器时代，制造机器就成为人类无法逃避的一种嗜好或者使命。
机床是制造机器的机器，没有机床就不会有现代机器的出现；现代以前，人们眼中的机床就是指木制机床。最古老的车床只有两个固定部件，它们夹着一个转轴，转轴上缠着绳索，用弯曲的树枝拉动绳索，从而驱动转轴转动；工匠用凿子抵住与转轴一起转动的木头，就可以将木头加工为圆柱形。后来经过改进，人们用脚踏板来驱动。这曾启发瓦特将蒸汽机的往复运动变为旋转运动。这种车床在欧洲具有悠久的历史。直到18世纪，其部件改为用金属铸造，动力也由脚踏驱动改为电力驱动，固定工件的法兰和固定刀具的滑动刀架使现代车床成为一件非常精密的机器。虽然说英国的莫兹利取得了现代车床的专利权，但其核心部件几乎都是来自古代流传下来的木制机床。
人们将原始社会分为旧石器时代和新石器时代。如果将钢铁时代称为新机器时代的话，那么木器时代就是旧机器时代。在16世纪的矿物学家阿格里科拉的《关于金属物品》一书中，有许多关于机器的漂亮版画；这些机器除去几根发条以外，其他各个部件其实都是木头制成的。早期的钟表就是典型的木制机器，这一点中外都是如此。利玛窦就承认，“中国人木制品的技术精确水平很早就在制作木制钟表的手艺中很好地体现出来了”，而且只有小巧玲珑的钟表才被奉为“精品”。[449]
无论中外，木匠无疑是传统时代最受人们尊敬的职业，木匠几乎是技术者的代名词。鲁班是中国木匠的祖师爷，“公输子削竹木以为鹊，成而飞之，三日不下，公输子自以为至巧。子墨子谓公输子曰：‘子之为鹊也，不如翟之为车辖，须臾刘三寸之木而任五十石之重。’故所为巧，利于人谓之巧，不利于人谓之拙。”[450]墨子所谓的“辖”，是插在轴端孔内的木制车键，以免轮子脱落；“车之所以能转千里者，以其要在三寸之辖”[451]。
作为西方文明最伟大的先知，耶稣就是一个木匠的儿子。发明航海天文钟的哈里森不仅是一个木匠的儿子，他也子承父业成为一个出色的木匠。1713年，当时才19岁的哈里森就造出了一台摆钟。这座摆钟几乎完全是用木头做成的：它用橡木做齿轮，黄杨木做轴，只在连接处用了少量的黄铜和铁。哈里森对木头的性能很熟悉，利用橡木的纹理，用最耐磨的部分做齿轮，以保证钟表的木齿不会因磨损而脱齿。这台木头钟表如今被完好地保存于伦敦同业工会会所的展览馆中。[452]
哈里森还制作过一座巨大的塔钟，为此他花了两年时间。这座塔钟也是木制的。哈里森特意选用油性的热带硬木制作零部件，根本不用润滑，当然也不用担心它生锈，因此具有几乎完美的精度。这座塔钟至今仍在报时，三百年来从未间断。
在古希腊时代，较少肉体痛苦的斩首被认为是贵族专享的刑罚方式。因为刽子手难免会砍偏，受刑者总试图通过行贿来得到“准确”。“为了达到完善的方法，必须依赖固定的机械手段——因为其力量和效果是能够确定的。”[453]中世纪后期，欧洲发明了断头机，这是一种既准确且极富效率的杀人装备：高高提起的铡刀沿着木质轨道疾速落下，人的头部与躯干即可瞬间分离。将杀人交由一台机器来完成，刽子手只需拉起或放下铡刀即可，这件看起来微不足道的事情体现了当时社会对机器的全民印象：机器就是权威的化身，它是公正和不可抗拒的。“断头台以一种神奇的方式，产生了至少在一个世纪前通过理性和哲学无法实现的光辉事业和有利于国家的恐怖。”[454]苏格兰人给断头机取了个可爱的名字，叫作“少女”。从英国的查理一世到法国的路易十六，断头机送走了专制君主，迎来了共和革命。“国王的战争结束了，人民的战争开始了。”在1791年的革命党人眼中，断头机如同中世纪宗教裁判所的火焚柴垛一样神圣，是用来举行“红色弥撒”的“伟大祭台”，或者说是“胜利的共和国的象征”。
据说发明断头机的是医生，医生虽不精通机械，但无疑更了解人体结构。“用我的机器，我可以用一眨眼的工夫就砍下你们的脑袋，你们都来不及感到一丁点儿痛苦。”一位名叫施米德的乐器制造商发现这个难得的商机，实现了断头机的大批量生产，但他的专利申请遭到拒绝，“给这种发明授予专利，会让人感到厌恶，我们还没有达到如此野蛮的境地”。在恶性竞争下，断头机的价格一落千丈，几乎每个省份都安装了断头机；接下来，甚至有人提出要在每个村庄都设一个断头台。人们赞美道：“断头台，人民的保护神；断头台，贵族的恐惧。可爱的机器，可赞的机器，断头台，替我们消灭暴君！”[455]法国大革命期间，平民第一次享受到了与贵族一样的平等待遇，其中就包括断头机。早些时候，酷爱机械的路易十六发现断头机的刀是平直的，认为这样效率较低，便改为三角形。他亲自执笔修改了断头机的设计，“国王仔细地审视着图纸……为了说明自己的意思，手拿沾水笔画出了他认为应该如此的器具图形”[456]。最终，路易十六也被推上了断头台，他得以亲身体验自己“改进”过的断头机。
法国1791年法典的第三条规定：“凡被判处死刑者均处以断头。”断头机体现了最大平等、最少痛苦、最少耻辱的“文明原则”，“死刑被简化为明显可见但瞬间便完成的事情了，法律、执法者与犯人身体的接触也只有一瞬间了，再也没有体力较量了，刽子手只须如同一个细心的钟表工人那样工作就行了”[457]。随着革命形势的发展，要处死的敌人越来越多，断头机的效率已不能满足革命工作的需要。随之，四铡刀、九铡刀的多铡断头机被制造出来，甚至有人发明了三十铡刀的断头机，可以同时处决30人。效率的改进是极其明显的，21名吉伦特党人处死用了38分钟；15名丹东分子处死耗时30分钟，54名红衫党人处死仅用时28分钟，平均一分钟就有两颗人头落下。1792年9月2日至9月6日短短的几天里，巴黎就有一千一百多人命丧断头机。一时之间，断头机成为共和国的中央舞台，这里每天都是革命群众的狂欢节。最后被推上断头机的是罗伯斯庇尔。革命到了这一天，差不多已吞噬了它所有的孩子。当法国人民欢呼拿破仑时，这位独裁者说：“假如把我送上断头机的话，人民也会这样跑来看热闹的。”
木器时代
如果说战争是技术进步的最大动力，那么投石机和大型弩炮无疑代表了木器时代的最高制造水准。无论在东方还是西方，木制的攻城器械几乎是古代世界最明显的标志，甚至巨木本身就是冷兵器时代的战术武器。中国古人还发明了一种大型水战利器——拍杆；在战舰交锋时，这种水上投石机可以用巨石将对方的舰船和水手击沉、击伤。
木器时代最大的成就就是船。从石器时代的木筏和独木舟，到铁器时代的桨船和帆船，人类在造船技术上体现了最大的创造力和工艺水平。作为一个包含动力、控制和承载用途的大型机器，船的发展轨迹实际也是世界前进的步伐。受木材物理特性限制，木船长度一般很难超过100米的极限。直到1890年，海洋中穿梭的商船仍然有90%都是木结构；直到1980年，摇橹的木帆船仍是中国大运河的主流。
除了造船，或许当推水车和风车了。这种木制机器与其说提高了效率，不如说已经取代了人力和畜力，这无疑是革命性的。1200年，十字军骑士将这项技术带回了欧洲[458]，将欧洲人从身心疲惫的劳役中解放出来。科技史学家林恩·怀特在《中世纪技术和社会变化》中称赞道：“中世纪晚期的主要辉煌成就不是大教堂和史诗，也不是经院哲学，而是推动了这样的潮流：这个庞大文明在历史上，第一次主要依靠非人力动力来生存，而不是奴隶或苦力的汗流浃背。”根据布罗代尔的研究，由水车驱动的磨房，其效率至少是两人推动的石磨的五倍。
水车在欧洲除了用来研磨粮食，也用来锯木料，以及其他很多用途。在10世纪的英格兰，有5000多部水车，平均400人就有一部；而当时英格兰尚属于欧洲比较边缘和落后的地区。[459]12世纪的法国有两万多部水车，这相当于50万名劳动者所贡献的能量。有些修道院里有四五台水车，吱吱呀呀，日夜作响。14世纪以后，水车几乎遍及整个欧洲河流，从上游到入海口。荷兰等低地国家甚至利用潮汐来推动水车。路易十四时期，为了保证凡尔赛宫的喷泉运行，在巴黎的塞纳河畔安装了14台直径达12米的水车；这些水车是如此壮观，甚至被称为“世界第八大奇迹”。
水车不仅用来磨面、汲水和锯木，还用来在造纸厂粉碎纸浆，在铁厂驱动风箱、铁锤和切割机，在制革厂击打皮革，在纺织厂驱动纺锤，在兵器厂驱动砂轮，在矿区抽取矿井中的积水、碾碎矿石。
