旋转的力量

现代社会依赖旋转运动的机械设备数量相当庞大。汽车内部有上百种复杂的、隐藏的旋转设备，包括齿轮、发动机和驱动系统。如果没有这些设备，汽车将无法行驶。机床、冰箱压缩机、圆锯也是如此。现代的风车（现在称为风力机械）以及大多数发电机等提供能量的设备都依赖旋转运动。轮子之所以得到普遍应用，一方面是因为它们的实用性强，另一方面是因为它们能有效利用能量。轮子旋转时，它能沿着其表面所有接触点持续传输能量。如果可以用轴、带子或齿轮齿把旋转的轮子连接起来，这些轮子产生的力量可以传递的距离远大于单个轮子的直径。横向运动（比如滑动梁）或纵向运动（比如泵的活塞）的特点是先向一个方向运动，再向相反方向运动。旋转运动则是通过不断的先加速后减速循环过程消耗能量。与旋转运动相比，横向运动浪费更多的能量。

公元前3500年左右，美索不达米亚出现了世界上最早的轮子。这些轮子起初用于制陶，相当于“陶轮”。几百年后，轮子被应用于运输以及原始的战车。公元前1000年，欧洲第一次出现了对轮子的书面记载。公元前500年，英国第一次出现对轮子的书面记载，当时轮子应用于牛车或马车。在中世纪的欧洲，轮子（或者旋转装置）出现在很多机械中，比如犁、时钟和滑轮。所有这些机械都需要在轮辐、轮缘和轮轴的生产中逐步进行改良。这些创新需求触发了其他技术的发展，比如金属生产、切割系统以及计量学。历史学家刘易斯·芒福德提到：“从横向运动向旋转运动的发展突出体现了现代社会的技术进步。”

轮子促进了工业轴承这一重要“使能技术”的诞生，工业轴承对很多机器都至关重要。大多数轮子和旋转装置都需要某种形式的轴承。轴承占据轮子的连杆和轮轴之间的空间，并把二者平滑地连接起来，使摩擦最小化。德国18世纪机械工程师雅各布·利奥波德（JakobLeupold）认为摩擦是能量的“主要抢夺者”，他的思想对詹姆斯·瓦特影响很大。早期的轴承是简单的金属或木质衬圈。1世纪，罗马皇帝卡里古拉的轮船里就安装了这样的木质衬圈。这个衬圈用来旋转船上的餐桌，防止在巨浪来袭时影响用餐。1500年前后，达·芬奇设计了使用金属滚珠和滚筒的工业轴承，但是当时的冶金业还不能制造出符合达·芬奇要求硬度的金属。19世纪的炼钢技术取得了发展，人们制造出新形式的坚硬金属，可以作为滚珠轴承或滚筒轴承的主要部件。

19世纪，人们对自行车运动的狂热推动了轴承技术的发展。1867年，埃内斯特·萨克斯（ErnstSachs）在科布伦茨出生，他是一个自行车运动爱好者，热衷于自行车比赛，然而一次意外断送了他的自行车生涯。从那以后，他移居到法兰克福东部的施韦因富特。在那里，他找了一份机械师的工作。一年后，他和卡尔·菲希特尔（KarlFichtel）共同创立了一家公司，利用当时炼钢业的新技术制造自行车滚珠轴承。