1.攀登新的高点
如果说博尔顿把具有发明创造天才的瓦特，看成是一棵取之不尽的“摇钱树”的话，那么，瓦特则把具有商业头脑和开拓精神的博尔顿，比作为能够点石成金的“魔术师”。这一对伙伴的结合，注定了他们会取得丰硕的成果。
现在，瓦特终于找到了坚强的后盾，没有后顾之忧了。他可以把自己的精力，集中用到技术开发方面。在市场经济的竞争中，仅靠大腕手段是不够的，还必须有质量高超的产品做根基，才能更好地打开局面，而这正是瓦特的责任。虽然，非旋转的复动式瓦特发动机制造了几台，甚至还造过几台那种单动的旋转式发动机，但是，这两项却是非常密切地联系在一起的。因为一旦旋转运动被设想出来，那么就可以将这来自应用于运转的两倍冲力的优点显而易见。博尔顿在1781年给瓦特的一封信里指出了这一点。他写道：
如果按照你几年前的设计和图纸去制造出上下运动的引擎，曲柄可完整地转一圈，那么我们就有把握了，因为普通引擎是不能做上下运动的。
博尔顿在这封信里所提到的图纸，是在1774年、1775年间提交关于延长引擎发明专利权法提案时绘制的。因此，我们可能会感到不理解：为什么竟然将这么一项大有发展前途的研究成果默默无闻地搁置了如此之久。在应用复动和旋转的原理方面，虽然瓦特起着智囊的作用，但博尔顿却起了促进作用，用他自己的话说，他充当了平安出世的助产士。
瓦特的优柔寡断是有着几个密切相关的原因的。康沃尔的事务使他忙得不可开交。当他不在康沃尔的时候，他实际上是在为康沃尔准备新式引擎的设计图纸而忙碌。尽管他全力以赴，但他却没有博尔顿那种商业上的远见，从而他不可能看到比康沃尔更远的地方。可是他的合伙人却意识到康沃尔只能是一个短期的市场。因而他们必须找到并占领新的矿区。此外，从工艺上看，单动式抽水机引擎当时就十分走俏。正像我们后来看到的那样，虽然向康沃尔提供复动式抽水机引擎，但很多矿业经理却仍然宁愿选用那种老式的单动式引擎，并且继续定货。因此，康沃尔作为促使繁忙的瓦特去开拓新的领域的推动力的作用是微乎其微的。如上面所引用的那封信中说过的那样，而是那位高瞻远瞩的博尔顿预见到了这种旋转式引擎大有前途，并且促使复动式原理首先得到运用。他在1781年6 月写道：
伦敦、曼彻斯特和伯明翰的那批人，正狂热地迷信着蒸汽碾磨机，我的意思不是在催促您，但我认为在一两个月内，我们应该下决心取得制造旋转运动蒸汽引擎的某种方法的专利权……像康沃尔这样的地方再也找不到了……对我们引擎的最有希望的销路，就是把它们运到磨坊中去。这肯定是一个广阔的领域。
就这样瓦特被动员起来了。他开始了工作，并且一旦干上手，他便抓得很紧。他的复动式发动机是在1782年取得发明专利权的，到了1783年3 月，这种型号的第一台试验性发动机就在索荷运转起来了。它有一个18英寸的汽缸，即小冲程为18英寸，这台旋转式发动机，被用来带动一台小型的谷物碾磨机。瓦特在早些时候，曾经利用单动式发动机试验过旋转运动，为了叙述起来方便些，我们把这些试验以及与此有关的那个关于曲柄发明专利权的众说纷纭的问题，留到后面去谈。
就汽缸、阀门和阀体而言，从单动到复动的变更，并不意味着有任何根本的变化，而只不过是一种改装而已。取代过去在汽缸底上的排气阀和平衡阀，以及顶上的一个蒸汽吸入阀（最早时期的单动式引擎除外）等老式安装，现在则在两端都安装蒸汽吸入阀和排出阀。它们还是以前使用过的那种降落式阀门，这些阀门打开时是这样的：当汽缸的一端接通锅炉蒸汽时，另一端则通向冷凝器，并且处于真空状态。活塞就在每个冲程时产生动力。瓦特必须解决的最大问题是，怎样才能以最佳效果把这一动力传送到横梁上，在那种单动式发动机上，用一根链条把活塞杆和横梁上的扇形轮连接起来就足够了，因为链条总是处于张力状态，但现在的活塞杆却要来回推拉，因此，就必须采用某种形式的刚性连接才行。
瓦特马上就想到了采用导向丁字头和连接杆，但这种简单的解决办法对瓦特要达到的目的来说，却存在着若干严重的缺陷。由于当时还没有大型的刨床，因此，要想制造出表面确实十分平滑的长丁字头导杆来，会是极端困难而又昂贵的，无论如何这种导杆是无法采用的。因为要在这些导杆和横梁之间留出空隙，就必须有一根很长的连接杆，这会使发动机的整个高度增加，这无疑会使那些可能成为买主的人感到心灰意冷。因此，瓦特便试图寻求别的解决办法。安装在索荷的被瓦特称之为第一台的“上下往复式发动机”，在活塞杆的末端有一个导轨齿轮，它同横梁扇形轮上的一部分齿轮口齿合在一起。不用说，这种既原始又临时的办法是不会成功的。瓦特很快就抱怨齿轮的凸齿断了。他曾在此后不久写道：这台引擎“运转的动力真大，以至一再把所有的绞轮都弄断”。这就意味着整套装置都报废了。
由于想不出有效的办法，这套齿轮系统还是持续运转了一段时间，与此同时，瓦特仍在不断地尽力解决这个问题。1784年6 月，他写信给博尔顿说：
我已开始着手研究一个新问题啦！我已摸索到一种能使活塞杆上下垂直运动的方法，只要把活塞杆固定在横梁的一块铁板上，既不需要链条，也不要垂直导杆，外部也不需要摩擦件轴、弓形头和其他笨拙的玩艺儿，这个新装置，完全能够使我们如愿以偿……
迄今，我只用小模型进行过试验，因此还不能制造它，不过，我认为它很可能会成功的，在我所设计过的所有机械装置中，它要算最精巧、最简单的一件了。
仅仅一周之后，他便又宣布说，他已经为这种新装置做了一个非常大的模型，并且“可望成功”。但他由于习惯于小心谨慎，所以提醒博尔顿说：“请您先别为此而得意洋洋，这个装置还没有经过合理的试验，也许还有一些尚未发现的缺点。”
这个装置，后来被称之为三杆传动装置。活塞杆上的丁字头通过耳轴，连接到两根连杆的中部，这两根连杆以横梁的一端为枢轴而转动，并且从横梁上垂直地挂下来。在它们底下的那一端，这两根连杆用销钉连在一个半径杆上，半径杆的长度与横梁的半径相等。半径杆的另一端，则固定在机房墙壁上的一个固定支点上，这种装置运转良好，并且实际应用于两台发动机上，但是，它却有着一个重大的缺陷，即机房因此不得不大大扩建，以便装下那根长长的半径杆。为了克服这一缺陷，瓦特最初用的办法是改变几何运动的形式。通过移动垂直连扦中点上面的丁字头耳轴的连接点，就可以减少半径杆的长度。但是，这仅仅是一种改良措施而已。在这一演变过程中所走的第三步是具有决定性的，就是在横梁上挂一个平行连杆缩放仪，来取代外半径杆，而内垂直连杆则由半径杆控制着。这个难题就这样最终得到了解决，因为现在整个机械装置都安排在横梁之下，并且没有超过它。人们把这种三杆装置和缩放仪的结合，称之为平行传动装置。在内部附属垂直连杆的一点上，现在有了垂直运动，而缩放仪下部的连杆则把这种运动传送到与丁字头耳轴相连的主垂直连杆的底端。
瓦特在退休时，对自己在漫长生涯中所取得的杰出的设计和发明成就进行过回顾，他感到最得意的并不是那个最初使他走上成名之道的分离冷凝器，而是这个平行传动装置。他曾对他的儿子说：“虽然我并不太注重名声，但我对平行传动装置的自豪感，却胜过我对我所做出的任何其他机械发明。”