著名的《技术史》[460]中提到，从16世纪到18世纪，水车一直是欧洲最重要的动力来源，它是采矿和冶金的基础。早期的水车可以将大约20%的水能转换为动力；到1800年，能效比提高了一倍；后来经过改进的水车效率甚至达到60%。但这种提高是有代价的，水车的传动机构越来越复杂；一个意想不到的结果是，制造水车的木工成为后来产业革命的核心技术力量。[461]斯米顿在1769年制造出了第一个铸铁水车轮轴，他设计的铸铁传动装置使水车达到了产生和传送动力的极限。同时，斯米顿的设计也标志着持续18个世纪的木制水车时代即将结束。
与欧洲相比，中国的木器时代要漫长得多。以至于“现代人把中国看成是一个建立在竹子和木头上的文化”[462]。以文字印刷来说，中国人在竹木简上写字，用竹木造纸；中国走出碑刻的石器阶段后，始终停滞于雕版的木器阶段，即使活字技术也多属木活字；相对而言，谷登堡印刷则是一场金属革命。
利玛窦曾经提醒人们，中国人木制品的技术精确水平很早就在制作木制钟表的手艺中很好地体现了出来。[463]作为形声字，“机（機）”字本身就表示了中国机器的木制特点。许慎在《说文解字》中对“机”字的解释是：“机，主发谓之机。从木，几声。”段玉裁注曰：“下文云：机持经者，机持纬者，则机为织具也。机之用，主于发。故主发者，皆为机。”按照这种解释，纺织机无疑是最传统的机器。
在古代中国，不仅各种器具都是木制的，而且连建筑都一色是木制；甚至不使用一颗钉子，就可以用卯榫连接得很好，这种“大木作”无疑体现了中国人制作工艺的精巧程度。最受收藏家追捧的“明式家具”完全是中国传统木建筑的升华，因此有“小木作”之称。这些流传至今的硬木家具都是价值连城的艺术品，哪怕是极细微的构件，都达到了力学、功用和审美的完美统一，榫卯咬合之精严巧夺天工，全无楔、钉、胶牵强之用。
中国古代最精巧的机械发明，当推指南车和独轮车；这两种全木制机器将轮子的作用诠释得淋漓尽致。值得一提的是，西汉的记里鼓车的机械原理与现代汽车里程表如出一辙。齿轮的神奇之处，在于它实现了速度与力量之间的任意转换。中国木器时代最著名的机械大师当推马钧，他用差动齿轮制成了传说中的指南车；经他改进的翻车、诸葛连弩、投石机和织丝机，功效都大大提高；他发明的“水转百戏”以水为动力，机械传动驱动木偶自动表演，堪称最早的机器人。可惜马钧一生不受重用，“巧无益于世，用人不当其才，闻贤不试以事，良可恨也”[464]。
根据机械史专家刘仙洲研究，中国的齿轮和机械技术在两汉时期就已经极为成熟，东汉张衡的水力天文仪便采用齿轮系统作为传动机构，这或许是世界上最早的机械钟。这些早期齿轮基本都为木制。关于指南车和记里鼓车，后世的《宋史·舆服志》中都有详细的记载。北宋苏颂发明的水运仪象台不仅采用了大量的齿轮传动系统，而且整合了中国传统的翻车、筒车、桔槔、天平秤杆等实用机械。
翻车是中国比较典型的木制机器，元代王祯在《农书》中有详细介绍：
其车之制，除压栏木及列槛椿外，车身用板作槽，长可二丈，阔则不等，或四寸至七寸，高约一尺。槽中架行道板一条，随槽阔狭，比槽板两头俱短一尺，用置大、小轮轴。同行道板，上下通周以龙骨板叶。其在上大轴两端，各带拐木四茎，置于岸上木架之间，人凭架上踏动拐木，则龙骨板随转循环，行道板刮水上岸。此车关楗颇少，必用木匠，可易成造。
王祯撰写的37卷本《农书》堪称中国古代木器机械大全，其中绘制的图纸就有281幅。书末作为附录的《造活字印书法》，详细介绍了作者发明的木制印刷机。王祯为此制造了三万多个木活字。为了提高拣字效率和减轻劳动强度，他还发明了一种转轮排字盘。王祯曾用他的木活字印刷机把《旌德县志》复制了一百多部，这比谷登堡要早整整一个世纪。
早在春秋时代，中国人就利用杠杆原理制造出了汲水机——辘轳和桔槔。桔槔是水车的前身，“凿木为机，后重前轻，掣水若抽，数如沃汤”。大型中国水车依靠水力自动运行，一直被用来灌溉和推磨。最著名的当属创建于明嘉靖三十五年（1556）的兰州“黄河大水车”。从广武门到雁滩河段，曾经水车林立，从单轮到五轮都有，蔚为壮观，兰州因此得名“水车之城”。黄河逝者如斯，水车亦不舍昼夜，自行将水提升10余米，每架水车可灌溉数百亩良田。
兰州水车与云南筒车相似，不过形体更大，外形如巨大车轮，有轴、辐条和外圈，直径从10米到20米不等，仅车轴直径就达一米。整个水车大小部件达400多个，却不用一根铁钉和任何黏合剂，全部使用木楔加固连接。更令人惊异的是，如此构思精巧、工艺复杂的大型机械装置，竟然从来没有图纸，全靠工匠秘传口授。为了保证水车整体的强度和运行的可靠度，不同部件选用不同物理强度的木材。主轴必须坚硬质密且不怕水浸，因此选用数百年甚至上千年的上乘的整株榆柳大树，或者南方青冈木。辐条和穿撑选用上等的整株松树，外弦用上等杨树。所有木材必须没有结疤和裂口，否则其物理强度就大打折扣，必然危及水车整体的安全。[465]
在世界各地，水力磨坊都十分常见。在这种机械装置中，动力转换和变速完全依靠齿轮组，而这些齿轮基本都是木制。在中国古画《闸口盘车图卷》中，对水力磨坊的机械装置有真实的再现。作为中国最常见的水车，翻车从东汉时代出现以后的很长时间里，一直只能依靠人力运行，后来发展到人力和畜力混用，这已经算是很大的进步，但始终没有发展到西方水车和风车那种高效和普及的水平；同时，其“功用一直没有超出把水从一个水塘提升到另一个来灌溉农田的范围”[466]。
相对于木制齿轮传动的翻车，中国风箱堪称中国古代最伟大的机器。这个完美的机器虽然完全是木制的，但它却大大促进了铁器的发展。有人认为瓦特蒸汽机的活塞设计就是受中国活塞木风箱的影响。与古老的皮囊鼓风器（即橐）相比，双回程的风箱的鼓风效率要高得多。在风箱之前，“排囊（排橐）”就已经得到广泛的使用，特别是由水力驱动的“水排”。“冶铸者为排以吹炭，今激水以鼓之也。”[467]水排由杜诗发明，韩暨有所改进。“旧时冶作马排，（为排以吹炭），每一熟石用马百匹；更作人排，又费功力。（韩）暨乃因长流为水排，计其利益，三倍于前。”[468]水排由水轮、绳带传动、杆传动和鼓风器等组成，已经具备了马克思提出的“发达的机器”须具备的三要素：原动机、传动机构和工作机（工具机）。
风车是与水车类似的一种革命性机器。通过这种机器，人类从大自然中可以采集大量的动力和能量，它的意义绝不比钻木取火逊色多少。“风车通过各种途径在欧洲很快推广开来，在12世纪末期已经得到了相当普遍的应用。”风车结合了水车和帆船二者的思想。[469]中国的风车使用虽不及欧洲，但对风力利用毫不逊色。中国从未出现过欧洲长期存在的划桨奴隶。中国不仅有大量的帆船，甚至还出现了靠风力驱动的陆地“帆车”，这令许多初到中国的欧洲传教士惊叹不已。
根据文献记载，欧洲最早的风车出现在1185年的英国约克郡，然后在短短数年间闪电般传遍了欧洲。其传播速度几乎可以与谷登堡印刷机相提并论。到1195年时，风车是如此普遍和重要，以至于主教开始对风车征收什一税。16世纪的荷兰号称“风车之国”，人们将风车作用发挥到极致，风车巨大的效率几乎可以与三个世纪后英国的蒸汽机相媲美。
“当上帝创造世界时，他遗忘了荷兰，所以荷兰是荷兰人自己创造的。”这是荷兰一句古老的谚语。因为三分之一的国土低于海平面，荷兰几乎是通过围海造田从大海中创造出来的，风车因此成为国家生存的依靠。根据马克思的统计，1836年荷兰全境有12000多台风车，提供的能量相当于60000马力。荷兰风车有4片扇叶，每片扇叶7.3米长，1.8米宽；在30千米/小时的风速条件下，可产生4.5马力的功率。风车作为荷兰的标志，除了被用来排水，风车磨坊每年要为欧洲加工50万磅来自东方的香料。此外，由风车驱动的锯木机实现了高度机械化，使荷兰成为欧洲最大的造船基地，几乎一天就能生产一条船；风车将木浆转换为纸张，驱动印刷机，使荷兰成为欧洲的书报生产中心。不幸的结果是，这些木制风车大大加速了欧洲森林资源的枯竭。
风车和水车虽然受到自然条件的影响，但风力和水力是免费的；风车和水车一旦建成，就可以一劳永逸源源不断地为人类工作。这种伟大的机器在无需奴隶的条件下，创造了伟大科学和工程技术。事实上，正是水车而不是蒸汽机，是木制机器而不是铁制机器——推动了18世纪的棉花革命。
