J
ames Watt sinh ngày 19 tháng 1 năm 1736 tại một thị trấn ven biển Greenock ở Scotland của nước Anh. Ông nội là Thomas Watt, giáo viên dạy trắc lượng học và hàng hải học. Cha ông là chủ tàu và là một nhà thầu khoán. Còn mẹ ông - bà Agnes Muirhead xuất thân từ một gia đình danh giá, có học vấn. Cha mẹ ông đều là tín đồ của Giáo hội trưởng lão. Do sinh trưởng trong một gia đình như vậy nên ngay từ nhỏ James Watt đã được hưởng một nền giáo dục khá kỹ càng.
Từ nhỏ, Watt đi học không thường xuyên thay vào đó, Watt được mẹ dạy tại nhà. Watt tỏ ra rất khéo tay và say mê tìm hiểu các hiện tượng trong cuộc sống. Chuyện kể rằng, năm 8 tuổi có một lần ở nhà bà ngoại đun nước, khi nước trên lò sôi, hơi nước phụt ra từ chiếc vòi của nó, rồi nắp ấm cũng “Bạch, bạch, bạch” nhảy múa liên hồi trên miệng ấm, đồng thời rất nhiều hơi bay lên. Watt cảm thấy rất thích thú, cậu chăm chú quan sát, không hiểu có ma quỷ gì trong ấm đang làm trò đây? Để ý một lúc lâu, lòng hiếu kỳ mãnh liệt khiến cậu can đảm dùng tay mở nắp ấm. Hơi nước từ trong ấm ngùn ngụt bốc lên. Watt mở to đôi mắt hiếu kỳ quan sát, trong ấm không còn có gì khác ngoài nước. Thật là kỳ lạ, Watt nghĩ vậy.
Watt chạy ra ngoài kéo tay bà ngoại vào nhà và hỏi bà:
- Cái gì đẩy nắp ấm nước, làm nó cứ nhảy lên lại rơi xuống mãi thế hở bà ?
Bà ngoại chậm rãi đáp:
- Cháu ơi, làm gì có cái gì, đấy là nước sôi.
- Tại sao nước sôi thì nắp ấm lại nhảy lên như vậy hả bà? Watt không hiểu nên lại hỏi.
- Do hơi nước đấy, cháu không nhìn thấy hơi nước phụt lên từ vòi ấm sao?
- Thế thì hơi nước sinh ra từ đâu? Tại sao nó lại chạy ra vòi ấm nhỉ?
Bà trả lời:
- Nó từ trong nước nóng ra đấy, sau khi nước sôi thì sinh ra hơi nước.
Watt ngẩn mặt nghĩ rồi hỏi:
- Sao có một tý nước mà hơi nước sinh ra lại mở được cả nắp ấm hả bà ?
Không đợi bà trả lời, cậu trầm ngâm nghĩ, nếu hơi nước rất mạnh biết đâu có thể nâng được vật rất nặng lên?
Khi còn nhỏ đồ chơi của Watt đều do người cha làm. Cậu nghĩ nếu cậu tự làm thì tốt biết mấy! Không chỉ để chơi mà còn có thể bán một ít để lấy tiền mua sách. Vì vậy, mỗi ngày sau khi đi học về Watt đều chạy đến xưởng của cha. Cha cậu mở một xưởng nhỏ ở ngoài thị trấn chuyên sản xuất và sửa chữa các thiết bị và dụng cụ đo lường dùng cho tàu thuyền. Watt rất thích xem những bác thợ lành nghề làm mô hình, sửa la bàn và dụng cụ đo lường như: dụng cụ đo góc vuông, kính viễn vọng... Thấy con thích công việc này, cha cậu tỏ ra rất vui, ông dành cho cậu một gian phòng nhỏ, trong đó có rất nhiều công cụ và vật liệu các loại để Watt có thể học kỹ thuật chế tạo và sửa chữa.
Watt dần dần biết sử dụng công cụ trong xưởng, biết làm đồ chơi và chế tạo mô hình. Những hoạt động ngoài giờ học này đã ngốn của Watt không ít thời gian. Sau khi tốt nghiệp trung học, Watt chuẩn bị vào đại học. Đúng lúc này công việc của cha cậu gặp khó khăn, sau đó ít lâu người mẹ mất, Watt đành phải bỏ ý định đi học đại học. Sau đó Watt đi London để học ngành điều khiển đo lường.
Tại đây, Watt gặp thầy Morgan. Thầy cho biết thời gian học của Watt là 4 năm. Nghe thầy nói, Watt nghĩ, 4 năm là quá dài với anh. Anh muốn học nhanh để sớm về giúp cha kiếm sống. Watt nói với thầy: “Con muốn học nghề trong thời gian một năm”.
Thầy Morgan ngạc nhiên:
- Một năm ư, anh có theo được không?
- Được ạ! - Watt quả quyết.