瓦特之所以会选择这一杰作，是不难理解的，因为只有它，才如此明晰地体现了应用科学与实际工艺的结合，而这种结合又正是他的创造力的秘密所在。如果有一位诗人会对这种传动情景赋诗的话，那么，由这些杆和链节在传动时的精确的几何运动所组成的韵律节奏，实在是充满了诗意的。任何一位名符其实的机械工程师，在观看一台大横梁式引擎上的这种平行传动装置运动时，都会情不自禁地对其发明者能在以前这么久的年代里就能有这种设想而感到敬佩。与瓦特同时代的人称这种装置是“精美的”，尽管“精美的”
这个形容词被许多人滥用，但用在此却是含义贴切。虽然瓦特的横梁式引擎现在已是博物馆里的展品，但是他的平行传动装置却成了现代赛车上的“瓦特式连杆”，在带动单独凸出的后轮方面的作用，就好像当年它牵动横梁式引擎上的长活塞杆一样可靠。
当这种新型的复动式引擎用来作为一种非旋转式泵机时，如何最有效的利用引擎活塞上提时的动力，成了一个问题。这两位合伙人，在初期就这个问题的相互通信中，瓦特曾提议加重引擎横梁的一端。活塞在上提时将把这重物托起，这样，当它降落时，就可以对泵机产生辅助作用。他认为，通过这种办法，就能够使一台单动式引擎产生双倍的效力。博尔顿在回信中对这一点提出了更明智的建议，他说复动式引擎也许可以用来带动两台泵机，一台是普通的提升斗式的，另一台是柱塞泵。十分奇怪，瓦特并不赞成这项建议，尽管柱塞泵在康沃尔很时兴，但是博尔顿和瓦特却一直没有采用，直到1800年瓦特退休之后，这种泵机才有人采用。
在康沃尔最早的两台复动式抽水机引擎，其中一台于1784年至1785年的冬季开始在“托万锡矿”运转，另一台则是翌年在“梅萨锡矿”开始运转，前者在最初时用的是导轨和分段装置，而“梅萨锡矿”的那台引擎则从一开始便配备了平行传动装置，那些杆是木制的。这两台引擎各带动两台提升式泵机，其中附加的那个泵机是通过安装了粗笨的木制曲柄和连杆带动的。它的运转方向同主泵相反。在“隆盛锡矿”的那台45英寸汽缸的较大型的引擎，虽然开始安装的时间较晚，但实际使用却早于“梅萨锡矿”的那一台。博尔顿延长了在康沃尔住留的时间，以便在1785年11月能观看到它启动。他写信告诉在伯明翰的瓦特说：“看来这是个惊人的壮举。”未经试验的大型连接部件如此之多，以至使我望而生畏。“然而，博尔顿的顾虑实际上是多余的。这台引擎运转良好。不久以后，在”处女锡矿“安装的那台新型的复动式引擎，比这一台还要大，它的汽缸为63英寸，冲程为9 英尺，这被称为当时世界上功率最大的引擎。
在后来的复动式抽水机引擎上，没有再使用曲柄装置来带动辅泵机，而在引擎横梁的一端连结了一个斜泵杆，这种装置的缺点是妨碍了阀门和冷凝器泵杆的正常布局，使得它们不得不通过一个在主横梁上的小型辅助横梁来驱动，而横梁则要穿过机房的墙壁，所以冷凝器和泵机也都要安装在机房的外面。
也许由于变得更加复杂的原因，所以这种泵用复动式引擎在康沃尔从未像原来的引擎那样广泛使用，而是当把它与旋转式传动结合起来之后，这种新的原理才真正有了名气。人们很可能会问，为什么在费了很大的劲儿把它们变为旋转运动而使其灵活得多以前，纽科门式和瓦特式引擎，作为往复泵机还存在了那么多年。即使是那些比较老式的单动式引擎，只要适当地加上一个大而重的飞轮，就能够改装成旋转式传动引擎。那么，为什么像约翰。斯米顿这样一位大工程师竟会直言不讳地宣称：要使纽科门式引擎改成旋转运动的惟一恰当的方法，就是使它把水抽给磨轮使用呢？詹姆斯。瓦特本来只要加上连接杆、曲柄和飞轮，就能使他已经成功的引擎做旋转式运转，而为什么他却一直拖延到 1779 年仍在弄那已半途而废的蒸汽轮呢？当时他已领会了曲柄原理却把它用于其他目的了。
这些问题的答案是非常引人入胜的，并且揭开了在整个发明史上其中一个最不可思议的“盲点”。正像在前面里所提到的那样，那种往复式泵机引擎的冲程变化相当大，因而人们坚信，这种冲程的变化会严重影响任何实际使用的效果，例如，要将往复式传动改成旋转式传动，连杆和曲柄都会变得无法使用。对于我们来说，简直难以相信的是，像詹姆斯。瓦特这么一位有才干的工程师，居然也会跟他的前辈和同代人一样，竟对连杆和曲柄完全能够控制汽缸里的活塞运动一事也没能领会，然而事实就是如此，所以这一谬见便将留给一位相当不起眼的小人物去纠正。
1779年，布里斯托尔的一位工程师马修。沃尔布拉夫，获得了一种使蒸汽机产生旋转运动的棘爪棘轮装置的专利。这种形式的驱动不是强制性的，因此，它就排除了由于冲程长度变化而可能产生的困难。沃尔布拉夫急于想把他的装置用到瓦特式引擎上，请求博尔顿和瓦特允许他在布里斯托尔自己的作坊里建造瓦特式引擎。这一谈判毫无结果，可能是因为瓦特对沃尔布拉夫的装置评价不高，并且认为他自己能搞出一种更好的装置来。因此，最早安装棘爪棘轮装置的两台引擎是纽科门式的。第一台建造在沃尔布拉夫自己的作坊里。第二台是在伯明翰斯诺山的一家作坊里，其主人是一个名叫詹姆斯。皮卡德的钮扣制造商。这两台引擎都在1779年开始运转，而斯诺山那台引擎创造效益使得博尔顿幡然猛醒，他立即提笔写了一封信派人送交在康沃尔的瓦特，督促他要悉心研究旋转传动问题，因为“很多对这一问题不了解情况的人，会误认为沃尔布拉夫的改进，会使您的引擎被淘汰”。
然而，沃尔布拉夫的棘爪棘轮装置，实际上远非像人们所想象的那么令人满意。于是他在1780年便采取具有决定性的步骤，即在斯诺山的那台引擎上，换上了单链杆和曲柄，为了使曲柄能够转过中心，他在曲轴上安装了一个大齿轮，这个大齿轮与压动一个相当于它的一半大小的齿轮，这个齿轮在第二轴上转动，并起着平衡锤的作用。毫无疑问，把这种传动装置用于运转速度很低的单动式引擎上，其运转情况仍然是很不规则的。但是，它却最起码地使那个所谓活塞冲程的不规则性可能会妨碍任何形式的强制推动力的谬论被永远地推翻了。
当瓦特听到这一发展的消息时，他似乎并没有深感不安，理由是他并不认为把曲柄应用到蒸汽机上就可以取得专利权。博尔顿当时正在康沃尔，瓦特把这一消息向他汇报如下：“马修。沃尔布拉夫在斯诺山的引擎上安装了一个单曲柄，其效果很好，比那种扇形齿轮要好……我认为您在回来的时候，应该去拜访一下马修，让他知道，我们是抵制他独占这些曲柄专利权的企图的。”
沃尔布拉夫显然是在布里斯托尔，而且根据后来发生的事情，人们一定会推论：当瓦特写这份汇报的时候，他并没有亲眼看到斯诺山的那台引擎。
而只是把他听说的情况转告博尔顿。博尔顿在回信时写道：“我认为那种双缸曲柄引擎是最上乘的，如果装上一台的话，它将会使这些冒充内行的人一败涂地。因此，这是一件非常值得去做的事。”接着，他又要瓦特指示他们在伦敦的律师，注意沃尔布拉夫或皮卡德可能对曲柄发明专利权所提出的任何申请，从而在必要时，他们就能够加以抵制。