圈地运动
随着哥伦布时期新航路的开辟，欧洲逐步成为国际贸易的垄断者。通过贸易和殖民，葡萄牙、西班牙和荷兰先后崛起。这场以国家暴力为后盾的商业革命彻底改变了欧洲，而英国无疑是最后一个出场者，但它却是最重要的——英国完成了从商业革命到工业革命的革命。马克思说：“荷兰作为一个占统治地位的商业国家走向衰落的历史，就是一部商业资本从属于工业资本的历史。”[470]西班牙衰落了，荷兰衰落了，英国崛起了。
从西班牙到法国，君主集权专制严重禁锢了商业和工业的发展。西班牙对现代商业的理解，仅限于从中美洲殖民地掠夺黄金和白银，然后将其挥霍一空；它不仅没有建立起本土工业，反而连传统的手工业也一起失去。[471]与局限于仅仅满足少数人奢侈欲望的传统商业（丝绸、香料、黄金、瓷、茶叶等）不同，现代工业面对的是大多数人的生活需求，因此而构成一场影响广泛的社会革命。
人们常常以为抢银行能致富，但真正的致富从来都离不开辛勤劳动。从中世纪开始，英国毛纺业就已经蔚然成风，很多农场主将农场改为牧场，因为同样面积牧场的收益是耕地的两倍。到都铎王朝时期，毛纺业已经发展成为这个国家的支柱产业。在古希腊神话中，金羊毛是财富的象征，而当时羊毛成为英国财富的基础。从1500年到1600年，英国的农作物价格上涨了四到六倍。与此同时，英国城市人口激增，伦敦人口从六万增至二十万；而在接下来的四十年中，还将增加一倍。[472]而这一切的根源就是“圈地运动”。[473]
正像斯宾格勒所说，一切高级的经济生活都是以农民为基础，并在农民身上发展起来的。为了获得更多的羊毛，庄园式牧场进一步扩张，公共耕地被用来放羊，传统的自耕农被从土地上驱逐，这就是托马斯·莫尔在《乌托邦》中所抨击的“羊吃人”的“圈地运动”。这一运动一直持续到1830年。整个18世纪，英国被圈占的土地达300万亩。1738年时，英国有150万人从事毛纺业，几乎占总人口的四分之一。1700年，英国出口的毛纺织品价值达300万美元。此后英国的毛纺工业一度由盛转衰，甚至处于勉强生存的状态。一百多年时间，英国毛纺业始终停留在原始的手工工场水平，使用效率很低的木制原始纺机，以水力和风力为动力，但最大的发展瓶颈还是原料。羊毛出在羊身上，牧羊需要大量的土地，而经过“圈地运动”，英国可用土地早已穷途末路。英国政府为了保护毛纺业，严禁羊毛出口并扩大进口，但依然无法改善原料短缺造成的产业困境。
在这个背景下，羊毛的替代品出现了。在很短的时间里，棉纺工业异军突起，成为英国工业革命的急先锋。从历史意义上来说，是棉花——而不是羊毛——催生了工业革命。如果说发端于“圈地运动”的毛纺工业只是工业革命的序曲的话，那么，棉花的出现则吹响了工业革命高歌猛进的凯歌。
英国本土原来并不生产棉花。直到14世纪，佛兰德尔才从威尼斯商人那里获得了原棉。虽然安特卫普是棉纺织业最早发展的城市，但18世纪以前，棉纺织业并不被人看好，根本不能与佛兰德尔的毛纺业相提并论。
在16世纪的“价格革命”[474]之后，17到18世纪的欧洲发生了一场“消费革命”。英国棉纺织业的迟缓，并不代表棉织品市场的不景气；实际正好相反，鲜艳柔软的棉织品往往比毛织品更受青睐。但令英国纺织业者无比沮丧的是，来自印度的棉纺织品完全垄断着英国市场。即使社会上流人物也都穿着印度的棉织品，而他们的仆人更不用说了；甚至王室成员也都喜欢中国丝绸和印度棉布。在一般富人家里，从窗帘到沙发垫子，从内衣到床上用品，几乎都是用棉花织成的白洋布或鲜艳的印花布。当时的一篇文章这样写道：
在伦敦一个温暖的夏日早晨，一个成功的商人掀开印花棉布被子，下床迎接新的一天。整理一下平纹细布睡衣，然后套上一件中国真丝睡袍。这时，女仆端着一套青花瓷茶具走进房间，里面装着茶、奶和糖。这位商人所不知道的是，他的乡下表兄弟们已经买了质量更上乘的进口印花厚布和印花棉布，而这些在伦敦还买不到。[475]
外来棉纺织品的市场冲击，对英国视为命脉的毛纺工业构成严重威胁。18世纪的英国政府曾经屡次颁布法律，严禁从印度和中国进口棉纺织品。英国毛纺业的行会组织也屡次发动“国货运动”，不惜以街头暴乱方式袭击棉织品商店和穿棉织品的路人。最后英国政府不得不以法律的形式宣布：严禁任何人买卖、穿着和使用棉制品。法国也出现了类似的情形，据说路易十四一次性就屠杀了16000多个企业家，唯一的罪状是因为他们进口和制造了棉纺织品。
与此同时，具有坚实基础的英国纺织工业穷则思变，不得不进行一场从羊毛到棉花的历史性转型。
从17世纪开始，来自美洲新大陆的棉花就源源不断地运往利物浦。同时，曼彻斯特也开始种植棉花，兰开夏郡的棉纺工业逐渐兴起。一开始，兰开夏郡的棉纺织品根本无法与印度的棉织品相比。他们将棉花与麻一起进行混纺，以坚韧的麻为经线，以柔软的棉为纬线，这种混纺织品逐渐获得英国人的青睐。曼彻斯特就依靠这种棉麻混纺工业起步，从一个小镇迅速成为英国的棉纺工业中心，从而带动整个英国工业革命浪潮的兴起。
当中国沉迷于轿子文化之时，文艺复兴时期的欧洲进入马车时代。到17世纪晚期，随着欧洲国际邮政系统的复苏，这种公共马车已经具备了钢制弹簧、玻璃窗和车闸，人员和信息的交流日益频繁，技术传播的速度明显加快。毫无疑问，纺织机械的进步成为这场革命的关键前提。“制造这些机械的木工工具——锯、刨、凿子之类的工具，也由工匠们用手制造出来了。另外，这些工具当然都是单独使用的，但是，他们又在机械上下一番苦功，将工具安装在其机床上，就能制造出手工不能加工出来的精密工件了。这样，手工业就开始逐渐被机械所代替了。”[476]
与印度手工棉纺织品相比，英国的棉纺工业一开始就处于不利的竞争地位，因为英国的人力成本要比印度高得多。印度的廉价棉纺织品迫使英国棉纺织商必须减少劳动力成本，发明更好的加工工序和生产机器，从而把生产成本降下来。如果英国仍然继续以手工工场模式进行生产，那么他们根本无力跟来自印度和中国的棉纺织品竞争。也就是说，要在这场国际贸易竞争中获胜，英国的棉纺工业只有华山一条路，就是必须采用大规模自动化的机器生产。
从技术角度来说，棉花比羊毛更容易进行机械化生产。羊毛来自动物体表，质量参差不齐，而棉花属于植物纤维，质地结实而均匀。因此棉纺织业一旦实行机械化，自然比毛纺织业更容易获得成功。
从飞梭到珍妮纺纱机
正如丝纺从中国开始，毛纺从欧洲开始，棉纺是从印度开始的。印度发明了纺锤和手摇纺车，先传入中国和日本，后在14世纪传到欧洲。相比欧洲一些国家，比如意大利和荷兰，英国纺织业的发展显得有些滞后。18世纪初，一些英国商人利用荷兰技术和意大利技术建起纺织厂。“在棉纺织业的技术创新中，伦敦同样扮演了重要角色，它是从欧洲大陆或印度引进技术的孵化基地，直到它们可以移植到各个省……直到1750年，在曼彻斯特的大型生产车间，还有1500台荷兰织机在运转。”[477]
16世纪中期，德国人于尔根在手摇纺车的基础上发明了脚踏纺车。他给轮轴装上曲柄，并与脚踏板相连接，用脚踏动踏板，使纺车转动。纺车带动纺锤旋转，空出来的双手就可以自由工作，于是两个纺锤同时可以纺出两条纱。与纺纱机类似，早期的织布机也很简陋；织工们把纱线紧紧地系在木架上作经线，然后再把纬线缠在小木梭上，用手来回在经线之间穿梭织布。在纺机发生革新的同时，织机也出现了变革。立式织布机全面取代了传统的卧式织布机，仅靠一两个人操作，就可以织出宽幅布。
1733年，曼彻斯特30岁的纺织工约翰·凯伊发明了“飞梭”。凯伊对旧式织机进行根本性的改进，把经线之间的手工穿梭改成机械穿梭。由于穿梭的速度比原来大大加快，故名“飞梭”。飞梭简化了织工的劳动，增加了织布的速度，为实现织布机械化迈出了重要一步。
飞梭的广泛使用使织布的速度大大超过纺纱的速度。一个织工需要的棉纱，要由十个纺纱工供应，甚至更多，从而打破了纺纱与织布之间的基本平衡。棉纱价格飞涨，而且供不应求，常常断货。“纱荒”使英国几乎全民动员，全国大办纺纱学校，甚至连孤儿院和监狱也在日夜纺纱，官方和民间机构纷纷悬赏，寻找改进纺纱机的技术。
