เจมส์ วัตต์ ผู้เปลี่ยนโลกสู่ยุคอุตสาหกรรมด้วยเครื่องจักรไอน้ำสมัยใหม่

เจมส์ วัตต์ เป็นนักประดิษฐ์และวิศวกรเครื่องกลผู้พัฒนาเครื่องจักรไอน้ำจนทำงานได้ดีมีประสิทธิภาพสูงเป็นต้นแบบให้กับเครื่องยนต์ใช้น้ำมันในปัจจุบัน เครื่องจักรไอน้ำของเขาได้รับความนิยมและถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆมากมายจนกลายเป็นแรงขับเคลื่อนสำคัญต่อการปฏิวัติอุตสาหกรรมทั้งในประเทศอังกฤษและทั่วโลก นอกจากนี้เขายังเป็นผู้ประดิษฐ์เครื่องจักรและอุปกรณ์อีกหลายอย่าง รวมทั้งเป็นผู้คิดและริเริ่มการใช้หน่วยแรงม้า (Horsepower) สำหรับวัดกำลังของเครื่องจักรที่ยังใช้งานจนถึงปัจจุบัน ชื่อ “วัตต์ (watt – W)” ถูกนำไปใช้เป็นหน่วยของพลังงานเพื่อเป็นเกียรติแก่เขาในฐานะนักประดิษฐ์คนสำคัญของโลก

 
เลือกเส้นทางชีวิตตามสิ่งที่ตัวเองชอบ

james-watt-02

เจมส์ วัตต์ เป็นชาวสกอต เกิดเมื่อปี 1736 ที่เมือง Greenock ประเทศสกอตแลนด์ พ่อเป็นช่างต่อเรือ ส่วนแม่เป็นผู้มีการศึกษาดี ในวัยเด็กเขามีสุขภาพไม่ดี ป่วยบ่อย จึงเรียนหนังสือที่บ้านโดยแม่และพ่อเป็นคนสอน พอโตขึ้นจึงได้ไปโรงเรียน วัตต์เก่งวิชาคณิตศาสตร์ ส่วนวิชาภาษาไม่ค่อยได้เรื่อง แต่การศึกษาที่สำคัญและมีส่วนกำหนดเส้นทางชีวิตของเขากลับเป็นช่วงเวลาที่เขาไปช่วยทำงานที่โรงงานของพ่อ ที่นั่นเขาได้เรียนรู้และทำงานกับเครื่องมือและอุปกรณ์หลายอย่าง และเริ่มฉายแววความสามารถและพรสวรรค์ในการคิดประดิษฐ์เครื่องมือทางวิศวกรรมเหล่านั้น

วิกฤตการณ์มาเยือนวัตต์เมื่อเขามีอายุ 18 ปี แม่ของเขาเสียชีวิตไป ตามมาด้วยเหตุการณ์เรือล่มที่ทำให้ธุรกิจของครอบครัวทรุดฮวบ และสุขภาพของพ่อก็เริ่มย่ำแย่ วัตต์ตัดสินใจหันหลังให้กับการเรียนในมหาวิทยาลัย ตั้งเป้าหมายเป็นผู้ผลิตเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะเครื่องมือทางคณิตศาสตร์และเครื่องมือเกี่ยวกับการเดินเรือ เขาไปอยู่ที่กรุงลอนดอนเพื่อฝึกฝนกับผู้เชี่ยวชาญ เขาเรียนรู้อย่างรวดเร็วเหนือกว่าคนอื่นหลายเท่า เพียงปีเดียวเขาก็เก่งเข้าขั้นมืออาชีพ จากนั้นจึงกลับสกอตแลนด์เพื่อเริ่มต้นธุรกิจผลิตเครื่องมือของตัวเองที่เมืองกลาสโกว์

 
ทำงานคลุกคลีอยู่กับชาวมหาวิทยาลัย

james-watt-03

ความฝันเปิดธุรกิจผลิตเครื่องมือของวัตต์ต้องสะดุดหยุดลงเพราะเขาไม่ได้รับใบอนุญาตจากสมาคมช่างแห่งเมืองกลาสโกว์เนื่องจากเขาไม่ได้ผ่านการฝึกฝนตามเกณฑ์ซึ่งกำหนดไว้ที่ 7 ปี แต่โชคของเขาไม่เลวร้ายจนเกินไปเมื่อเขาได้รับงานซ่อมเครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยกลาสโกว์ได้รับบริจาคมา เขาทำสำเร็จซ่อมเครื่องมือเหล่านั้นจนทำงานได้ดี อาจารย์ที่มหาวิทยาลัยพอใจฝีมือของวัตต์มากจึงเชิญเขาให้มาตั้งเวิร์คช็อปในมหาวิทยาลัย

