Ричард Роудс
Энергия. История человечества
Несмотря на эти хлопотные перемены, Уатт по-прежнему находил время на опыты и совершенствовал тепловые двигатели. О масштабе этих опытов свидетельствует Робисон:
Он значительно усовершенствовал котел, увеличив поверхность, на которую воздействует огонь; провел сквозь воду дымоходные трубки; поместил огонь внутрь резервуара с водой; сделал котел из дерева… Он окружил цилиндр и все проводящие трубки кожухами из материалов, очень медленно проводящих тепло; он даже делал их деревянными. Тщательно изучив свои модели (ибо к этому времени он построил и другие), он обнаружил, что по-прежнему наличествуют чрезмерные и неизбежные потери пара и топлива, связанные с необходимостью охлаждения цилиндра до чрезвычайно низкой температуры при каждом рабочем ходе; он также сумел показать, что из-за этого более трех четвертей всего пара конденсируется и теряется впустую во время подъема поршня… Эта важнейшая причина потерь казалась неустранимой[180].
Даже в то лето, когда Уатт женился, опыты продолжались. Он измерил, сколько пара уходит на то, чтобы довести до кипения определенный объем холодной воды, и, к своему удивлению, обнаружил, что «вода, превращенная в пар, может нагреть до 212°[181] примерно вшестеро больший вес колодезной воды… Будучи поражен этим замечательным фактом и не понимая его причины, я рассказал о нем своему другу доктору Блэку, и он объяснил мне свою доктрину скрытой теплоты»[182].
Джозеф Блэк, область исследований которого мы назвали бы сегодня физической химией, первым открыл скрытую теплоту. На протяжении многих веков считалось самоочевидным, что приложение тепла к веществу устойчиво повышает его температуру. Блэк же заметил, что на полное выкипание небольшого объема воды уходит приблизительно в шесть раз больше времени, чем на доведение того же объема воды до кипения[183]. В 1757 г., занявшись измерениями этой любопытной задержки, он установил, что при нагревании сосуда с водой ее температура возрастает, пока вода не начнет кипеть, после чего температура кипящей воды остается неизменной – равной 212°F, – несмотря на то что тепло подается, пока не выкипит вся вода. Аналогичным образом нагревание глубоко замороженного льда увеличивает его температуру, пока лед не начнет таять, после чего температура тающего льда остается неизменной – равной 32°F (0 °C), – хотя подача тепла продолжается до тех пор, пока весь лед не растает и не превратится в воду. Тепло, заметно повышавшее температуру, Блэк назвал «явной теплотой», а тепло, которое на первый взгляд исчезало в кипящей воде или тающем льде, – «скрытой теплотой».
Что же происходило с такой теплотой? Блэк экспериментировал с этими явлениями еще пять лет. В апреле 1762 г., на заседании университетского Философского клуба, он огласил свой вывод: в случае льда теплота уходит на превращение льда в воду, а в случае кипения – на превращение воды в пар[184]. Сегодня мы называем такие превращения изменениями агрегатного состояния. Когда в некоторое вещество поступает тепло, изменяется либо температура, либо состояние этого вещества: лед превращается в воду, вода – в пар; если взглянуть шире, то твердое тело, как правило, преобразуется в жидкость, а затем и в газ. «Недостающее» тепло соответствует работе, необходимой для преодоления атомных сил, препятствующих такому преобразованию. Например, объем пара при атмосферном давлении примерно в 1700 раз превышает объем воды, из которой получился этот пар. Скрытая теплота соответствует энергии – работе, – необходимой для такого расширения.
В экспериментах, которые Уатт проводил в свободное от других дел время, он заново открыл скрытую теплоту: «Так я нечаянно набрел на один из вещественных фактов, подтверждавших прекрасную теорию [Блэка]»[185]. Эта теория дала Уатту нужные сведения: он узнал, что вода поглощает очень много тепла, когда становится паром, а пар теряет очень много тепла, превращаясь обратно в воду. И Уатт рассудил: если он хочет создать более производительную паровую машину, потребляющую меньше угля и, следовательно, более дешевую в эксплуатации, то «нужно, чтобы цилиндр постоянно оставался таким же горячим, как поступающий в него пар, а пар охлаждался до температуры ниже 100°F (37,8 °C) [при впрыске холодной воды для конденсации пара и создания вакуума], и только так он может действовать в полную силу»[186].
