Пинбол-эффект. От византийских мозаик до транзисторов и другие путешествия во времени - Джеймс Бёрк

Успехи с кукурузой вдохновили Меррелла и Соула на выпуск консервированного сухого молока и мясного фарша. А затем случилась беда — кукуруза стала чернеть. Через некоторое время после консервирования на зернах появлялись черные пятнышки. В 1909 году партнеры провели исследование, которое показало, что пятна появляются вследствие химических реакций, возникающих в процессе запаивания оловянных банок. Пытаясь решить проблему, производители сломали голову и перепробовали все, начиная от замены олова на сталь и заканчивая различными внутренними покрытиями — пергаментом, лаком, льняным маслом. В конце концов попробовали эмалирование, и это дало результат. Сначала его делали по технологии, изобретенной Бедсоном для гальванизирования проволоки, однако в 1930-х годах внедрили новый способ гальванического покрытия банок кадмием. Оказалось к тому же, что этот материал предохраняет от ржавчины всё — от деталей машин до поддонов холодильников. Кадмий был вдвойне привлекателен, поскольку его получение не требовало дополнительных затрат — он являлся побочным продуктом выплавки цинка. Затем, правда, выяснилось, что кадмий крайне токсичен, и его использование пришлось прекратить.

Однако сначала открыли еще одно свойство кадмия, которое станет жизненно важным для национальной безопасности и будет способствовать появлению самой противоречивой технологии современного мира. По иронии судьбы, это изобретение сведет в одной точке две разные последовательности событий, которые начались в завязке этой главы с разногласий по поводу рабовладения.

В XVIII веке аболиционистское движение пользовалось мощной поддержкой производителя проволоки и гвоздей — Ллойда. Рабовладельцы также нашли себе мощных союзников в лице производителей другого, не менее важного товара — сахара. Значение сахара в торговле было настолько велико, что после Англо-французской войны англичанами всерьез обсуждался вариант возвращения французам Канады в обмен на карибский остров Мартинику — там, в отличие от Канады, имелись плантации сахарного тростника. К 1800 году сладости составляли половину всего продуктового импорта Европы. Вплоть до 1830-х из сахара делали конфеты, сахарную пудру и засахаренные булочки. Затем появились леденцы — сладкие ромбики, приготовленные из сахара или патоки. Сахар также употребляли с кофе, чаем и горячим шоколадом (шоколад в плитках появится только в 1847 году). Для повседневных нужд сахар продавался в виде сахарных голов.

Сахарное производство дало жизнь новому напитку, мгновенно завоевавшему рынок. Получали его путем перегонки патоки. До XVII века о нем практически нет упоминаний в исторических источниках, но в начале XVIII века рост цен на зерно, которое использовалось для производства крепкого алкоголя, заставил искать более дешевую альтернативу. Напитком, который перевернул быт моряков, стал ром. Британский королевский флот даже сделал его официальной выпивкой на своих судах, и каждому матросу полагалась ежедневная порция. Если в 1698 году в Англию было ввезено только семьсот восемьдесят четыре литра рома, то к 1775-му ежегодный импорт составлял уже семь с половиной миллионов литров.

За период с 1660 по 1775 год потребление сахара в различных видах выросло в Англии в двадцать раз. В 1650-х сахар был редкостью, в 1750-х — роскошью, а в 1850-х — необходимостью. Росту популярности сахара способствовала и промышленная революция. В карманах рабочих появились деньги, и они тратили их на сладкий чай. Сахар добавлял в их питание калорий и скрашивал унылый и однообразный рацион.

Когда в 1807 году Великобритания и США в конце концов запретили работорговлю, в сахарной промышленности произошел резкий спад — импорт сахара из Вест-Индии сократился на половину. После того как рабский труд объявили вне закона, возникла потребность в трудосберегающем оборудовании, чтобы снизить производственные затраты и поддерживать низкие цены при высоких объемах производства. К счастью, в 1813 году англичанин Говард изобрел вакуумный выпарной аппарат, в котором жидкости кипели при температуре ниже своего обычного градуса кипения. Это означало, что для варки сахара требовалось меньше топлива и он с меньшей вероятностью пригорал после кристаллизации.

