В конечном счете современная наука разрешила две самые трудные практические задачи, которые сама перед собой поставила: вычисление траектории снарядов в реальных условиях и измерение долготы. Ученые XVII в. не смогли решить их, но подготовили почву для своих преемников в XVIII в., которым это удалось. Кроме того, в середине столетия Смитон и Уатт улучшили эффективность использования воды и пара, которые приводили в движение машины. В краткосрочной перспективе важнее оказались достижения Смитона, в долгосрочной – Уатта. В 1726 г., когда эти практические задачи еще не были решены, сомнения Свифта в пользе науки звучали разумно; но в 1780 г. или даже в 1750 г. защищать такую позицию было бы гораздо труднее. Как это ни странно, историки застряли в мире Свифта, а когда они читают такие тексты, как работы Смитона, то воспринимают их наивно, словно это отражение планов поиграть с моделями, а используемая в них терминология банальна; они по-прежнему не замечают того факта, что именно новая наука выявила взаимосвязь между высотой напора воды и скоростью пара.
§ 2Первым 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.
Эта идея была подхвачена Дени Папеном, врачом, который начал научную карьеру в качестве помощника Гюйгенса и проводил эксперименты с воздушным насосом. Затем он переехал в Англию: для протестанта Папена жизнь во Франции становилась все более некомфортной. Здесь он работал помощником Бойля; по свидетельству самого Бойля, Папен придумал многие эксперименты, опубликованные в книге «Продолжение новых экспериментов» (на латыни 1680, на английском 1682) и выполнил их все. На самом деле книгу написал вовсе не Бойль, а Папен{1085}. В 1680 г. Папена избрали членом Королевского общества (по своему социальному статусу он был не просто техническим помощником), но его материальное положение оставалось шатким (его освободили от уплаты взносов). С 1681 по 1684 г. он работал в Венеции, потом вернулся в Англию, но в 1687 г. снова уехал: сначала занял должность профессора математики в Марбурге (где поссорился со своими коллегами, которые не видели нужды в профессоре математики, и с единоверцами, которые отлучили его от церкви), а с 1695 г. служил инженером у ландграфа Гессенского в Касселе. Там, на реке Фульда, он успешно испытал примитивную подводную лодку{1086}.
Папен развил идею Гюйгенса. Он сконструировал устройство, состоявшее из цилиндра с небольшим количеством воды, который нагревался пламенем горелки. Вода превращалась в пар, вытесняла воздух и толкала поршень в верхнюю часть цилиндра, где с помощью пружины срабатывал стопор. Затем нагрев прекращали, пар конденсировался и поршень запасал энергию; как только стопор убирали, поршень под давлением воздуха опускался в нижнюю часть цилиндра. В сущности, это было пневматическое оружие, приводимое в действие атмосферным давлением, только роль пули играл поршень. Папен представил, что несколько таких поршней, вращающих шестерни, могут приводить в движение корабли, и таким образом удастся сэкономить на гребцах (гребные суда все еще широко использовались, особенно в Средиземноморье и на реках); он также считал, что подобная машина может применяться для