1738年，惠特研制出了滚轮式纺纱机，这样一来，手工纺纱也开始被机器取代，虽然这种机器一次只能纺一支纱锭。1765年，织工哈格里夫斯设计并制造出一架同时可纺8个纱锭的纺纱机。他以妻子的名字命名为“珍妮纺纱机”。哈格里夫斯随后又把纱锭增加到16个，最终增加到80个。十年之后，英国已经拥有不少于两万架珍妮纺纱机；最小的机器也能做6到8个工人的工作。在兰开夏，这种机器更是以惊人的速度推广；几年之内，它就代替了传统纺车。从1750年到1769年，英国棉纺织品的出口增长了10倍以上。[478]
在珍妮纺纱机的推动下，英国加速走向资本主义，机器越来越成为生产中最重要的因素，工人们则成为一无所有的无产阶级。
珍妮纺纱机仍以人力为动力，随着锭数的不断增加，迫切需要寻求新的动力。1769年，钟表匠兼理发师阿克莱特制造出了一台庞大的水力纺纱机。他在投资冒险家斯特拉特的支持下，将工场设在德温特河边，利用终年不息的河水作为纺纱机的动力来源。水力纺纱机比珍妮纺纱机前进了一步，纺出的纱更粗更牢固，转速也快。因此，在英国的一些河流两岸，迅速建成一批采用水力纺纱的工厂。1779年，阿克莱特已经发展到300多名工人和几千支锭子，成为第一家近代纺纱工厂。
从阿克莱特开始，以人的肌肉力量支撑的手工工业，正逐步被外力驱动的机器工厂替代。
1779年，工人克朗普顿综合珍妮纺纱机和水力纺纱机的优点，发明了“骡机”。这种像“骡子”一样理想的纺纱机，纺出的纱又细又结实。骡机以水力为动力，最初的骡机有40个纱锭，后来发展到900个，最后增加到2000个。
珍妮纺纱机适合纺纬线，阿克莱特的水力纺纱机适合纺经线，骡机适合纺高支（特细）纱。这三种机器是英国棉纺织业由手工生产向机械化生产过渡的重大贡献。由于纺纱机的普遍运用，纱量大增，除了满足织工需要外，还有剩余，这样纺纱和织布之间的平衡又被打破了。织机的革命推动过纺机的革命，现在纺机的革命又反过来推动织机的革命。
1785年，乡村牧师卡特赖特发明了水力织布机，工效提高了40倍。这位牧师也脱下黑袍，开办了一家织布厂。
在整个18世纪下半叶，不受封建行会和传统法规束缚的新兴棉纺工业已经成为工业革命的火车头，带动了毛纺、漂染、造纸和印刷等工业的兴起和发展。由棉纺机器和织布机器带动大机器生产模式，为工业革命创造了一个精彩的开局。
从约翰·凯伊发明的“飞梭”、哈格里夫斯改进旧式纺纱轮制成的珍妮纺纱机、克朗普顿发明的骡机，到詹姆斯·瓦特成功发明联动式蒸汽机并建立第一座蒸汽纺纱厂，英国的纺纱技术不断革新。1803年，霍洛克斯制造出了第一架铁制织布机，棉纺织工业终于完成了它漫长的破茧成蝶的历程。
一个15岁的孩子照料两架蒸汽织机，织出三匹半织物；而同样时间内，一个熟练工人用飞梭只能织出一匹。1790年，蒸汽机驱动的“骡机”纺线速度是中国和印度手工纺线的100多倍。[479]1751年，英国的棉纺织品出口额只有4.6万英镑，1800年达到540万英镑；1802年，英国棉织品的输出第一次超过毛织品的输出。1820年，棉纺织品作为英国最大的工业产品，占据出口总额的半壁江山。[480]到1861年，棉织品的出口规模是羊毛织品的4倍还多，达到4680万英镑。也就是说，工业化将英国的棉花加工能力在100年间提高了1000倍。此外，在1760—1815年，英国出口的成衣数量也增长了100倍。
1760年，家庭手工纺一磅棉纱需要18.12便士；1836年，机器纺一磅棉纱只需要1.52便士。机器生产使人工成本下降了将近92%。1835年的一个棉纺工人所干的工作，在60年前，至少需要二三百人才能完成。1800年，英国棉纺厂加工了价值5600万镑的棉花，10年之后，年加工量达到1.23亿镑。到19世纪中叶，英国有1800家棉纺厂，雇用工人32.8万人，使用蒸汽发动机，年产棉布1.6亿米。自拿破仑战争结束以来，年产量提高了八倍。1820年，英国还有25万手工织布者，到1856年，这个群体只剩下不到一成，只有区区2.3万人。[481]从1780年到1850年，英国的棉织品价格下降了85%，从少数富人的奢侈品变成大众的日用品。
毫无疑问，棉花成为工业革命的基础，1833年英国大约有150万人直接和间接地在棉纺厂找到工作。根据历史学家保罗·肯尼迪的分析，在18世纪50年代至19世纪30年代期间，英国纺纱业的机械化，使单个生产力就提高了300至400倍。纺纱业的发展，同时也促进了织布技术的相应改进；与棉纺织机相配套的净棉机、梳棉机、漂白机、整染机也相继问世，组成了复杂的机器系列。棉纺织业成为英国工业第一个实现机械化的行业，纺织品的输出出现井喷式增长：1780年尚不到36万英镑，1792年超过200万镑，1802年超过780万镑；20年时间增长了20倍以上。[482]
工厂的诞生
阿克莱特的出现，使机器就不仅是技术史，也成为经济史的一部分。与其他从事技术创新的人不同，他预先就计划好了要从他的“发明”上获得成功。事实上，他确实也非常幸运，虽然他发明“永动机”的尝试一直没有获得成功。从技术研发、专利申请到机器制造，阿克莱特都采取了合伙股份形式，利用社会投资来实现机器大生产。
1769年，阿克莱特正式提交了他的纺纱机专利说明书：
本人理查德·阿克莱特，在此禀告国王乔治三世陛下，本人经过苦心研究和长久运用，发明了这个新机器。在此之前，从未有人发现、使用或生产这种机器。本发明的用途是将棉花、亚麻和羊毛做成纬线或者纱线……陛下所统治的英格兰可因雇用许多穷人操作本人发明的机器而获得巨大功效……本人及本人之执行人、管理者、受让人，在本专利申请书有效时限内，应依法享有因本发明而获得、增长、积累及形成的全部利润、利益、价值和好处，以及陛下所授权之特许、权利、特权和利益。[483]
按照英国专利法，专利持有人享有十四年的独家垄断权。阿克菜特提交的这份申请成为英国工业革命的催化剂，彻底将世界翻转。1775年，他又获得了梳棉机的专利。这基本上使阿克莱特实现了对棉纺工业的垄断。与克朗普顿不同，阿克莱特更具有企业家的气质，他是一个能预见商机的人。与其说他是个发明者，不如说他是发明的最后整合者，他雇用了一批包括约翰·凯伊[484]在内的发明家来进行新机器的研发，而他获得最后的专利权。
在阿克莱特的专利普及之前，一般工业的机械水平仍然停滞不前。克朗普顿的“骡机”需要技术熟练的成年男工，而阿克莱特的水力工厂既不需要力气也不需要技术，全部使用女工和童工，这不仅降低了棉纺织品的生产成本，同时也实现了真正的大量生产。阿克莱特的机器纱比手工纱更均匀更结实，完全替代了麻，英国终于实现了棉布的国产化，并很快在国内市场取代了印度印花布。
在手工纺织时代，人们可以分散在各自的家庭作坊中工作；一旦使用了能源——哪怕是水力，工人也必须在能源所在地工作，工厂就这样诞生了。与家庭作坊不同，工厂需要严格的组织管理；阿克莱特在工厂里扮演着工程师和老板的双重角色。被他雇用的“工人”最小的6岁，最大的40岁，其中三分之二是童工；每周工作6天，每天13个小时。他在报纸广告中声称：“各年龄段的孩子都可以找到固定工作，男孩和年轻人可以找到人来教他们工作，这使他们在很短的时间内就能养活家人。”
与其说阿克莱特的工厂像一座兵营，不如说像监狱。从他办公室的“克伦福德窗户”，可以对整个工厂一览无遗，让每个人都能时刻感受到他犀利的目光，即使他不在的时候。1779年的《德比信使报》记载，一名工人因为没有请假而旷工，便被阿克莱特送到监狱罚做一个月的苦役。
1776年，阿克莱特的纺纱厂已经从诺丁汉扩展到兰开夏，他的工厂成为世界棉纺业的样板工厂。到1782年，被阿克莱特雇佣的工人已经达到5000多名，他招募的资本达20多万英镑。当初一个落魄的理发师离开曼彻斯特，如今一个工业巨子衣锦还乡，并带来了工业文明的繁荣。阿克莱特的独特意义在于，他不仅最早实现了对发明与工业的整合，也创造了“一个人可以在没有继承土地的情况下致富”的神话，这在传统的前工业社会是不可思议的。
在棉花革命初期，珍妮纺纱机和水力纺纱机的机械机构并不复杂，制造成本也不高，而棉纺利润却高达数倍，因此创办工厂的人很多。欧文在1789年用借来的100英镑，从曼彻斯特白手起家；十年之后，他就已经能够用8400英镑的现金买下一家纺纱厂的股权。[485]
