Рычаг богатства. Технологическая креативность и экономический прогресс - Джоэль Мокир

поначалу непозволительно быстро выходили из строя. Из 17700 километров кабеля, проложенных до 1861 г., в том году сохраняло работоспособность лишь 4800 километров, остальное же было утрачено. Трансатлантический кабель, по которому в августе 1858 г. обменялись сообщениями королева Виктория и президент Джеймс Бьюкенен, перестал работать уже через три месяца. Технология изоляции и армирования кабеля нуждалась в совершенствовании; кроме того, следовало решить проблему емкостного сопротивления (искажения сообщений при их передаче на большие расстояния). Для того чтобы телеграф стал вполне работоспособным, требовалось разобраться в физике передачи электрических импульсов. Фундаментальный вклад в этой области сделали физики, и в первую очередь Уильям Томсон (лорд Кельвин). Томсон изобрел специальный гальванометр, а также технологию отправки коротких импульсов противоположной полярности сразу же после главного импульса для повышения четкости сигнала (Headrick, 1990, p. 215–218). В смысле тесного сотрудничества между наукой и техникой телеграфная связь, несомненно, принадлежала к изобретениям второго поколения, в которых ведущую роль играла наука.

Телеграф оказал колоссальное влияние на общество XIX века – возможно, не менее сильное, чем железные дороги. Военное и политическое значение телеграфа было громадным, так же как его возможности по координации международных финансовых и товарных рынков. В отличие от железных дорог, его было нечем заменить – разве что сильно уступающими ему почтовыми голубями и семафорным телеграфом. Последний был изобретен французом Клодом Шаппом в 1793 г., но по большей части находился в монопольном владении властей. Никогда прежде информация не перемещалась быстрее людей. Более того, поскольку телеграфные сообщения часто пересекали государственные границы, для телеграфа требовалось то, без чего раньше обычно обходились технические инновации: международное сотрудничество. За подписанием двусторонних соглашений и договоров в 1850-х и начале 1860-х гг. последовало основание Международного телеграфного союза в 1865 г. Очевидно, при наличии соответствующих условий техника способна создавать требующееся ей институциональное окружение (Headrick, 1990, p. 204–208).

Освоение электричества как основного способа передачи и использования энергии в техническом плане оказалось еще более затруднительным, чем создание телеграфа. Для того чтобы поставить электричество на службу людям, требовалось придумать эффективный метод его производства с использованием других источников энергии, создать устройства для преобразования электричества обратно в кинетическую энергию, свет или тепло и разработать способ передачи электричества на большие расстояния. Кроме того, электрический ток может быть как постоянным, так и переменным и следовало принять решение о том, какому из двух вариантов отдать предпочтение.

В первую очередь, все зависело от электрогенераторов. Хотя Дэви еще в 1808 г. показал, что электричество может служить источником питания для дуговых ламп, те мало применялись для освещения, за исключением маяков. Дуговая лампа Дэви питалась от дорогостоящих батарей; кроме того, проблемой являлось создание внутри нее вакуума. В 1860 г. итальянец Антонио Пачинотти построил динамо-машину с кольцевой обмоткой, способную непрерывно производить электрический ток. После того как в середине 1860-х гг. К. Ф. Варли и Вернер фон Сименс открыли принцип самовозбуждения, бельгиец З. Т. Грамм построил в 1870 г. динамо-машину с кольцевым якорем, которая являлась источником стабильного и непрерывного тока и при этом не перегревалась. Машина Грамма существенно снизила стоимость переменного тока. Проблему вакуума решил в 1865 г. Герман Шпренгель, создавший вакуумный насос. Лишь после этого дуговая лампа стала практичной. В 1876 г. русский изобретатель П. Н. Яблочков сконструировал усовершенствованную дуговую лампу («свечу»), работавшую на переменном токе. После этого на заводах, улицах, железнодорожных вокзалах и в общественных местах газовое освещение стали заменять дуговыми лампами. В 1878 г. Чарльз Ф. Браш из Огайо изобрел дуговую лампу высокого напряжения на постоянном токе, которая к середине 1880-х гг. вытеснила «свечу» Яблочкова (Sharlin, 1967a). Такие изобретатели, как Томас Алва Эдисон и Джордж Вестингауз, поняли, что электричество представляет собой технологическую сеть – систему совместимых и тесно взаимосвязанных изобретений. В этом отношении оно напоминало системы газового освещения, но электричество, в отличие от них, получило признание как система передачи энергии вообще. Особый интерес к технологическим системам проявлял Эдисон, чья способность видеть целостную картину и координировать усилия других исследователей равнялась его изобретательности (Hughes, 1983, p. 25–27).

