就與蒸汽有緣。他還是五六歲的孩童時，就常守著火爐，看那開水壺上的壺蓋被汽頂得一上一下地跳動，經常問這是為什麼。後來由於家窮他沒有機會念書，先是到一家鐘錶店裡去當學徒，後又到格拉斯哥大學去當儀器修理工。這時社會上已開始有簡單的蒸汽機，而當時的科學發展，正如我們前幾回說過的，托裡拆利實驗，馬德堡半球實驗，也都從理論上解決了“壺蓋為什麼會上下動”的問題。瓦特聰明好學，又在這樣一個大學的環境裡，常抽空旁聽教授們講課，又終日親手擺弄那些儀器，學識也就積累得不淺了。
話說1764年，格拉斯哥大學收到一台紐可門蒸汽機，請求修理，任務交給了瓦特。這種機器是蘇格蘭鐵匠紐可門1705年發明的，又大又笨。機器的汽缸下方有三個活門，蒸汽從中間活門進入，將活塞推上去，人工將氣門關死，再從右邊活門裡注入冷水，熱氣遇冷收縮，缸內形成真空，活塞自然下落，這時又要手忙腳亂地關上進水活門，打開左邊的退水活門。這樣活塞才能上下一次，連桿帶動汲水工具也上下抽水一次。瓦特將這台機器修好後看著它這樣吃力地工作，就如一個老人在喘著粗氣，顫顫巍巍地負重行走一般，覺得實在應將它改進一下才好。他注意到毛病主要在缸體，隨著蒸汽每次熱了又冷，冷了又熱，白白浪費許多熱量。能不能讓它一直保持不冷而活塞又照常工作呢？
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瓦特從小學徒出身，既能吃苦，又很頑強。他一有這個想法便立即自己出錢租了一個地窖，收集了幾台報廢的蒸汽機，決心要造出一台新式機器來。他告別妻兒，一卷行李搬到地下室，整日擺弄著竹筒、木軸，左比右試，這樣有兩年時間，總算弄出個新機樣子。可是點火一試，那汽缸四處漏氣。瓦特想盡辦法，用氈子包，用油布裹，幾個月過去了，還是治不了這個毛病。連這第一步也邁不出去，以後還不知有多少險阻呢。
瓦特原以為他的革新方案很快就能實現，就去向一個叫羅巴克的工廠主借債，兩人簽訂合同，如果新機器試驗成功，工廠主將要分享三分之二的利潤作為償還。現在瓦特這樣一直拖下去毫無進展，羅巴克宣布不再給他資助，瓦特反倒負債如山。他騎虎難下，心煩意亂，不知該怎樣收拾這個局麵。一天，他又趴到汽缸前觀察漏氣的原因，不小心一股熱氣衝出，他急忙躲閃，右肩上已是紅腫一片，就像被一把熱刀削過一般，辣辣地疼了起來。晚上他回到家裡，左手捂住右膀，躺在床上不言不語。錢無著落，試驗又不知何時才有個完，再這樣下去真怕連妻兒也要搭進去了。他想這事也許壓根兒就不該他自己去幹，格拉斯哥大學有多少教授，這城裡有多少工廠主，有學問的有學問，有錢的有錢，誰也不敢去碰這個難題，我這個窮工人為什麼要去討這份兒苦吃？“罷，罷，罷！”他越想越覺得後悔，嘴裡這麼說著就翻身坐起，將桌上的圖紙卷作一團，向爐子裡塞去。
這時，瓦特的妻子正好進來，見狀忙一把搶過，正色說道：“虧你還是個男子漢呢。就這樣沒有出息！這兩年滿城裡誰不知你在發明什麼新蒸汽機，今天就這樣打了退堂鼓，我看你怎樣上街見人。你不記得那年你要開個小鐘錶修理鋪，行會裡的人都說你學徒期不夠，不許開，後來這個大學不講資格，破例收留了你，連那麼大的機器都讓你修，你修好了又不滿足，自吹還要造個更好的。今天，我看你要麼真的造出個新機器，要麼就摔掉飯碗，我跟你沿街要飯去！”這瓦特夫人是個受過教育的人，知書識禮，極有誌氣。今天她見丈夫要打退堂鼓，一進門就劈頭蓋臉地說出這般言語，把瓦特羞臊得半天擡不起頭來。過了好一會兒他才說：“親愛的，你知道我們現在就要揭不開鍋了。再這樣借債，借到何時？”夫人忽地站起，伸手摘下脖子上的項鏈，又摘下手上的結婚戒指說：“能變賣的先變賣掉，咬咬牙過下去。”瓦特見妻子越說越絕，更羞愧難當，起身下地，隨手抓過桌上的一把木尺，一折兩半，說：“我瓦特要造不出新蒸汽機來，就算我這雙手白白擺弄了十幾年機器，到時我就這樣扯斷自己的手指。”說完頭也不回地又向他那個地窖跑去。
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