Наука Плоского мира. Книга 3. Часы Дарвина - Джек Коэн

Также он описал фонтан, который включался при попадании на него солнечных лучей, и паровой котел, который заставлял петь механического дрозда или трубить в рог. Другое устройство, часто называемое первым в мире паровым двигателем, кипятило воду в котле и с помощью пара вращало металлический шар вокруг горизонтальной оси. Пар выходил из нескольких изогнутых трубок, расположенных вокруг «экватора» под правильными углами к оси.

Эти машины по замыслу не были игрушками, но если судить по тому, как они применялись, вполне могли ими являться. Разве что устройство, открывающее дверь, можно назвать более-менее практичным, хотя священники, вероятно, сочли возможность создавать «чудеса по требованию» весьма выгодной – с этим согласилось бы и большинство современных предпринимателей.

Оглядываясь в прошлое из XXI века, кажется удивительным, что эпоха паровых машин так долго набирала силу после всех этих примеров использования энергии пара, выставлявшихся на всеобщее обозрение еще в античности. Особенно если учитывать большую потребность в механической энергии, которая затем и послужила причиной распространения технологии паровых двигателей в XVIII веке, – для подачи воды, подъема тяжелых грузов, добычи полезных ископаемых и транспорта. Отсюда делаем вывод, что для наступления эпохи паровых машин требовалось нечто большее, чем просто возможность их создания и даже очевидная потребность в них.

Так, паровые машины кое-как продолжали существовать, никогда не исчезая полностью, но и не делая резких прорывов. В 1120 году в церкви в Реймсе работал паровой орган, подозрительно похожий на устройство Герона. В 1571-м Матезиус в своей проповеди описал паровой двигатель. В 1519-м французский академик Якоб Бессон писал о выработке пара и его применении в механике. В 1543-м испанец Бласко де Гарай, как утверждается, предложил использовать энергию пара для движения корабля. Леонардо да Винчи описал паровую пушку, которая могла стрелять тяжелыми металлическими шарами. В 1606 году Флоренс Риво, постельничий Генриха IV, открыл, что металлическая оболочка взорвется, если ее наполнить водой и подогреть. В 1615-м Саломон де Косс, инженер Людовика XIII, писал о машине, в которой пар использовался, чтобы поднимать воду. В 1629-м… ну, вы поняли. Паровые машины так и продолжали изобретать одну за другой вплоть до 1663 года.

В этот год Эдвард Сомерсет, маркиз Вустер, не только изобрел машину, поднимавшую воду с помощью энергии пара: он ее также построил и спустя два года установил в Воксхолле – сейчас это в черте Лондона, но тогда было за его пределами. Вероятно, это было первое применение энергии пара для выполнения серьезной практической задачи. Чертежей его машины не сохранилось, но общую форму смогли восстановить по желобам, все еще оставшимся в стенах замка Раглан, где она была установлена. Вустер собирался основать компанию для ее обслуживания, но не смог собрать достаточно денег. Позже его вдова попыталась сделать то же самое, но также потерпела неудачу. Отсюда делаем вывод, что третья составляющая эпохи паровых машин – это деньги.

В некотором смысле Вустер был настоящим создателем парового двигателя, но это дало ему немного славы, так как он лишь ненамного опередил большую волну. И все же его изобретение ознаменовало момент, когда положение дел крупно изменилось: теперь люди не просто изобретали паровые машины – они ими пользовались. К 1863 году сэр Сэмюэль Морленд уже строил паровые насосы для Людовика XIV, а по его книге, написанной в том же году, можно сделать вывод о его глубокой осведомленности о свойствах пара и связанных с ним механизмах. Теперь идея паровых двигателей наконец расцвела, и появилось несколько механизмов, которые выполняли полезные задачи, тем самым оправдывая свое существование. Но это все равно еще не было эпохой паровых машин.

Теперь, однако, идея набирала силу все быстрее, и по-настоящему серьезный толчок ей придала добыча полезных ископаемых. Шахты, в которых добывались уголь и минералы, существовали очень давно, но к началу XVIII века они стали такими большими и глубокими, что столкнулись с главным врагом шахтера – водой.

Чем глубже вы пытаетесь выкопать шахту, тем больше вероятность, что ее затопит, – так как повышается шанс наткнуться на подземные воды или трещины, которые ведут к ним, либо по которым вода может течь сверху. Традиционными методами удаления воды уже нельзя было справиться – необходимо было что-то радикально новое. И эту нишу идеально заняли паровые машины. Прежде всего это случилось благодаря механизму, созданному двумя людьми – Дени Папеном и Томасом Севери.

Папен учился математике у иезуитов в Блуа и медицине в Париже, где жил с 1672 года. Он вступил в лабораторию Роберта Бойля, которого сегодня назвали бы экспериментальным физиком. Бойль занимался пневматикой, поведением газов – а закон Бойля, определяющий соотношение между давлением и объемом газа при постоянной температуре, мы учим в школе и по сей день. Папен изобрел двойной воздушный насос и воздушную пушку, а потом и скороварку. Она представляла собой кастрюлю с толстыми стенками и толстой крышкой, плотно соединяющиеся между собой, чтобы при кипении воды внутри нее образовывался пар под высоким давлением. Пища в такой кастрюле варится очень быстро.

Кулинарная сторона вопроса не имеет отношения к нашей истории – за исключением одного технического момента. Чтобы не допустить взрыва, Папен добавил предохранительный клапан – в 1960-х он также появился в бытовых вариантах устройства. Это изобретение оказалось весьма важным, потому что ранние паровые машины бывали в лучшем случае опасными. Идея, вероятно, зародилась ранее, но Папену она приписывается потому, что именно он стал применять ее для того, чтобы контролировать давление пара. В 1687 году он перешел в Марбургский университет, где изобрел первый механический паровой двигатель и первый поршневой двигатель. За годы своей деятельности Папен провел несчетное количество опытов с аппаратами, использующими пар, и создал немало важных приспособлений.

Тогда эпоха паровых машин только разогревалась, и Севери, также знакомый с математикой, уже довел ее до кипения. В 1698 году он запатентовал первый паровой насос, который использовался для очищения шахт от нежелательной воды – в том конкретном случае это были глубокие шахты Корнуолла. Он отправил работающую модель в Королевское общество, а позднее продемонстрировал «огневой двигатель» (по непонятной причине эти машины тогда назывались именно так) Вильгельму III. Король наградил его патентом:

Предоставляется Томасу Севери в единоличное пользование им изобретенным новым устройством для подъема воды и приведения в движение при выполнении любых заводских работ посредством огневой мощи, которое найдет широкое применение при осушении шахт, водоснабжении городов и работе всех типов заводов, не имеющих доступа к воде или к постоянно действующим ветрам, сроком на 14 лет, на обычных условиях.

Теперь до эпохи паровых машин оставалось рукой подать. Решительную роль здесь сыграло то, что Севери был человеком деловым. Он не ждал, что мир сам постучится к нему в дверь, а рекламировал себя. Читал лекции в Королевском обществе – некоторые из них публиковались в журналах. Распространял свои каталоги среди управляющих и владельцев шахт. А в качестве довода в пользу приобретения машин приводил выгоду для самого покупателя: если вы увеличите глубину вашей шахты, то сможете добыть больше минералов и заработать больше денег за то же время и на том же участке.