АВВ. 2000

В начале XIX века малоупотребимая философская категория "энергия" была впервые использована для описания физических процессов. Всего через полсотни лет энергия предстала как новый мировой абсолют, всеобщий эквивалент индустриальной эпохи, изменившей смысл таких казалось бы незыблемых понятий, как власть и богатство. Отныне не золото, но именно энергоносители обеспечивают работу промышленности, лежат в основе национальных валют и определяют политические интересы.
Энергия стала универсальной метафорой. У всякой вещи, у человека и даже у целых наций появилась своя "энергетика". "Энергичность" почитается ценнейшим человеческим качеством. Энергия наполняется религиозным содержанием как всепроникающая невидимая сила, а в некоторых конфессиях даже становится синонимом Бога.
Добывая, перерабатывая и расходуя энергию, человек изменяет мир, и мир становится красивее и разумнее. Мир наполняется вещами, которых не было прежде, а человечество изощряет свой ум новыми знаниями.

***

Десятки тысяч лет человек обходился лишь механическими источниками энергии, и энергия эта распределялась в обществах согласно классовой иерархии. Так, силы рабов, лошадей, воды и ветра обеспечивали среднему римлянину энерговооруженность порядка 1 кВт, патрицию же - более 10 кВт.
Мечта об устройстве, что приводилось бы в движение ни мускулами, ни стихиями, но силой принципиально иной природы, овладела умами европейцев лишь в XIII веке. Шесть долгих веков лучшие ученые мира тщетно изобретали двигатель, который смог бы работать вечно, как вечно и неостановимо движение небесных светил.
В 1775 году Парижская академия наук официально заявила о том, что прекращает рассматривать проекты Perpetuum mobile artificae. Однако упорные поиски вечного двигателя не прошли даром, "от противного" сформировав основы современной термодинамики и энергетики.

***

В 1747 году успешный американский издатель Бенджамин Франклин решил, что заработал за свою жизнь достаточно, чтобы удалиться от дел и заняться чистой наукой. Один из его английских друзей подарил ему стеклянную трубку, испускающую электрические искры. Пораженный Франклин решил, что предметом его исследований станет электричество.
Пять лет усердной работы привели его к мысли, что электричество - это некая жидкая субстанция, находящаяся во всех веществах. Терминология Франклина красноречиво свидетельствовала о его бухгалтерском прошлом. Он использовал знак "плюс" для представления избытка электрической жидкости в телах, а знак "минус" - для обозначения ее недостатка. Кроме того, Франклин ввел термины "заряд", "проводник" и "батарея", однако самым известным из его изобретений стал громоотвод.
В один из грозовых дней июня 1752 года он запустил в небо воздушного змея на шелковой нити. В змея ударила молния, и в этот момент Франклин дотронулся до нити металлическим ключом. Яркие искры, посыпавшиеся на кончики пальцев ученого, продемонстрировали, что такое величественное и странное явление природы, как молния, - это не более чем одно из проявлений электричества.

***

В январе 1769 года английский естествоиспытатель Джеймс Уатт получил патент на изобретенную им паровую машину. Одну из машин Уатта купил некий пивовар, желавший заменить ею престарелую лошадь. Лошадь приводила в действие водяной насос, и чтобы выбрать машину подходящей мощности, пивовар сделал нехитрый расчет, показавший, что каждую секунду животное поднимало на высоту 1 метр в среднем 75 килограммов воды. Уатт принял это за единицу измерения, и с тех пор определял мощность своих машин исключительно в "лошадиных силах".
В 1907 году для дифференциации налогообложения автомобили были разделены на группы по мощности. Во избежание путаницы во всем мире была принята единая лошадиная сила. И только гордые англичане отказались изменить национальную метрику, по-видимому, решив, что их лошади были и останутся вовеки в 1,1014 раза сильнее общепринятых.
В октябре 1960 года на XI Генеральной конференции по мерам и весам была принята Международная метрическая система СИ, увековечившая имя английского изобретателя. Отныне мощность выражается в ваттах. Один ватт равен 0,10197 кгм/с, или 0,00138 прежней л.с.

***

С появлением паровых машин в мире появилась новая тема: тема "экономичности". Широкое использование паровых машин началось в начале XIX века на английском флоте. Именно тогда обнаружилось, что под бортовой запас топлива нужно отводить значительную долю водоизмещения кораблей на паровой тяге. "Почему машины так много потребляют и так мало производят?" - задались вопросом кораблестроители. Ответ дал французский инженер Сади Карно. В 1824 году вышла его книга "Размышления о движущей силе огня", в которой Карно указал на невозможность полного превращения тепла в работу и, следовательно, на невозможность вечного двигателя.
Через 26 лет физик Р. Клаузиус вывел формулу для определения термического КПД теплового двигателя, а кроме того, сформулировал знаменитый парадокс о тепловой смерти вселенной. Мир стремится к конечному состоянию теплового равновесия, - утверждал он. - Мир горит как огромная печь, и его энергия непрерывно рассеивается.
Для классической механики символом природы были часы, идеальный вечный двигатель, приводящий в движение все вещи мира. Моделью индустриального мира стала тепловая машина, в которой тепло превращается в движение ценой необратимых потерь энергии.

