Sapiens - Страница 113

113

Секрет родом с кухни

Все эти долгие тысячелетия люди ежедневно видели ключ к величайшему открытию в области получения и превращения энергии – но не замечали его. А он был у них перед самым носом: каждый раз, когда хозяйка или слуга ставили на огонь чайник или горшок с картошкой, как только вода закипала, крышка чайника или горшка начинала прыгать. Тепло превращалось в движение. Но эти скачущие крышки казались лишь досадной помехой, особенно если забыть горшок на плите: вода выкипит. Быть может, неведомая миру служанка, оттирая плиту, восклицала: «Будь этот горшок побольше, он бы и карету с места сдвинул!» Но кто же слушает слова глупой служанки – да и у нее самой полно дел, некогда о локомотивах думать.

Первый опыт превращения тепловой энергии в движение – изобретение пороха в Китае в IX веке. Поначалу идея использовать порох для придачи ускорения снаряду никому и в голову не приходила, настолько это выглядело противоестественно. Столетиями порох использовался для забавы, в петардах. Но в конце концов – может, после того как некий специалист по петардам принялся дробить порох в ступе и при взрыве ему в лицо полетел пестик – появилось и огнестрельное оружие. От изобретения пороха до развития эффективной артиллерии прошло примерно 600 лет.

Но и тогда идея превратить тепло в движение казалась столь нелепой, что понадобилось еще 300 лет, чтобы люди придумали очередную машину, которая использовала тепло, чтобы приводить в движение механизмы. Новая технология зародилась на угольных шахтах Великобритании. По мере того как население острова росло, леса вырубали для «отопления» развивающейся экономики и освобождения места для домов и полей. Дров стало не хватать, вместо них научились использовать уголь. Многие угольные пласты находятся в заболоченных районах. Шахты заливало, и шахтеры не могли добраться до нижнего уровня. Эта проблема требовала решения, и около 1700 года оно было найдено: из британских шахт донесся неведомый прежде гул. Этот далекий гул стал предвестием промышленной революции: поначалу глухой, он становился с каждым десятилетием все громче, пока мир не погрузился в оглушительную какофонию, – гул паровых двигателей.

Существует много разновидностей паровых двигателей, но принцип у них один: сжигаемое топливо (например, уголь) выделяет тепло, за счет этого тепла доводится до кипения вода, и появляется пар. Пар, расширяясь, давит на клапан. Клапан с двигается с места и заодно двигает все, что с ним соединено. Так тепло преображается в движение. В XVIII веке английские инженеры подсоединили к клапану помпу, которая откачивала воду со дна шахты. Первые паровые двигатели были чудовищно неэффективными. Приходилось жечь горы угля, чтобы откачать хоть немного воды. Но угля в шахте полным-полно, а потому всех всё устраивало.

В следующие десятилетия английские предприниматели добились усовершенствования двигателя: извлекли его из шахты и подсоединили к ткацкому станку. Это преобразило текстильную отрасль, обеспечив возможность в огромных количествах производить дешевые ткани. В мгновение ока Англия сделалась главной мастерской мира. Но важнее другое: с выходом парового двигателя из шахты на поверхность рухнул психологический барьер. Если, сжигая уголь, удается привести в движение челнок, то ведь так можно привести в движение все, что угодно? Транспорт, например.

В 1825 году английский инженер подсоединил паровой двигатель к цепочке груженных углем вагонов. Паровоз протащил вагоны по рельсам почти 20 километров от шахты до ближайшего порта. Это был первый в истории поезд. Но если пар везет уголь, то повезет и другие товары. А почему не людей? 15 сентября 1830 года открылась первая коммерческая железная дорога из Ливерпуля в Манчестер. Поезда влекла та же сила пара, которая прежде откачивала воду и толкала челнок. Не прошло и двадцати лет, а протяженность железных дорог в Британии насчитывала уже многие десятки тысяч километров.

Машины, двигатели, способные превращать один вид энергии в другой, завладели умами. Оказывается, любой вид энергии где бы то ни было можно использовать для наших нужд, если придумать правильный механизм извлечения и конвертации энергии.

Например, когда физики поняли, сколь невероятное количество энергии заключено в атоме, они тут же задались вопросом, как высвободить эту энергию и как ее использовать, чтобы получать электричество, управлять подводными лодками и стирать с лица земли города. С той поры, как китайские алхимики изобрели порох, и до того, как турецкие пушки обратили в прах стены Константинополя, прошло целых 600 лет – и всего сорок лет от доказательства Эйнштейном возможности превращения любой массы в энергию (именно это подразумевает формула Е=тс) до взрыва атомных бомб, уничтоживших Хиросиму и Нагасаки. Вскоре атомные электростанции стали появляться по всему земному шару.

Еще одно важнейшее открытие – двигатель внутреннего сгорания, который на глазах одного поколения полностью преобразил способы перемещения и транспортировки и сделал нефть жидкой формой политической власти. Нефть люди открыли давным-давно – они пропитывали ею кровлю от дождя и смазывали оси телег, но других применений у нее еще сто с небольшим лет назад не было. Проливать за нефть кровь никому бы и в голову не пришло. Люди сражались за землю, золото, пряности или рабов – но ради нефти? С какой стати?

Но еще более удивительную карьеру сделало электричество. Двести лет назад оно не играло никакой роли в экономике и использовалось разве что в мудреных научных экспериментах да в магических фокусах. Теперь же ряд изобретений превратил электричество в того самого джинна, который появляется из старой лампы. Стоит щелкнуть пальцами – и джинн летит на край света выполнять любое наше желание. Он печатает книги и шьет одежду, не дает портиться овощам и таять мороженому, готовит нам обед и казнит преступников, записывает наши мысли, фотографирует улыбки, освещает наши ночи и развлекает бесконечными телешоу. Мало кто из нас способен объяснить, как электричество выполняет все эти задачи, и уж точно никто не способен вообразить жизнь без него.

113