РИС. 34. Первые удачные динамо-машины, построенные З. Т. Граммом. Слева изображен типичный кольцевой якорь, справа – динамо-машина для коммерческого использования (1874). Источники: J. Dredge (ed.). «Electric Illumination». Vol. 1. Fig. 125. London, Offices of Engineering, 1882. D. E. Woodall; S. P. Thompson, «Dynamo-Electric Machinery» (3rd ed., enl. and rev.). Fig. 87. London, Spon, 1888. D. E. Woodall.

В течение 1870-х гг. электричество получало все более и более широкое распространение. На Берлинской выставке 1879 г. демонстрировалась миниатюрная электрическая железная дорога, на Венской промышленной выставке 1883 г. экспонировались электрические одеяла и электроплитки, к 1884 г. во Франкфурте и Глазго ходили электрические трамваи. В начале 1880-х гг. Джозеф Суон в Англии и Томас Эдисон в США изобрели современную электрическую лампочку. Работавший в Америке хорват Никола Тесла в 1889 г. построил электрический многофазный мотор с питанием от переменного тока, впоследствии усовершенствованный Вестингаузом. Не меньшее значение имел трансформатор, первоначально изобретенный французом Люсьеном Голаром и его британским партнером Джоном Д. Гиббсом, а затем усовершенствованный американцем Уильямом Стэнли, работавшим на Вестингауза (Hughes, 1983, p. 86–92). Многофазный мотор и трансформатор Голара – Гиббса решили технические проблемы, связанные с использованием переменного тока, и тот стал удобнее постоянного тока, передача которого на большие расстояния оставалась неэкономичной. Партия переменного тока, которую возглавляли Вестингауз и Тесла, одержала верх над сторонниками постоянного тока во главе с Эдисоном. К 1890 г., после решения главных технических проблем, электричество было приручено. Дальнейшее представляло собой цепочку микроизобретений, повышавших надежность и долговечность электроприборов и снижавших стоимость их эксплуатации. В 1900 г. лампа накаливания стоила впятеро дешевле, чем двадцатью годами ранее, и была вдвое экономичнее[62].

Транспорт

Создание сталеплавильной отрасли, химической промышленности и систем электроснабжения опиралось на научные знания, без которых они оставались бы непрактичными. Однако технический прогресс в 1830–1914 гг. в значительной степени выражался в уточнении существовавших знаний и поиске новых сфер их применения. Более того, применение известных технологий в новых сочетаниях нередко требовало дальнейших изобретений, без которых новая идея не могла быть использована на практике. В пример можно привести железную дорогу. Ее нельзя назвать настоящим «изобретением», потому что в сущности она являлась не более чем комбинацией паровых машин высокого давления и железных рельсов. Идеей объединить паровую машину высокого давления с принципом рельса, уменьшающего трение между колесом и доро́гой, мы обязаны гению Ричарда Тревитика, выдвинувшего такое предложение в 1804 г. В течение двух десятилетий инженеры сражались с новыми проблемами, связанными с эксплуатацией машин высокого давления, с равновесием тяжелых локомотивов, водруженных на железные рельсы, с конструкцией шатунно-кривошипного механизма, соединяющего