这一指示来得太晚了，博尔顿是在1780年11月26日写这封信的，可是以詹姆斯。皮卡德的名义申请的这项专利权，却在8 月23日便获得了，而且在12月9 日注了册。这项申请专利的说明书写得很简单，并附有一张图解，画出了轴、两个齿轮和平衡锤，瓦特非常懊恼，接着发生了一场激烈论战。
2.财富与堕落的缘由
瓦特开始挺身而起，为维护自己的权益而行了。他写道：“我知道这项发明应归于我，而现在却有人以最不光彩的手段把它从我这里窃走了，更令人感到气愤的是，还竟然鬼鬼祟祟地弄到了这项专利。”这项专利除了出其不意地利用了这两位合伙人的疏忽外，并没有任何见不得人的勾当，它是通过正常途径获得的。皮卡德没有任何义务将其意图到处宣扬。至于有关窃取的指控，瓦特在一周之后又做了阐述。他声明：他完全确信沃斯布拉夫和皮卡德在这个装置上没有任何发明创造，并且他还说：“他们是从内德。拉斯顿那里得到了关于曲柄的提示，而拉斯顿则是从一台车床受到启发的。至于平衡锤，则是通过卡特赖特从我这里搞去的。”
尽管在这一事件中，博尔顿和瓦特并没有争夺皮卡德的专利，但他们却显然这样仔细考虑过。可能是因辩护人的建议，他们曾准备过一份诉状，其中归纳了瓦特指控的基本要点，声称在1779年的夏季期间，在索荷曾制造了一台试验模型，那上面的曲柄、齿轮和平衡锤，跟皮卡德的专利说明书中所示的完全相同。他们的雇员理查德。卡特赖特曾经常看到并操作过这台模型，他把这台模型的原理告诉了皮卡德在斯诺山的引擎工匠缪尔。埃文斯。作为这份诉状佐证的是由卡特赖特签字的一份供认书，它记述了当他和埃文斯在汉兹沃思的“车马店”里一起喝酒时，埃文斯向他叙述了他在棘爪棘轮装置方面遇到的困难经过，这份供认书还写道：
我说，我想我能造出一种不带那些松动的齿轮而使引擎运转的机器，他说那怎么行。
我说是用我在博尔顿和瓦特先生那里看到的一种传动装置，接着我把这种装置运转的情况讲了一下。他问我是如何构造的。我说用的是一个带轮的曲柄，那个轮子推动一个有它两倍大的滚轮转动，上面还有一个平衡锤来抵消曲柄的重量。他说我的老板们所花的钱已经太多了，因此，我敢说他们自己是再也承担不起更多的开支了……
这场风波正是瓦特固执的一个例证，他极不愿意采纳别人已经用过的方法，即便是他完全可以不受约束地去这样做。他那自高自大的态度支配着他必须在该领域之内永远是首屈一指。如果在解决某一问题时，别人领先于他，那么他宁可竭尽全力去另辟途径，也不愿意屈居第二。甚至在那些他自己并不打算马上就应用的发明上，他也总是这样做。默多克的蒸汽动力车以及默多克因此而获得的专利，正是典型的例子。而且卡特赖特的确把其原理轻率地通报给埃文斯也是无可怀疑的。但是，正像这份供认书所表明的并且还得到瓦特用自己的话所确认的那样，从他那里窃走的并不是曲柄的原理，而是二比一大小的齿轮和平衡锤的设计。本来这种设计瓦特是完全能够弃之不用的。他在这件事情的刺激下而制造出来的新型复动式引擎，在很大程度上解决了这个问题，无论如何这种简单的飞轮只不过是一种笨拙的代用品而已。
如果瓦特那时对它十分重视，那么他为什么自己不早去领取发明专利呢？这显然是被看作本案一个站不住脚的论点，因为在为辩护人准备的那份申明中也回答了这个问题，若以瓦特在康沃尔全力以赴建造引擎为由，那是缺乏说服力的。而有较大可能的是，瓦特认为该设计并不值得申请专利，因此在这场风波掀起之前，他就已经束之高阁了。在斯诺山的那台引擎，也很快放弃了那种齿轮和平衡锤装置，而采用了飞轮装置，事实上，有些作家认为：这种齿轮和平衡锤装置，从来就没有实际使用过。
在这件情节曲折的事件中，需要强调的一点是，皮卡德所取得的发明专利，是齿轮与平衡锤结合在一起的曲柄，如果仅仅指的是曲柄应用的话，那么瓦特当初认为它不值得申请专利的想法，几乎肯定是正确的。假如他坚持这种认识，他本来就会制造出一个装有曲柄的发动机来进行试验，但当时他却固执地拒绝了这种做法，因为他坚持认为皮卡德的发明专利把这条路给堵死了。皮卡德和沃斯布拉夫再次请求允许他们建造瓦特式发动机，并且他们提出，不仅愿意支付这方面的款项，而且还宣布博尔顿和瓦特可以不受约束地在他们的机器上，使用曲柄装置以作酬谢，不过瓦特拒绝了这种谋求和解的橄榄枝。他提出皮卡德给他的发明专利的份额决不能少于一半，否则他就不会同意。这一提议十分自然地会遭到皮卡德的拒绝，因为接受它就等于承认这项设计是窃取的。
由于瓦特已下定了决心，所以他毫不动摇。因此，这种曲柄装置在它的专利期满之前，始终没有在瓦特式发动机上使用过。与此同时，为了找出不涉及这项可恶的专利的方法，瓦特立即开始了研究，而且在1781年10月，他所取得的关于产生旋转传动的各种方法的专利决不少于五种，其中三种是无需描述的，因为这三种并未摆脱曲柄原理，正是基于这种原因，所以它们从未被使用过。第四种是一种斜盘旋转装置，如今在科学博物馆里还陈列着一台这种装置的模型。听说它曾安装在索荷的一台发动机上进行过试验，但其他的情况则不得而知。可能也正是出于同样的原因吧，最后是空行式齿轮，它直到皮卡德的发明专利于1791年失败后，才成为所有的瓦特式旋转发动机上的标准部件。在这种装置上，固定在连杆上的行齿轮，围绕着安装在主动轴上的一个中心齿轮转动，主动轴则推动中心齿轮旋转，这种齿轮最早曾是安装在索荷的一台 15 英寸单动式小型发动机上进行试验，用来带动一个落锤。当瓦特克服了在开始时碰到的一些困难后，便为用户设计了第一批旋转式发动机。其中有1783年3 月为威尔金森的布拉德利铸铁厂制造的一台较大的落锤发动机，有1784年6 月为康沃尔的“处女锡矿”制作的一台小型卷扬机引擎，以及为伦敦的古德温和惠特布雷德这两家啤酒酿造厂制造的发动机，再就是为希罗罗普郡的霍斯海伊铸铁厂制造的一台落锤发动机，这后三台发动机都是在1784年至1785年冬季开始制造的。
因为最初制造这些发动机时，都是单动式的，并在横梁的连杆头上放着重物，用来辅助在活塞向上空行时飞轮的运动，所以博尔顿曾建议使用一根重的连杆，这样会有助于使发动机运转得更平稳，也有助于消除空行齿轮发出的噪音，但瓦特不肯采纳这个设想，因此直到1800年使用的还是木制连杆。
1783年春天，就在布拉德利铸铁厂的那台发动机开始运转后不久，瓦特便在索荷安装了第一台旋转复动式发动机，这就是前面已经提到的那台在活塞杆和横梁之间有齿轮齿条装置的发动机。从这里也可以看出，瓦特对任何一项新的发明，总要先在索荷的厂内进行全面的试验，并且根据试验进行必要的改进之后，才给其公司的主顾们试用。虽然瓦特在很多方面都过于谨慎和保守，但他的这种策略还是值得称赞的。这家企业所取得的可靠信誉，在很大的程度上要归功于此。他为主顾建造的第一台旋转复动式引擎，便清楚地说明了这一点。1784年6 月，当瓦特为赫尔的科茨和贾勒特先生设计这台引擎时，图纸上标出的是齿轮齿条装置，但在实际建造过程中，却改成了三杆传动装置。这台引擎先在索荷安装检验好了之后，才把它拆开发往赫尔。
