Наука Плоского Мира III: Часы Дарвина

Был ли Дарвин всего лишь очередным Уаттом? Может, он поверил в эволюцию только потому, что красиво и эффективно ее описал? Вдруг он знаменит из-за того, что мы лишь случайно так много знаем о его биографии? Дарвин был навязчив в учете, и с трудом расставался даже с маленьким кусочком бумаги. У биографов была возможность записать все о его жизни в мельчайших подробностях. И конечно, ему ничуть не повредило, что было доступно такое огромное количество исторического материала.

Для того, чтобы иметь возможность сравнивать, давайте пересмотрим историю парового двигателя, избегая детского вранья настолько, насколько это получится. Затем обратим внимание на интеллектуальных предшественников Дарвина и посмотрим, можно ли проследить общие закономерности. Как одна и та же идея одновременно приходит в головы разных людей? Какие факторы приводят к культурному взрыву, когда в воздух взлетает радикальная идея, и мир меняется навсегда? Изменяет ли идея мир, или наоборот, изменение мира рождает идею?

Первую работающую версию парового двигателя Ватт создал в 1768, а запатентовал свое изобретение в 1769. Этому предшествовало множество более ранних попыток. Однако первое письменное упоминание пара в качестве движущей силы относится к цивилизации древнего Египта, периода Позднего царства, когда он уже попал под власть Римской империи. Приблизительно в 150 г. д.н. э. Герон Александрийский создал рукопись под названием «Spiritalia seu Pneumatica». До сегодняшнего дня дошли только отрывки, из которых видно, что в древней рукописи упоминались десятки паровых машин. По словам Герона, некоторые из них были старше него самого и принадлежали руке Цестесибуса, изобретателя, известного созданием множества разнообразных паровых машин. Итак, мы видим что истоки паровых двигателей уходят в глубь веков, но первые успехи были настолько скромными и медленными, что промышленное использование идеи было невозможно.

Одним из устройств Герона был полый герметичный алтарь с фигурой бога или богини на вершине и и трубкой, проходящей через фигуру. Втайне от зрителей, внутри алтаря была вода. Когда служитель зажигал огонь в верхней части алтаря, вода нагревалась и превращалась в пар. Его давление перемещало по трубке оставшуюся жидкой воду, которая затем вытекала из фигуры (это было достаточно эффектно и более убедительно, чем статуя коровы, источающая молоко). Такие устройства были распространены с 60-х годов прошлого века как удобный способ заварки чая и его автоматического выливания. Они есть и сейчас, просто их намного сложнее отыскать.

В другом механизме Герона использовался тот же принцип чтобы открывать двери храма, когда кто-то зажигал огонь на алтаре. Устройство было довольно сложным, и мы опишем его подробнее чтобы показать, что все эти древние механизмы выходят за рамки простых игрушек. Алтарь и дверь находятся на земле, а весь механизм скрыт под ними. Алтарь внутри полый и наполнен воздухом. Вертикально вниз от алтаря и до металлической сферы наполненной водой идёт труба, а вторая в форме перевёрнутой буквы U действует как сифон: один её конец находится внутри сфера, в другой внутри ведра. Ведро висит на блоке, а трос, на котором оно висит, наматываются на два вертикальных цилиндра, установленных на ширину дверей и связанных с дверными петлями. Затем трос проходит сквозь второй блок, на котором подвешен груз, который действует как противовес. Когда священник зажигает огонь, воздух внутри алтаря расширяется и давление выталкивает воду из сферы через сифон в ведро. По мере того как ведро опускается под весом воды трос вращает цилиндры, тем самым открывая дверь.

А ещё есть фонтан, который работает когда на него падают солнечные лучи и паровой котёл, который заставляет механического дрозда петь или дуть в рожок. И ещё одно устройство, часто упоминаемое как самый первый паровой двигатель в мире, которое нагревает воду в котле и использует силу пара чтобы вращать металлическую сферу на горизонтальной оси. Пар выходит из ряда коротких трубок по экватору сферы, который расположен по прямым углом к оси.

По замыслу эти механизмы не были игрушками, хотя если судить по их применению, то вполне таковы были. Только открыватель двери делал хоть что-то полезное, хотя священники нашли способность творить чудеса по требованию довольно прибыльной, а это довольно полезно для большинства современных предпринимателей.

