Век изобретательства: от механизированной экспериментальной науки к механизированной промышленности, 1700–1800 гг.

 

Как оказалось, открытия Ньютона и экспериментальная программа Королевского научного общества были как раз тем, что требовалось для запуска промышленной революции. И она была незамедлительно начата в Британии. Европа же, все еще очарованная картезианским рационализмом, отстала почти на столетие.

Отделение континентальной картезианской от ньютоновской и экспериментальной науки в Британии отчасти создавалось и, безусловно, там и там закреплялось действиями религиозных властей. Когда Декарт начал издавать свои труды в 1630‑х гг., религиозные власти немедленно забили тревогу. Идея механической вселенной или частиц в движении, без активного вмешательства Бога, была для них немыслимой. Декарту пришлось скитаться по Европе, избегая проявлений враждебности со стороны властей, католических и протестантских. Что объединяло итальянских, испанских и французских католиков, голландских кальвинистов и немецких пиетистов, так это глубокая вера в божественное всемогущество и непогрешимость истории, изложенной в Библии. Однако через несколько десятилетий интеллектуалы Европы уже были глубоко преданы картезианской науке, а к концу XVII в. и Французская академия наук (континентальный конкурент лондонского Королевского научного общества) вдохновлялась идеологией картезианства.

Иезуиты, контролировавшие значительную часть начального образования во Франции, Испании, Италии и Южной Германии, решили помириться с картезианством. Они даже были готовы преподавать Декартову математику и определенную часть его физики, а также приняли его логический подход. Они, однако, настаивали на том, что Бог мог вмешиваться в дела вселенной, творя чудеса, а душа и Святой Дух не были частью материального, движимого частицами миром. Иезуиты также приняли модель Солнечной системы, впервые разработанную Тихо Браге, согласно которой все планеты вращались вокруг Солнца, кроме Земли, расположенной в центре Вселенной, причем Солнце со всеми остальными планетами вращалось вокруг Земли. Это вполне удовлетворяло католическую церковь и стало моделью, входившей в учение иезуитов на протяжении многих десятилетий.

Католиков вполне устраивало то, что для проверки гипотез картезианцы использовали логику, а не эксперимент. Иезуиты стали настоящими мастерами логического аргумента и могли легко примирить многие элементы новой механической науки с потребностями церкви. Ньютоновская модель, однако, всецело ими осуждалась. Они посчитали, что таинственная сила тяготения слишком напоминает магию, а экспериментальный подход к открытию и получению знаний был слишком непредсказуемым.

Совершенно иной была реакция в Британии, где Ньютона поддержала англиканская церковь. Как мы отмечали в главе 6, политическая и религиозная борьба в Британии привела не к появлению единой официальной государственной церкви, навязывавшей жесткую ортодоксию, а к двум ярко выраженным государственным церквям – англиканской в Англии и пресвитерианской в Шотландии – с терпимым отношением к католикам и неофициальным протестантам, таким как квакеры, пуритане и другие.

Когда Ньютон опубликовал «Математические начала натуральной философии» в 1687 г., немногие полностью поняли эту работу. Но в течение нескольких лет популяризация создала простой образ механической вселенной, приводимой в движение мудрым Создателем и поддерживавшейся в гармонии благодаря тому, что все тела следовали простым законам. Сила тяготения считалась не магической или таинственной силой, но промыслом всемогущего Создателя, использовавшего единый закон тяготения, чтобы упорядочить приливы и выделить Луне, планетам и всем земным телам надлежащее им место. Для установления гармонии среди людей различной веры англиканская церковь начала использовать Ньютонову вселенную как образец божественной мудрости и гармонии, в которой каждая планета и Луна следовала своим путем в согласии с единым сводом естественных законов. Церковь даже содействовала изучению упрощенной версии законов Ньютона в качестве основы нравственной и плодотворной жизни.