Исчерпывающим ответом на молитвы сахарных магнатов стало изобретение чернокожего выходца из Луизианы Норбера Рийё. В молодости Рийё был отправлен в Париж на учебу и получил специальность инженера-механика. Некоторое время он читал лекции в институте Эколь Централь, а в 1834 году вернулся в Новый Орлеан. Через девять лет он изобрел многокорпусный испаритель218 — 85. По сути он состоял из нескольких вакуумных испарителей (аналогичных тем, что разработал Говард), каждый из которых нагревался паром предыдущего. В итоге топливо значительно экономилось. В течение шести лет испарители были установлены на тринадцати сахарных заводах и выдавали четыре с половиной тысячи тонн сахара в год. Луизиана стала столицей сахарного производства Америки.

Вести об этом изобретении быстро распространялись. В 1850 году аналогичная машина уже работала в Демераре[16], а европейцы использовали ее на заводах по переработке сахарной свеклы. Поскольку в то время не существовало международных законов об авторском праве, в 1850 году французский инженер Каиль завладел чертежами Рийё и запатентовал свой многокорпусный испаритель. Рийё у себя в Новом Орлеане тем временем готовился к отъезду, так как устал от нападок и пренебрежения, на которое его обрекала его африканская кровь. В 1861 году он вернулся в Париж и занялся египтологией с одним из братьев Шампольон, который перевел иероглифы со знаменитого Розеттского камня. Рийё также продолжил работу над конструкцией испарителя и в возрасте семидесяти четырех лет создал еще более экономичную модель.

Многокорпусный испаритель работает благодаря огромным запасам тепла, содержащимся в паре. Этот феномен был открыт в середине XVIII века Джозефом Блэком, профессором химии Эдинбургского университета. Он пытался помочь производителям шотландского виски найти способ экономии топлива. Недавнее объединение Англии и Шотландии открыло для шотландских экспортеров виски рынки Англии и США, а поскольку древесина тогда стоила дорого, изготовители виски стремились повысить производительность и снизить расходы на топливо. В своих экспериментах Блэк замерял количество энергии, которое необходимо, чтобы растопить чан замороженной воды, а затем — выкипятить его (вот это было уже посложнее). Исходя из результатов этих опытов, Блэк сообщил винокурам, какое количество дров необходимо для выпаривания определенного количества сусла, а также сколько воды требуется, чтобы конденсировать виски из пара. Это исследование подсказало Джеймсу Уатту, инженеру-инструментальщику из Университета Глазго, метод увеличения производительности паровой машины.

В 1765 году Уатт использовал полученные Блэком219 — 270, 304 знания о скрытой теплоте для небольшого усовершенствования механизма своего парового насоса и этим изменил мир. Недостаток насоса, которым он тогда пользовался, состоял в том, что когда пар двигал поршень вверх, он нагревал цилиндр. Затем поток холодной воды охлаждал цилиндр и пар конденсировался. Конденсация приводила к образованию в цилиндре разрежения пара, и внешнее атмосферное давление отталкивало поршень в исходное положение. Проблема была в том, что пар был настолько горячим, что холодная вода могла лишь частично остудить цилиндр. Таким образом, на следующем цикле пар уже конденсировался меньше, чем раньше. Так продолжалось до тех пор, пока разрежения220 — 170 больше не происходило, и насос останавливался.

Уатт решил проблему, подсоединив к основному цилиндру отвод с клапаном в отдельный резервуар, который погружался в ледяную воду. Когда пар поступал в цилиндр и двигал поршень, клапан открывался и пар проникал в резервуар. Под действием холодной воды, окружавшей резервуар, пар быстро конденсировался и происходило разрежение, распространявшееся и в главный цилиндр, который оставался горячим. Это помогло решить проблему неполной конденсации.

Усовершенствованная машина могла качать воду круглые сутки, и Уатт отправился на поиски компаньона. В 1768 году он договорился с Уильямом Боултоном, владельцем фабрики в Бирмингеме221 — 17, 136, 305, на которой работали шестьсот ремесленников. Предприятие выпускало обувные пряжки, пуговицы, рукоятки для шпаг, часовые цепочки и разнообразные побрякушки. Боултон увидел потенциал в машине Уатта, ссудил ему денег и надоумил сдавать машины в аренду шахтам, рудникам и чугуноплавильным заводам. В течение нескольких лет Уатт был знаменит и богат.