Но эти два требования противоречили друг другу. Как сохранить цилиндр горячим, в то же время впрыскивая в него холодную воду для конденсации пара? Над этим вопросом он размышлял не один месяц. Ответ явился ему в классическом озарении в один из воскресных дней апреля 1765 г.[187]. Уатт шел по парку Глазго-Грин, думая о своей задаче, как вдруг ему пришло в голову: раз пар расширяется, заполняя вакуум, то, если присоединить к цилиндру отдельный, но связанный с ним резервуар, откачать оттуда воздух, затем открыть соединительный канал, тогда пар устремится в этот отдельный резервуар – а цилиндр опустеет[188].
Другими словами, не следует охлаждать основной цилиндр для конденсации пара. Это приводит к потерям тепла, без которого не нагреть цилиндр повторно, в следующем цикле. Тепло – это уголь; уголь – это деньги. Тепло лучше экономить. «Его мысли были направлены на создание машин не только действенных, но и дешевых», – писал о себе в третьем лице Уатт в патентной заявке[189]. Проще всего экономить тепло, как понял шотландский изобретатель, если полностью перенести процесс конденсации за пределы цилиндра, в отдельный резервуар. Уатт так и назвал его – отдельный конденсатор. Тогда цилиндр может оставаться горячим в течение всего рабочего цикла и энергию удастся сберечь. Итак, нужно соединить цилиндр с конденсатором меньшего размера трубкой с клапаном, позволяющим регулировать поток. Когда пар, поступающий из котла, наполнит основной цилиндр, нужно впрыснуть холодную воду только в конденсатор и открыть клапан. Пар устремится из цилиндра в конденсатор, сгустится в нем и создаст вакуум, в том числе и в цилиндре. И вот именно этот вакуум в цилиндре и позволит атмосферному давлению продвинуть поршень, совершив работу.
Но как теперь, когда и в цилиндре, и в конденсаторе образовался вакуум, удалить из системы впрыснутую холодную воду, поступивший с ней воздух и конденсат пара перед началом следующего цикла? Уатт придумал для этого два способа, один из которых предполагал установку длинной сливной трубы, выведенной в землю под машиной. Но выбрал он другой метод: откачку при помощи воздушного насоса. Длинная сливная труба ограничила бы возможности размещения машины. А насос можно было взять куда угодно.
В великом волнении Уатт построил модель с отдельным конденсатором: высокий и узкий жестяной цилиндр, внутри которого установили цилиндр поменьше, для насоса.
Однажды в мае 1765 г. Уатт сидел дома, в гостиной, изучая свою модель, когда к нему пришел Джон Робисон. В дом его, видимо, впустил слуга; появление гостя застало Уатта врасплох. Робисон завел разговор о паре. Но Уатт был так взволнован, что не смог сдержаться: «Можете больше об этом не беспокоиться, друг мой, – сказал он Робисону. – Теперь я создал машину, которая не потеряет ни частицы пара. Весь он будет горячим как кипяток, о да, сколько ни впрыскивай холодной воды». Тут Уатт заметил, что Робисон глядит на модель конденсатора, и ударом ноги закатил ее под стол[190].
Исходная модель отдельного конденсатора Уатта. UK Science & Society Picture Library.
Робисон спросил: что это за трубка и к чему ее прятать? Уатт отвечал уклончиво. Робисона это огорчило. Не так давно Уатт поделился с ним одной идеей, а тот «проболтался» о ней одному конкуренту, и Уатт об этом узнал. Так что в тот день Робисон ушел восвояси, собираясь тем же вечером уехать из города, и, дойдя до берега реки, откуда предстояло уезжать, встретил их общего с Уаттом друга, Александра Брауна: тот вышел на прогулку.