英国从棉纺工业开始，迈出了人类机械化生产的第一步。随着工业时代这个哥斯拉的到来，在工人工资变化不大的情况下，生产效率大大提高，机器制品的价格进一步降低。机器成为财富的最大制造者，而人则成为机器的奴仆。一个掌握机器权力的资本家群体，正如雨后春笋般成长起来。手工生产依靠的是廉价的工具，工厂生产依靠的是昂贵的机器；前者的核心是人的技艺而不是工具，后者的核心是机器而非人的技艺。进入工厂时代，资本成为决定性的力量。一台老式手工纺车连一先令都不值，而一台珍妮纺纱机的造价需要70先令。一架24纺锭的珍妮纺纱机的售价，相当于一个英国纺纱工人134天的工资；如果是法国工人，则相当于311天的工资。与珍妮纺纱机相比，骡机的运行机理就更加复杂和专业，这已经不是任何一般工匠照猫画虎就可以仿制的。机器本身也迅速成为工厂的产品之一。在18世纪末期，英国已经出现了许多专业生产纺织机械的公司，阿克莱特也在高价出售水力纺纱机的生产授权。其他工厂主想要获得专利授权，必须支付高达7000英镑的费用，另外每年还要再付1000英镑。
从历史记载来看，机器在欧洲有着悠久的历史，特别是纺织行业，更是在很早就出现了大规模的工业企业，甚至已经使用水力。
根据经济史学家维尔纳·桑巴特的记述，里昂丝绸工业创始人维亚尔的一座厂房里就有46部织机。14世纪时，就已经出现拥有4000个纺锤，并以水力为动力的缫丝厂。在1341年的波洛尼亚，巴赫萨罗建立了一个机械化丝织厂：“由雷诺河水带动的大型机器能迅速地纺捻出4000根丝线，从而很快完成4000个丝织工的工作。由于使用水力，纺出的丝既结实又漂亮。他们每年出产18万磅丝绸，……其中大量的是双股丝线。”[486]
1466年，法国国王路易十一决定在里昂大力发展国家丝绸工业。到17世纪中叶，里昂有14000多架织机在开工，该城三分之一的人口从事丝绸纺织业。[487]桑巴特指出，从1600年到1800年，新富翁通过与贫穷的贵族结成联盟，进一步改变了时代精神面貌。在早期资本主义的初始阶段，富人们通过积累金钱，拥有代表社会地位的昂贵附属物，来获得上流社会的承认。1786年，出身贫贱的阿克莱特如愿以偿地被授予爵士头衔；6年之后，他留下50万英镑的巨额遗产和英国一半以上的工厂去世。英国调查委员会赞扬他“对国家做出的荣誉比任何人都大”。
作为工业革命时期的两个风云人物，阿克莱特与瓦特在专利权诉讼中成为好友，他们的密切合作使蒸汽机与工厂第一次联姻。在此之前，由水车驱动的工厂都依河而建，远离城镇。蒸汽机解放了动力源，工厂纷纷搬到生活、交通和物流更方便的城市，一场前所未有的城市化运动因为工厂的聚集而迅速发展起来。1783年，阿克莱特的专利被取消时，兰开夏只有阿克莱特一家棉纺工厂；30年后，工厂数量发展到86家。人口也从当初的2.4万激增到15万，曼彻斯特因此成为世界第一个现代工业城市。在距离曼彻斯特36千米的利物浦，从美国源源不断运来的棉花在这里被装上马车和运河船；为了更多更快地运送棉花，世界第一条铁路在此诞生。
在相当长的历史中，传统手工业完全是依靠少数富人生存的。工厂制度开启了一种新的生产和销售模式，它不再为满足少数富人而生产，它前所未有地将大多数穷人拉向历史舞台。从一开始，工厂制度的目标就是生产满足多数人需求的廉价商品。当时所谓工厂就是棉纺织厂，它们生产的棉纺织品根本不是富人需要的东西，因为富人更钟情于珍稀的丝绸、亚麻和麻纱织品。在很长时间里，机器工厂生产的衣服和鞋子只有穷人购买，富人仍然会去裁缝和鞋匠那里定制。工业革命最大的意义并不是改变了从手工到机器的生产过程，而是第一次使生产过程与生产结果都围绕普通大众，工厂里的工人不再像工匠一样，一辈子都是为了他人的幸福而辛劳，他们自己就是工厂生产的产品的主要消费者。资本主义企业家精神的原则就是为平民服务。
专利制度和版权制度均始于文艺复兴时期的威尼斯共和国，“在10年期限内，未经发明人同意与许可，禁止其他任何人制造与该发明相同或者相似的装置。若其他人贸然仿制，将赔偿专利人金币百枚，仿制品也将立即销毁”。因为专利制度的保护，威尼斯吸引了大量欧洲工匠，促进了科学技术的发展和工商业的繁荣。甚至连著名科学家伽利略也获得了“扬水灌溉机”的专利权。
从某种意义上说，没有专利制度也就不可能出现工业革命，而这恰是古代中国所欠缺的。
在现代工业史中，阿克莱特无疑具有极其醒目的位置。虽然联合国教科文组织将“书”定义为“一种除去封面至少有49页的非期刊性质的印刷出版物”，但这并不影响阿克莱特那仅三页纸的专利申请书被列入“改变世界的12本书”。
阿克莱特的专利使得工业革命的关键——棉花制造业产生了突破性的大变革。它建立起一个可以在全球的工业上起支配作用的工厂体制，这个体制从阿克莱特在世的时候到今天，基本保持不变。它的成功刺激了许多辅助制造商，也协助形成了产业性集群，这引发了直到今天仍然持续发挥作用的雪球效应。它在工业革命上发挥了极大影响力，使得这次革命不但加速，而且也整合了庞大的社会变迁。时至今日，这种变迁已经蔓延至世界各地。它提供了能量给上自国家、下至乡镇的群众运动，使资本主义经济得以崛起。[488]
机械天才
“棉花、棉花、还是棉花，它是当下唯一的商品，只有它才可以为任何人提供工作。”这是棉花革命时期英国最强烈的声音。
棉纺织业的兴起使英国对棉花的需求迅速增长：1701年输入大不列颠的原棉不到100万磅，1771年高达476万磅，1789年超过3257万磅，1802年达到6050万磅，100年增加了60倍。然而，英国几乎不生产棉花，来自西印度群岛、巴西、印度等地的棉花，早已不能满足工厂的需要。
大量吞食原棉的新机器，为一穷二白、刚刚独立的美国人创造了他们梦寐以求的商业机会，他们从英国对棉花的巨大需求中看到了希望。
棉花种植在美洲有着悠久的历史。早在哥伦布之前，印第安人就已经在种植棉花。虽然英国市场对棉花有巨大需求，但遍布美国南方的种植园主们却只能望洋兴叹。关键的制约原因，是适合南方种植的“高地棉”棉籽难以剥离。因为“高地棉”纤维短，只能用人工分离。一个黑人奴隶分秒不停地紧张劳动一整天，也未必能清拣一磅棉花，使之成为“一项成本很高的生产过程”。
这个至关重要而又影响深远的难题，最终被“机械天才”伊莱·惠特尼用了短短几个月的时间便成功解决了。23岁的惠特尼当时刚刚从耶鲁大学毕业。他在暂居格林夫人种植园期间，经过六个月的试验和改进，终于制成了一台功效强大的轧棉机。时间是1793年4月12日。
惠特尼设计的机器构造简单，但构思精巧。机器主体为一个圆筒，筒壁安装有大量钢齿；在圆筒旋转时，钢齿强行将棉绒从棉籽上撕扯下，并运用离心力把棉籽滤除，而将棉花纤维抛出。采用这台机器，一个劳动力一天分离的棉花比以前几个月都多。用手一天只能清理一磅籽棉，使用水力或蒸汽驱动的轧棉机，每天可清理一千磅籽棉。这台轧棉机操作简便，只需要一个人就可以，而且比手工方法摘得更干净。
这种轧棉机是如此高效，以至于惠特尼制作的第一台轧棉机没多久便被偷走了。惠特尼的轧棉机使高地棉成为一种具有竞争力的作物，迅速取代烟草，成为“最有价值的商品农作物”，也成为全美国唯一的大宗出口货物。
轧棉机发明之前，每年从殖民地运往欧洲的棉线大约只有400捆。1793年轧棉机投入使用之后，这个数字增加到3万捆；到19世纪初，每年棉线的出口量是18万捆；1824年超过40万捆。如果按重量计算，轧棉机发明的前一年，美国棉花出口不到14万磅；轧棉机发明的第二年，棉花出口超过627万磅，短短三年间增加了40倍。美国棉花产量在此后平均每十年就要翻一番，1860年达到20亿磅。[489]
正如历史学家哈罗德·埃文斯所说：惠特尼“花了10天时间，制造了一种彻底改变南方命运的机器模型，于是他成了机械时代的教父”[490]。
有了惠特尼的轧棉机，棉花种植疯狂地扩张、蔓延，美国南方很快成为一个幅员辽阔的“棉花王国”。轧棉机被视作“美国农业上头等重要的一项发明”，成为南方经济复苏的关键，“在1790到1830年的时期内，使南部的农业发生了一次真正的革命”。