***

Открытие нефти совпало по времени с закатом эпохи кабинетных ученых. К середине XIX века наука превратилась в предприятие по производству полезных изобретений. Оказалось, что всякое научное открытие можно планировать в соответствии с нуждами и желаниями потребителей.
Первым заказным исследованием в области промышленности была, по-видимому, работа, проделанная профессором Йельского университета Бенджамином Силлимэном по выяснению свойств нефти. В 1840-х годах нефть была всего лишь помехой в работе соледобытчиков, которым приходилось закрывать испорченные ею доходные солевые колодцы. Предприимчивые аптекари пытались продавать нефть в качестве медицинского средства, но вскоре объемы добычи нефти уже превосходили любую из возможных медицинских потребностей. Задумавшись, нельзя ли извлечь из медицинской нефти более ощутимую выгоду, в 1855 году продавцы обратились за помощью к Силлимэну, посулив ему вознаграждение в $526,08. Тот выяснил, что нефть обладает прекрасными смазывающими свойствами и может использоваться в качестве горючего для светильников. В самый короткий срок Америку захлестнула "нефтяная лихорадка".

***

До конца 1850-х была доступна лишь природная нефть, просачивающаяся естественным путем на поверхность земли. Идея бурить землю для добычи нефти считалась совершенно сумасшедшей. Принято было считать, что "нефть является жидкостью, вытекающей каплями из угля, что залегает в холмах" и что "единственный способ ее собрать - это отрыть траншеи, где бы она скапливалась".
В 1859 году полковник Эдвин Дрейк при помощи кузнеца Уильяма Смита пробурил в земле скважину и вставил в нее насос. Нефти, которую он поднял на поверхность, оказалось неожиданно много, и Дрейку не хватило заготовленных емкостей. Пришлось использовать все, что было поблизости: бочки из-под виски, корыта и ведра. Так американцы простились еще с одним мифом, а предприимчивый Дрейк - с многолетними финансовыми проблемами.

***

Всего полтораста лет назад нефть считалась не более чем липкой жирной грязью. Теперь ее называют "кровью земли".
На протяжении десятков лет после открытия крекинга бензин был всего лишь опасным отходом производства керосина. Сегодня он приводит в движение сотни миллионов автомобилей.
По мере расширения нефтедобычи бензина становилось все больше, и все труднее от него было избавляться. Объявлялись специальные конкурсы на лучший способ уничтожения легковоспламеняемого отхода. Вес уничтожаемого бензина исчислялся сотнями тысяч тонн в год. По счастью в 1885 году умные немцы Готтлиб Даймлер и Карл Бенц изобрели бензиновый двигатель внутреннего сгорания, еще раз подтвердив старую истину, что ценность имеет лишь то, чему можно найти применение.

***

В 1802 году профессор Медико-хирургической академии в Петербурге В. В. Петров открыл электрическую дугу. К концам батареи гальванических элементов присоединяли два уголька. Угольки сближали - проскакивало яркое пламя.
Прошло более полувека, прежде чем Яблочкову удалось сконструировать по этому принципу фонари, дающие ровный свет. В 1877 году "свечи" Яблочкова установили на одной из улиц Парижа. Электрическое освещение в то время называли "русским светом".
Однако угольки дуговых ламп сгорали на воздухе слишком быстро, нельзя было сделать слабее и сам свет. К тому же эти лампы действовали только в последовательной цепи: включить и выключить их можно было только все сразу.
Некий американец, приехавший в 1878 году из Парижа, под впечатлением от электрического освещения Парижской выставки уговорил своего друга изобретателя Эдисона найти возможности коммерческого применения лампочек на родине. К тому времени ученый Лодыгин уже изобрел лампочку, из которой был выкачан воздух и уголек сгорал не так быстро. Свое изобретение Лодыгин дополнил удивительными новшествами: розеткой и вилкой.
По совету друга Эдисон решил электрофицировать все частные квартиры и за счет этого отобрать у газовых компаний 90% рынка. Для этого надо было придумать источник света, который смог бы стать индивидуальным, а также новый вид соединения в цепи, чтобы каждая лампочка могла быть включена независимо от других. Поиски Эдисона оказались успешными, и в 1881 году он установил в Лондоне первую городскую систему освещения лампами накаливания.
Изменился и тип самой лампочки. Электричество в ней стало использовать не для производства пламени, а для поддержания накала при нагреве нити до белого каления. Это дало возможность делать лампочки разной мощности. А когда угольный волосок был заменен вольфрамовой нитью, электрический свет окончательно победил газовый.