«Что же, – спросил его Браун, – видели ли вы Джейми Уатта?» Видел, сказал Робисон. «И как он? – поинтересовался Браун. – Весел и счастлив?» Да, весел и счастлив, подтвердил Робисон. «Ей-богу, – продолжал Браун, которому не терпелось поделиться новостями, – этот его конденсатор – отличная штука; если только держать его достаточно холодным, можно получать превосходный вакуум, как бы ни нагревался цилиндр». Тут Робисон все понял: постоянно горячий цилиндр, вывод пара, отдельный конденсатор: «Все это предстало передо мной, словно яркая вспышка, в мгновение ока»[191].
Робисон постарался вытянуть из Брауна еще какую-нибудь информацию. Он узнал, что Уатт столкнулся с трудностями, пытаясь не допустить утечек пара из цилиндра. Уатт пытался использовать и кожу, и войлок, но ни один из этих материалов не выдерживал высокой температуры. Эту проблему, очевидно, еще предстояло решить. Но самое важное, решил Робисон, – это то, что машину Уатта движет пар, а не одно лишь атмосферное давление.
На следующий день, вернувшись домой, Робисон заказал свою собственную модель. Едва ее привезли из мастерской, он тут же в чрезвычайном волнении приступил к опытам. Уже через несколько минут ему удалось многократно откачать почти весь воздух из большого резервуара. И у него не осталось никаких сомнений в том, что «мистер Уатт действительно создал совершенную паровую машину»[192].
Впрочем, паровая машина Уатта была еще далека от совершенства. Да, его первые машины потребляли гораздо меньше угля, чем их предшественницы, машины Ньюкомена, – но даже при этом их производительность составляла всего 2 %. Важно отметить, что Уатт, подавая заявку на патент, полученный в 1769 г., предлагал закрепить за собой права на изобретение под названием «Способы уменьшения потребления пара и, следовательно, топлива в тепловых машинах»[193]. А его машина, пусть и более производительная, по-прежнему оставалась атмосферной – и работала не на прямом давлении пара, а на конденсации пара с образованием вакуума.
К тому же Уатт не мог заниматься только усовершенствованиями паровой машины. Бо́льшую часть десяти лет, прошедших с момента озарения в парке Глазго-Грин, он работал землемером и гражданским инженером, прокладывал каналы – их тогда, поддавшись новой волне, прокладывала вся Британия, – а также строил стандартные машины Ньюкомена. В 1775 г. он нашел себе энергичного, отзывчивого и состоятельного компаньона в лице успешного промышленника Мэттью Болтона. Там, где Уатт ворчал и жаловался, Болтон решительно действовал; когда Уатт предложил для начала продать Болтону эксклюзивные права на производство паровых машин только для графств Уорикшир, Стаффордшир и Дербишир, тот ответил фразой, с тех пор прославленной в веках: «Меня не интересует производство только лишь для трех графств; зато мне было бы очень интересно производить для всего мира»[194]. Болтон лоббировал в парламенте продление срока действия патента Уатта, и патент продлили до 1800 г.
Затем появились машины Болтона и Уатта: их приводил в движение уже один только пар; их оснащали автоматическими заслонками; они могли вращать вал, регулировать мощность пара на выходе… Новые паровые машины не только выкачивали воду из шахт: с их помощью раздували огонь в литейных печах, крутили прядильные станки, мололи зерно, чеканили медали и монеты – и фабрики освобождались от энергетических и географических ограничений, связанных с гужевой тягой и водной энергией. В начале XVIII в. каменный уголь уже давал Британии половину всей потребляемой энергии; к началу XIX столетия его доля превысила 75 % и продолжала расти[195].