Nghe Watt nói, Morgan rất kinh ngạc, ông dạy biết bao học trò nhưng chưa có ai có thể học nghề trong thời gian một năm. Morgan nghĩ một lúc rồi nói:
- Ta đồng ý nhưng con phải nộp 20 bảng tiền học nghề, ngoài ra trong một năm này con không có lương!
Để gom được 20 bảng học phí với Watt lúc đó không phải là việc đơn giản nhưng cuối cùng anh cũng lo đủ và bắt tay vào học tập. Vì lúc nhỏ được đào tạo nghề ở xưởng của cha cộng thêm tư chất thông minh nên Watt học rất nhanh, đến mức thầy Morgan không thể ngờ tới. Morgan chưa từng gặp học sinh nào thông minh như vậy.
Khi bắt tay làm một thiết bị đo góc vuông dùng để xác định phương vị, Watt học nhanh kỳ lạ... Ban ngày Watt học nghề ở xưởng, tối về tự làm, đã làm là miệt mài đến khuya. Ngày hôm sau từ sáng sớm, anh lại dậy tiếp tục làm và luôn là người dậy sớm nhất. Watt tranh thủ mọi thời gian và thời cơ để học tập. Tháng 7 năm 1756, Watt đã học xong nghề và bắt đầu tự kiếm sống.
Bên cạnh việc kiếm sống, lý tưởng thời tuổi trẻ thôi thúc khiến Watt luôn luôn nghĩ về việc dùng hơi nước làm động lực. Watt biết trước đó đã có người nghĩ đến vấn đề này. Trước đó không lâu, Newcomen đã phát minh ra máy hơi nước. Tuy nhiên, trong quá trình miệt mài, nghiên cứu, Watt phát hiện ra máy hơi nước của Newcomen tuy được dùng rộng rãi nhưng nó có rất nhiều điểm còn hạn chế vì hơi nước chưa được sử dụng triệt để. Đầu năm 1764, người ta mang đến một động cơ Newcomen của một mỏ than bị hỏng đến xưởng của J.Watt nhờ sửa chữa. J.Watt xoay trần ra tìm nguyên nhân của sự hỏng hóc, tháo pittông, xilanh để quan sát, đo đạc thông số, rồi chỉnh sửa lại, lắp chúng lại để thử, thấy chưa được, lại tháo dỡ, cứ như thế trong mấy ngày liền... Nhờ đó J.Watt hiểu rất kỹ về loại động cơ cổ điển này. Anh nhanh chóng nhận ra nhược điểm của nó: máy cồng kềnh, chạy ì ạch, ồn ào, ầm ĩ và tiêu thụ nhiên liệu quá nhiều.
Cuối cùng thì chiếc máy Newcomen cũng được sửa xong để trả về cho chủ mỏ. Nhưng anh không dừng lại ở đó. Từ đây, J.Watt liên hệ với sự đẩy của hơi nước lên nắp và lên vòi ấm. Anh quyết định làm lại một số thí nghiệm mới theo hướng này: chế tác một động cơ mới dùng sức của hơi nước để đẩy pittông, nhưng với loại xilanh tác dụng kép (2 chiều). Muốn như vậy phải chế ra được bộ phận điều khiển luồng hơi có tác dụng điều tiết tốc độ và đổi hướng dòng hơi... J.Watt tự chế tạo ra mẫu động cơ mới theo ý tưởng đó rồi thử nghiệm, tra cứu, rồi lại chế tạo dạng mới, lại thử nghiệm... không quản ngại tốn kém, công sức.
Vào một buổi sáng nọ, Watt đi bách bộ ngoài sân, mặt trời từ từ mọc lên, ánh hồng rọi lên mặt Watt. Bỗng nhiên một đám mây đen che khuất mặt trời, phút chốc bầu trời tối lại, một trận gió thổi qua, mặt đất như xanh hơn, không gian như rộng hơn, Watt cảm thấy dễ chịu lạ thường. Ông nhìn lên trời cao, nghĩ tới đám mây đen che kín mặt trời vừa rồi và một ý tưởng mới xuất hiện trong đầu ông: "Thiết kế bộ ngưng tụ hơi nước, làm cho hơi nước trực tiếp trở lại trạng thái nước ngay từ ngoài xi lanh, như vậy chẳng phải xi lanh có thể duy trì được nhiệt độ tương đối cao sao?"
Để chế tạo được máy hơi nước kiểu mới, Watt và các trợ lý của ông làm miệt mài không quản ngày đêm nhưng kết quả vẫn chưa thành công. Hơn nữa, ông còn nợ nần chồng chất, cuộc sống hết sức khó khăn, có lúc thậm chí không còn tiền để ăn nhưng Watt không nản lòng, ông càng nỗ lực hơn. Cuối cùng năm 1765, ông đã chế tạo thành công chiếc máy hơi nước đầu tiên. Loại máy hơi nước này giảm được 3/4 lượng than tiêu thụ so với máy hơi nước Newcomen mà hiệu suất được nâng cao lên rất nhiều. Thành công lần này là sự cổ vũ lớn đối với Watt, ông vẫn muốn trực tiếp cải tiến một bước nữa để giảm lượng tiêu hao than xuống và đạt hiệu suất càng cao hơn.