这种前所未有的做法，表现出瓦特对于自己最新研究成果是何等的重视，正因为这样，才会出现像博尔顿所预见的那种局面，对这种新型引擎的定货单从全国各地纷至沓来。那个担风险的康沃尔市场，再也不是引擎生意的主要依靠了，并且从此以后引擎在资金方面也有了保障。在头几台引擎制造出来后，瓦特的平行传动装置得到了运用，此后除了某些零件外，没有对旋转复式引擎的设计做过更改，直到后来才用曲柄取代了行星式齿轮。
旋转式发动机也带来了某些新问题，它启动起来既可前行，也可后退，两个方面活动一样。这种特性可供应用的机会不多，例如，在驱动一台轧机，就能够有效地加以利用，而在大多数情况下，开动时如果转动方向错了，那就会十分麻烦，甚至还会损坏工厂的机械设备。因此，为了防止这种弊病，瓦特在曲柄上安装了一个棘爪和棘轮，只要不把棘爪提起来脱离啮合，发动机就不会倒转。另外，与负荷大体上不变的、较陈旧的往复式发动机不同，驱动轧机的旋转式发动机的负荷则经常有着很大的变化，因此，就必须在连接发动机和锅炉的蒸汽管上，安装一个调节阀。最初的旋转式发动机的是一种手控阀门，但这种控制法要求引擎操作工要目不转睛地守着它。因此瓦特在 1788 年把它改成了离心式调节阀，以代替手工操作。离心式调节阀的原理，并不是什么创新，碾磨轮机工们早就用它来调节磨粉机在不同速度下磨石之间的距离，但是用它来控制蒸汽机，却还是第一次。
如果瓦特设计一台往复式抽水机引擎，他只需要知道每小时抽水量和抽水的高度就行了。通过简单的计算，他就能精确地确定所需汽缸的尺寸，取每平方英寸承受10磅压力的汽缸直径作为他引擎的最佳标准负载。当时，如有一家磨坊老板要订购一台旋转式发动机，来替换他的水轮机或马拉机时，瓦特要想计算出所需发动机的规格，那就决不是一件容易的事了。因为他得不到准确的资料，而斯米顿的负载值也不再适用了。可在当时负载值则是测量和比较发动机性能的惟一公认标准。磨坊老板所能提供给瓦特的是水轮的直径，以及水轮的用水量和水源情况。或者是他提供马拉机使用的马匹数，显然这就需要新的功率计量单位了。
在瓦特那本从1782年至1783年的杂记和计算簿上，保持着他的一种最早的关于做一项特定工作所需的碾磨机引擎大小的计算，内容如下：
曼彻斯特的沃辛顿先生需要一台碾磨机，用于锉磨苏木，还要带动一台砑光机。据计算，总共需要的功率大约为12匹马力，他的机匠里格利先生说：带动碾磨机的马沿着直径为24英尺的圆圈走，每分钟能转两圈半，两圈半等于每分钟60码，每匹马的力量约为180 磅，那么，60码乘3 等于180 英尺，再乘180 磅，就等于3.24万英尺，用活塞运动的距离120 英尺来除，等于270 磅，再乘以12（匹马），等于3240磅的汽缸压力，汽缸按每英寸5 磅计算，等于29英寸的汽缸，6英尺的冲程，每分钟为20次。
要指出的是，瓦特在这一计算中，把5 磅这个数字作为发动机汽缸直径每平方英寸的最佳负荷，而不用早先在抽水机引擎上所假设的10磅数字。作为一位处事谨慎的人，当他走上一条心中无数的新路时，他限定任何差错都不应该过分，因此，该发动机的功率宁大于它所需的工作量，也不要小于它。
在后来的一些计算中，他采取了同样谨慎的策略，只是表达得不同而已。他不减少活塞的负荷，而把所假设的一匹马力的功率增大到约3.3 万英尺一磅。直到现在仍然把这个数字作为各类旋转式发动机的功率测定的标准单位。
这家使瓦特的旋转式发动机引起公众瞩目的企业，就是在其同行业中独占鳌头的著名的阿尔比恩碾磨厂。它坐落在泰晤士河靠萨里的一侧，附近就是布莱克弗里阿斯大桥。虽然它并不是第一家使用这种蒸汽机的厂家，但在那时它却是世界上规模最大、设备最好的蒸汽机碾磨厂。它从1782年或者说是1783年开创时候起，博尔顿和瓦特就都在资金和实际业务方面与其发生了关系。瓦特为该厂设计了两台在当时是最大旋转复动式发动机，其汽缸直径为34英寸，冲程为8 英尺。原来计划建造三台这样的发动机，但实际上只安装了两台。每台带动10部碾磨机工作。此外还有精选机、筛子和吊车等机械。
博尔顿和瓦特雇聘约翰。伦尼来安装发动机，并由他落实这家碾磨厂的工作。
伦尼于1784年8 月放弃了他在苏格兰的生意而来到伦敦。这家碾磨厂在设计方面也像这些发动机一样先进。首次全部使用了铸铁的轴和齿轮等。安置这些第一流的机器设备的厂房，是聘用了塞缪尔。怀亚特担任设计的。他的兄弟詹姆斯比他更有名气。
第一台发动机于1786年2 月开始运转，第二台则在三年后。这家厂在开始投产时，就被机械上的问题缠住了，但当这些问题得到解决以后，这两台大型发动机便开始正常运行了。碾磨厂的产量按当时的标准简直是个奇迹。
博尔顿在1790年6 月向瓦特通报说：在一周之内便磨出了价值6800英镑的面粉。于是，阿尔比恩碾磨厂就成了贵族和绅士们观光的胜地，前来参观的人数是如此之多，以至使得瓦特对博尔顿牢骚满腹。他抱怨说，络绎不绝的参观人群妨碍工作进行，应该拒绝接待。而在那些经济比较拮据的人当中，这家大碾磨厂则成了他们的眼中钉。他们把该厂的那些精良的机械设备，视为对他们生计的一个威胁，并认为它企图垄断主食供应的来源，然后又使面粉价格上涨。与之竞争的磨坊主们大肆煽动指控他垄断并操纵物价，直到阿尔比恩碾磨厂联营公司被迫出面为自己辩护才算罢休。该公司在它发行的一本小册子里强调面粉价格上涨是由于小麦成本提高，而该公司的厂家还把磨粉成本，从平均每袋5 先令0.75便士降到了3 先令4 便士。尽管如此，当这家碾磨厂于1791年3 月2 日被一场大火烧为灰烬时，广大群众还是幸灾乐祸。有人怀疑这是有人纵火引起的，但约翰。伦尼确信事实并非如此，并且坚信这场火灾最先是由于一台大型谷物精选机上的一个轴承，因缺乏润滑油摩擦过热所致。
阿尔比恩碾磨厂就这样轰动一时，但它那短暂的事业，却丝毫无损于它的重要性。它是所有那些“黑暗的恶魔磨坊”的最早形式，没有多久，这些碾磨厂的高大烟囱便在彭奈恩山谷高耸入云，黑烟滚滚，遮天蔽日。而瓦特的旋转式发动机对于社会历史的影响，也是十分巨大的。工业生产有史以来第一次彻底摆脱了对水力和马力的依赖。鉴于新兴的实业家们对厂址的选择有了更大的自由，他们再也不受水车使用水流的约束了。不仅如此，瓦特的发动机所提供的源源不断的巨大动力，也使得前所未有的机械化生产方式的规模成为可能。这场来势迅猛的动力革命所带来的最消极方面，则是它使那些能工巧匠们丧失了精湛的手艺，并迫使他们受支配于新型机器那种不通人性的快速节奏。与许许多多其他伟大工程师和发明家们一样，瓦特没有能够预见到自己的工作在历史上所产生的重大影响，也没有试图去做这种预见。
从此之后，随工业革命而来具有悲剧性的咄咄怪事便产生了，那就是在财富得到积累的同时，人却变得腐化堕落了。
3.在伯明翰的日子里