У этих благ оказалась и непредвиденная изнанка: воздух становился все грязнее – и от того, как дымил уголь, сгорающий в быту и в промышленности, и от процессов, использующих паровые машины. В Ирландии Джонатан Свифт уже в 1729 г. писал в «Дублинском еженедельном журнале»: «Врачи Дублина теперь постоянно отправляют своих пациентов на более чистый воздух, в пригороды, прочь от городского дыма, который становится зимой таким густым и плотным, что удушает людей и животных; действие его столь сильно, что влияет даже на распускание и цветение весенних цветов»[196]. В дополнение к дыму от горящего угля примерно с середины XVIII в. множество «темных фабрик Сатаны»[197], как назвал их в 1808 г. Уильям Блейк в стихотворении «Иерусалим», начали рассеивать свою скверну повсюду в «зеленой Англии лугах».
«В Лондоне, – пишет в 1827 г. в трактате о паровых машинах Джон Фарей, – все крупные пивоварни и винокурни были за несколько лет оборудованы машинами… Примерно в 1787 г. в Ротерхите построили литейную фабрику – отливать в слитки железный лом. Появилась и бумажная фабрика с атмосферной машиной. В 1792 г. в [лондонском] округе устроили сукновальную фабрику и лесопилку при большой красильне для шерстяных тканей; там работала машина мощностью 20 лошадиных сил. Вскоре в округе открылась маслобойка, затем появилась мельница для аптекарских препаратов, а потом – фабрика для каландрирования, сатинирования и упаковки тканей на экспорт.
За десять лет, – говорит в заключение Фарей, – эти первые в каждой местности предприятия чрезвычайно умножились и расширились, особенно паровые прядильные фабрики в Манчестере и Глазго, а также паровые мельницы во всех крупных городах; распространение это стало еще стремительнее, когда в 1800 г. прекратил свое действие патент мистера Уатта»[198].
Кроме того, прекращение действия патента Уатта позволило другим изобретателям исследовать возможности применения пара на транспорте. Сначала появился каменный уголь, и им стали отапливать дома, заменив все более дорожавшее дерево. Затем спрос на уголь, добываемый у водных путей, заставил рыть все более глубокие шахты и проникать под водоносные горизонты. Шахты затапливало водой, и ее приходилось откачивать, а это вскоре стало не по силам ни людям, ни животным. Помогли атмосферные двигатели, показавшие, сколь эффективно пар может заменить труд животных и человека. В 1781 г. появилась паровая машина двойного действия Болтона и Уатта – пар поочередно подавался в ней по разные стороны от поршня, который не только толкал, но и тянул – благодаря чему стало возможным добиться кругового движения, и предприниматели смогли строить свои фабрики вдали от рек, приводивших их в действие прежде. «Первые семьдесят лет своего существования, – подтверждает Галлоуэй, обращаясь к метафоре Кольриджа, – паровой великан умел лишь одно: чертить прямую линию. Теперь его научили новой мысли, а именно – чертить окружность, и это прибавление к его репертуару стало бесконечно ценным для всего мира»[199].
10 июля 1776 г. газеты только что провозглашенных Соединенных Штатов Америки опубликовали Декларацию независимости, еще не подписанную, а британские корабли обстреляли с Гудзона город Нью-Йорк. Континентальный конгресс, собравшийся в Филадельфии, постановил выдать пенсильванскому ополчению аванс в размере месячного жалованья, утвердил регламент заседаний и рассмотрел отчет о сражении, полученный от бригадного генерала Бенедикта Арнольда.
В тот же день, но в Англии, производитель чугуна Джон Уилкинсон встречал в Бирмингеме своего друга Сэмюэла Мора. Мор, секретарь Королевского общества искусств, промышленности и торговли, приехал из Лондона познакомиться с поразительными новыми технологиями паровой тяги и литья чугуна. Друзья посетили канал, провели вечер за разговорами и переночевали в гостинице. На следующий день к ним присоединились гончар Джозайя Веджвуд и Мэттью Болтон, показавший им фабрику Болтона и Уатта в Сохо. Там они в тот день и обедали. После обеда Болтон рассказал им об истории паровых машин – и показал одну из ранних моделей, оснащенную новым цилиндром Уилкинсона.