С позиции двадцать первого века кажется удивительно, что паровому двигателю потребовалось столько времени чтобы получить необходимый импульс к развитию, при том что все примеры использования силы пара были известны по всём древнем мире. Особенно если был такой спрос на механическую силу, который по тем же причинам в восемнадцатом веке дал жизнь технологии парового двигателя — подача воды, поднятие тяжестей, добыча полезных ископаемых и транспорт. Так что мы узнаём что для начала эпохи паровых двигателей требуется нечто большее, чем способность создать паровой двигатель, даже при ясной необходимости.

И так понемногу паровой двигатель кое-как выполнял свои функции, не исчезая полностью и но и не совершая больших прорывов вперёд. в 1120 году в церкви в Реймсе был механизм подозрительно напоминающий паровой орган. В 1571 году Матезиус описывал паровой двигатель в своей проповеди. В 1519 году французский академик Якоб Бессон писал о выработке пара и его механическом применении. В 1543 году испанец Бальсо де Гарай как предполагают внес предложение использовать силу пара в качестве движущей силы кораблей. Леонардо Да Винчи описывал паровую пушку, которая могла стрелять тяжёлыми металлическими ядрами. В 1606 Фроленц Риво, камер-юнкер Генриха IV, обнаружил, что металлическая бомба взорвётся, если её наполнить водой и нагреть. В 1615 году инженер Луи XIII, Саломон Де Каю писал о машине, которая использует пар для подачи воды. В 1629.. ну вы уже догадались. До 1663 года люди один за одним заново изобретали паровой двигатель.

В 1663 году Эдвард Сомерсет, маркиз вустерский, не только разработал паровую машину для подачи воды: он построил и установил её в Воксхолле (сейчас это часть Лондона, но тогда он находил за его пределами). Вероятно это было первым применением силы пара для решения серьезной практической задачи. Не сохранилось чертежей машины, но её общий вид был выведен из пазов, сохранившихся в стенах замка Реглан, где она была установлена. Уорчестер планировал создать компанию для использования его машины, но ему не удалось собрать денег. В свою очередь его вдова предприняла ещё одну попытку, но так же потерпела неудачу. Так что существует ещё один важный ингредиент, когда сама мысль витает в воздухе: и этот ингредиент деньги.

В каком-то смысле Уорчестер был истинным создателем парового двигателя, но получил лишь немного славы, потому что не намного опережал основную волну. Однако он ознаменовал момент, когда всё изменилось: люди не просто изобретали паровые двигатели, они их использовали. В 1683 году сэр Сэмуэль Морланд построил паровой насос для Луи XIV, а его книга того же года демонстрирует глубокое знакомство со свойствами пара и связанных с ними механизмов. Вместе с несколькими вещами как таковыми возникла идея парового двигателя, которая теперь выполняла простые задачи. Но это ещё не было эпохой паровых двигателей.

Однако теперь движущая сила начала быстро возрастать, и действительно большим толчком к развитию послужила горная промышленность. Шахты по добыче угля и полезных ископаемых существовали на протяжении тысячелетия, однако к началу восемнадцатого века они стали настолько обширными и глубокими, что столкнулись со злейшим врагом шахтёра — водой.

Чем глубже вы пытаетесь вырыть шахту, тем вероятнее то, что они будут затоплены, поскольку имеют вероятность столкнуться с подземными водоёмами или с трещинами, ведущими к таким водоёмам, или просто с трещинами, из которых может прийти вода. Обычные способы удаления воды больше не помогали, поэтому необходимо было что-то радикальное новое. Паровой двигатель идеально справился с этой задачей. Два человека первыми построили такое оборудование: Дени Папен и Томас Сэйвери.

Папен учился математике у иезуитов в Блуа, а медицине в Париже, куда он переехал в 1672 году. Он присоединился к лаборатории Бойля, которого сейчас можно назвать физиком-экспериментатором. Бойль изучал пневматику и поведение газов — и работал над «законом Бойля», соотношением давления и объема газа при постоянной температуре, который преподают и по сей день. Папен изобрёл двойной воздушный насос и пневматический пистолет, а позже изобрел Пароварку. Она описывалась как пароварка, которая представляет собой кастрюлю с очень толстыми стенками и толстой крышкой, надежно соединённые между собой, так что кипящая внутри вода образует пар очень высокого давления. Пища в такой кастрюле готовилась очень быстро.