Инстинкт и социальное поведение - Абрам Фет

Первой машиной, производившей энергию, был костер, и миф о Прометее изображает революцию, совершенную обретением огня. Уже тогда родилось консервативное мышление, предупреждавшее об опасности всего нового: оказывается, люди, еще не знавшие огня, были мудрее нас – они могли предвидеть будущее. Прометей справедливо гордился своим делом. Но он нарушил привилегию власть имущих – олимпийских богов, и Зевс его наказал, чтобы другим было неповадно.

По-иному был наказан Леонардо, опередивший свое время на пятьсот лет. Его постигло проклятие Кассандры: мало того, что ему не верили, его никто не понимал. Он знал уже, до Коперника, что Земля вращается вокруг солнца, он изобретал летательные аппараты вроде вертолета, подводные лодки, бесчисленное множество других машин – в том числе механическую прялку, в 1500 году. Современникам все это было не нужно, они хотели, чтобы он рисовал им апостолов, ангелов и прекрасных дам. Поскольку он и это умел делать лучше всех, ему не грозила нищета; а свои изобретения он записывал для себя. Только в двадцатом веке расшифровали и опубликовали его рукописи, но это уже другая история.

Что касается самопрялки, заменившей веретено, то она была заново придумана в Германии в семнадцатом веке, под названием «силезской прялки». Этой машине суждено было много раз меняться и улучшаться, но уже в Англии. В начале того же века в Италии появились первые шелкопрядильные машины. В 1716 году некий Джон Лэмб тайно вывез их чертежи и построил в Англии свою фабрику, производившую шелковую пряжу.

Механические прялки создали диспропорцию между выделкой пряжи и производством тканей, на которые в восемнадцатом веке был высокий спрос. В 1733 году ткач-механик Джон Кей изобрел «самолетный челнок», составивший основу будущих ткацких станков. Станок Кея лишил работы значительное число ткачей, особенно занятых на производстве широких тканей. В 1753 году это вызвало настоящий бунт: толпа ткачей уничтожила дом Кея, и сам он едва спасся бегством во Францию. В 1764 – 67 годах Харгривс сконструировал первую прядильную машину, получившую широкое применение; эта машина получила название «Дженни». Ее недостатки устранил в своей «мюль-машине» Сэмюэль Кромптон (1774 – 79). В 1745 году французский механик Вокансон построил один из первых механических ткацких станков, и уже через двадцать лет такие станки работали в Манчестере. Наконец, в 1775 году Эдмунд Картрайт получил патент на более совершенный ткацкий станок, к которому он же применил в 1789 году паровой двигатель. До тех пор машины приводились в движение руками или силой воды. В 1791 году он построил первую крупную фабрику в 400 станков, но прежде, чем успели установить двигатели, ее сожгли ткачи. В одном из угрожающих писем они писали:

«Мы поклялись поддерживать друг друга, чтобы разрушить вашу фабрику, хотя бы нам пришлось поплатиться за это своей жизнью, мы поклялись снять вашу голову за то зло, которое вы причиняете нашему ремеслу».

Но машина должна была победить ручной труд, а рабочие – научиться жить в новом машинном мире.

Быстрое развитие английской текстильной промышленности было началом промышленной революции. Но ее решающим, поворотным пунктом было появление паровой машины. Эта машина разрешила проблему превращения тепловой энергии в движение и, тем самым, в работу. До этого сила человека была ограничена возможностями его мускулов, или мускулов прирученных им животных. Соединение множества людей или животных позволяло иногда выполнять внушительные работы, вроде строительства пирамид или, что важнее, ирригационных сооружений. Но такие предприятия требовали насильственной мобилизации населения государственной властью и продвигались крайне медленно, поскольку в «упряжки» нельзя было запрягать слишком много людей или животных, и они развивали ограниченную силу при небольшой скорости. Появление паровой машины доставило людям безграничную силу и в принципе могло избавить человека от изнурительного, монотонного физического труда, низводившего разумное существо до уровня скота.

Потребность в механической энергии начала особенно ощущаться в Англии в восемнадцатом веке, когда возникла проблема откачки воды из шахт. Как мы уже знаем, в металлургии сначала использовался древесный уголь; когда леса в Англии поредели, пришлось прибегнуть к каменному углю, так что в первое время уголь применялся лишь как источник тепловой энергии, а не механической. Механическую работу откачивания воды выполняли лошади, но она превосходила их возможности. Поэтому получение механической энергии из тепловой стало важной технической задачей; на решение этой задачи ушло почти все столетие.