«А потом произошло нечто необычайное, – пишет биограф Уилкинсона. – Все четверо сняли сюртуки, засучили рукава и разобрали машину на мелкие части, желая в точности понять, как она работает. Затем они снова собрали ее, и уже к вечеру она работала вполне удовлетворительно»[200]. Если американцы, засучив рукава, разбирались в устройстве политической революции, то англичане сделали это, стремясь познать суть революции технической.
По крайней мере, именно такое сравнение предложил десять лет спустя, после поражения Британии в американской войне, проницательный ирландский политик Джон Бейкер Холройд, лорд Шеффилд. «Если в высшей степени изобретательные и достохвальные усовершенствования мистера Корта в искусстве изготовления и обработки железа, паровая машина Болтона и Уатта и открытие лорда Дандональда, позволяющее получать кокс [из угля] в два раза дешевле, чем теперь, увенчаются успехом, – писал Шеффилд, – не будет большим преувеличением утверждать, что это принесет Великобритании больше пользы, нежели обладание тринадцатью колониями»[201]. Возможно, он был прав, но первая в Америке паровая машина откачивала воду из медного рудника в Нью-Джерси еще с 1755 г., а изобретатель Джон Фитч, янки из Коннектикута, уже испытывал на реке Делавэр свое паровое судно[202].
Глава 5
Поймай меня, кто сможет!
Расцвет британских каналов начался с отъезда из Лондона одного герцога с разбитым сердцем[203]. Фрэнсис Эгертон, третий герцог Бриджуотер, родившийся в 1736 г., стал младшим из одиннадцати детей и единственным из семи сыновей, дожившим до взрослого возраста. Его отец умер, когда мальчику исполнилось девять; после этого воспитанием юного герцога никто не занимался, и он вырос в некотором роде шалопаем. Гран-тур[204] по Европе, в который он отправился в семнадцать лет в сопровождении своего наставника, ученого Роберта Вуда, его отнюдь не исправил. В Париже и Лионе Эгертон настолько открыто крутил роман с одной французской актрисой, что Вуд пригрозил уйти со службы. Их отношения вновь улучшились в тот период, когда Эгертон учился инженерному делу в Лионской академии. Дорогостоящие произведения искусства, купленные им в Италии по совету Вуда, дошли до Англии, но их так никто и не распаковал. А потом, вернувшись в Англию и живя в Лондоне с годовым доходом 30000 фунтов (420000 фунтов, или 600000 долларов, в нынешних деньгах), Эгертон пил, распутствовал, играл и держал скаковых лошадей.
В 1751 г. в Лондон приехали две англо-ирландские красавицы, сестры Ганнинг. Младшая, Элизабет, в 1752-м вышла замуж за герцога Гамильтона и за шесть лет родила ему троих детей. Но в 1758 г. ее муж умер от инфекции, развившейся у него после простуды. Бриджуотер немедленно влюбился в молодую вдову. Она приняла его предложение, но потом расторгла помолвку и вышла за герцога Аргайла. Окончательно разочаровавшись в сердечных делах, двадцатитрехлетний герцог, так потом никогда и не женившийся, задал роскошный прощальный бал и удалился в свое сельское поместье Уорсли, к северо-западу от Манчестера. Там он занялся добычей угля и постройкой канала.
Так, во всяком случае, рассказывают. Но во время гран-тура, еще до того, как юного Бриджуотера поразила герцогиня Гамильтон, его поразил Лангедокский канал на юго-западе Франции. Лангедокский (ныне Южный) канал, открытый в 1681 г., проходит по французской стороне перешейка, который разделяют Франция с Испанией, и соединяет Атлантический океан со Средиземным морем через Бискайский залив. Канал был одним из величайших произведений, созданных французскими инженерами по велению Людовика XIV: его длина составляет около 240 км[205], а по затратам на строительство он уступал только Версалю. По каналу намеревались возить французскую пшеницу и вино в Средиземноморье – без долгих путешествий вокруг Испании и не рискуя встретиться с пиратами, заполонившими Гибралтарский пролив[206].
