Perché c'è voluto così tanto tempo per inventare il motore a vapore?

Perché c'è un enorme divario tra la teoria e la pratica.

La gente aveva giocato con la potenza del vapore per secoli prima dell'invenzione di motori a vapore pratici. Nel primo secolo d.C., un filosofo, Erone di Alessandria, inventò il primo dispositivo a vapore conosciuto, l'eolipila. Potrebbe aver avuto un aspetto simile a questo:

Quindi questo significa che i Romani erano a un pelo dall'avere locomotive a vapore? No, non è così. Non era più vicino a una macchina pratica di quanto un aeroplano di carta lo sia a un 747. Il fatto dell'eolipila è che era un giocattolo costoso. Era essenzialmente un bollitore che girava, abbastanza potente da muoversi da solo ma niente di più, fatto di metallo costosamente battuto, incapace di fare un vero lavoro.

Invenzioni simili saltano fuori nel corso dei secoli successivi. Il palazzo imperiale bizantino di Magnaura è famoso per gli automi, alcuni dei quali erano probabilmente azionati da getti di vapore, e un filosofo ottomano menzionò l'allestimento di uno spiedo con pale sul fuoco e l'uso di un getto di vapore per farlo girare e cucinare il kebab.

Ma come l'eolipila, sono tutti, di nuovo, giocattoli costosi. Sapere che la forza del vapore può spingere le cose è una cosa, ma trasformare quell'effetto in un uso pratico, facendo un lavoro reale a un prezzo competitivo con la potenza muscolare e le ruote idrauliche, richiede molto lavoro e la gestione di molti dettagli. Fino all'inizio del periodo moderno, costruire una caldaia di metallo grande e pesante, abbastanza forte da sopportare pressioni di lavoro utili, richiede una metallurgia che semplicemente non esisteva, o almeno sarebbe stata poco pratica e costosa (per esempio, la ghisa non è stata inventata fino alla prima modernità). C'era anche una comprensione insufficiente delle proprietà dei materiali, tenendo conto dell'espansione e della contrazione al variare della temperatura, e i motori a vapore utili richiedevano una progettazione intelligente per sfruttare ogni bit di calore prodotto dal combustibile.

TL;DR: c'è voluto così tanto tempo per inventare il motore a vapore perché gli inventori avevano bisogno di sapere molto di più del semplice "i getti di vapore spingono le cose"