Năm 1769, Watt được nhận bằng độc quyền về cải tiến máy hơi nước, một thành qủa rất vĩ đại. Watt đã cải tiến máy hơi nước một bộ phận có thể phân ly để làm lạnh và cách ly xilanh của nó.
Năm 1775, Boulton và Watt đã ký kết một hợp đồng có giá trị 25 năm, thành lập công ty Boulton-Watt chuyên sản xuất và tiêu thụ loại máy hơi nước mới. Đây chính là tiền đề cho Watt sáng tạo ra những cỗ máy hơi nước ngày càng tân tiến hơn. Trong hai mươi lăm năm sau đó, công ty của Watt và Boulton đã sản xuất một số lượng lớn máy hơi nước cung cấp cho thị trường.
Năm 1781, Watt còn phát minh ra một bộ phận bánh xe răng để giúp máy hơi nước chuyển động xoay tròn làm cho máy hơi nước mở rộng phạm vi sử dụng. Ông còn phát minh ra bộ phận ly tâm điều chỉnh tốc độ, thông qua đó máy hơi nước có thể tự động khống chế.
Năm 1782, ông phát minh ra máy hơi nước kiểu song động. Sau khi kết hợp các phát minh đó lại, ông đã làm cho hiệu suất của máy hơi nước nâng lên gấp ba lần. Chiếc máy hơi nước mới đúng như ông suy nghĩ: Máy tiêu hao than ít, hiệu suất làm việc cao. Thành công của phát minh này làm cho máy hơi nước Newcomen trở nên quá lạc hậu. Máy hơi nước do Watt phát minh nhanh chóng được sử dụng rộng rãi.
Năm 1784, loại máy hơi nước này cũng được xác nhận quyền sáng chế. Máy hơi nước ngày càng có tính thực dụng, được dùng rộng rãi và được gọi là “máy hơi nước vạn năng”.
Sau đó, Watt phát minh ra bộ phận ly tâm điều chỉnh tốc độ và bộ phận điều tiết hơi. Năm 1790, Watt chế tạo thành công bộ phận biểu thị công năng của xilanh đầu tiên. Lúc này thì Watt đã hoàn thành toàn bộ quá trình phát minh ra máy hơi nước của mình. Đây là một bước đại nhảy vọt trong kỹ thuật sản xuất của loài người. Tàu thuyền, tàu hỏa dùng máy móc hơi nước đua nhau ra đời, công nghiệp toàn thế giới nhanh chóng bước vào "thời đại máy hơi nước và James Watt được gọi là nhà phát minh ra máy hơi nước, là một trong những nhân vật then chốt của cuộc cách mạng công nghiệp.
Có thể nói, máy hơi nước xuất hiện đã có tác dụng to lớn trong cuộc cách mạng công nghiệp. Trước khi có máy hơi nước, mặc dù một số nơi đã biết sử dụng sức gió và sức nước nhưng động lực chủ yếu vẫn là sức lực của con người. Từ khi có máy hơi nước, loài người đã thoát ra khỏi sự hạn chế đó.
Ngoài việc dùng làm nguồn năng lượng cho các công xưởng, máy hơi nước còn được ứng dụng trong giao thông vận tải. Sự ứng dụng rộng rãi máy hơi nước đã ảnh hưởng đến cuộc cách mạng phương tiện giao thông của nước Anh. Năm 1814, công trình sư người Anh - George Stephenson chế tạo thành công xe lửa chạy bằng máy hơi nước. Trong cải tiến giao thông đường thuỷ đó là đóng những chiếc tàu có thể lắp được máy hơi nước làm động lực. Ngày 19 tháng 8 năm 1807, một nhà phát minh người Mỹ là Fulton đã thiết kế một chiếc tàu chở khách chạy bằng máy hơi nước chạy thử thành công trên sông Hudson, đồng thời đã mở ra những chuyến chạy định kỳ từ New York đến Albani.
James Watt là một nhà bác học vĩ đại. Ông còn là thành viên của “Hội Mặt trăng”, còn được gọi là “Học hội Thái âm”. Năm 1785, ông được bầu làm hội viên của Học viện Hoàng gia London. Năm 1806, trường Đại học Glasgow đã cấp cho ông bằng Tiến sĩ luật danh dự. Năm 1814, Viện Khoa học Pháp đã công nhận ông là Viện sĩ người nước ngoài của viện.
Ngày 25 tháng 8 năm 1819, Watt từ trần tại biệt thự riêng của ông ở Heathfield, thọ 85 tuổi. Thi hài ông được an táng tại nhà thờ Handsworth. Chính phủ Hoàng gia Anh đánh giá ông như một công thần và cho dựng tượng ông tại nhà thờ Westminster.
Để ghi nhớ công ơn to lớn của James Watt đối với loài người, tên ông đã được đặt cho một đơn vị đo lường. Để nhân loại luôn luôn ghi nhớ công lao của một vĩ nhân đã góp phần thúc đẩy sự phát triển của lịch sử.