Бриджуотер привез эту идею на родину. Он владел угольными копями в Ланкашире, но перевозка угля на вьючных лошадях и заоблачные тарифы на его переправу через три реки в Манчестер делали доставку настолько дорогостоящей, что уголь невозможно было продавать по конкурентоспособной цене. В 1757-м, за год до отъезда из Лондона в Уорсли, герцог нанял агента – руководить планированием канала. Джон Гилберт начал разведку маршрута канала, а Бриджуотер отправился лоббировать свой проект в парламенте, который выдал разрешение на прокладку одного из вариантов русла в марте 1759 г.[207].
Гилберт познакомил герцога с Джеймсом Бриндли, прославленным строителем фабрик и каналов. В июле 1759 г. Бриндли шесть дней спорил с Бриджуотером в Старом особняке Уорсли – и все-таки убедил герцога проложить канал по другому маршруту, который соединил бы манчестерские судоходные пути с более крупной сетью, запланированной Бриндли: ей предстояло связать местные каналы с Ливерпулем, Лондоном, Бирмингемом, а там и со всем миром.
Несмотря на свою молодость, герцог обладал недюжинной деловой смекалкой и хорошо оценивал риски. Самым спорным элементом в варианте Бриндли оказался трехарочный каменный акведук, по которому канал проходил над рекой Эруэлл. В январе 1760 г. Бриндли продемонстрировал это радикальное нововведение перед парламентской комиссией на модели, вырезанной из целого круга английского чеддера[208]. Заслуженный инженер-консультант, приглашенный для оценки нового проекта, с презрением отверг его. «Я часто слышал о воздушных замках, – заявил он, – но никогда еще не видел, чтобы их на самом деле возводили»[209]. Тем не менее герцог настоял на своем. К марту он получил и санкцию короля. Полтора года спустя первый участок канала, куда входил и воздушный акведук, закончили – к немалому удивлению путешественников. Один из них писал в манчестерскую газету о том «удовольствии», которое доставил ему акведук:
У Бартон-бридж [мистер Бриндли] возвел судоходный канал в воздухе; ибо расположен он на высоте верхушек деревьев. Пока я осматривал его с удивлением и восторгом, мимо меня минуты за три прошли четыре баржи, причем две из них были связаны цепью, и их тянули две лошади, шедшие по краям канала, по которым сам я, должен признаться, едва отважился пройти, ибо почти не мог сдержать дрожь, глядя на протекавшую подо мною широкую реку Эруэлл[210].
Бриджуотерский канал начинался внутри принадлежавшей герцогу угольной шахты в Уорсли. Там проделали расширенную, облицованную кирпичом штольню, позволявшую шахтерам грузить ящики с углем в лодки для переправки на канальные баржи: это была первая в Европе система подобного рода. По мере углубления шахты система штолен удлинялась и в конце концов распространилась под землей более чем на 83 км[211]. В отличие от предыдущих каналов, попросту срезавших излучины рек или направленных параллельно стремнинам и неглубоким потокам, Бриджуотерский канал представлял собой артериальную систему: он пересекал долины между водоразделами и требовал постройки акведуков или высоких насыпей. В 1765 г. его довели до пристани Каслфилд в Манчестере, и он стал выполнять свое предназначение, в то же время наполняя кошелек герцога. Эрик Сведенстьерна, шведский путешественник и по совместительству промышленный шпион, писал о том, как побывал в Манчестере в 1802 г.: «С учетом столь высокого спроса на уголь Манчестер даже при нынешних высоких ценах извлекает весьма немалую выгоду из возможности приобретать уголь примерно вполовину дешевле, чем тот стоил чуть более 40 лет назад, до завершения канала герцога Бриджуотера, чьи угольные копи снабжают углем практически весь Манчестер»[212].