然而这一切，与发明家们自然无关，作为科技人员的瓦特，只懂得以自己的研究成果去为社会增加财富，自己也分享一定利益，至于由于他的发明而引起的各种社会效应，无论这种效应有大有小，是正是负，那就与他概不相干了。
在博尔顿和瓦特合伙初期那些最活跃的年代里，他们两个人经常是轮流把关，当有一个人在康沃尔时，另一个人就在伯明翰。甚至几个不同的地方都催促他们立即前往，催促之急以至曾使瓦特无可奈何地叹息道：“但愿我能有分身术，这样就能同时都照顾到了。”当我们想到他们当时不得不与交通运输方面的种种困难作斗争时，就会发现他们的成就确实是了不起的。从他们互相取长补短的意义上来说，他们真是一对理想的伙伴。然而，正是由于他们的这种互相依靠是必不可少的，所以信件来往便成为惟一的联系方式。当时往来于伯明翰和康沃尔之间的信件，也许是十天时间。真不知古往今来是否能有任何生意合伙人会有如此大量的信件往返。无论何时只要他们不在一起，他们就几乎每天都要互相写信，而且其中有很多信都是用密密麻麻的字迹写上好几页的。如今，商人却可借助于电话、速记打字员、录音电话和录音机等等。即使周游世界一趟也比瓦特去一次康沃尔所花的时间要短；所苦的事，激烈的竞争把人们折腾得寝食不宁。现在的商人只能挤出时间来口授那些所学的最简洁的套话，这是不会给未来的历史学家留下自己的个性痕迹的。可是看来简直让人难以置信的是，博尔顿和瓦特尽管在经商、机械的实际制造和发明方面都有千头万绪的事情要完成，也尽管他们要乘坐公共马车、邮车或骑马去进行那些缓慢的长途旅行，但他们却依然抽出时间来把自己每天的工作、想法、希望与忧虑，以及自己的苦恼和难处，写信告诉对方。
除了互相之间经常写信之外，他们俩人还都有着繁重的生意和私人的通信往来。后者包括写信给引擎主顾、许多材料和部件的供应商以及本企业代理人。这些信件都是需要抄写留底的。瓦特对于这种重复劳动的琐事感到极端厌烦。就像往常一样，这种难以摆脱的压力又激发起他的创造才能。他开始用各种墨水混合物和毛面薄纸进行试验，来观察能不能通过这种薄纸铺在新写出的信上加压的办法而获得一份令人满意的复制品。这种压印出来的东西当然是反的，但由于纸张很薄又未光润过，所以能够从背面看清楚。经过两个月的试验，结果取得了圆满成功。1779年6 月28日，他在给博尔顿的一封信里附上了一些样品。接着，瓦特还设计出了两种压印机，一种是圆辊式的，另一种是螺杆式的。这种复印法和这两种压印机都在1780年2 月获得了发明专利。
博尔顿对这些发明给予了热情的支持，并同瓦特和詹姆斯。基尔三个人合营，成立一个专门制造这种压印机的新企业——“詹姆斯。瓦特公司”。
该公司还供应这种特殊的粉墨。这个公司起先只生产圆辊式的压印机，后来又制造螺杆式的，以便用它来印书籍。博尔顿曾带着一台新的压印机到伦敦去向议员、银行家和城市里的商人们进行了示范。他们当中很多人，特别是那些银行家们对于博尔顿的示范感到大为惊慌，认为这种设备将会引起大量的伪造行径，但是这种无稽之谈，很快便被这一发明的明显好处所压倒，而且这家新建的公司在头一年就销售了150 台压印机。此后的一百多年间，瓦特的这一发明成了办公室的通用设备之一，直到有了打字机和复写纸之后，这种压印机才让位。
必须强调的是，在索荷的引擎经营中一直没有使产品规范化。每台引擎都是根据主顾的需要而单独设计的，并且不断地做了一些零件上的改进。只是在偶然的情况下，由于同时接到一批定货，才有可能制造一批规格相等的汽缸和齿轮。因此，压在瓦特肩上的设计任务就是极其繁重的。博尔顿促使瓦特去发展旋转式引擎的原因之一，就是因为从那些小型碾磨机所得到的专利权税，虽然不高，但是瓦特在设计和计算它们的时候，却一点也不比康沃尔的那些大型抽水机引擎省劲。瓦特在计算方面使用了一种计算尺，正如有人所说，尽管这种工具不是由他发明的，但他却是第一个使用的工程师。
直到1790年当瓦特搬入一幢新居时，他才在索荷工厂里开设了一间绘图室。在此之前，所有的设计工作都是在他哈珀山的寓所完成的。1781年以前绘制的全部引擎图纸，实际上都是出自瓦特之手，因为尽管他曾一度有过一个名叫威廉。普莱费尔的办事助手，但是瓦特却把他称为“马大哈”，所以是不可能会把很多事情交给他去做的。为了减轻这种沉重的负担，瓦特曾利用自己的新发明来复印图纸。但是用薄纸来复印这种图纸并不切实可行，因为复印出来的图纸是反的。因此在复印后都得将它们标明“反阅”，并且还要用印刷体字母书写，标明尺寸、着色。这是历史上首次把机械复印法应用于设计制图。瓦特还是一个最早在设计制图纸上使用彩色的首创者。在瓦特生活的时代和以后的许多年里，利用彩色来表明材料是常有的做法，例如黄色代表铜，蓝色代表铁等等，但是瓦特却别出心裁，用颜色来区别不同的作用，就像当今的某些复杂设备，诸如一座核反应堆和它的热交换器，所用的彩色解说图纸一样。以瓦特的那种复动式引擎为例，他就在图纸上把四个阀门及其有关的部件，都标上了不同的颜色。
当博尔顿在1781年竭力劝说瓦特去研制复动式和旋转式引擎的时候，他意识到必须刻不容缓地说服瓦特雇用一名助理制图员。用“说服”这个词是贴切的，因为瓦特虽然对商业上的交易总是千方百计地予以回避，但当他遇上技术事务时却极不愿意委托他人。过去曾向他提出过几位可能的人选都未成，直到8 月底，博尔顿给当时在康沃尔的瓦特发了一封信，推荐一位名叫约翰。萨瑟恩的德比郡的年轻人，才算了事。博尔顿写道：
我认为萨瑟恩会是一位非常合适的人，看起来他既随和又非常勤快。他现在正跟随他的哥哥当外科医生，可他却表示尽管他很爱好外科业务，但更愿受雇于您，当一名制图员兼助手，如果您愿意要他的话，我知道他会乐意前来的。他的画还算整洁。
瓦特对这封信的答复小心谨慎，使用了“假如”和“但是”一类的词，这完全是他的典型特征。他答复道：
假如您认为那位年轻的萨瑟恩会是够稳重的，愿意接受合理的年薪而到我们这儿来，并愿受雇足够的时间，那么，我该会很高兴地聘用他为一名绘图员，但是除非他保证放弃音乐爱好，否则，我确信他是干不出什么好事来的，因为音乐是惰性之源。
可以确信，当博尔顿看到他最后这一点意见时，定会发笑。不过由于他是个既深谙世故人情又极为宽宏大量的人，并且对詹姆斯。瓦特的了解又是再透彻不过的，所以他是决不会一本正经地去对待这种荒唐的怪癖的。对此他以豁达的态度一笑了之，作为对这位天才所付的部分代价而承受了，而且他也决不会因此就减少对这位古怪伙伴的非常真挚的感情。
约翰。萨瑟恩以三年的合同期加入了这家合伙企业，而且一直在那里工作到1815年去世为止，享年57岁。他不仅证明自己是一名极为能干的制图员，而且也是一位具有非凡的理解力、耐心和机智的人。因为瓦特这位主人是极难侍候的，特别是当他患消化不良症时，经常与剧烈的头痛病并发，这就使他叫苦连天。另外，在技术问题上，瓦特也是固执己见的，而且几乎到了顽固不化的程度，在这方面，萨瑟恩总是在自己家里把他主人的设想记录下来，并且比包括博尔顿在内的任何人都更加支持他的主人。而萨瑟恩也似乎已在潜移默化中沾上了瓦特那一丝不苟的作风，仿佛像戴手套那样自然，在所有这些岁月里，他们都配合默契。瓦特通常是动辄便要挑剔别人的缺点和错误，但他却从来没有留下对萨瑟恩表示不满的片纸只字。
