объему более благоприятно, охлаждение менее значительно. Перед Уаттом встает дилемма: с одной стороны, цилиндр должен оставаться как можно более горячим, с другой стороны, пар должен охлаждаться полностью и как можно быстрее.
Внезапное озарение пришло к нему во время воскресной прогулки:
В прекрасный воскресный день я пошел прогуляться на улицу перед Тор. Я думал о машине и не успел еще далеко уйти, как вдруг мне пришла в голову мысль: пар – это упругое тело, которое быстро вливается в безвоздушное пространство. Поэтому, если к цилиндру присоединить безвоздушный сосуд, то пар будет стекать в него и конденсироваться в нем без охлаждения цилиндра[366].
Уатт переносит конденсацию в отдельный охлаждаемый сосуд вне котла. В результате цилиндр остается горячим, а мощность паровой машины увеличивается в три раза. У маневра Уатта есть побочный эффект, который имеет гораздо большее значение для дальнейшего развития, чем повышение энергоэффективности. Поскольку в цилиндре больше не происходит конденсация и, следовательно, его не нужно охлаждать, он остается герметично закрытым. Таким образом, паровая машина Уатта, в отличие от предшествующих ей аппаратов, это замкнутая система, поскольку в ней для выработки энергии использовались оба движения поршня. Любые внешние влияния, кроме подвода тепла, исключены; поведение водяного пара, почти идеального газа, зависит только от факторов (давление, температура, объем) внутри системы.
Какая удача! Случайно была создана машина, способная заменить часы в качестве универсальной модели мира. Новая модель описывает поведение не отдельных частей, а множества. Мир состоит из бесконечного числа одинаковых элементов, подобно газу. Конечно, не все индивиды ведут себя одинаково, но вероятность гарантирует, что отклонения от среднего значения нивелируют друг друга. Теперь можно наблюдать, какие формы образуют эти многочисленные элементы и как они меняются. Этот радикально новый взгляд на науку произвел переворот в гидродинамике, химии, биологии и социальных науках. В поле зрения попали прежде невидимые явления – закономерности и их (иногда внезапные) изменения. Тем самым стали наблюдаемыми так называемые неопределенные фазовые переходы. Примерно в то же время, когда математик Пьер-Симон Лаплас (1749–1827) провозгласил, что можно предсказать любое будущее состояние, если знать начальные условия, благодаря паровой машине люди узнали, что можно предсказать не все изменения и существуют неопределенные процессы.
До появления паровой машины невозможно было представить, что в мире не все причинно обусловлено[367]. Но самым важным новшеством, которое принесла паровая машина, стало то, что благодаря ей удалось раскрыть взаимосвязь между теплом и силой в замкнутой системе. Это положило начало термодинамике, оставившей свой след в XIX веке. По справедливому замечанию Мишеля Фуко, «XIX век нашел свои основные мифологические ресурсы во втором законе термодинамики»[368].
Уатт еще не знал об этом. Зато он сразу же осознал экономический потенциал своего изобретения. Он уволился с работы и с этого момента посвятил себя исключительно подготовке машины к выходу на рынок. В 1769 году ему удалось зарегистрировать свой первый патент, но в дальнейшем перед ним возникли неожиданно большие препятствия. Во-первых, на тот момент изготовление идеального цилиндра было технически невозможным, а во-вторых, отсутствовали подходящие смазки и герметики. Уатт и его коллеги пробовали использовать пробку, бумагу, картон, кожу и пеньковую веревку, но все это не давало необходимой герметичности поршня.
Постепенно у Уатта закончились деньги, которые ему дал профессор Джозеф Блэк, его знакомый со времен учебы в Глазго. Его следующий инвестор, доктор Робак, владелец угольных шахт и рудников, обанкротился. Уатт вынужден искать новых покровителей. Мэтью Болтон, один из богатейших промышленников страны, предложил взять на себя патент Робака и предоставить необходимые деньги. В 1775 году после долгой борьбы парламент согласился продлить срок действия первого патента на 25 лет: тем самым Уатт получал достаточно времени, чтобы довести свою машину до стадии производства. В итоге 8 марта 1776 года фирма Boulton & Watt поставила первый действующий паровой двигатель на угольную шахту Блумфилд в Типтоне (Стаффордшир).
Роторный паровой двигатель Болтона и Уатта (1788)
Все еще неудовлетворенный, Уатт лихорадочно работает над техническим усовершенствованием машины, один патент сменяет другой, и наконец в 1786 году он создает паровую машину, соответствующую его идее: роторный двигатель двойного действия без потери мощности на обратный ход, которая производит энергию при подъеме и опускании поршня и управляет собой с помощью центробежного регулятора.
Начало термодинамики
Из незначительного заказа на ремонт модели паровой машины Ньюкомена за 20 лет возникла машина, совершившая революцию не только в технологии, экономике и обществе, но и в мышлении человечества, – машина, которая не только перенаправляет энергию, но и сама ее производит. Таким образом, человек вытеснил Бога с последней остававшейся за ним позиции: до этого момента Бог был единственным производителем энергии, теперь рядом с ним встает человек. Кристоф Бернулли, осознавший антирелигиозный потенциал паровой машины, отмечал:
Теперь человек также способен создавать энергию для себя, когда и где она ему нужна для его собственных целей. В самом деле, как бы ни была велика и полезна сила текущей воды и ветра, как бы щедро ни источала ее природа, человек глубоко чувствует свою зависимость от дарительницы […]
В паровой машине мы нашли средство […] вырабатывать всю необходимую нам энергию самостоятельно.
В 1824 году, когда отпрыск знаменитой базельской династии Бернулли писал эти строки, паровые машины были еще далеки от того совершенства, которое могло бы оправдать подобную эйфорию: котлы, не выдерживавшие давления, постоянно протекавшие цилиндры, неаккуратные сварные швы и неровные отверстия, дорогое техническое обслуживание. Многие владельцы шахт в то время предпочитали машину Ньюкомена машине Уатта.
Эйфория, очевидно, связана не столько с преимуществами нового изобретения, сколько с ощущением, что оно открыло дверь в новый мир.
Великая красота этого изобретения заключается в свойстве паровой машины управлять собой и удовлетворять все свои потребности. Можно сказать, что из созданного человеком нет ничего, что стояло бы настолько близко к жизни животного.
Тепло – принцип ее движения: круговорот, совершающийся в ее трубках, напоминает циркуляцию крови в венах животных, с клапанами, которые открываются и закрываются через соответствующие промежутки времени; она питается сама, удаляет бесполезные части своей пищи и извлекает из своего труда все, что ей необходимо для существования. […] Таким образом, паровая машина может по праву считаться самой благородной машиной, когда-либо изобретенной человеком, – гордостью механика, восхищением философа[369].
Паровая машина Уатта – это живое тело, но, в отличие от него, она не устает. Она устроена гораздо лучше, чем ее предшественницы: она не привязана к