Население Британии, топившее углем дома и готовившее на нем пищу, росло – с 5,2 млн человек в 1700 г. до 7,8 млн в 1800-м и 12 млн в 1831-м. Промышленность использовала уголь в паровых машинах Ньюкомена для осушения угольных шахт и подачи воды, хотя значительной частью этого угля были шахтенные отходы. Но после 1750 г. железо все чаще плавили на угольном коксе, и эта технология распространялась повсюду из центра на предприятии Дарби в Колбрукдэйле, быстро вытесняя плавку на древесном угле.
Уже в самом начале индустриализации Британия совершила революционный переход с древесного угля на кокс. Его причиной обычно называют повышение качества выплавленного на коксе железа. Однако авторы недавних исследований считают, что важнее другое: росли цены на древесный уголь, отчасти оттого, что возрастал спрос. А кроме того, повторимся: все острее чувствовалась нехватка древесины, которую могли переработать в уголь. Да, окончательная обработка железа, выплавленного на коксе, обходилась дороже. Но цена древесного угля, возросшая после 1750 г., делала эти дополнительные расходы оправданными[213].
Древесину добывали на обширных участках, а каменный уголь – в точечных источниках, шахтах. Это позволяло сосредоточить транспорт на нескольких путях и при этом не потерять в эффективности, оправдав тем самым крупные вложения в усовершенствование этих путей. А самыми эффективными путями этой эпохи стали каналы. С 1758 по 1802 г. парламент принял 165 актов, разрешающих прокладку каналов; в 90 из них основным грузом предполагался каменный уголь[214].
Хотя перевозка угля канальными баржами оказывалась более эффективной, сначала его еще предстояло доставить от устья шахты к воде. Деревянные рельсы быстро изнашивались под грузами угля или железной руды. В 1760-х гг. Ричард Рейнольдс, управляющий литейным заводом Дарби в Кетли, близ Колбрукдэйла, стал обивать деревянные рельсы чугунными пластинами, а затем и вовсе перешел на чугунные рельсы. У него была и другая причина использовать железо: изобретательный способ его хранения. В 1764 г. завершилась Семилетняя война, затем наступил экономический спад, и спрос на железные изделия рухнул. Цены непрестанно падали. Рейнольдс хотел, чтобы его печи продолжали работать, а работники не остались без дела, и он не хранил излишки на складе, а делал из них рельсы. Если цены на железо снова вырастут, тогда он просто снимет эти рельсы и продаст. Как вспоминала его внучка, Рейнольдс «сперва опробовал этот метод с большой осторожностью, но нашел его столь удачным, что вскоре все их рельсовые колеи делались из железа»[215].
С вагонетками, оснащенными железными колесами, по железным рельсам, одна лошадь могла тянуть до 30 тонн угля или руды. Перевозка руды уже не зависела от силы тяжести. Старые вагонеточные пути покрыли железом, а одновременно начали прокладку новых рельсов – возить по ним руду на конной тяге: эти пути должны были напрямую подходить к каналам, подобно все возрастающей капиллярной сети, питающей вены, и доставлять туда грузы. 13 мая 1776 г. парламент утвердил прокладку первой такой дороги от карьера в низине Колдон в Стаффордшире, к югу от Ливерпуля, до пристани Фрогхолл на канале Трента и Мерси; длина этой ветки составляла около 5 км[216]. Начиная с этого момента британская сеть подъездных рельсовых дорог ширилась вместе с ростом сети каналов.
Затем инновационным переменам дали толчок еще три обстоятельства, причем два оказались совершенно случайными. В июне 1800 г. истек срок действия патента Джеймса Уатта на паровую машину. До этого охрана патентных прав мешала другим изобретателям вносить усовершенствования в его конструкцию. Теперь же, поскольку и Уатт, и Болтон уже отошли от дел, в разработку паровых машин позволялось вносить новые идеи.
Отливка железа в чушках (англ. iron pigs), названных так из-за сходства литейных форм с рядами молочных поросят возле свиноматки. © 2010 Susan Campbell Kuo.