萨瑟恩的遗体安葬在诺顿王室教堂，在这座教堂的工程界名人纪念大厅里，他将千古流芳，因为正是他才使测定引擎的性能有了完善的方法，并且迄今为止在对所有带活塞的引擎测定时，仍在沿用这种方法。在这方面首先采取步骤的是博尔顿，他曾建议在冷凝器上安一个水银计，来测量那种内在的神力。瓦特曾对这种装置的缺点，做了如下的描述：
这种仪表，仅适用于测定冷凝器内排气的程度，而冷凝器内的排气程度变化并不大，由于水银的振动因而使测定引擎冲程在汽缸内的各个不同阶段的排气情况变得非常困难，即便不是不可行的。
因此，瓦特后来改用了一个小圆筒和活塞，并在活塞上装一根指针，指针在刻度盘上移动。连接由弹簧控制，当完全真空的时候，指针就指在刻度盘的零点上。水银计是用来校准盘上刻度的。如把这个仪器通过一条管子，接到一台引擎的汽缸上，在整个冲程过程中真空所出现的每一英寸的变化，就都由指针记录下来了，当然，把这种仪器稍加改进，便可以用来记录超过大气压的压力。
虽然这是一项改进，但是移动的指针仍然不能做出准确的记录。因此萨瑟恩用一枝铅笔来取代指针，并且还用了一块载有指示卡片的活动板，来代替瓦特的刻度盘。起初，卡片板只能向一个方向移动，但是萨瑟恩很快便对这个仪器做了改装，从而使卡片板在每次活塞摆动到头时就改变了方向，结果铅笔记录下来的压力图，是一条封闭回线，而不单是一条连续线。铅笔就这样来回移动，使得在各个连续冲程中发生的任何压力变化的平均值更容易读出来。1803年1 月，在索荷的一台引擎上记录了第一套指示卡；这家商行很快便收到了很多顾主急需这种指示仪的定单，因为它能够如此灵敏地掌握引擎的运转情况。
模范的萨瑟恩是否能瞒着令人扫兴的瓦特继续保持自己对音乐的爱好，我们不得而知。瓦特曾经一度靠着音乐家们的生意谋生，但是他可能把这段往事忘了。他对于艺术所持的那种显而易见的漠然态度，好像是来自一种清教徒式的不信任和怀疑。然而，同他的许多同乡有所不同的是，他的这种清教徒的习俗看起来即使是误入歧途，也并不是那种根深蒂固的宗教教义所致。在与他同代人的记载中，除了他第一次去康沃尔时曾同再浸礼教徒们有过异乎寻常的短暂交往外，似乎就再没有任何关于他的宗教活动的材料，即使当他处于极度消沉或伤感时所写的材料，也极少有过提及上帝的名字的祈祷，或者说是敷衍了事。他并不把艺术看作是魔鬼的引诱物，而只把它看作会使人入迷的东西，就好像那种使他常常丧失工作能力的烈性酒一样，音乐也诱使人们脱离正经的生活事务。他对体育和优越生活的态度也大致相同。
甚至他对大自然的美景，也似乎没有什么特殊的感触。
瓦特这种暗淡的人生观，无疑是从他的圣约派祖先那里继承下来的，但在他身上，宗教信条的主流已经枯竭。他们不接受上帝存在于世上万物之中的观念，而代之以这样一种观念，即他们必须通过严峻的斗争去闯过逆境，而那冥冥之中的上帝则坐观和鉴定他们的种种努力。从这种把上帝看成对世界无能为力的观点出发，离不信上帝只是短短的一步之隔，几乎是怀疑一切了。上帝已经成了一个模模糊糊抽象的概念，但是“生活奋斗”却依然是十分现实的。而瓦特这一代人则通过他们自己获得的知识来确立自己的地位以取代原来的神授地位，并以此来减轻自己的失落感。对科学的探索成为新的主流，于是，由于知识这一巨大动力的促进，一个崭新的世界就这样诞生了，瓦特的蒸汽机，则成为最有力的象征。绝非偶然的巧合，瓦特在几次极度悲观之后，随之而来的必然是一项新的发明，或者重新加紧他的发明活动。在这种情况下，他除了把工作视为自己的惟一乐趣之外，就是和那些同他一样勤于思索的人谈论科学问题。
这种新动力的波及面甚广。由于交通的困难，伦敦当时还没有任何垄断集团，每个主要地方的中心，都有自己的知识分子圈子，正是由于这一点，瓦特的生涯才走上了一条幸运的道路。正是同格拉斯哥教授们那催人奋进的伙伴关系，才激励了瓦特去进行最初的蒸汽试验；当他迁居伯明翰之后，他成了在这些学术团体中最著名的“月亮社”的成员。关于瓦特的政治态度和“月亮社”的情况，留到下一节去专门介绍。
当瓦特最初与博尔顿合伙的时候，他的身体状况欠佳，而且又没有资金，只有一身债务。在开始领到引擎专利税收入中应得的份额之前，他靠着博尔顿给他的一笔年薪生活，而这笔钱则是博尔顿从他另外一项生意中赚来的。
具有戏剧性的变化是，1787年，正当引擎生意的成功得到了保证，引擎专利税收入正在源源不断而来时，这两位伙伴的处境却颠倒过来了。由于操劳过度而使健康状况明显下降的并不是多病的瓦特，反而倒是那位以其充沛的精力长期支撑他们俩的博尔顿。此外，当如今成了阔佬的瓦特，有能力按照塞缪尔。怀亚特的设计，在希思菲尔德为自己建造一所高级住宅的时候，他的合伙人却由于经济拮据的压力而几乎遭到了灭顶之灾。既然博尔顿在他们的合伙中占有2/3 的股份，所以人们也许会对出现这种情况的原因感到费解，但是必须记住，博尔顿和瓦特不同，他除了引擎生意之外，还有很多别的商业股份，并且在金融事务方面他一向是胆大敢为的，而瓦特则总是小心翼翼。
在他们合伙的活跃时期，他大大地增加了自己所承诺的义务，例如，他曾在康沃尔的矿业中投入了大量的资金，希望通过这种办法来使引擎生意有利可图。这种措施对于引擎在康沃尔的销售，无疑是有帮助的，并因此使他本人和合伙人都能间接受益，但是这项投资的直接利润却不多，两者平衡起来，他本人可能还要赔钱。
这位不屈不挠的博尔顿，终于克服了困难。经过长期的休养后，他的健康状况得到了恢复；他的偿付能力也有了起色，他的最新企业——在索荷建设的一家造币厂取得了巨大的成功。但是这种经济上的恢复是由于他自己个人的努力而取得的。瓦特最大的缺点就是在他的合伙人眼看就要在财政危机的汪洋大海中覆没时，不但没对这位曾经拯救过自己的恩人助一臂之力，反而还把自己的引擎专利税收入紧紧攥着不放，并稳稳当当地去进行投资。这一点固然会大伤博尔顿的感情，但也充分说明了他那高贵的品质，他从未指责过瓦特的忘恩负义，因而在他们之间也绝没有怀疑的裂痕存在。
虽然在1800年引擎的发明专利权期满之前，他们并未终止合伙，但实际上在他们各自的儿子于1794年10月被吸收入伙之后，博尔顿和瓦特便开始从积极参与的引擎生意中，逐渐退了出来。从那个时候起，这家企业的名字便改为“博尔顿和瓦特父子公司”。后来瓦特后妻生的小儿子格雷戈里。瓦特，也被接纳入伙。为了有助于过渡并弥补年轻一代的经验不足，最后把老练的威廉。默多克从康沃尔调了回来。他像往常那样令人信赖地接管了这家工厂的日常技术指导工作，并且在1795—1796年为引擎车间进行的大规模的扩建工程中，起了领导作用。这次扩建使得这家企业成了名副其实的引擎制造厂，而在瓦特比较活跃的岁月里，在索荷的实际产量却是非常有限的。在转向叙述对瓦特的引擎专利的非难以及他的暮年生活之前，应该更仔细地了解一下索荷的情况。因为有许多年那里一直是他活动的中心。它为其他的机械工程师们开辟了一条可以追随的新路，因为正是在那里和偏僻的康沃尔引擎机房里，瓦特及其助手们进行了无数次拼搏，攻克了一个又一个的技术难关，而这些难关在别人看来则往往是不可逾越的。