วัตต์ตั้งเวิร์คช็อปในมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ในปี 1757 ตอนแรกเขาทำงานเกี่ยวกับการบำรุงรักษาและซ่อมแซมเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่ใช้ในมหาวิทยาลัย ต่อมาก็เริ่มสร้างและขายเครื่องมือทางคณิตศาสตร์ หลังจากตั้งเวิร์คช็อปได้ไม่นานบรรดาอาจารย์ก็พบว่าหนุ่มน้อยวัย 21 ปีผู้นี้เก่งกาจอย่างน่าทึ่ง แล้วกลายเป็นว่าพวกอาจารย์มาคุยหารือกับเขาในเรื่องงานต่างๆ เวิร์คช็อปในมหาวิทยาลัยของวัตต์จึงเป็นแหล่งเรียนรู้แห่งใหม่ของเขา วัตต์ยังเอาชนะทักษะทางภาษาที่ไม่ดีมาแต่เด็กด้วยการเรียนภาษาเยอรมันและอิตาลีด้วยตนเองเพื่อจะได้สามารถอ่านหนังสือวิทยาศาสตร์ได้มากขึ้น

วัตต์เริ่มสนิทสนมจนกลายเป็นเพื่อนกับอาจารย์ที่มหาวิทยาลัยกลาสโกว์และนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงหลายคน เช่น Adam Smith, Joseph Black และ John Robinson ในปี 1959 วัตต์เป็นหุ้นส่วนกับนักธุรกิจ John Craig เปิดร้านขายเครื่องดนตรีและของเล่นซึ่งกิจการของพวกเขาไปได้ดีทีเดียว แต่ทำกันได้ราว 6 ปีก็ต้องเลิกไปเพราะ Craig เสียชีวิต และวัตต์ก็กำลังเผชิญกับสิ่งที่ท้าทายมากที่สุดในชีวิตของเขา

 
เริ่มต้นพัฒนาเครื่องจักรไอน้ำแบบใหม่

james-watt-04

มีเรื่องเล่าว่าวัตต์ได้แรงบันดาลใจในการประดิษฐ์เครื่องจักรไอน้ำมาตั้งแต่ตอนเด็กเมื่อเขาได้เห็นพลังของไอน้ำที่สามารถยกฝาปิดกาต้มน้ำของแม่ได้ แต่เรื่องจริงเริ่มขึ้นในปี 1759 John Robinson ได้มาคุยหารือกับวัตต์ถึงความเป็นไปได้ของรถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยพลังไอน้ำ แม้ว่าแนวคิดของพวกเขาดูเหมือนเป็นแค่เรื่องเพ้อฝันแต่เมล็ดพันธุ์แห่งการพัฒนาเครื่องจักรไอน้ำได้ถูกฝังไว้ในความคิดของวัตต์เสียแล้ว เขาเริ่มศึกษาทุกอย่างเกี่ยวกับเรื่องนี้และพยายามทำการทดลองกับไอน้ำแม้ว่าจะไม่เคยเห็นการทำงานของเครื่องจักรไอน้ำมาก่อนเลย เขาค้นพบและรู้ถึงความสำคัญของความร้อนแฝง (Latent heat) โดยที่ไม่รู้ว่าเพื่อนของเขา Joseph Black ได้ค้นพบเรื่องนี้มาก่อนหน้าหลายปีมาแล้ว

ปี 1763 มหาวิทยาลัยกลาสโกว์ต้องการซ่อมเครื่องจักรไอน้ำรุ่นที่ Thomas Newcomen เป็นผู้ประดิษฐ์ซึ่งมีการใช้งานในอังกฤษมากว่า 50 ปีและยังไม่เคยมีการปรับปรุงพัฒนาให้ดีขึ้น วัตต์ซึ่งสนใจในเรื่องนี้มากอยู่แล้วจึงอาสาขอซ่อมเองโดยไม่คิดค่าตอบแทน เขาพบว่าเครื่องจักรไอน้ำรุ่นนี้มีประสิทธิภาพต่ำมาก จึงเริ่มต้นค้นหาสาเหตุและวิธีแก้ไขปรับปรุงประสิทธิภาพ หลังพยายามอยู่ 2 ปีวัตต์ได้สร้างเครื่องจักรไอน้ำขนาดเล็กของเขาซึ่งมีเครื่องควบแน่นแยก (separate condenser) มันคือต้นแบบของเครื่องจักรเปลี่ยนโลก แต่การจะทำให้มันใช้งานได้จริงไม่ใช่เรื่องง่ายๆ ก่อนอื่นหลังจากที่เขาทดลองจนมั่นใจแล้ววัตต์จึงยื่นจดสิทธิบัตรซึ่งเขาได้รับในปี 1769