Давление водяного пара пытались использовать француз Папен, англичане Севери и Ньюкомен, русский Ползунов и многие другие. Машины Ньюкомена широко употреблялись в Англии для подъема воды в шахтах, но они были крайне неэкономны: терялось больше 99% теплотворной способности сжигаемого в них угля. Шотландец Джемс Уатт начал именно с попыток «уменьшить расход пара, а тем самым и расход топлива», как он говорил в своем патенте 1769 года. По терминологии того времени Уатт был «механик», а по существу инженер, хорошо владевший физикой, химией и математикой; работа в университете Глазго дала ему возможность сотрудничать с профессорами, среди которых были известный физик и химик Блейк и Адам Смит. По словам Уатта, в 1759 году доктор Робинсон впервые обратил его внимание на паровую машину. Уатт не только знал всю литературу о паровых двигателях, но и пользовался физическими приборами для изучения свойств пара. Таким образом, хотя идея паровой машины возникла из технической практики, а не из научной теории, подлинный успех был достигнут с помощью науки.

Важнейшее значение машины Уатта составляла ее универсальность: она могла применяться не только для специальных целей вроде откачки воды, но для любой механической работы, поскольку Уатт сумел превратить прямолинейное движение поршня в круговое движение колеса. Изготовление деталей паровой машины, особенно цилиндров, было в то время труднейшей задачей. Уатт сумел разрешить ее, пользуясь опытом достаточно развитой металлообрабатывающей промышленности, уже создавшей станки для сверления орудий и инструменты для изготовления часов. Естественно, в этой промышленности применялись лишь известные источники энергии – например, пушки делали с помощью лошадей; но Уатту, обладавшему также организационными способностями, удалось изготовить цилиндры и другие части своей машины с достаточной точностью. Уатт изобрел много механизмов, нужных для эффективной работы его машины; особого внимания заслуживает центробежный регулятор, автоматически контролирующий подачу пара в машину. Принцип обратной связи, использованный в регуляторе Уатта, получил в кибернетике развитие, о котором в то время нельзя было и подумать.

К 1800 году в Англии был уже 321 паровой двигатель общей мощностью в 5100 лошадиных сил. Они применялись в целом ряде отраслей промышленности: прежде всего на хлопчатобумажных фабриках, где они приводили в движение станки (84 машины), далее, на шерстопрядильных фабриках (9 машин), в угольных шахтах (30 машин), в медных рудниках (22 машины), на металлургических заводах (28 машин), на пивоваренных заводах, каналах, водопроводах, и т.д. Эти числа, в особенности общая мощность, могут теперь показаться незначительными: в самом деле, в Англии было гораздо больше 5000 лошадей! Но паровые машины могли решать задачи, недоступные лошадям.

Как уже говорилось выше, паровые машины начали применять в машиностроении: первым примером был завод по производству паровых машин, построенный самим Уаттом. Универсальность паровой машины позволила применить ее к транспорту. Уже в 1807 году Фултон испытал первый практически пригодный колесный пароход «Клермонт», совершивший рейс в 240 километров из Нью-Йорка в Олбани за 32 часа – против течения и при противном ветре. В 1825 году, после ряда экспериментов, Джордж Стефенсон построил паровоз, способный везти поезд по гладким металлическим рельсам. Железные дороги покрыли весь мир, и стала возможной быстрая перевозка пассажиров и грузов на любые расстояния.

Все эти достижения техники, как можно считать, вышли еще «из мастерской механика», в том смысле, что принципы их работы можно было понять без научной подготовки, хотя решающие достижения потребовали привлечения научных данных. Совершенно новым явлением были изобретения, основанные на открытиях ученых, то есть на теориях и на экспериментах, выходящих за пределы повседневного опыта людей и их исторически сложившегося воображения. Открытие Эрстедом взаимодействия электричества и магнетизма (1820) и открытие Фарадеем электромагнитной индукции (1831) сразу же получили применение. Уже в 1833 году Гаусс и Вебер устроили в Геттингене электрический телеграф, в котором использовались индукционные токи, а во второй половине века из опытов Фарадея возникли динамомашины и электромоторы. Изобретение радио было сделано, исходя из абстрактных уравнений электродинамики Максвелла, и уже в двадцатом веке из физики вышла вся атомная технология. Принципы развития техники уже с девятнадцатого века определяются работой ученых, непонятной для подавляющего большинства людей, и окружающая нас техника столь же непредсказуема, как научная мысль.