Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез

Бирмингемская фабрика оказалась предвестницей новой эры, и не только из-за паровой машины. Там родились два серьезных нововведения: одно от Ватта, а другое от Мердока. Ватт внес удачные изменения в конструкцию своих двигателей с целью максимально увеличить производительность труда. Весь процесс производства был разбит на ряд специфических операций, и появились рабочие, занимавшиеся каждый своей операцией. В свою очередь, Мердок превратил темные английские ночи в светлые дни. Он первым ввел газовое освещение в широкий обиход. В 1802 году он установил газовые горелки на фабрике Ватта.

Промышленная революция мало обязана науке, хотя люди, которые руководили ей, были полностью охвачены научным духом. Пользу науки поняли промышленники севера Англии: они открыли, что причина ее неудач в прошлом заключалась в отсутствии у людей, которые ею занимались, практического подхода. Старые университеты с их закосневшими традициями не способствовали развитию новых идей. Единственными местами, пригодными для обучения, были академии-диссиденты и противящиеся норме шотландские университеты. В течение всего XVIII века эти учреждения давали лучшее научное образование в мире.

Технологическая мощь Англии находилась в руках наследников тех, кого преследовало правительство, хотя они комфортно жили, одновременно играя с социальными правилами жесткой и циничной английской морали. Однако на континенте и конкретно во Франции дела шли немного по-другому. Если Англия была колыбелью технической революции, то Франция стала началом нового политического порядка. В последние дни французской монархии, когда революционное воодушевление заполнило Париж, ученые полностью находились под влиянием духа прогресса и приближающихся изменений. Великая «Энциклопедия искусств, наук и ремесел» Дидро и д’Аламбера стала библией нового либерализма, соединенного со свободомыслием, наукой и промышленностью.

Французская революция предоставила ученым возможность, которую они ждали. Это была эпоха разума, и разрушение феодальной науки сыграло в ней главную роль.

В строительстве нового общества ученые взяли на себя изменение устаревшей машины государства и образования. В первую очередь они провели реформу единиц мер и весов с насаждением десятичной метрической системы в 1799 году. Задача была трудоемкой и сложной, как об этом свидетельствует «сопротивление» старых систем мер в тех странах, в которые не проникли идеи революции. Второй большой задачей была реформа образования. Следуя стилю шотландских диссидентских школ и университетов, французы основали Высшую нормальную школу, Медицинскую школу и Политехническую школу. Они станут маяками, которые еще через века будут светить научно-исследовательским институтам, образованным позднее.

Каменный уголь был топливом промышленной революции. Ничто не могло работать без него. Он был известен с древности, но его массовая добыча началась в XVIII веке, после изобретения паровой машины. Так, от 30 млн т мирового производства каменного угля в 1820 году перешли к 125 млн в 1860 году и 340 млн в 1880 году.

Газ, необходимый для освещения, получался перегонкой каменного угля, которая высвобождала большую часть летучих компонентов, содержащихся внутри него, и превращала его в кокс.

Желтоватое пламя каменноугольного газа осветило улицы Лондона в 1812 году; оно позволило давать вечерние концерны в Брайтонском павильоне с 1821 года и читать газеты в домах в 1829 году. Но у нового освещения также были недоброжелатели. Английский китобойный промысел оказался под угрозой, поскольку раньше китовый жир активно применялся в уличных фонарях. Использование для освещения газа делало невыгодным данный промысел, что сокращало количество опытных моряков, а Великобритания нуждалась в них для своего флота из-за войны с Францией. В 1824 году шотландец Джеймс Бомон Нилсон запатентовал метод увеличения эффективности сжигания угля в доменной печи. Если предварительно нагреть холодный воздух, подаваемый в печь, до 300 °С, то эффективность печи увеличится. При том же самом количестве каменного угля можно произвести в три раза больше железа. Через 11 лет все шотландские заводы использовали метод Нилсона.

Шотландский изобретатель Джеймс Бомон Нилсон (1792-1865).

Перегонка каменного угля также имела свои минусы. Главным из них был остаток, черный и плохо пахнущий,— смола. Заводы выбрасывали ее как абсолютно бесполезный продукт, в реку или ближайшее водохранилище. В середине XIX века Темза была так загрязнена, что из-за ужасного запаха парламент был вынужден держать двери закрытыми. Проблема оказалась серьезной. Нельзя было перестать производить газ, необходимый для освещения, но и нельзя было продолжать отравлять воду. Группа немецких химиков нашла решение: перерабатывать также и смолу. Благодаря этому появились такие полезные продукты, как керосин для ламп, синтетические красители, антисептики и аспирин (точнее, фенол, из которого легко и с минимальными затратами получалась ацетилсалициловая кислота).

Ученый-любитель с лабораторией, расположенной в его собственном доме, превратился в ученого, который получал зарплату, исследовал и преподавал. Новое образование открыло двери молодежи всех социальных слоев: теперь лучшие умы, откуда бы они ни происходили, могли посвятить себя науке. Приход к власти Наполеона не изменил этого состояния дел. Император поддерживал и подталкивал развитие науки. Более того, наполеоновские войны способствовали тому, чтобы французская наука достигла превосходства, которое в значительной степени проявилось в первой половине XIX века. Континентальная блокада, например, особенно отразилась на обеспечении содой и сахаром, что вынудило химическую промышленность искать новые пути. Вследствие этого Франция доминировала в химических исследованиях Европы более 30 лет.

В то время когда революция побеждала в Париже, в Лондоне шло противоположное течение приверженности старым социальным институтам, которое не затрудняло движение науки, но замедляло его. Единственное научное событие, аналогичное происходившему на континенте, заключается в основании в 1799 году Королевского института. Его создание оказалось возможным благодаря Бенджамину Томпсону, графу Румфорду (1753-1814). Школьный учитель Томпсон был одним из первых североамериканских поселенцев и подполковником английского флота.

Он быстро понял, что триумф промышленной революции зависит от нового типа инженера, более ориентированного на научное знание и менее — на слепую традицию. Томпсон убедил состоятельных людей Англии сделать щедрые пожертвования и таким образом основать институт под покровительством Короны, который, по его собственным словам... 

«[...] развивал бы знания и предоставлял бы общее образование в области текущих механических изобретений, философское образование, а также экспериментировал и применял науку в обычных повседневных делах». 

Но мечта Томпсона осуществилась ненадолго. Первый директор Королевского института Гемфри Дэви (1778-1829) был самым экстравагантным ученым тех дней, любителем роскоши и хорошей жизни. Он был членом Королевского общества, посвященным в рыцари в 1812 году, и обладателем ордена Почетного легиона, который учредил сам Наполеон, за работы по гальванизму и электрохимии (можно считать его родоначальником этой дисциплины). В своей речи 1802 года 23-летний Дэви идеально выразил ощущение эпохи: 

«Неравное разделение собственности и труда, неравенство человеческого рода — это источники власти в цивилизованной жизни, ее движущие силы и даже ее настоящая душа».