Дэвид Кристиан - Большая история [С чего все начиналось и что будет дальше]

Перемены начались с технологических прорывов, позволивших превращать энергию угля в дешевую механическую энергию, которой можно было питать заводы, локомотивы, пароходы и турбины. Об угле уже многие знали, но его было сложно добывать и перевозить, он пачкал все вокруг и пах, когда его жгли. Поэтому в аграрном обществе обычно предпочитали получать тепловую энергию из древесины. Однако в некоторых местах леса было мало. В Англии с ростом населения расширялись города (особенно Лондон), бурно развивалась коммерция, спрос на энергию стал опережать поставки. Эта страна одной из первых в мире почувствовала на себе энергетический дефицит, но в отличие от большинства других, у нее был путь к отступлению. В Англии довольно большие залежи угля располагались недалеко от поверхности, часто вблизи рек или побережья, так что его можно было легко и дешево перевозить в большие города, включая Лондон, по морю или каналам. Производители и население стали переходить на уголь. К XVII веку его использовали работники английских кирпичных заводов, пивовары и пекари, и лондонцы стали жаловаться на грязный воздух. К 1700 году уголь давал половину энергии в Англии. К 1750 году он давал ее столько же, сколько 4 млн гектаров леса, а это почти 15 % площади Англии и Уэльса [212] E. A. Wrigley. Energy and the English Industrial Revolution, loc. 2112, Kindle. . Люди оказались зависимы от угля, и это побуждало тех, кто его добывал, перевозил и продавал, производить его больше и дешевле.

Но была одна проблема. С ростом спроса на уголь приходилось рыть более глубокие шахты, а те быстро заполнялись водой, так что для более активной угледобычи требовались хорошие насосы, которые осушали бы их. В Англии решить этот технический вопрос оказалось важнее, чем где-либо, так что разработка дешевых эффективных насосов вышла для предпринимателей и изобретателей на первый план. Новые научные данные в сочетании с широко распространенным теперь искусством механиков обеспечили необходимую для решения задачи интеллектуальную базу. Ученые XVII века стали понимать, как устроено атмосферное давление, а к началу XVIII века этим данным нашлось применение в паровой машине Ньюкомена, которая откачивала воду из угольных шахт [213] Об истории машины Ньюкомена и ее связи с научной революцией см.: David Wootton. The Invention of Science, chapter 14. . Однако ее механизм работал неэффективно и расходовал огромное количество угля, так что с коммерческой точки зрения это имело смысл только в самих шахтах, где уголь был дешевым. Инвесторы, изобретатели и инженеры понимали, что усовершенствованный насос может принести им гигантскую прибыль и произвести революцию в снабжении углем английских домов и предприятий.

Джеймс Уатт, шотландский инженер, который в конце концов нашел решение этих проблем, занимался изготовлением инструментов и имел хорошие связи среди инженеров, ученых и дельцов. Однажды на воскресной прогулке в 1765 году Уатт вдруг понял, что можно повысить эффективность машины Ньюкомена, добавив в нее второй цилиндр, который послужил бы конденсатором. Чтобы соорудить усовершенствованную паровую машину, нужны были самые передовые данные и технологии, а еще было необходимо с высокой точностью спроектировать и установить клапаны, которые выдержали бы высокое давление. Задача была трудной и дорогостоящей. И все же главный союзник Уатта Мэттью Болтон учуял здесь перспективу и серьезно вложился в его исследования. Он понимал, какую огромную прибыль может принести машина, которая с разумными затратами превращала бы энергию угля в механическую энергию. Уатт приобрел первый патент на свои разработки в 1769 году, и конкуренция была уже такой жесткой, что, когда Болтон прихвастнул насчет его опытных моделей перед русским послом в Лондоне, Джеймс получил от правительства России весьма заманчивое предложение. Он всерьез его рассматривал, но Болтон убедил инженера остаться. Работа была закончена к 1776 году.

Паровая машина Джеймса Уатта позволила людям впервые прикоснуться к таким огромным потокам энергии, что те всего за два века преобразили человеческое общество. Подобно энергии активации, которая запускает химические реакции, энергия горючих ископаемых дала импульс глобальной цепной реакции в технологическом мире. Через 25 лет в Англии работало 500 новых машин, а к 30-м годам XIX века паровые двигатели на угле стали главным источником энергии в британской промышленности. Потребление энергии в Англии взлетело. К 1850 году Англия и Уэльс использовали ее в 9 раз больше, чем Италия, а в распоряжении английских предпринимателей и фабрик были двигатели колоссальной мощности. У паровоза она достигала 200 000 ватт (да, эта единица измерения названа именем Джеймса Уатта), или примерно в 200 раз больше того, что дает пара лошадей, запряженная в плуг, – один из самых распространенных двигателей в аграрную эру. У людей оказалось больше дешевой энергии, чем когда-либо. Английская промышленность рванула вперед. Уголь давал столько энергии, сколько можно было бы получить из леса площадью в 150 % территории Англии и Уэльса [214] E. A. Wrigley. Energy and the English Industrial Revolution, loc. 2112, Kindle. .

Англия первой воспользовалась энергетической жилой горючих ископаемых, и промышленность здесь стала набирать обороты. К середине XIX века эта страна производила одну пятую часть мирового ВВП (валового внутреннего продукта) и около половины выбросов от горючего топлива на Земле. Неудивительно, что содержание углекислого газа в атмосфере планеты примерно с середины XIX века стало расти. И уже в 1896 году шведский химик Сванте Аррениус установил, что это парниковый газ, которого производят достаточно много, чтобы начал меняться глобальный климат.

Но пока что это не вызывало опасений (собственно, Аррениус считал, что глобальное потепление полезно, потому что может отодвинуть очередной ледниковый период). Тем временем предприниматели и правительства других стран хотели получить свою долю в жиле дешевой энергии и пытались выпросить, позаимствовать или украсть новую технологию. Вскоре паровые двигатели стали конструировать в Европе и к тому времени независимых Соединенных Штатах. Распространение этого устройства порождало волны новых технических прорывов. Среди них были паровоз и пароход, удешевившие перевозки и повлекшие за собой инновации в смежных областях, особенно в производстве железа и стали, из которых делали вагоны, корпуса судов и рельсы. Предприниматели, инженеры и ученые пробовали применять дешевую энергию паровых двигателей в строительстве и текстильной промышленности.

Имели место многочисленные мощные циклы положительной обратной связи. Усовершенствованные паровые двигатели позволяли разрабатывать более глубокие шахты, что удешевило добычу угля, и она выросла с 1800 по 1900 год в 55 раз. Благодаря тому, что уголь подешевел, паровые двигатели стали экономичнее, а пароходы и паровозы резко сократили стоимость перевозки скота, угля, товаров и людей по суше и морю, что стимулировало мировую торговлю. Железные дороги повысили спрос на железо и сталь, а благодаря развитию сталелитейного дела впервые оказалось экономически оправданно использовать этот металл для изготовления товаров массового производства, например консервных банок – нового способа хранить и консервировать продукты питания. Были и неожиданные побочные эффекты. Когда с помощью пара стали прясть и ткать, вырос спрос на хлопок-сырец, а это стимулировало разведение хлопка в США, Центральной Азии и Египте. Промышленное производство тканей увеличило потребность в таких вспомогательных товарах, как искусственные красители и отбеливатели, и началось развитие современной химической отрасли, причем многие ее продукты получали из угля.