他 200 年前的这个创想，让一切都“标准化”了 | 我们的生活是这样被设计的

伊莱·惠特尼（Eli Whitney）的身上至少有两样矛盾。

他的理想是修读法律（因经济原因没能实现），但法律没能让他保护住所发明产品的专利权；他创造了可互换零件的制造概念，为规模化生产与现代工业奠定基础，但 52 岁早逝，在世之时却未能享受到规模化生产所带来的物质富足的生活。

这两个矛盾后来让他进入了美国历史的史册，也都与惠特尼一生中最重要的两个发明有关。

其中一个，让人们把惠特尼与他死后 36 年爆发的美国南北战争联系起来，另一个，则让惠特尼成为美国制造体系诞生标志的缔造者。用历史学家丹尼尔·布尔斯廷（Daniel Boorstin）的话来说，惠特尼发动了一场“工艺革命”（know-how revolution）。

美国人喜欢把惠特尼称为“美国科技之父”、“美国规模生产之父”，他们把他写进美国中学生的历史课本里；在 2006 年出版的“They Made America: From the Steam Engine to the Search Engine: Two Centuries of Innovators”（《美国创新史》）里，他被认为是“带领美国向前走的英雄”之一。

惠特尼生活的时代离现在也有些久远了。他的第一个重要发明轧棉机诞生于 1793 年，那年他 28 岁，很快就将感受到发明所带来的声名，以及随之而来的沮丧与矛盾。

1792 年，这位在农场中长大的耶鲁大学毕业生从美国东北部来到位于南部的佐治亚州，遇到了佐治亚州一位种植园的主人凯瑟琳·格林（Catherine Green）。在格林的种植园里，惠特尼发现，当地所种植的棉花因含有大量棉花籽而极难清理，在采摘的棉花能投入生产处理以前，必须由人工摘除棉花中的棉花籽，这个过程耗时耗人。

热衷把玩器械的惠特尼想到了办法来解决这个问题。那年冬天，他制造出一个叫“轧棉机”（cotton gin） 的器械，它由连接到曲柄上的一组组轮轴组成，每个轮子带有金属钩子，类似于圆锯片，随着轮轴的转动，金属钩构住了棉花，把棉花拖进一个有细密缝道的筛子，筛子中的刷子周期性刮动棉花，把干净的棉花和棉花籽分离开来。

到了 1793 年，惠特尼连同生意合作伙伴菲尼亚斯· 米勒（Phineas Miller）生产这种轧棉机，一台轧棉机每天能够清理 50 磅的棉花。不过当时技术有限，轧棉机的生产必须由工人手工制作，无法做到量产。惠特尼和米勒意识到这一局限，决定不以销售轧棉机为盈利模式，而是通过他人使用轧棉机来获得服务费。他们当时的要求是，每使用轧棉机清理一次棉花，农场主就要留下五分之二的干净棉花作为报酬。

这种商业模式不久就受到挑战。农场主因为嫌“服务费”太贵开始“自生炉灶”。他们模仿惠特尼发明的轧棉机，生产出了形形色色的相似产品。而之所以可以这么做，是因为惠特尼直到 1794 年才申请并获得了专利，他虽然向法院就专利侵权提起 60 多项诉讼，但法院处理这些诉讼的速度远不及轧棉机被复制的速度。

到了 1797 年，惠特尼因为昂贵的诉讼费和奚落的轧棉机服务生意破了产，在此期间，他的轧棉机作坊遭遇火灾，20 台机器全部被烧毁。他生意上的合作伙伴也在当时离开了他。

惠特尼的轧棉机生意回不来了，但它产生的影响开始显现出来。美国南部的农场主开始大量种植棉花，1800 年以后，棉花的产量每年都翻倍地增长，到了 1805 年，棉花的年产量从轧棉机发明前的 200 万磅增长到 6000 万磅。1850 年来到时，美国南部已经承担起美国五分之三的农业出口，以棉花居多。这都拜惠特尼的发明所赐。

差不多在同一个时代，英国的机械化工业革命也打响了。纺织工人詹姆斯·哈格里夫斯（James Hargreaves）在 1765 年发明了“珍妮纺织机”，和惠特尼的轧棉机一样，这两个最具革命性的突破都在于把人力从劳动密集型的工作中解放出来，让更高效率的机械替代人力劳动。

到了 1785 年，瓦特的改良型蒸汽机投入使用，史蒂芬孙在 1814 年发明了“蒸汽机车”。英国成了名副其实的世界上的第一个工业国家。这场工业革命让英国的工人阶层壮大起来，而同样的情境发生在美国，至少晚了 50 年。

这是可以理解的。1776 年，美国发表独立宣言，直到 1783 年，独立战争才结束，英国人在那时才承认美国独立。而在当时——从珍妮纺织机诞生的 1765 年开始算起，英国的工业革命已经进行了整整近 20 年。同一年代出生的英国人和美国人的命运太不同了：英国工业革命的第一年，恰好惠特尼刚刚出生，在英国工业社会快速发展的同期，美国社会却长期处于动荡之中。

从某种意义上说，惠特尼所发明的轧棉机对于美国工业之所以如此重要，也因为这是 18 世纪在美国诞生的为数不多的工业发明。

不过，就像你后来所看到的，美国很快赶上了英国。这和惠特尼的第二个发明脱不了干系。

在向“复制轧棉机”的农场主提起诉讼的同时，惠特尼签署了一项与美国政府的订单，承诺在两年之内生产出 1 至 1.5 万支火枪。在当时，整个美国军方一年能够生产的火枪只有 300 多支。

