Индустрия как ответ

Известный историк и социолог Арнольд Тойнби занимался сравнительным анализом различных культур и одним из главных результатов его исследований был сформулированный им закон “вызова и ответа”, по его мнению:

“Человек достигает цивилизации не вследствие биологического дарования (наследственности) или лёгких условий географического окружения, а в ответ на вызов в ситуации особой трудности, воодушевляющей его на беспрецедентное до сих пор усилие”.

В конце 17 века Англии стояла на пороге энергетического кризиса, поскольку лес как источник энергии в Англии был практически истощён. Легкодоступный уголь, лежавший близко к поверхности, добываемый как минимум с 13 века был тоже давно использован - приходилось копать всё глубже.

Доля лесов от всей территории Англии, в процентах

Перед Англией встал тогда в полную силу классический вызов по Тойнби, который общество должно либо преодолеть и выйти на следующею ступень развития, либо наоборот не смочь, упасть и развалиться.

Проблема огромная и сложная: как обеспечить общество энергией? Непонятно как подойти к решению - всегда есть классические ответы в виде торговли, войны, и смены места жительства. Какие активы были у Англии на тот момент что-бы ответит на вызов ?

Безусловно в то время “маленький остров™” был уже относительное богатой державой. В Европе государства контролирующие торговые пути с востоком, а позже получавшие доступ к Южной Америке, получали также серьезное преимущество перед другими европейскими государствами. В начале это были государства-города северной Италии: Венеция, Генуя. Потом Португалия, Испания, Нидерланды и наконец Англия.

Англия не была первой торговой державой в Европе. Не была она даже самой богатой в 1500 году доход на душу населения в северной Италии (Венеция, Генуя, Милан) был выше чем в Англии в 1600 году. Голландский уровень доходов 1600 года Англии удалось достичь вообще только к 1840-м годам:

ВВП для нескольких регионов Европы на начала четырёх веков.

Что же позволило “маленькому острову™” справиться с “вызовом” выйти за рамки обычной богатой морской державы и стать “мировой империей, над которой не заходит солнце”?

В 20 веке ученые на основе эмпирических данных создали достаточно простую модель для описания динамики распространения новой идеи в обществе: в этой модели население делится на 5 условных категорий в зависимости от восприимчивости нового, выглядит это как то так:

Проникновение инновации идет от меньшинства к большинству. Это означает, что прежде всего новую идею примут не те люди, которые выиграют от нее больше всего, а те кто сами по складу ума относятся к новаторам и изобретателям, а таких в любом обществе очень немного.

Из этого следует небольшой, но не очевидный парадокс. Чем в более ранней стадии находиться изобретение тем важнее для его внедрения становиться широкая публикация, чем позже тем важнее становиться пример личного использования.

Большинство изобретений не приходят в своей конечной форме в результате усилий одного человека. Процесс инновации - это процесс медленной эволюции идеи от одного изобретателя к другому. Людей думающих о будущем вместо размышлений о данном моменте, тех, кто способен увидеть в глупой бесполезной игрушке огромный скрытый потенциал мало, а способных не только оценить, но и улучшить идею - еще меньше. Поэтому идее в начале своего пути необходимо попасть на глаза как можно большому количеству людей, чтобы среди сотен тысяч глаз найти хоть пару единомышленников.

Ниже есть наглядная статистка по количеству напечатанных книг в западной Европе между 1450 и 1800 годами:

Столбцы - количество копий за век

В 1450 году был изобретен печатный станок Гутенберга. До изобретения книги переписывались от руки, библиотеки и университеты в любой форме были редкостью, было мало книг и мало людей способных их прочесть, ведь грамотность даже в самой элементарной форме была роскошью.

Все это поменялось с изобретением печатного станка. По всей Европе стали создаваться университеты, сначала как центры изучения теологии, а потом и как центры изучения науки. В 1665 году стали публиковаться первые научные журналы: "Философские труды Лондонского королевского общества" в Англии и "Journal des sçavans" во Франции.

Так что на конец 17 века в Европе существовала совершено беспрецедентная в мировой истории питательная среда для распространения инноваций плюс были заложены основы того, что мы называем современной наукой.

И Англия была одной из ведущих держав, достаточно вспомнить такие имена как отца химии Роберта Бойля и отца физики Исаака Ньютона.

Но вернемся к вызову стоящему перед Англией. Проблему нехватки энергии через редукцию можно привести к гораздо более простой проблеме, ведь главная проблема с добычей угля была не в том, что запасы закончились, а в том, что закончились легко доступные запасы приходилось копать очень глубоко в пласты, которые затоплялись грунтовыми водами, поэтому требовалась постоянная откачка воды. Классический пример компромисса между простотой добычи и размером ресурса. Насосы на лошадиной тяге существенно ограничивали глубину шахт и это было краеугольной проблемой угольной добычи и соответственно проблемой всей английской цивилизации. Проще говоря, уголь был, но его добыча упиралась в ограниченную производительность труда. Нужен был не количественный, а качественный прорыв. Нужно было найти способ заменить лошадей на что-то другое, что могло бы производить механическую работу необходимую для движения насоса, что-то гораздо более мощное чем лошадь, а главное более дешёвое.

Решение этой проблемы сулило решение “вызова” Англии, а изобретателю славу и обогащение. Не удивительно, что лучшие умы Англии бились над этой проблемой.

Решение лежало в использование энергии пара. Ведь о том, что пар имеет возможность подымать крышку кастрюли было известно хозяйкам на протяжение тысячелетий, но вот понять, что это не просто мелкое кухонное неудобство, а огромное открытие дано не многим.

Эолипил

Первым известным свидетельством того, что люди серьёзно об этом задумывались, является книга Герона Александрийского, датируемая первым столетием нашей эры, где встречается описание механизма под названием Эолипил. Это было описание шара, который крутится вокруг своей оси за счёт выброса пара. О каких-то практических применениях шара нам не известно, скорее всего если он и был сделан, то использовался жрецами как свидетельство божественных чудес, как и многие другие изобретения Герона.

Следующее дошедшее до нас упоминание о превращение энергии пара в движение было написано уже на полторы тысячи лет позже - в 1551 году. Принадлежит оно перу оттоманского ученного Таки аль-Дин Мухаммад ибн Маруфа.

Но ещё через два столетия благодаря информационной революции все изменилось - в 17-м веке было напечатано около десятка научных статей с описанием различных идей для превращения энергии пара в механическое работу. Кульминация инновационного процесса произошла в 1712 году в Англии, когда Томас Ньюкомен запустил свой первый функционирующий паровой насос, который в свою очередь в 1782 году привел к созданию парового двигателя общего пользования Джеймсом Ваттом.

Паровой насос Ньюкомена. Фотография от 1880 года, насос построен в 1760.

Это был первый практический способ превращать тепловую энергию в энергию движения (механическую). Он был примитивный жутко не эффективный по нынешнем меркам но он заменял труд двух десятков лошадей. И именно это повышение продуктивности позволило сначала Англии, а потом и общечеловеческому развитию оторваться от линейного роста и выйти на экспоненту:

Между 1760 и 1860 в Британии было три удвоения промышленного производства.