В начале XVIII в. при поддержке церкви и благодаря славе Ньютона Королевское научное общество пользовалось всенародной любовью и восхищением, что не могло не привести к всеобщему интересу к его экспериментальной практике. Продажи научных приборов резко выросли как на внутреннем, так и внешнем рынке, так что к середине XVIII в. Лондон стал мировым центром по производству подобной аппаратуры. Часто проводившиеся открытые лекции, демонстрации и деятельность провинциальных научных обществ привлекали массу почитателей из самых разных слоев общества – дам и джентльменов, ремесленников, предпринимателей.

Как мы отметили в главе 7, ремесленники, предприниматели, производители приборов и знать (даже духовенство) занимались своими собственными программами экспериментов и вели наблюдения в надежде прийти к собственным открытиям и новым полезным знаниям. Именно это сотрудничество и многостороннее исследование промышленного процесса стало ключевым в достижении успеха. Так, хотя, например, Дени Папен, помощник Роберта Бойля и куратор экспериментов в Королевском научном обществе, разработал одну из первых моделей парового поршневого двигателя, ему так никогда и не удалось построить работающую модель (однако ему принадлежит еще одно практическое изобретение‑скороварка). Скорее, именно простой ремесленник, Томас Ньюкомен, сумел изготовить рабочие детали и разработать комплексную систему впускных и выпускных клапанов, позволивших создать рабочий паровой двигатель.

Ньюкомен, безусловно, узнал о возможности двигателя без наддува и основных принципах атмосферного давления и создании вакуума путем конденсирования пара из публикаций Королевского научного общества и из открытых лекций, читавшихся по всей стране. Но именно его опыт в горной промышленности и навыки ремесленника позволили ему разработать действующий паровой двигатель.

Аналогичным образом несколько десятилетий спустя изготовитель приборов Джеймс Уатт взял научные разработки Джозефа Блэка и других, касавшиеся скрытой теплоты и идей об эффективном использовании энергии, основанных на Ньютоновой рабочей механике, и использовал их для построения усовершенствованного парового двигателя. Сам Уатт свободно вращался в мире ремесленников и изготовителей инструментов и горных инженеров, заинтересованными его трудами (которые и построили полнофункциональные двигатели, основываясь на его модели), и в мире академических ученых в университете Глазго и Королевского научного общества, и в мире предпринимателей и промышленников, таких как Джон Робак и Мэтью Бултон (его партнеров по сбыту и производству паровых двигателей). Именно эта подвижная среда, сводившая вместе талантливых людей идей, людей, умевших создавать механизмы и работать с ними, и людей с рыночным чутьем, каждый из которых стремился следовать экспериментальным программам изобретательства для создания новых продуктов и новых процессов, сделали открытие парового двигателя, а позднее промышленную революцию реальностью.

Два фактора имели определяющее значение для развития практического научного машиностроения, для его поддержки промышленниками и предпринимателями и распространения среди тысяч ремесленников и технических работников. И эти два фактора были характерны только для Британии и, возможно, нигде более возникнуть не могли. Первым было превращение экспериментальных исследовательских программ с использованием научной аппаратуры и открытий и демонстрации эмпирических взаимосвязей в независимый, основополагающий метод получения знаний. Вторым фактором было принятие экспериментального метода, использование научных приборов и осознание текущих научных исследований в качестве насущных элементов в образовании и жизни простых людей – в особенности тех, кто искал работу в промышленности.

Оба этих элемента были частью наследия Фрэнсиса Бэкона, который был одновременно и философом, и лордом‑канцлером (или же генеральным прокурором) Англии в начале XVII в. Бэкон настаивал на том, что публичные эксперименты были наилучшим путем к новому знанию. Кроме того, Бэкон утверждал, что экспериментальное знание приведет к более значительным усовершенствованиям в промышленном производстве, медицине, ремеслах и всех полезных искусствах, чем какое‑либо знание, приобретаемое посредством логики или следованию древней традиции.

