17世纪末期，英国工程师托马斯·萨弗里成功研制出世界上首台具有实用价值的蒸汽提水装置，这标志着人类利用蒸汽动力的重要开端。到了18世纪后期，经过近一个世纪的持续改进与技术创新，苏格兰发明家詹姆斯·瓦特对蒸汽机进行了革命性改良，最终研制出适用于大规模工业生产的蒸汽机，这一重大突破直接推动了英国工业革命的爆发。
然而值得深思的是：从萨弗里最初的原型机到瓦特改良版，尚且经历了长达百年的技术演进过程。纵观科技发展史，任何划时代的发明创造往往都需要漫长的知识积累和技术沉淀。这就引出一个关键问题：在萨弗里之前，蒸汽机相关的技术源头究竟来自何处？
根据西方主流历史叙述，蒸汽机被描述为西方技术自然发展的产物，是完全独立完成的原创发明。但中国科学技术史权威专家、国际科学史研究院通讯院士潘吉星，以及英国著名学者李约瑟经过系统考证后，发现蒸汽机最核心的两项技术原理实际上可以追溯到中国古代的汉唐时期——汉代的水力鼓风装置和唐代的双动活塞风箱构成了蒸汽机的技术雏形。
从技术本质来看，蒸汽机是一种将蒸汽能量转化为机械能的往复式动力装置。通过对其工作原理进行解构分析，潘吉星和李约瑟确认其核心技术分别源自中国汉代的水排和唐代的风箱。换言之，现代蒸汽机的技术架构可以表述为：蒸汽机=水排技术 风箱技术。
首先来看汉代的水排技术发展历程：
在古代冶金工艺中，提高熔炉温度的关键在于鼓风技术的改进。考古发现显示，早在新石器时代晚期的夏家店文化时期，先民们最初采用最原始的方式——直接用嘴通过吹管向炉内送风。后来虽然改进了吹风方式，不再直接用嘴吹气，但具体采用何种方法至今尚未完全考证清楚，总体仍属于人力鼓风范畴。到了东汉之前，鼓风技术发展为畜力驱动。然而无论是人力还是畜力，其鼓风效率都受到生物体能的严重制约。直到东汉建武七年（公元31年），南阳太守杜诗发明了革命性的水力鼓风装置——水排，才彻底改变了这一局面。
水排得名于其独特的工作方式：当时一座大型冶炼炉需要配置多个鼓风皮囊（称为橐），这些皮囊排列成行，通过并联或串联方式组合使用，因此被称为排囊或排橐。当采用水力驱动时，就称为水排。从所需鼓风设备的规模可以看出，汉代冶铁业的发达程度远超同时期世界其他地区。
水排的核心工作原理是运用曲柄连杆机构，将水轮的回转运动转化为连杆的往复运动。元代农学家王祯在《农书》中对此有详细记载：其制，当选湍流之侧，架木立铀，作二卧轮；用水激下轮。则上轮所用弦通缴轮前旋鼓，棹枝一侧随转。其棹枝所贯行桄而推挽卧铀左右攀耳，以及排前直木，则排随来去，揙冶甚速]，过于人力。这段文字配合图示可以清晰展现水排的机械结构。
值得注意的是，蒸汽机中活塞的往复直线运动与飞轮的圆周运动之间的转换，实质上就是中国水排工作原理的逆向应用。王祯《农书》中的插图和说明都明确展示了这一点。虽然两者在具体结构形式上存在差异，但其核心机械原理完全一致，不能因为外在形态的变化而否认这种技术传承关系。
其次是唐代双动活塞风箱的突破：
在冶金鼓风技术领域，水排虽然效率显著，但也存在明显局限——必须依赖湍急水流驱动，主要适用于大型冶炼场所，应用场景受到诸多限制。为此，唐代工匠又创造性地发明了双动式活塞风箱，这项看似简单却极为精巧的发明彻底革新了鼓风技术。
目前关于双动活塞风箱的最早文字记载见于南宋刊印的《演禽斗数三世相书》，相传该书由唐初著名术数家袁天罡编撰，宋代首次付梓。无论确切年代如何，最迟在宋代中国就已经普遍使用这种风箱，且确属中国原创技术无疑。
双动活塞风箱的巧妙之处在于：活塞在正反两个行程中都能有效做功。每个工作循环中，风箱一端排出气流鼓风的同时，另一端同步吸入等量空气，从而实现连续稳定的气流输出，大幅提升了鼓风效率。这种设计在16-17世纪被欧洲学者惊叹地称为永动风箱。
中国风箱通过活塞运动实现连续鼓风的原理，与蒸汽机的工作机制高度相似：蒸汽机通过向气缸交替送入蒸汽推动活塞往复运动，而风箱则是通过活塞运动产生连续气流。虽然两者在具体实现方式上有所差异，但其核心的机械原理完全一致。
王祯《农书》和明代宋应星《天工开物》都对这种风箱有详细记载。随着明清时期西方传教士来华，中国的双动活塞风箱技术传入欧洲。1757年，英国著名建筑师威廉·钱伯斯在其著作中专门介绍了这种双动式活塞风箱。潘吉星教授考证指出，中国风箱技术最晚在16世纪就已传播到欧洲。