从1815年到1860年，棉花贸易决定性地影响了美国经济的发展速度。大约直到1830年，棉花贸易仍然是全国制造业发展的一个最重要的推动力。到1849年，美国棉花产量中有64%出口到国外，主要是是销往英国。从1840年起一直到内战时期，英国棉花进口总量的80%都是来自美国南部各州。[491]
轧棉机所产生的影响渗透到美国南方整个社会和经济生活之中，也使奴隶制得以死灰复燃。即使有了高效率的轧棉机，棉花种植仍是一项劳动力密集性产业。对土地广袤、人口稀少的美国来说，要扩大生产并获得高利润，最好的办法是使用不要工资的奴隶，这样就大大降低了劳动力成本，也等于降低了棉花生产成本。种植园主每养活一个奴隶，一年只需要20美元，而其通过轧棉机创造的纯利却达80多美元。1790年，美国黑奴数量不到70万，到1860年已经翻了两番，增至400多万。在美国当时的600万白人中，奴隶主占35万，即7%的白人拥有将近75%的黑奴。这些奴隶主基本都是南方的棉花农场主。
在轧棉机出现之前，奴隶制度在美国，尤其在南方正逐渐走向衰落；因为奴隶制度在经济上无法超越自由劳动和机器的结合。轧棉机使种植棉花成为一项利润极大的生意；棉花是“最适宜于奴隶劳动的一项农产品”。南方奴隶制经济因此获得转机，不仅成为南方占主导地位的经济制度，而且将“使用奴隶劳动种植高地棉变得远比制造业更为有利可图”。于是，奴隶制从复活、发展到加强，南方宁愿进行战争，也不愿和平地放弃其“特有的制度”，及其可观的经济利益。早在1787年，美国南方就已经投票废除奴隶进口，但随着轧棉机的发明，奴隶数量开始迅速增加。到1810年，南方棉花地里的奴隶已经超过100万；到南北战争爆发前的1860年，美国的黑奴达到400万。
历史就是如此令人惊讶，一台小小的轧棉机竟然造成了如此罕见的，甚至是灾难性的后果。如果没有轧棉机，美国就不会有那么多黑奴，奴隶制也会更早地解体；这样的话，美国的内战或许也不会爆发。从后来的结果来看，这场为了奴隶制而进行的南北战争，其所造成的影响是世界性的。依靠轧棉机和奴隶生产的廉价原棉支撑了英国纺织工业的繁荣，美国内战使美国棉花出口一度大大减少，国际市场的原棉价格翻了一番，结果导致英国兰开夏郡大量工人失业，很多工厂破产倒闭。
“当棉纺织工业在英国引起儿童奴隶制的时候，它同时在美国促使过去多少带有家长制性质的奴隶经济转变为商业性的剥削制度。”[492]虽然马克思对奴隶制度持强烈的批判态度，但并不否认棉花经济对美国这个新兴国家的重要意义。“同机器、信用等等一样，直接奴隶制是资产阶级工业的基础。没有奴隶制就没有棉花；没有棉花现代工业就不可设想。奴隶制使殖民地具有价值，殖民地产生了世界贸易，世界贸易是大工业的必备条件。可见，奴隶制是一个极重要的经济范畴。没有奴隶制，北美这个进步最快的国家就会变成宗法式的国家。如果从世界地图上把北美划掉，结果看到的是一片无政府状态，是现代贸易和现代文明十分衰落的情景。消灭奴隶制就等于从世界地图上抹掉美洲。”[493]
以《解放黑奴宣言》（1862）为标志，南北战争至少在法律层面上消灭了奴隶制，美国并没有因此被“从世界地图上抹掉”，棉花经济也没有受到任何削弱。几乎在惠特尼发明轧棉机的同时，塞缪尔·斯莱特将阿克莱特工厂成功地复制到美国。美国的棉花不仅为英国兰开夏地区的工厂提供了充足的原料，也为北方新兴的纺织工业提供了丰富的原棉，使初生的美国获得了极为难得的历史机遇。依靠南方的棉花和北方棉纺织工业，这个崭新的国家就很快由农业社会迈向工业社会。
作为最早用打字机写作的作家，马克·吐温不仅是个有名的“技术控”，而且还花了很多钱搞发明创造，他将19世纪称为“有史以来最明白、最强健、最伟大、最有价值的世纪”。在自传体小说《在密西西比河上的生活》中，他有这样的记述：
罗萨利纺织厂有6000个锭子、160台织布机和100名工人。纳切兹纺织公司四年前开工，厂房有两层楼，占地50×190英尺，有4000个锭子、128台织布机……工厂每年加工皮棉5000包，纺织品质优良的棕色衬衫衣料、被单面料和斜纹布，年产量达500万码。
发明的代价
正如房龙所说：“历史的列车匆忙启动之时，那些最先想出好主意的聪明人，尽管曾给人类带来巨大利益，但却被人们遗忘，他们或被压在车轮下，或者悲惨地死于道边。自然界似乎只对整个人类而不是对单个人感兴趣。”[494]伟大的谷登堡因为发明活字印刷而将欧洲带出了中世纪的黑暗，他自己却在“一次有关印刷发明权的法律诉讼中损失了全部钱财，死于贫困”[495]。谷登堡不是遭遇这种悲剧命运的第一个发明家，也不是最后一个。
虽然创新带来的效率是经济增长的唯一源泉，但知识的创造却往往很难带来直接利润。事实上，当时有些“贵族们和富有的平民们转向科学，不是把科学当作一种谋生手段，而是作为专心致志的对象。对于这些人来说，直接的经济方面的功利利益，更是全然不在考虑之列”[496]。很多新技术和新机器的发明者耗费时间和精力，创造出的社会收益总是比他们个人微薄的所得要高得多。知识这种东西是很难被垄断的，因为人都有学习的本能，特别是在利益的驱动下。因此大多数知识资本都会很快成为免费的公共知识，即使在专利法保护下也是如此。
1589年，英国人威廉·李设计制造出了第一台织袜机。这是一种用脚踏板驱动的机器，它能直接织出成形的袜子。使用这种织袜机比手工织袜的效率高出十倍，从此袜子不再是贵妇人的奢侈品，人人都穿上了袜子。1775年，英国人马虚发明了制绳机，结束了手工制绳的时代。在精英的历史上，永远不会留下他们的名字，只因他们留下的是智慧而非权力。约翰·凯伊因为发明飞梭而将英国送上了工业革命的快车，但自己却悲惨地遭到英国人迫害和遗弃，最后不得不逃往法国寻求庇护。即使在法国，凯伊出于惊恐，也坚决拒绝展示他发明的飞梭。
发明珍妮纺纱机的哈格里夫斯的命运并不比约翰·凯伊好多少，他用了三年才发明成功，这期间，只有一个农场主为他提供了场地，这可能是他获得的唯一支持。尽管哈格里夫斯搬了三次家，但每个新家都很快就被珍妮纺纱机“制造”的失业纺织工人捣毁，而那些使用珍妮纺纱机的工场主也拒绝付给他任何专利使用费。可怜的哈格里夫斯如丧家之犬，只身逃亡到诺丁汉，最后在贫困和人们的憎恶中死去。
早在1617年，英国就开始了正规的专利申请和登记制度，以此来保护和鼓励技术创新。在1640年到1659年的20年间，英国的专利数目只有4个，到了19世纪的第一个10年，被批准的专利数目就达到924个。[497]虽然专利制度确实使一些新技术和新工艺的发明者得到补偿，甚至有人因此致富，但仍有很多最初的创造者只能在贫困中死去，虽然他们的发明使很多英国人走向富裕。
一个发明者不仅要有技术创新能力，同时“必须与社会互动，以把发明换成金钱、名气或资源。一个发明者只有在与自然和社会的交涉中都表现得创意十足，才能成功”。[498]但并不是每个发明家都有阿克莱特那样的领导能力和组织能力，真正的天才或许都与“成功”无缘。事实上，水力纺纱机的真正发明者是木匠约翰·怀亚特，他的机器可以减少三分之一的劳动力；如同之前的约翰·凯伊和哈格里夫斯一样，他也在人们的谴责中失魂落魄，郁郁不得志。怀亚特是一名数学和机械天才，他还发明了滚珠轴承，设计了第一座吊桥。
还有克朗普顿，当初为了发明“骡机”，他几乎倾家荡产，花费了4年半苦心，却无力申请专利证。工厂主们答应捐款给他，以补偿他花费的心血，但最后仅筹得67英镑。在人们用他发明的骡机大发横财时，他却艰难度日。克朗普顿后来发明了一架梳棉机，刚造成，他就把它砸碎了，“至少这架机器是他们得不到的”。1802年，在克朗普顿得到人们募捐给他的500英镑之后，英国议会又奖给他5000英镑，这些钱都被他用来还债。虽然克朗普顿是一位有才智有教养的绅士，但他“注定要过贫穷的生活”。其他如罗伯特（发明连续造纸工艺）、狄默涅（发明缝纫机）和弗罗伊（发明实用蒸汽船）等，也都死于贫困，发明旗语的克劳德·查普则因为破产而自杀。[499]