***

Победе электрического света над газовым во многом поспособствовала любопытная акция, возможно, первая PR-акция в истории современного предпринимательства.
В марте 1879 года английский парламент учредил специальную комиссию, наделенную полномочиями вызывать всех свидетелей, каких она сочтет нужным. Дознание производилось так же, как судебное следствие. Ответчиком было электричество.
Свидетели давали показания относительно его свойств, стол вещественных доказательств был заставлен различными электроприборами, с которыми тут же производились опыты. Председателем суда был избран профессор химии Л. Плейфер.
Строго соблюдая процедуру суда, комиссия "допросила" свидетелей защиты - видных ученых Тиндаля, Томсона, Приса, Сименса, Кука.
Доводы свидетелей обвинения не отличались разнообразием. Художники утверждали, что электрический свет "представляет мало экспрессии". Английские леди находили, что он придает "какую-то мертвенность физиономии и, кроме того, затрудняет выбор одежды". Рыночники уверяли, что "электрический свет придает дурной вид рыбе". Многие жаловались на резь в глазах.
Свидетели защиты терпеливо разъясняли, что надо смотреть не на фонари, а на освещенные предметы, и что мертвенность лица замечается только "при смешении газового света с электрическим".
В приговоре комиссия постановила, что электрический свет вышел из области опытов и проб и ему надо дать возможность конкуренции с газовым светом, и запретила передавать электрическое освещение газовым компаниям, "как некомпетентным в вопросах электротехники".

***

Принцип централизованного теплоснабжения оказался побочным продуктом развивающейся электрификации. Первые электростанции работали за счет тепловой энергии, получаемой в результате сгорания топлива. Она нагревала воду, а образовавшийся пар поступал в турбину, где приводил в движение ротор электрогенератора. Отработанный пар поначалу не имел никакого применения и в буквальном смысле вылетал в трубу. Идея использовать его второй раз - для нужд теплоснабжения - была неожиданной и до гениальности простой. Таким образом достигалась значительная экономия топлива. Тепло отработанного пара нагревало воду, а та при помощи насосов приводилась в движение по трубам систем теплофикации.
Первая теплоэлектростанция была открыта в 1882 г. в Нью-Йорке, а уже в следующем году ТЭС заработала и в российской столице. Со временем каждый крупный город предстал как сложнейший организм, пронизанный многокилометровыми сосудами теплосетей.

***

Величайшим изобретением в области электричества стал разработанный Николой Тесла генератор переменного тока, ключевой элемент всех электроэнергетических систем мира. Именно переменный ток можно эффективно передавать на большие расстояния под высоким напряжением. Для понижения напряжения тока в местах его использования Тесла изобрел трансформатор.
В 1884 году Тесла устроился работать у Эдисона. Однако последний не смог оценить его идеи о переменном токе, и изобретатель продал все права на изобретение Джоржу Вестингаузу за $70000 плюс отчисления в $2,5 с каждой лошадиной силы генерированного электричества. Перепуганный Эдисон договорился, чтобы генератор Тесла поставили на нью-йоркский электрический стул, и чтобы казнь на нем называли в прессе "вестингаузированием". Тесла пресек козни Эдисона, продемонстрировав, как переменный ток, проходящий через его тело, зажигал лампу, к которой не были проведены провода. В результате в 1896 году Вестингауз получил контракт на использование энергии Ниагарского водопада для производства электричества.
Тесла был не только гениальным изобретателем, но и настоящим шоуменом от электротехники. Его манхеттенская лаборатория являла собой некий технический цирк, где гигантские трансформаторы испускали громадные искры, а в руках изобретателя загорались электролампы. Изучая способы передачи тока без проводов, Тесла построил в Колорадо-Спрингс башню-антенну, использовавшую напряжение до 100 млн. вольт. Молнии, которые испускала башня, вывели из строя местную систему энергоснабжения.
Кроме того, Тесла демонстрировал эффект передачи мощности по одному проводнику, создал прототипы радиопередатчика, люминисцентного освещения и радиоуправляемого робота.

***

Четыреста лет назад вентилятор был сакральным предметом, тщательно скрываемым от глаз непосвященных. Алхимики эпохи Возрождения почитали его символом секретных механизмов, приводящих в движение все вещи мира. Каждая вещь, считалось тогда, стремится занять свое естественное место. Металлы стремятся к центру мира, эфир - на его периферию. Однако за тысячи лет существования мира вещи почему-то не упокоились каждая на своем месте. Стало быть, существует сила, постоянно изменяющая напряженность энергетических полей, трансформирующая пространство, высасывающая и разгоняющая вещи из их мест, обеспечивающая вечное круговращение стихий и принципов. Мир не остается неименным, а значит, движется в вихре огромного вентилятора.
Построение модели идеального вентилятора занимала ученых не менее чем поиски философского камня и изобретение вечного двигателя. Собственно, вентилятор и был тем самым философским камнем: овладеть его принципом означало найти точку преломления сущностей и уже самостоятельно управлять всеми мировыми процессами. Одну из наиболее любопытных моделей вентилятора построил в 1537 году известный алхимик Филипп Теофраст Бомбаст фон Гогенхейм, известный под именем Парацельс. Модель приводило в движение химическое топливо, чей рецепт так и остался неразгаданным потомками. Парацельс оказался первым ученым, использовавшим вентилятор в практических целях: для раздувания углей в плавильном тигле.
В начале XVIII века идея "великого и ужасного" механизма лишилась своего первоначального содержания. Вентилятор стали показывать в салонах как курьез. А еще через сто лет он начал использоваться в промышленности и в быту нового, "расколдованного" мира.