4.月亮社
詹姆斯。瓦特是一名科技人员。他终生迷恋的是他所从事的技术事务；他博览群书，读的也是与他的专业有关的著作。在政治上，可以说他是一个门外汉。
从瓦特的家世传统来看，他的祖父和他的父亲，都属于英国新兴的“中产阶级”，尽管当时还没有这个名词。他们基本上是靠本事吃饭，也通过参与商务活动而使自己变为小有产者，在有了一定经济地位和社会声望之后，他们也没有放弃“升官发财”的机遇。尽管官职不大，也没有“官运亨通”，但却有助于巩固他们的乡绅地位。
瓦特的爷爷托马斯。瓦特，是为了躲避保皇党人的疯狂报复，才抛弃了他的学业，在年轻的时候便离开了他的故乡阿伯丁市，随着逃难的人群流浪到苏格兰西南部的小港口城镇卡茨代克。他像当时大多数知识分子那样，在政治上是支持共和派、反对保皇党的。
瓦特的父亲老詹姆斯。瓦特，是在英国的资产阶级革命胜利之后才出生的，小时候跟着他父亲读了一些书，也跟着木工师傅学了一身手艺。到了而立之年，他便在格里诺克市独立开业，经营着一座木工造船作坊和船运贸易业务。他在仕途上似乎比他父亲略胜一筹，托马斯。瓦特只当过伦弗鲁郡（卡茨代尔和格里诺克两个小港口城市，当时都在它的辖区）的参议员；而老詹姆斯。瓦特则曾担任过格里诺克市的市参议员和市长等地方官职。英国当时的这类“芝麻官”，大多属于被乡绅们推选出来的公职人员，一般说来，他们只有按章办事的义务，没有谋取私利的实权。老詹姆斯为人厚道，处事公正，并不善于钻营。他的一生虽曾混迹官场，但基本上是生意人的一生。
到了小詹姆斯。瓦特出生的时候，英国已经改朝换代多年了。总和资产阶级政治集团作对的斯图亚特王朝，在经过多次复辟和反复辟的较量之后，终于和平地结束了它的统治地位，开始了一个能与资产阶级政治势力合作的汉诺威王朝时代。这个王朝的国君们虽然名义上仍处于至高无上的地位，但却是徒有虚名，国家的统治实权完全操纵在资产阶级政党手里，这也就是它为什么能够一直维持至今的道理。
不过，任何统治集团都是不甘心自动退出历史舞台的。斯图亚特王朝结束之后，这个王朝的王子王孙们仍然进行了一次又一次的反扑，企图夺回他们失去的宝座。首先是詹姆斯二世的儿子詹姆斯。爱德华，在法国集聚了一批斯图亚特王朝的支持者，先后于1715年和1719年发动了两次叛乱，企图夺取王位。值得庆幸的是，这两次里应外合的武装复辟叛乱，都很快便被平息了下去。接着，詹姆斯二世的孙子查尔斯。爱德华。斯图亚特，又在国外纠集了一批旧王党势力，于1745年7 月在苏格兰登陆之后，很快便扩大了队伍，并且攻占了苏格兰首府爱丁堡。同年11月，他曾率领5500多人进攻英格兰。直到第二年4 月，这支叛军才被新王朝的军队彻底打垮。
瓦特当时是个10岁的孩子，亲眼看到了王军和叛军在他的家乡格里诺克的战斗情况。在打退了叛军之后，由于谣传说查尔斯。爱德华亲王在格里诺克登陆并隐藏在这一带，所以，王军曾进行过一次挨门挨户的大搜查。结果是没有把这个叛乱首领捉到，他在苏格兰詹姆斯党人的掩护下躲藏了几个月，最后于1746年9月乘船逃回法国。毫无疑问，那些留在英国的詹姆斯党人，后来遭到了王军的残酷镇压。十多年后，当詹姆斯。瓦特作为一名测量人员在旧王朝的大本营——苏格兰北部山区工作时，仍可以看到当年由于参加叛乱而惨遭镇压留下的后果，例如人口减少、房屋被毁及人们对现状的不满和绝望情绪等。
瓦特所亲眼看到的这些情况，给他留下了终生难忘的印象。生性胆小怕事的瓦特，很早就认为政治是可怕的，战争更是残酷的。为了达到政治上的目的，取得战争中的胜利，政府和那些政客们可以不择手段。他在伦敦学徒期间经历的抓壮丁场面，难道不正是当时的王国政府在光天化日之下干的吗！他们把人抓去送到前线当炮灰，为的是同法国争夺海外殖民地，这里又有什么公理和正义可言呢！
瓦特决心远离政治，潜心于他所心爱的科学研究和技术工作。瓦特最不愿干的事是同政界人士打交道。但是，为了专利权申请和打官司，又不得不向那些傲慢的议员和法官讨好。也许是因为他对政治有一种出自内心的厌恶感，所以直到在他的晚年功成名就的时候，当局准备封他为利物浦勋爵的准男爵勋位，这在别人眼里是一项求之不得的殊荣，而他却一口拒绝。在英国只要有了这种勋爵身份，就算有了较高的政治地位。当今英国上议院的全体议员，就是由国君封赐的全体勋爵组成的，所以又叫贵族院。而由民众选举产生的下议院议员，则称为平民院议员。
然尔，瓦特一生中害怕政治，却又总是超脱不了政治。就连他在伯明翰生活期间参加的“月亮社”，尽管这是个名副其实的学术团体，却也难免鱼龙混杂，最后还是陷入了一场**中去，险些遭到血腥的镇压和“暴徒们”的袭击。这是瓦特所始料不及的。
这个社团之所以取名为“月亮社”，是因为他的成员们在每个月满月的那天聚会，以便能借着月光回家。由于每个成员轮流招待其同伴，博尔顿便经常搞这种招待会，而瓦特在定居哈珀山之后，也仿效了这种做法。这种聚会是很不正式的，看起来这个团体的主要创立者是威廉。斯莫尔，他对瓦特的友情确实忠贞不渝，同时也是瓦特与博尔顿结识的介绍人，他于1775年过早逝世，这对他的朋友来说是一个巨大的打击，博尔顿在给瓦特的一封信里动情地写道：“倘若不是还有一些让我寄托感情的对象存在，那我也会愿意住进亡人天国的。”定期参加“月亮社”活动的成员还有伊拉兹马斯。达尔文，乔赛亚。韦奇伍德，著名的印刷家巴斯克维尔，科学家及发明家塞缪尔。高尔顿、詹姆斯。基尔和洛弗尔。埃奇沃思。每个成员在参加活动时可以带一名客人，在这里经常出现的客人中包括有约翰。斯米顿、约瑟夫。班克斯爵士和威廉。赫谢尔爵士。
从达尔文有一次由于工作繁忙不能与会而写给博尔顿的一封道歉信里，可以看出这个社团的聚会性质，以及成员的渴望参加这些聚会的热情，他写道：
很抱歉，由于死神带着疾病来访问人间，并因此同医生们展开了一场持久战，因此我今天不能到索荷去同您的那些贵宾相见。天哪！有多少发明创造，有多少智慧，有多少妙言佳句，何等深奥、科学而又辉煌灿烂！他们都将在您那批知识渊博、才华横溢的宾客之间，好像打羽毛球一般，你来我往，令人目不暇接，而可怜的我则作茧自缚，不得不把自己关在一辆晃荡拥挤的邮递小马车里，在皇家公路上被撞得青一块紫一块，同胃疼和发烧进行搏斗。
另有一次，当轮到瓦特招待这批成员时，他给达尔文发出了如下的邀请：
我请您记住，您曾允诺在下星期一来我家同各方学者共同进餐……由于您的鼓励，要对一本新书提出严厉的批评；并将对热到底是不是燃素和空气的化合物，以及究竟火发出的热能不能由镜子反射出来的问题做出结论。我向您提出一个友好的预告，您会发现无论您发表什么意见都将深受欢迎……如果您想谦虚求教的话，人们也许会告诉您光是由什么构成的……