同样是一个有能力的工厂主，与阿克莱特的幸运相比，卡特赖特则是如此不幸。在当时，阿克莱特的成功使纺纱远远超过织布的效率，棉纱产量大增，织布机的相对低效成为制约棉纺工业的瓶颈。卡特赖特发明出了蒸汽动力的机械化织布机，并在曼彻斯特创办了一个拥有400多台蒸汽机的大型织布厂。在后来的反机器运动中，吐着蒸汽的机器很快成为曼城纺织工人的死敌，不久工厂就被烧为一片废墟。事业失败的卡特赖特成为一个仁慈的神学博士。在后来的日子里，他看到他发明的织布机一天一天如野火般四处蔓延。他颇感欣慰地认为，这是“一件愉快而意想不到的事”。1809年，英国政府给予卡特赖特一万英镑巨额奖金。
哈里森的命运更令人嘘唏。这个自学成才的约克郡木匠于1735年成功制成了第一个航海天文钟，当时英国“经度委员会”为此悬赏高达两万英镑。经过30年的持续改进，哈里森完成的天文钟只有手表大小，一年的误差仅有两分钟，远远超过当初的要求。但皇家海军却只同意支付一半赏金，并扣掉他之前预支的研究经费（因为这笔经费，哈里森已失去了专利权）。后来在英王乔治三世的干预下，哈里森在他80岁的时候总算拿到了8750英镑。[500]
在鼓励创新、保护专利的英国尚且如此，可想而知，“第一个吃螃蟹”的风险有多大，“勇士”与“烈士”往往只有一线之隔。爱因斯坦抱怨说：“我们的科学史，只写某人某人取得成功，在成功者之前探索道路的，发现‘此路不通’的失败者统统不写，这是很不公平的。”与很多发明者相比，瓦特的成功具有某种标志性的意义。换句话说，瓦特的成功与英国的成功具有某种不可分割的一致性。
1769年，瓦特获得了蒸汽机的第一个专利。1775年，英国议会将瓦特的专利延长了25年；次年，瓦特蒸汽机开始商业化生产。到1800年专利期满，欧洲已经有500台瓦特蒸汽机在工作。瓦特的成功不仅是因为他个人成为富翁，更重要的是为现代工业奠定了长远的基础。但要是没有博尔顿的资本支持，瓦特可能与发明飞梭和骡机的那些发明家一样陷入困境。米勒利尔的《社会进化史》中说：“我们无论从哪方面考察发明的历史，都可知道发明显然不是因为必要才有的，必要可以强迫人勤劳，但要闲暇才可以引起人的发明。发明不是像订货物一样，可以预定的。”
专利制度在某种程度上提高了发明的门槛，狄更斯曾经写过一篇小说《穷人的专利权》，申请一项发明专利，需要经过无数道手续，费用也堪称不菲，这足以使一般发明者倾家荡产——如果在发明过程中还没有破产的话。同时，专利制度对创新的促进也有其局限性，它在保护部分发明人的同时，也限制了其他发明者的进入，因为大家要设法规避“侵犯专利权”的法律风险。有证据显示，要是瓦特没有获得专利，博尔顿是不会与他合作的。甚至这样，瓦特经常利用自己的专利权打击其他蒸汽机研发者；他虽然反对将蒸汽机用于汽车，但还是在1784年获得了蒸汽车专利，以此阻止其他人尝试。[501]乔纳斯·赫尔斯在1736年就获得了蒸汽船专利，但直到70年后富尔顿才试验蒸汽船。1879年，身为律师的乔治·塞尔登申请了一份专利——“一种安全的、简单的、便宜的道路机车，重量轻，易于控制，有足够的动力克服一般坡度的产品”。申请人拥有的只是一种构想，并未付诸实践，直到1883年才有了“汽车”一词。但到了1909年，福特汽车公司却被塞尔登控告其侵犯专利。
经济学家克里斯·弗里曼曾说：“一个国家内部的创新及其外来技术结合的能力使技术领导国与众不同，政治、文化和经济环境的契合则是一个国家创新能力的基础。”[502]当技术创新成为一种重要力量时，国家与国家之间的界限必然体现为技术壁垒。直到1790年，美国几乎还没有一家棉纺厂，因为英国禁止一切技术出口，特别是对刚刚独立的美国。为此，美国不得不用悬赏的办法寻求来自英国的纺织技术。1789年，21岁的斯莱特从英国“偷渡”到美国，他将所有的纺织技术全部熟记于心。不久之后，一座阿克莱特纺织厂就在大洋彼岸被复制成功，美国纺织工业从此起步。
作为对专利制度的一种补充，对发明人进行特殊奖励往往具有更灵活的操作性。[503]因为发明轧棉机，年轻的惠特尼得到了南卡罗来纳州立法机关奖励的五万美元，之后他就用这笔钱来生产他的轧棉机。但轧棉机是如此简单和易于制造，其原理又是如此易于领会，以至于惠特尼为了保护专利权花光了他的全部奖金和利润，结果在经济上一无所获。惠特尼自嘲道：“一项发明的价值可以如此之高，乃至对发明家而言毫无用处。”1900年，美国修建“伟人纪念馆”，惠特尼成为第一批入选成员。
“工业革命时代的发明家的动力来自商业回报：专利制度的应用，以及通过出售和授权使发明家进入更多的行业领域，这些表明发明家们不是走运的业余爱好者，而是精明的以牟利为目的的工匠。”[504]所有的发明活动都需要一定的成本，但发明一旦完成，就很快成为全社会都可以享用的“免费午餐”，从而推动社会进步。[505]关于这个催生工业革命的科学与发明时代，20世纪最伟大的自由主义思想家哈耶克提纲挈领地指出，现代的本质就是对个人的解放，使人获得自由，包括知识自由、工业自由、经济自由和政治自由。
个人活力解放的最大结果，可能就是科学的惊人发展，它随着个人自由从意大利向英国和更远的地方进军。人类早期的创造能力并不很差，通过工业技术还处于停滞状态时的许多高度技巧的玩具和其他机械装置，以及那些还没有受到限制性管制的工业，如矿业和钟表业的发展，这一点就可以得到证明。但是，只要占主导地位的观点被认为对所有人有约束力，即大多数人关于是非曲直的信念能够阻碍个别发明家的道路，少数企图把机械发明更广泛地应用于工业的尝试，尽管其中有些非常先进，仍很快地被压制了，寻求知识的欲望也被窒息了。只是在工业自由打开了自由使用新知识的道路之后，只是在凡是能找到人支持和承担风险的每件事都可以【3标@】尝试以后，而且这种支持还必须是来自不是官方指定的提倡学术的当局，科学才得以迈步前进，并在过去150年中改变了世界的面貌。[506]
中国的棉花革命
据说最早的纺织工具就是中国的纺缚[507]。早在棉纺织之前，中国已经具有悠久的麻纺和丝织历史，[508]并创造了最古老的国际贸易通道——“丝绸之路”。从出土的汉砖画像上可见，当时的纺车已经很普遍，而纺车的效率是纺缚的15到20倍；当时的织机也都已普遍有脚踏板，这大大提高了效率。“这是全世界织机上出现脚踏板最早的例子。欧洲要到公元6世纪才开始采用，到13世纪才广泛流行。所以许多人相信织机上的脚踏板是中国人的发明，大概是和中国另一发明提花机一起输入西方。”[509]
作为中国木器制作技术与纺织技术的集大成之作，《梓人遗制》开创了中国木器机械时代的标准化概念，更令人惊奇的是它出自一位“梓人”[510]薛景石之手。除了车辆制作外，关于纺织机械的工艺最为详尽，包括华机子（即提花织机）、立机子（即立织机）、布卧机子（即织造一般丝麻的木织机）和罗机子（专织纱罗纹织物的木织机）等四大类木制织机，“每一器（即每一机）必离析其体而缕数之”；此外还有整经、浆纱等工具的型制。同时还绘有110幅零件图和总体装配图；每图都注明机件名称、尺寸和安装位置、制作方法和工时估算。考虑到木器特点，根据不同器件的联结受力，还专门提出材质说明，如华机子上的“搊桩子”，即“用杂硬木制造”。这几乎与现代机械规范毫无二致，但它早在元中统二年（1261）就已刊印于世。[511]
中国棉花的种植，很早就已经出现在少数民族和边疆地区。宋代之后，“关、陕、闽、广首得其利”；之后逐渐传入江南，从而形成长江三角洲地区的“传统工业区”。江南地区自古是“稻花香里说丰年”，但明清时期“邑中种稻之田不能十一”，“其民独托命于木棉”。江南农民通过棉纺业获得的现金收入远远超过非现金收入。王祯在《农书》中称赞道，棉花“比之桑蚕，无采养之劳，有必收之效，埒之枲苎，免绩缉之工，得御寒之益，可谓不麻而布，不茧而絮”，“又兼代毡毯之用，以补衣褐之费”。