Королевское научное общество приняло Бэкона как одного из своих героев. Оно не только послужило рупором его идей об экспериментальном и инструментальном исследовании как истинном пути к знанию, но и популяризировало представления Бэкона о том, что экспериментальные программы должны вести к полезному знанию, а следовательно большему материальному благосостоянию и процветанию. Именно это его представление (что экспериментальное знание станет полезным для предпринимателей, ремесленников, производителей, торговцев и всех участвующих в полезных родах деятельности) побудило общество публиковать и широко освещать его труды. Также его убеждение привело к основанию технических библиотек и лекториев по распространению знания, которое общество называло «новой философией» или «экспериментальной философией».

В особенности в Шотландии, для которой после ее унии с Англией в 1707 г. открылся целый ряд новых возможностей, исследователи, доктора, юристы, духовенство и предприниматели принялись улучшать положение своей отсталой на тот момент страны, создавая новую, современную образовательную программу для сограждан, в основном ориентированную на новое знание и научные открытия, а не на древние тексты. На протяжении XVIII в. в шотландских университетах Глазго, Эдинбурга, Абердина и Сент‑Эндрюса разрабатывался наиболее передовой и эмпирический курс обучения в мире.

В XVIII в. шотландские университеты воспитали целую плеяду выдающихся физиков, ученых и политических и экономических мыслителей Европы и Америки (президент Принстонского университета во время американской революции Джон Уизерспун был шотландцем, учившимся в Эдинбурге). Шотландия, бывшая до XVIII в. одним из беднейших регионов Европы, за короткое время стала одним из ведущих интеллектуальных центров мира, а к XIX в, – центром промышленных инноваций, горной промышленности и производства. Она добилась этого, обратившись к новым открытиям, экспериментальным методам и ньютоновским подходам к науке, а также благодаря признанию того, что обучение этим открытиям и методам должно стать ключевой частью интеллектуального багажа каждого – от механика до крупного промышленника. И скорее всего не случайно, что Джеймс Уатт был именно шотландцем, работавшим с паровыми двигателями в университете Глазго, и что многие другие шотландские инженеры, такие как Джон МакАдам, Уильям Мердок и Томас Телфорд, сыграли ведущую роль в промышленной революции.

Кроме того, обучение на основе новейших научных открытий и по последнему слову экспериментальной методики стало общепринятым в Британии благодаря открытым лекциям, демонстрациям, а также распространению плакатов и учебников, доступных в технических библиотеках по всей стране. Развилась даже небольшая отрасль промышленности, дававшая упрощенное представление и популяризировавшая практические формулы из последних научных трудов. Каждый – от ремесленника до представителя высших классов – мог свободно получить практические знания в области последних исследований, и многие так и поступали.

Женщины разделяли всеобщее увлечение образованием, и многие из них стали крупными учеными и изобретателями. Среди них – палеонтолог Мэри Эннинг, ботаник Анна Аткинс, математик Августа Ада Байрон Лавлейс, астроном Каролина Гершель и физик Мэри Соммервиль в Британии, поклонница Британии мадам Де Шатле в Париже (переводившая труды Ньютона на французский) и астроном Мария Митчелл в Соединенных Штатах.

Усвоение экспериментального метода и общедоступность последних научных открытий превратило ремесленников и изготовителей приборов в современных инженеров. Именно близкое знакомство бизнесменов и промышленников с преимуществами эксперимента и научного исследования – и потенциалом исследований в создании ценнейших инноваций – побудило предпринимателей нанимать и финансировать инженеров для усовершенствования своей деятельности. Примерно столетие спустя после публикации в 1687 г. фундаментальной работы Ньютона только Британия содействовала обучению и популяризации экспериментального метода и Ньютоновой механики среди ремесленников, инженеров и предпринимателей, побуждая представителей всех этих групп объединяться с ведущими научными исследователями и даже разрабатывать свои собственные исследовательские программы и заниматься изобретательством. Вот так Британия впервые в истории сделала научное проектирование обычной и вполне ожидаемой частью экономического производства.