 
พบคู่หูร่วมสร้างสรรค์ผลงานให้เป็นจริง

james-watt-05

การพัฒนาจากเครื่องต้นแบบให้เป็นเครื่องจักรที่ทำงานได้จริงต้องใช้เวลาและเงินทุนอีกจำนวนมากซึ่งวัตต์ไม่มี เขาจึงต้องหาผู้ลงทุนที่เชื่อมั่นเทคโนโลยีที่เขามี และเขาก็ได้ John Roebuck นักอุตสาหกรรมมาเป็นหุ้นส่วนและให้การสนับสนุนด้านการเงินแลกกับผลประโยชน์ในสิทธิบัตรสองในสาม แต่ต่อมา Roebuck ประสบปัญหาในธุรกิจถึงขั้นล้มละลายจึงขายหุ้นในสิทธิบัตรของวัตต์ต่อให้ Matthew Boulton นักธุรกิจชาวอังกฤษที่มีโรงงานอยู่ที่เมืองเบอร์มิงแฮม ทั้งสองจึงเป็นหุ้นส่วนกันและกลายเป็นคู่หูที่ลงตัวระหว่างความฉลาดทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมของวัตต์กับทักษะด้านการค้าและโรงงานของ Boulton วัตต์จึงย้ายไปอยู่ที่เมืองเบอร์มิงแฮมตั้งแต่ปี 1774

11 ปีหลังจากที่วัตต์สร้างเครื่องจักรต้นแบบของเขา ในปี 1776 เครื่องจักรไอน้ำตัวแรกของวัตต์ถูกติตตั้งเพื่อใช้สูบน้ำที่เหมืองแห่งหนึ่งโดยเจ้าของเหมืองจ่ายค่าเครื่องจักรเป็นรายปีเท่ากับหนึ่งในสามของมูลค่าการประหยัดเชื้อเพลิงที่เครื่องจักรทำได้และเครื่องจักรของวัตต์ก็ทำงานได้ผลดีเยี่ยม ข่าวของเครื่องจักรไอน้ำรุ่นใหม่ของวัตต์ที่มีประสิทธิภาพสูงอย่างยิ่งถูกเผยแพร่ออกไปอย่างรวดเร็ว เครื่องจักรของวัตต์จึงเป็นที่ต้องการของผู้ประกอบการอย่างมาก มีคำสั่งซื้อทยอยเข้ามาไม่ขาดสาย

วัตต์และ Boulton ไม่เพียงแต่ผลิตและติดตั้งเครื่องจักรไอน้ำเอง พวกเขายังขายใบอนุญาตให้ผู้อื่นผลิตตามแบบและภายใต้คำแนะนำของวัตต์ ระยะแรกวัตต์ต้องไปควบคุมการประกอบและทดลองเครื่องเอง ต่อมาพนักงานในบริษัทก็ไปทำงานแทนได้ วัตต์และ Boulton ขายเทคโนโลยีของพวกเขาออกไปทั่วโลก เครื่องจักรของวัตต์ได้รับความนิยมอย่างสูงและถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆมากมายโดยเฉพาะอุตสาหกรรมการผลิตและการต่อเรือ จนกลายเป็นแรงขับเคลื่อนสำคัญต่อการปฏิวัติอุตสาหกรรมทั้งในประเทศอังกฤษและทั่วโลก

 
ผลงานและสิ่งประดิษฐ์มากมายเหลือเชื่อ

james-watt-06

นอกจากวัตต์จะเป็นผู้คิดค้นและพัฒนาเครื่องจักรไอน้ำแบบมีเครื่องควบแน่นแยกแล้ว เขายังได้ประดิษฐ์เครื่องจักรและอุปกรณ์เสริมที่ทำให้เครื่องจักรไอน้ำมีประสิทธิภาพสูงขึ้นและประยุกต์ใช้งานได้หลากหลายมากยิ่งขึ้น และประดิษฐ์เครื่องมืออุปกรณ์อื่นอีกมากมายหลายอย่าง ต่อไปนี้คือผลงานสำคัญที่เกิดจากการประดิษฐ์คิดค้นของวัตต์นอกเหนือจากเครื่องจักรไอน้ำ