当瓦特在1781年1 月初写这封信的时候，“狂人学社”——他们有时以此自诩——刚刚吸收了一名极有前途的新成员。此人就是约瑟夫。普里斯特利博士，他曾于1780年在伯明翰被任命为长老会新会馆的教长。普里斯特利是当时那种变革精神的代表。他掌握多种语言，对学术研究有着满腔的热情，在追述真理方面，他把自己比作猎狐成癖者。他被公认为当时化学研究方面最有经验的专家，他兴致勃勃，感染力如此之强，以至他似乎使这个社团的所有成员都涉猎化学。甚至连忙得不可开交的博尔顿和瓦特，也开始试验起来。当博尔顿在康沃尔进行一次长期访问时，曾在一封信里描述了他在科斯加恩为自己设立了一个实验室的情况。
普里斯特利对研究水的构成所做的试验，使瓦特很受启发。后来他在1783年写给普里斯特利的一封信里，宣布了自己的结论，水是由他称之为“脱燃素的空气”（氧气）和燃素（氢气）构成的。本来普里斯特利打算将瓦特的信附在一篇论文里提交给皇家学会的，但是他还没有来得及这样做时，亨利。卡文迪什就在该学会宣读的一篇论文中，宣布了这一相同的发现。这在瓦特和卡文迪什双方的支持者之间，引起一场激烈的辩论。这场辩论同后来关于到底是乔治。斯蒂芬森，还是汉弗莱。戴维首先发明了矿工用的安全灯的争论，情况非常相似。很明显，在这起争论中所涉及的发明和发现都是不约而同的。当处在所有出类拔萃之辈潜心致力于科学研究的时期，出现这种巧合是难以避免的。
根据当时提出关于英国应该采用公制的建议，我们会很有兴趣地注意到，瓦特在试验水的构成时，十分抱怨两种量制的共存所造成的种种困难，并且竭力为赞成磅量制的十进位算法而进行辩解。
虽然“月亮社”的宗旨是科学性的而不是政治性的，但不可避免的是其成员普遍认为应解放思想，这在当时则是具有革命性的，他们心里充满着对未来的憧憬，到那时人类会因为科学上的种种发现而获得解放，而那传统的宗教和世俗的等级制度，则将在无情而又明晰的理性之光面前像影子一样消失掉。尽管腥风血雨的法国革命事业在众多人的脑海里播下了第一批怀疑的种子，但他却不怀疑他们所奉信的理性之神会成为一个诉诸武力、“实行暴政”专横跋扈的可怕君王，“月亮社”的成员们曾为法国革命的爆发和巴士底狱的攻克而欢呼，认为这是自由与理性的胜利，是“君王统治权和教士统治权”的末日。特别是普里斯特利更是毫不隐瞒自己的观点。他对雅各宾派的公开支持，虽然使他在下议院遭到了伯克的谴责，但法国的革命者们却授予了他法国公民权，并且推选他为法国国民议会的议员。而博尔顿和瓦特则谨慎得多，他们的政治观点隐而不宣。然而，1791年7 月14日，在伯明翰爆发的那场“教堂与国王”的骚乱却使他们大惊失色，因为其矛头是专门指向“月亮社”成员和非正式成员的。
在举行法国革命两周年的公众庆祝宴会上引起了骚乱，不幸的普里斯特利成了第一个受害者。“暴徒们”在抢劫和焚烧了长老会的新旧两处会馆之后，接着又冲进他在费尔希尔的住宅。他的房屋、实验室、仪器和他20年的研究记录统统都被烧掉，但是总算幸运，这位博士和他的家属们由于接到警告，所以在“暴徒们”到达前半小时就逃走了。此后的抢劫和焚烧持续了整整三天，在所有这段时间内，索荷工厂戒备森严，用滑膛枪武装起来的忠实雇员守卫着。这两位合伙人系“月亮社”成员是众所周知的，他们的某些职员，其中包括那位谨小慎微的萨瑟恩，也曾出人意外地公开表示了对共和派的同情，然而十分奇怪的是，索荷从未受到过威胁。当军队终于赶来恢复秩序时，瓦特必定会深深地松了口气，得到了安慰。
“月亮社”在这场浩劫后，虽然又继续存在了几年，但它不过是名存实亡而已。普里斯特利移居到了美洲；乔赛亚。韦奇伍德和伊拉兹马斯。达尔文，则都在该世纪终结之前先后去世。幸存者也都上了年纪，当年那种渴求知识的热情渐渐变弱，但他们对当年的回忆和传统却难以磨灭。1809年，有一位名叫伦纳德。霍纳的人，在参观索荷后写道：“月亮社”留下的痕迹，以及他人对它的那些引人瞩目的成员的清晰回忆，是非常有趣的。他们造成的影响，不但没有减弱，而且还向后人表明了他们那种追求科学和自由探讨的精神，甚至还表现出了那种对卫理公会派、托利派以及喜功好利者相勾结势力的反对立场。看来，人作为一种社会动物，是谁也无法离开政治的。一生谨慎的瓦特，没能完全超脱政治，而他那个意气风发的儿子，在政治上就更加激进。
瓦特的儿子詹姆斯的活动增加了瓦特的焦虑。同博尔顿的儿子马修。罗宾逊。博尔顿一样，小詹姆斯。瓦特也注定要步其父亲的后尘，他所受的教育和训练也正是为这一目的进行的。15岁时，他在伯沙姆约翰。威尔金森的铁工厂学习了一年，经过这段实际训练后，他去日内瓦的一所学校继续深造。
当他在1788年回到英国时，在博尔顿的建议下，他被送到曼彻斯特的一家制造粗斜纹布的企业——泰勒和马克斯韦尔公司学了为期两年的簿记和商业管理。值得注意的是，这个年轻人在缺钱花的时候，他写信向慷慨的博尔顿而不向他父亲要，有一次他向博尔顿写信要钱时，告了他父亲的状，他说：
我目前同我父亲的关系可能最好的，但是如果我把我的各种需要都告诉他，那我就不知道后果会是怎样……也许他自己从来就不是年轻人，因此他并不懂得伴随我这一生活时期而来的一些必不可少的花费，在这一时期必须交结朋友，并且做起事来不愿同别的年轻人格格不入等等。
小詹姆斯。瓦特正是在这个时候，成了一位激进的共和党人。1792年他曾代表曼彻斯特的宪章学会到巴黎去作了一次演说，对雅各宾俱乐部表示祝贺。他很快便同雅各宾派的领导人交往密切，在一次丹敦和罗伯斯庇尔之间发生的口角中，他站在丹敦一边进行斡旋，从而制止一场决斗。他因此而招来了罗伯斯庇尔的敌意，并在议会里攻击他是皮特的奸细。小瓦特针对这种攻击为自己进行了出色的辩护，赢得了议会的支持，但是他意识到由于树立了这样一个可怕而无情的敌人，自己的生命处于危险之中，于是逃往意大利。
当他在1794年终于设法回到英国时，他父亲的焦虑丝毫没有减轻。共和党的几个学会的一些成员已经被关进了伦敦塔监狱，人身保护法不久也中止了；当国王的亲兵在伯明翰出现并开始逮捕共和党的同情者时，人心惶惶，惊恐不安。瓦特在给博尔顿的一封信里，向他征求意见，让儿子出国到丹麦、挪威、德国去。然而，结果并没有对小詹姆斯。瓦特采取任何行动，他终于能够回到伯明翰，在那里全权负责拷贝印压机的产销业务。由于他在商务方面充分表现了自己的才能，所以很快便作为合伙人，同马修。罗宾逊。博尔顿合作，从事当时正处于兴盛时期的蒸汽发动机制造业务。
瓦特家族的4 代人，都是主要从事技术和商务工作的，但又谁也没能超越于政治之外。他们本身就属于“中产阶级”，自然会是新兴的资产阶级政治主张的支持者。人与政治的关系，真是“剪不断，理还乱”，欲罢不能，难舍难分。
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