一些人认为惠特尼的信誓旦旦是具有强烈的爱国主义的表现，但他迫不及待接下订单的实际原因则是为了钱，他当时已经因为轧棉机的诉讼而倾家荡产。政府订单却是如此得诱人，按照协议，生产商在接下订单后，就会即刻获得 5000 美金。

不过，要在两年内生产 1 万多支枪几乎是不可能的。在当时，枪支制造的工艺极高，完全手工制作，枪支制造的速度完全取决于一个工厂的工人规模。另外还有个麻烦的问题，每把枪都由一个工人来制造，它们因此有自己独特一体的设计，一旦出现故障，将要耗费巨大的时间重新打磨、修缮，返修速度极慢。

惠特尼想到了一个零件可以任意替换的、标准化的生产体系。在他的设想里，所有的零件都从一个模子里刻出来，一旦某个部件出现差错，就可以用同一个模子里生产出来的其它部件顶替。这个模式如今看来再理所当然不过，但在惠特尼之前，没有人付诸于生产实践。

1799 年，惠特尼在给一封发往美国政府的信件中，公开描述了这种生产方式，“让工具来完成定型工作，并给出每个构件正确的比例——这些工具一旦完成，将明显提高工作进度，从而使所有产品更加精确和一致”。他称，这种工具有点儿像“铜板雕版”，“雕版上可以翻印大量如出一辙的印刷品，我的工具也能制造别无二致的构件。”

惠特尼在康涅狄格州设立基地，雇佣了工人制作出能够按照磨具切割金属的器械，为制造他口中“精确和一致”的部件而努力。

只不过，这个过程过于漫长。到了 1801 年，交货期已过，惠特尼却一把火枪也没有做出来。而他的订单资格之所以没有被取消，全赖于当时的总统托马斯·杰弗逊（Thomas Jefferson）、美国开国元勋之一亚历山大·汉密尔顿（Alexander Hamilton）以及当时的财政部部长奥利弗·沃尔科特（Oliver Wolcott）的支持。他们意识到，惠特尼提出的这种生产模式会提高制造的效率、降低成本，对于工业制造有革命性的意义 。

到了 1801 年 9 月，惠特尼终于交付了第一批 500 支枪支。而直到 1809 年——也就是合同原定交货的大约 9 年后，全部订单才得以交付完成。

标准化、可替换零件的生产模式永久流传了下来。它的核心是让每一个零部件都具有一致的属性，从而实现随时替换的目标，而为了达到这个目标，人们必须先制造规模化的磨具以及打磨器械，这又进一步提高了器械制作的精密程度。美国机械化工业时代的到来出现了征兆。

这种生产模式也缓解了技术劳动力不足的问题，以往必须由专业技术人员手工制造的门槛被降低，只要少部分高技能工人制造出实现标准化的“工具”，接下来的工作就可以由技能尚浅的工人来接替。它为亨利·福特在 88 年后发明的流水线生产模式提供了基础，也因此被认为是美国制造体系诞生的标志。

值得指出的是，一些历史考证对惠特尼“标准化、可互换零件模式”的原创性保留争议。根据一些书信的记载，法国的枪械制造师 Honore Le Blanc Credit、英国的器械工程师 Samuel Bentham 都曾有过类似的想法，而早在 1720 年代，瑞典人 Christopher Polhem 就曾尝试利用机械来制造高精度的钟表部件并使其能够任意更换。但无论如何，惠特尼成功地把“标准化、可互换零件模式”概念运用到了实践中（尽管这一模式在大规模运用到 1820 年代才正式开始），并且，他也是第一个让政府管理者意识到这一模式重要性的人。

在惠特尼去世的 10 年后，塞莫尔·柯尔特（Samuel Colt）完成了美国历史上第一次大规模的左轮手枪量产，又一个 3 年后，昌西·杰罗姆（Chauncey Jerome）向世界介绍了第一款量产的平价黄铜时钟……

惠特尼创造的这一套生产方式，起初并没有引起欧洲人的重视。直到 1850 年代以后，英国人才发现，利用惠特尼的生产体系，美国人制枪的速度已经超过了他们。这种“危机感”在进入 20 世纪后显得更加紧迫，1913 年，亨利·福特发明了流水线生产，24 秒造一部车的速度让美国人从马车上一跃到了汽车上。它同样建立在惠特尼提出的标准化、可替换零件的生产模式的基础之上。

到今天，小到你手上的一支钢笔、一部手机，大到汽车、飞机，都运用着惠特尼所提出的标准化、可互换零件的模式。只要人们愿意，他们甚至可以用这种模式建造出房子。

1825 年，惠特尼因前列腺癌离世，享年 52 岁。

在轧棉机遭到专利侵权时，惠特尼曾经感叹，“一个发明可以变得如此有价值，而它的发明者却（因为专利不得而）一文不值”。

他不会知道的是，他的另一项发明不仅让他成为全世界最重要的发明家之一，人们的生活也因为他而改变了。

他更加不知道的是，他在佐治亚农场里几周时间所发明的轧棉机，在提高生产效率的同时，也提高了农场主对奴隶的需求，在 1790 年至 1860 年之间，美国使用奴隶的州从 6 个增长到 15 个，每三个南方人中就有一个是来自非洲的奴隶。一些历史学家认为是惠特尼的轧棉机，助推了美国南北战争的爆发。

这好像在印证着，创新，尤其是奠基性的革命性创新，时常伴随着旧有秩序的打破，新的商业伦理问题可能一并而来。但谁又能说清，对于不可预知的未来伦理的宽恕，可能才是人类保持进步的理由。

题图来自 Wikimedia