เครื่องสำเนาเอกสาร (Copying machine) – แต่ก่อนยังไม่มีเครื่องช่วยทำสำเนาเอกสาร วัตต์จึงคิดประดิษฐ์เครื่องสำเนาเอกสารโดยใช้กระดาษแผ่นบางที่เปียกชื้นด้วยสารละลายวางบนต้นฉบับแล้วใช้ลูกกลิ้งกดทับ เครื่องสำเนาเอกสารของวัตต์ถูกใช้งานจนถึงศตวรรษที่ 20 ซึ่งเริ่มมีเทคโนโลยีเครื่องถ่ายเอกสารที่ใช้งานในปัจจุบัน

ลูกเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง (Centrifugal Governor) – อุปกรณ์สำคัญที่ใช้ควบคุมความเร็วของเครื่องจักรโดยอัตโนมัติ

ระบบเฟืองสุริยะ (Sun and Planet Gear) – อุปกรณ์ที่ใช้เปลี่ยนการเคลื่อนที่แบบลูกสูบเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนซึ่งช่วยให้สามารถนำเครื่องจักรไปใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวางมากยิ่งขึ้น

ข้อต่อประสานสามคาน (Three Bar Linkage) – อุปกรณ์ที่ช่วยให้ก้านกระบอกสูบที่เชื่อมต่อกับคานส่งกำลังเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงซึ่งทำให้เครื่องจักรมีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างมาก

นอกจากนี้วัตต์ยังประดิษฐ์เครื่องจักร เครื่องมือ และอุปกรณ์อื่นอีกหลายอย่าง เช่น เครื่องจักรตีเหล็ก, เครื่องจักรปั่นฝ้าย, เครื่องจักรไอน้ำหลายสูบ และมาตรวัดแรงดันไอน้ำ รวมทั้งยังเป็นผู้คิดและริเริ่มการใช้หน่วยแรงม้า (Horsepower) สำหรับวัดกำลังของเครื่องจักรที่ยังใช้งานจนถึงปัจจุบัน

 
นักประดิษฐ์ผู้เปลี่ยนโลกสู่ยุคอุตสาหกรรม

james-watt-07

วัตต์และ Boulton ช่วยกันดำเนินกิจการบริษัทของพวกเขาจนเติบโตเจริญรุ่งเรือง วัตต์กลายเป็นเศรษฐีมีเงินทองมากมาย พอถึงปี 1800 วัตต์ก็วางมือจากกิจการส่งต่อให้รุ่นลูกดำเนินการกันต่อ แต่วัตต์ยังคงทำงานคิดค้นประดิษฐ์สิ่งต่างๆของเขาต่อไปจนเสียชีวิตในปี 1819 ด้วยวัย 83 ปี

แม้ว่าเจมส์ วัตต์ไม่มีโอกาสได้เรียนในมหาวิทยาลัยแต่เขาใช้ความสามารถและพรสวรรค์ในการคิดประดิษฐ์เครื่องมือทางวิศวกรรมที่ได้รับการปลูกฝังและฝึกฝนมาตั้งแต่วัยเด็ก บวกกับความพยายามศึกษาเรียนรู้เพิ่มเติมด้วยตัวเองและความตั้งใจมุ่งมั่นจนสามารถพัฒนาเครื่องจักรไอน้ำที่มีประสิทธิภาพสูงที่ได้รับความนิยมนำไปใช้งานอย่างกว้างขวางกลายเป็นแรงขับเคลื่อนสำคัญที่เปลี่ยนโลกเข้าสู่ยุคอุตสาหกรรม เขาเป็นนักประดิษฐ์ที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดอีกคนหนึ่งในประวัติศาสตร์ ชื่อ “วัตต์ (watt – W)” ถูกนำไปใช้เป็นหน่วยของพลังงานเพื่อเป็นเกียรติแก่เขาในฐานะนักประดิษฐ์คนสำคัญของโลก

james-watt-08

 

ข้อมูลและภาพจาก wikipedia, famousscientists, interestingengineering

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *