Изобретение науки. Новая история научной революции

Первым великим практическим успехом новой науки стала паровая машина Ньюкомена 1712 г. – вероятно, именно ее высмеивал Свифт, когда писал о мельницах, построенных там, где нет рек. Но важно рассматривать достижение Ньюкомена в перспективе. К 1800 г. в Британии было изготовлено только 2200 паровых машин: приблизительно две трети из них были машинами Ньюкомена, а четверть – машинами Болтона и Уатта{1077}. В период с 1760 по 1800 г. использование энергии воды (в основном благодаря работам Смитона) в два раза превышало использование энергии пара{1078}. Великая эра пара еще не наступила: когда Мэри Шелли в 1818 г. опубликовала своего «Франкенштейна», ее представление об ужасающей силе новой науки практически не включало пар (единственное упоминание о «чудесном действии пара» было добавлено, скорее всего, Перси Шелли при передаче книги в печать), хотя в 1804 г. Блейк уже писал о «темных сатанинских мельницах» (вероятно, он имел в виду Albion Flour Mills, первую крупную фабрику в Лондоне, построенную в 1786 г. и использовавшую паровую машину Болтона и Уатта){1079}. В 1807 г. пароход Фултона начал выполнять регулярные рейсы между Нью-Йорком и Олбани, в 1819 г. судно «Саванна», оснащенное и парусами, и паровой машиной, пересекло Атлантику, а в 1829 г. по рельсам помчался паровоз Стефенсона «Ракета». В 1836 г. уже можно было сказать, что пар стал признаком «новой эпохи в истории мира». Он «неизмеримо» расширил возможности человечества{1080}.

В 1712 г. промышленная революция и эра пара были еще делом далекого будущего, а в 1836 г. стали реальностью. Они появились благодаря новой культуре технических знаний, таким людям, как Уатт и Смитон, а также высоким зарплатам в Англии (поскольку многие новые изобретения приносили прибыль только в экономике высокой заработной платы){1081}. Паровая машина не сделала промышленную революцию неизбежной – она сделала ее возможной. Экономика высокой заработной платы существовала и раньше (например, после эпидемии чумы) – но без промышленной революции. Конечно, многие изобретения, сыгравшие важную роль в промышленной революции, – например, прядильный станок Аркрайта – ничем не были обязаны науке, но без усовершенствованных водяных колес Смитона и без эффективных паровых машин Болтона и Уатта не могли бы работать фабрики, на которых изготавливалось это новое оборудование.

Чтобы понять роль паровых машин, можно обратиться к аналогии с методами варки кофе. Одни люди делают это с помощью воды, по каплям стекающей в фильтр с молотыми кофейными зернами, – они используют силу тяжести. Другие предпочитают кофеварку эспрессо, где вода пропускается через молотый кофе с помощью пара – пар в кофеварке находится под высоким давлением, и поэтому необходим предохранительный клапан. А некоторые применяют вакуумный метод, когда вода втягивается в расположенный выше сосуд с помощью пара (при низком давлении, поскольку требуется только компенсировать вес воды), а затем, когда при охлаждении пар конденсируется, в сосуде создается вакуум, и вода всасывается в него через молотые зерна. Вакуумный метод использует атмосферное давление.

Паровая машина была продуктом науки XVII в., экспериментировавшей с вакуумом, а также с давлением воздуха и пара{1082}. Простой пример использования давления воздуха – это пневматическое оружие, которое в XVII в. называли «ветряным». Мерсенн описывал такое устройство в 1644 г., и в этом же году этот термин впервые встречается в английском языке; Бойль опубликовал описание одной из конструкций в 1682 г.{1083} Принцип действия у него следующий: с помощью мехов в сосуд накачивается воздух, а затем сжатым воздухом выталкивается стрела или пуля. Для создания высокого давления можно также использовать пар в замкнутом пространстве. Этот принцип использовал делла Порта в 1606 г., а в 1625 г. Саломон де Косс придумал паровой фонтан. Он работал так же, как наплитная кофеварка эспрессо: давление пара в камере с одним выходом выталкивает воду в верхний сосуд, а затем наружу. Закон Бойля предлагал теоретическое объяснение, как давление может быть использовано для создания мощной силы, если найдется способ обуздать эту силу и извлечь из нее пользу.

Однако существовала и альтернатива конструированию разных механизмов, использующих высокое давление. Эта альтернатива – механизм низкого давления – основана на работе фон Герике с воздушным насосом. Фон Герике показал, что если откачивать воздух из цилиндра, то атмосферное давление вталкивает поршень в цилиндр, причем с такой силой, что удержать его не могут несколько сильных мужчин{1084}. В 1680 г. Гюйгенс придумал другой способ приручить атмосферное давление. Он использовал взрыв, чтобы вытеснить воздух из цилиндра через клапан; затем, после охлаждения горячих газов, поршень втягивался вниз, поднимая груз.