В 1803 г. произошло еще одно непредвиденное событие, поднявшее цены на лошадей для рельсовых дорог и их фураж на почти недосягаемую высоту: Англия объявила войну Франции, находившейся под властью императора Наполеона Бонапарта; с этого начался двенадцатилетний период военного конфликта в Европе. Для войны требовались не только миллионы солдат, но и несколько миллионов лошадей. У британской кавалерии того времени, в отличие от европейских союзников и противников Британии, не было регламентированной системы конского ремонта. Кавалерия не держала конюшен племенных жеребцов и не разводила своих военных лошадей, а покупала их у штатских коннозаводчиков и барышников на открытом рынке. Формально армию обязывали платить по 30 фунтов за лошадь для легкой кавалерии и по 40 фунтов за лошадь для тяжелой кавалерии или ломовую лошадь для артиллерии. Однако штатские барышники запрашивали самые высокие цены, какие только могли получить. На театре военных действий, отмечает один из историков, «найти замену людям было легче, чем лошадям»[217]. Хорошие лошади стоили от 80 до 100 фунтов (6400 фунтов, или 9000 долларов, в нынешних деньгах). Цены на сено и другой фураж удвоились[218]. В то самое время, когда в стране, вступившей на промышленный путь, каменный уголь и железная руда становились сырьем, жизненно необходимым как для гражданских товаров, так и для военной техники, стоимость их транспортировки значительно возросла. Это открывало простор для усовершенствований, суливших немалую коммерческую выгоду.
Еще в 1790-х гг. молодой британский инженер Ричард Тревитик – младший, родившийся в Корнуолле в 1771 г., начал разработку паровой машины нового типа. Его отец, управляющий шахтой и инженер, считался по тем временам настоящим великаном. Он был высок – 1 м 88 см, – костляв, мускулист и настолько силен, что целые толпы собирались посмотреть, как он поднимает кузнечный пробойник, чугунный конус весом с полтонны. Однажды на банкете Тревитик подхватил крепкого сотрудника примерно такого же роста, что и он сам, перевернул вверх ногами и отпечатал подошвы его сапог на потолке. Такие подвиги принесли ему прозвище «Корнуоллский великан». Однако Тревитик обладал не только впечатляющим телосложением, но и талантом в создании паровых машин. Он их обычно совершенствовал, увеличивая производительность. В 1795 г. Болтон и Уатт наложили запрет на использование атмосферной машины, которую Тревитик построил на шахте Динг-Донг в Корнуолле, за нарушение патентных прав; в ответ молодой инженер перестроил машину: перевернул ее большой цилиндр, убрал его крышку и отказался от преимуществ отдельного конденсатора Уатта.
Пробойник. Перепечатано с разрешения представителей Элдрена Уотсона по изд.: The Village Blacksmith (p. 36), written and illustrated by Aldren A. Watson, published by Thomas Y. Crowell © 1968.
Отец Тревитика умер в 1797 г., когда Ричарду исполнилось двадцать шесть. К этому времени сын уже приобрел такую репутацию, что его избрали на место отца – главным инженером корнуоллских шахт. На этой должности он отвечал за работу паровых машин целого ряда шахт с весьма колоритными названиями: Динг-Донг, Уил[219]-Бог, Уил-Друид, Холлманин, Уил-Проспер, Уил-Хоуп, Уил-Абрахам, Долкот, Роузуолл, Полгрейн, Тренетик-Вуд, Балдью, Тревенен, Уил-Роуз, Уил-Малкин, Ист-Пул, Уил-Силхоул, Кукс-Китчен, Кэмборн-Вин[220]. В том же году он женился на статной красавице Джейн Харви, дочери владельца литейного завода[221]. Ричард изобрел плунжерный насос: тот проталкивал по чугунной трубе деревянный плунжер, вытесняющий воду в сток; им заменили легко засорявшийся многочерпаковый механизм, которым осушали шахты прежде[222]. В следующем году Ричард придумал механизм обратного действия – двигатель, приводимый в действие давлением воды. Он мог пригодиться в водном потоке на возвышенности: сила падающей воды поднимала и опускала шток насоса, и это движение можно было обратить в полезную работу[223].
