Горючие ископаемые. Великая инновация

Глобализация мира и предпринимательский класс, у которого становилось все больше богатства и власти, при поддержке местных правителей способствовали торговле и инновациям, особенно в Атлантическом регионе. Однако мы видели, что одни нововведения вызывают больше изменений, чем другие. Учитывая, как росло богатство Европы, как динамично развивалось предпринимательство и где проходили информационные потоки, неудивительно, что великие инновации, которые привели к формированию современного мира, возникли здесь, а не в старых узловых регионах, раскинувшихся по Евразии от Средиземного моря по мусульманскому миру и до Китая.

Среди крупных инноваций важнейшими обычно оказывались те, что высвобождали новые потоки энергии, как, например, ядерный синтез или фотосинтез. К ним относилось и земледелие, потому что оно позволяло пахарям получать в свое распоряжение больше энергии, которая незадолго до этого образовалась в результате фотосинтеза. Растущие энергетические потоки такого рода вызывали в течение аграрной эры бурные перемены, но они были ограниченными, ведь позволяли распоряжаться лишь солнечным светом, захваченным недавно. Сожгите полено, съешьте морковку или запрягите лошадь в плуг – и вы подключитесь к потокам энергии, полученным из солнечного света в последний год или, в крайнем случае, в последние десятилетия. К концу XVIII века некоторые экономисты Западной Европы стали подозревать, что европейское общество, используя эти потоки, может исчерпать их. Расчеты были просты. Человеческое общество потребляло энергию, которая поступала с пахотных земель и из лесных массивов. Еще немного добавляли ветер и дождь. Таким образом, чтобы расти, нужно было искать новые пригодные для возделывания земли и леса. К 1800 году стало похоже, что б?льшая их часть уже возделывается. Адам Смит, основатель современной экономики, утверждал, что скоро общество использует всю доступную энергию. Рост остановится; оплата будет падать, а значит, будет сокращаться и население, и земледельческое общество лицом к лицу столкнется с ограничением энергетических потоков, как это происходит со всеми организмами, которые полностью заполнили свою нишу[210]. Казалось, некоторые общества, например в Нидерландах и Англии, уже подходят к этой черте. В Голландии земледельцам приходилось отвоевывать землю у моря, а Англия терпела все большую нехватку леса для отопления, строительства жилищ и судов. Ко времени Адама Смита, как сказал Альфред Кросби, «человечество достигло предела в эксплуатации солнечной энергии»[211].

Острая необходимость в новых источниках энергии в конце концов должна была вызвать к жизни великие инновации, которые сегодня называют революцией горючих ископаемых. С их помощью человек получил доступ к потокам, значительно превосходящим те, что дало нам земледелие, – к энергии, заключенной в горючих ископаемых, которая накапливалась не несколько десятилетий, а начиная с каменноугольного периода, то есть более 360 млн лет. В залежах угля, нефти и газа в твердой, жидкой и газообразной форме погребен солнечный свет за несколько сотен миллионов лет. Чтобы понять, какова сила горючих ископаемых, представьте себе, что вы несколько часов очень-очень быстро бежите, держа над головой полную пассажиров машину, а затем вспомните, что в нескольких литрах бензина энергии еще больше (потому что немалая ее часть теряется). Эта энергетическая жила, подобно золотой лихорадке, породила новые формы бурных, часто хаотичных изменений, благодаря ей создавались и рушились состояния отдельных людей, стран и целых регионов. Чарльз Диккенс, Фридрих Энгельс и другие понимали, какую ужасную цену здесь заплатило множество людей. Но в этом безумии рождался совершенно новый мир.

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]. 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]. 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].