“在1800年以前，中国和印度在棉纺织品贸易中始终居于主导地位。”历史学家赵冈指出，直到英国工业革命，中国纺棉的技术水平都具备世界较高水平。在单锭纺车的基础上，中国还发明了三锭和五锭的纺车，效率大大提高。早在14世纪，有着32个纺锤的大纺车就已经被发明出来，它以水力为动力，活塞、曲拐、传动齿轮等机械部件组成一个完整的机器系统。实际上，中国水力纺车包含了珍妮纺纱机的许多基本特质，稍加改良，就可适应大规模的专业化生产，变成现代意义上的纺纱机。[512]以纺麻为例，一般纺车每天最多纺纱3斤，而大纺车一昼夜可纺100多斤。王祯诗曰：“车纺工多日百觔，更凭水力捷如神。世间麻苎乡中地，好就临流置此轮。”经济史学家伊懋可评论道：“法国纺织机与王祯所描述的机器惊人的相似，以至于让人想到，中国才是纺织机的发源地。……如果这部织机所代表的发展势头能够延续，那么中国将会比西方早400年进入真正的纺织生产领域的工业革命。”[513]
明代徐一夔的《织工对》中，记载了一个小型纺织作坊，“杼机四五具，南北向列。工十数人，手提足蹴，皆苍然无神色”，这十几个受雇的织工“衣食于主人”，每天工资两百缗，“虽食无甘美，而亦不甚饥寒”。
随着手工业生产的发展和社会分工的扩大，明代晚期的城市化进程明显加快，“（景德）镇上佣工皆聚四方无籍游徒，每日不下数万人”。[514]正德年间的学者何良俊甚至担心农业难以为继：“今去农而改业为工商者，三倍于前矣……谁复有种田之人哉。”[515]特别是东部沿海地区，工业与贸易水平已经达到相当规模，时人唐甑记载道：“吴丝衣天下，聚于双林，吴越闽番至于海岛，皆来市焉。五月载银而至，委积如瓦砾。吴南诸乡，岁有百十万之益。”[516]顾炎武认为，“纺织之利”乃“救乏之上务，富国之本业，使管晏复生，无以易此”。[517]
在清代经济史中，棉纺织业的地位几乎仅次于农业。康熙皇帝甚至说：木棉之为利，功不在五谷之下。乾隆年间，“北至幽燕，南抵楚粤，东游江淮，西极秦陇，足迹所经，无不衣棉之人，无不宜棉之土。八口之家，种棉一畦，岁获百斤，无忧号寒”。[518]在“男耕女织”的中国传统农业模式下，棉纺织几乎是手工业的代名词，“织机十室必有”。
棉花之所以迟迟未能在黄河和长江流域的中原农耕地区形成气候，究其原因，恰恰是在纺织技术上的瓶颈。宋元之际，中国在去籽、弹花和纺纱技术上发生了革命性的进步，棉花迅速取代了传统丝麻的主流地位，棉纺织品逐渐成为“寸土皆有”的主要衣料。
早在惠特尼之前400年，中国的黄道婆就已经使用搅车脱棉籽。“用此法，即去籽得棉，不致积滞。”[519]后世的太仓式搅车利用辗轴、曲柄、杠杆、飞轮等原理，一人一日可出花30多斤。“黄婆婆，黄婆婆，教我纱，教我布，二只筒子二匹布。”自乌泥泾开始，黄道婆的手工棉纺织技艺传至松江，辐射到整个江南，随后再向中原湖广等地扩展，掀起了一场中国的“棉花革命”。当松江的家庭工场早已普遍使用四锭纺机时，欧洲的纺纱工人还只能同时纺两根纱。松江地区普遍使用加长的木弓和多锭的脚踏纺车，大大提高了弹花和纺纱效率；新式缎织机可牵引9000到17000根经线；棉布的织造、染色和平整，分工越来越细。
黄道婆创造的中国纺织机械为江南纺织工业提供了一台强力“发动机”，促进了江南城市手工业与商业经济的快速发展。乌泥泾原是“民食不给”的地区，依靠棉纺业实现富足。江南地区的工业产值占总体经济的七成以上，甚至是农业产值的数倍。明末时期，徐光启就发现，松江府“壤地广袤不过百里而遥，农亩之入，非能有加于他郡邑也。所徭共百万之赋，三百年而尚存视息者，全赖此一机一杼而已”。[520]不仅松江府，苏州、杭州、常州、镇江、嘉兴、湖州也都如此，“皆恃此女红末业，以上供赋税，下给俯仰”。[521]清朝中期，仅南京市区就拥有织机三万多台，男女工人五万左右，依靠丝织业为生的居民达20多万人，年产值达白银1200万两。清廷在江宁（南京）、苏州和杭州特别设立三个织造衙门，江宁织造的地位仅次于两江总督。
早在上海建市之前，在朱家角、罗店、娄塘等地，纱锭店、织机店、布店和布商就已经林立云集。在英国工业革命时代，中国棉纺业已经从家庭作坊转向大型手工工场，甚至有多达上千张织机者，仅广州一地的棉纺织工场就有2500多家，纺织工人有五万余名。清政府曾规定“机户不得逾百张”，后经江宁织造曹寅奏免，“至道光间，遂有开五六百张机者”。这类纺织手工工场雇佣大量工人，在一个资本的指挥下进行生产，“苏城机户，类多雇人工织，机户出资经营，机匠计工受值，……至于工价，按件而计，视货物之高下，人工之巧拙为增减”。如当时江宁著名的机户李扁担、陈草包、李东阳、焦洪兴等，“咸各四五百张”织机。[522]
在原料和技术统一的情况下，这些棉布品种往往具有产地特色。上海三林塘、乌泥经的细棉布“紧细若绸”，无锡棉布“坚致耐久”，质地坚实的“南京布”一直是国际市场的名品。乾隆五十一年（1786），“南京布”的外销量达372020匹；乾隆六十年（1795），出口增加到1005000匹。在19世纪的前30年间，每年从广州出口的土布就在100万匹以上；1819年甚至达到330多万匹。明清两代，中国每年生产约六亿匹棉布，商品值近一亿两白银，其中超过半数是作为商品生产和销售的，总产量是英国工业革命早期的六倍。但有一点，这些棉布绝大部分是由一家一户的农村家庭完成的，如此庞大的交易量也是乡村对乡村的交易，并没有推动工业化和城市化的发展。
“到晚明，中国四分之三的地区能制造棉布衣服。缺乏土地种植棉花的农民从城市牙行那里购买原材料。”[523]到18世纪末，中国从印度进口的棉花比英国从美洲进口的还多。英国东印度公司征服印度后，从事印度、中国和英国的三角贸易，将印度的棉花运到中国，将中国的茶叶运到英国，每年有2700万磅原棉从加尔各答运往广东的纺织厂。东印度公司最初从南京附近采购的“紫花布”只有两万匹，很快就增加到二十万匹。这些精美结实的“中国土布”被出口到日本、东南亚、欧洲和美洲等地。“中国具有远洋航行的物质和技术条件，但却缺乏开拓海外市场和推动原始资本积累的内在动力（中国并不一般地反对商业和贸易）”。[524]
在相当长的历史中，中国棉布一直是国际市场上的重要商品，极受英国商人和美国商人的欢迎。即使在英国发生纺织机器革命的初期，中国手工土布仍然在性价比上具有一定的竞争优势。“未漂白之棉织匹头称为‘南京货’，初行于欧洲，后及于美洲。在工业革命前夕，中国乡镇工业产品仍保持着一种黄昏前的质量优势，直到西方超越中国为止。”[525]但是，中国传统纺织业始终停留于木器时代，纺织机多以竹木和牛筋麻绳捆扎而成，人力是唯一动力。
江南的棉花革命与英国的棉花革命有诸多相似之处，一方面是棉纺织品的大量输出，另一方面是棉花和粮食的大量输入。中国自古有“苏湖熟，天下足”之说，但从明清起，这里就已经成为最大的粮食输入地。18世纪初的嘉庆年间，每年通过长江水路运往东南沿海的粮食就在2000多万石左右，清朝末期更是达到三四千万石，几乎翻了一番。[526]
对于前工业时代中国对外丝货贸易之昌盛，著名的中国经济史专家全汉昇先生曾说：“在近代西方工业化成功以前，中国工业的发展，就其使中国产品在国际市场上具有强大的竞争力来说，显然曾经有过一页光荣的历史。”从1719年到1833年的一个世纪中，广州接纳的外国商船吨位增长了13倍，但中国却在世界贸易从大陆转向海洋的重要时期采取闭关锁国的退缩政策，与西方背道而驰。从某种程度上来说，中国近代手工业起步甚至要早于欧洲，同样也是由棉纺织业开局，但在机械化程度和动力方面却远远落后于西方。“尽管棉纺织业如此广泛，但是并未获得技术上的进步。中国没有成功地发明像萨克森羊毛纺车或飞梭，或许是因为生产资料有限，而劳动力富余，这意味着缺乏为节约劳动力而提高织布技术的动力。”[527]同时，重工业的缺失，也是中国未能产生工业革命的主要原因之一。1831年，中国棉纺织品贸易由出超转变为入超，手工终于败给了机器。[528]十年之后，现代以鸦片和战争的方式敲响了中国的大门。
汪晖先生从全球贸易的角度重新审视欧洲工业革命，他在一次学术讨论会上说：“如果只有欧洲的历史，欧洲的工业革命就不能发生。因为这不单是机械的问题，而是社会整体结构的问题。工业革命发生的背后，需要小资产阶级的兴隆，亦必须有从东洋贸易中得到的资本积累，要机器运转，不能单靠动力，还必须有棉花作为原料，更需贩卖制品的市场，而提供原料和市场的实际是东洋。没有和东洋的交通，工业革命大概不会发生。”[529]
