Происхождение. Как Земля создала нас - Льюис Дартнелл

Эта механическая революция, набиравшая ход с XI до XIII века, превратила средневековую Европу в первое общество, которое основывало свою производительность не только на изнурительном мышечном труде животных и человека. Тем не менее доступный объем энергии накладывал ограничения на продуктивность: водяные колеса и ветряки зависят от колебаний уровня воды в реке и прихотей ветра. И хотя они облегчали процесс производства физически, мы продолжали жить в мире, движимом мышечной силой и солнечным светом.

На протяжении истории мы научились преобразовывать энергию при помощи экосистем и направлять ее в наши организмы и в наше общество. Благодаря солнцу зреют наши посевы и зеленеют леса. Более того, на протяжении почти всей нашей истории продуктивность цивилизации основывалась на фотосинтезе и скорости, с которой способны генерировать пищу и топливо растения на оказавшейся в нашем распоряжении земле (и, собственно, ограничивалась этой скоростью).

Эту систему принято называть по-разному – например, органический энергетический комплекс, режим соматической энергии, старый биологический порядок[596], – но в его основе лежит все та же простая истина: до XVIII века вся история цивилизации держалась на солнечной энергии, которую собирали леса и посевы, и мышечной силе, которую давали люди и животные, а те, в свою очередь, работали на пище, собранной с растений. Но если продуктивность общества регулируется темпом роста растений и лесов (тем, насколько быстро ты умеешь собирать солнечный свет), она фундаментально ограничена площадью и качеством доступной земли. Более того, пища, которую можно есть, и топливо, необходимое для производства, конкурируют друг с другом за одну и ту же землю. Это прочный потолок, выше которого сельскохозяйственное общество подняться не может.

Избавиться от этих ограничений можно лишь одним способом: найти источники энергии, не требующие прямого сбора солнечного света. Этого удалось достичь в Европе XVIII века, когда человечество нашло доступ к колоссальным запасам энергии прямо у нас под ногами. Больше не нужно было извлекать как можно больше энергии из поверхности земли: мы закопались в недра и обнаружили там целый клад из древней древесины в виде каменного угля. Каменный уголь – это, в сущности, горючая осадочная порода, и один угольный пласт – это концентрированные залежи всего, что осталось после множества сезонов роста лесов, то есть окаменелый солнечный свет. Всего одна тонна каменного угля дает столько же тепловой энергии, сколько древесина, выросшая за год на целом акре леса, возобновляемого порослевым методом. Современный мир построен на каменном угле.

Каменный уголь мы начали применять задолго до Промышленной революции. Марко Поло прошел по Великому шелковому пути до самого Китая в конце XIII века и потом описывал, что у китайцев есть диковинный обычай – они жгут куски черного камня как топливо[597]. И даже в Британии к концу II века римляне уже разведали и разрабатывали многие основные угольные пласты Англии и Уэльса и применяли каменный уголь для обработки металла и в отопительных системах (в римских домах оборудовали «теплые полы»)[598].

Непосредственным катализатором процесса, который мы называем Промышленной революцией, стало текстильное производство. В индустрии обработки хлопка во второй половине XVIII века был сделан целый ряд изобретений, полностью преобразивших ее: появились станки, способные прясть нити из хлопковых волокон и шерсти, а затем ткать из них ткани. Эти станки сначала работали на водяных колесах, и производительность фабрик постоянно росла, а с ней и потребность в сырье, но ее было легко удовлетворить за счет доступного дешевого хлопка из британских колоний в Америке и Индии (об этих сетях международной торговли мы говорили в предыдущей главе). Но подлинной движущей силой, стоявшей за Промышленной революцией, был экономический цикл с участием угля, производства железа и паровой машины.

Промышленная революция начала набирать ход с появлением кокса, которым топили доменные печи. Каменный уголь, добываемый из-под земли, – это не чистое углеродное топливо, в нем есть примеси в виде летучих органических соединений, серы и влаги. Коксование – это процесс, в ходе которого уголь сначала нагревают, не давая ему вспыхнуть и сгореть (примерно так же делают древесный уголь из древесины), чтобы избавиться от примесей и создать топливо с более высокой температурой сгорания; в частности, нужно обязательно очистить его от серы, которая портит железо и делает его хрупким. Домны, работающие на коксе, значительно удешевили производство железа, обеспечивая материалы для строительных проектов и для станков, которые становились все сложнее.

Эксплуатация больших подземных залежей угля и производство кокса освободила Британию периода начала индустриализации от ограничений, навязываемых возобновлением лесов, и обеспечила ее неограниченным количеством энергии для производства товаров, необходимых для общества. Однако подлинно судьбоносным шагом вперед стало изобретение парового двигателя, который обеспечил силу и движение без участия живых мускулов. С принципиальной точки зрения паровой двигатель – это преобразователь, превращающий тепловую энергию в кинетическую: он из тепла делает движение. Сначала паровые машины применялись на угольных шахтах, чтобы выкачивать грунтовые воды: тогда можно было подобраться к более глубоким залежам. Поскольку первые паровые двигатели стояли прямо в каменноугольных копях, было не так уж важно, что им требовалось колоссальное количество топлива. Однако постоянные усовершенствования и доработки делали их все более экономичными и производительными.

Паровая машина стала энергостанцией общего назначения. Она служила «перводвигателем» для заводов: одна такая машина могла обеспечивать энергией целый цех станков через систему подвесных ремней и цепей. Для транспорта были разработаны более компактные паровые двигатели с высоким давлением, требовавшие меньше топлива, а их значительный вес распределялся по поверхности благодаря стальным рельсам; а можно было поставить такой двигатель и на корабль, воспользовавшись плавучестью его корпуса. Вскоре пар уже возил грузы и пассажиров по всему земному шару. К началу ХХ века паровые машины обеспечивали около двух третей энергии, потребляемой в Британии, они перевозили по железным дорогам 90 % сухопутных транспортных средств и переносили за моря 80 % грузов[599].

Такова была суть трехчастного процесса, который подталкивал ускоряющуюся индустриализацию. Пар позволил нам добывать все больше угля, плавильные печи на угле давали все больше и больше железа – и к тому же и уголь, и железо требовались для строительства и обслуживания все новых и новых паровых двигателей, чтобы добывать уголь, производить железо и строить машины – все быстрее и быстрее. Таким образом, уголь, железо и паровой двигатель образовали единый трехчастный экономический цикл, который усиливал и ускорял сам себя.