В большинстве европейских стран до конца XVIII в., напротив, различия между ремеслом, предпринимательством и научной работой оставались четко выраженными. Промышленников и производителей больше заботило знание своей продукции, торговых секретов и рынков сбыта, чем научное знание или методы, которые привели бы к созданию новых процессов или продуктов. Тем временем европейские математики продолжали свои исследования, не слишком заботясь об их практической применимости. Экспериментаторы и теоретики Французской академии наук оставались элитой, занятой внутренними дебатами; их работа не получала широкого освещения и не доносилась до французской публики XVIII в. В дебатах в главных салонах Франции гораздо больше внимания уделялось политике и реформированию королевских учреждений, чем экспериментальной науке.

Поразительно, что в конце XVIII – начале XIX вв., даже после того, как ошибки картезианской механики стали общеизвестными, а французский ученый Антуан Лавуазье провел экспериментальную революцию в химии, масштабы применения научных открытий в производстве и промышленных процессах во Франции были совершенно несравнимы с британскими. Многие французские ученые продолжали рассматривать механику главным образом как совокупность проблем абстрактной математики, а не эмпирического исследования реального мира. А что если бы не было никаких британских успехов в инженерии и производстве, подтолкнувших французов и других европейцев к развитию своей собственной практической и научной инженерии? Возможно, европейские математики действительно достигли бы уровня, сопоставимого с достижениями прошлых поколений китайских, индийских и мусульманских математиков, но, как и у последних, их работа едва ли оказала бы сколько‑нибудь значительное влияние на промышленное производство.

 

 

Заключение: пути развития науки и загадка индустриализации

 

Многие великие цивилизации мира добились больших успехов в науке и технологии. Индийцы издавна славились передовой математикой, а китайцы и мусульмане в Средние века по уровню развития математики и астрономии намного опережали Европу. В химии и оптике европейцы отставали от мусульманских стран на несколько столетий. В то же самое время все эти цивилизации имели развитые технологии (от ветряных мельниц до хлопчатобумажного и керамического производства, а также техники судостроения и судоходства), которых не было у европейцев. Поэтому остается загадкой, отчего ни одна из этих великих цивилизаций так и не создала паровой промышленности, не совершила прорыва в области транспорта или не пришла ни к одной из множества других технических инноваций, ускоривших темпы экономических изменений и тем самым позволивших свершиться промышленной революции на Западе.

Ответ заключается в том, что одна лишь высокоразвитая математика или несколько технических нововведений не ведут к ускорению темпов экономического развития. Более того, в большинстве великих цивилизаций научный прогресс часто приостанавливался, а научные достижения даже утрачивались во время политических кризисов, когда общества обычно обращались к возобновлению традиции или религиозной ортодоксии, призванных помочь в восстановлении порядка.

На Западе в XVI столетии ряд открытий заставил мыслителей отвернуться от древних и религиозных традиций знания и сосредоточиться на математическом/логическом и эмпирическом подходах к пониманию природы. Однако до тех пор, пока эти подходы не были тесно связаны с программой экспериментального исследования, одна лишь передовая математика и логика могли все так же приводить к ошибкам в размышлениях о природе, а потому не могли стать основой для научной или промышленной революции. Для того чтобы промышленность могла преобразиться, экспериментальные исследования должны были распространиться по всему обществу, а научное проектирование – стать рутинной составляющей предпринимательства. И именно в Британии XVIII в. все эти изменения впервые произошли одновременно, породив несколько волн вдохновленных наукой технических инноваций, а вместе с ними и современный промышленный рост.

 

Дополнительная литература:

 

John Henry, The Scientific Revolution and the Origins of Modem Science (New York: Palgrave, 2002).

George Saliba, Islamic Science and the Making of the European Renaissance (Cambridge, MA: MIT Press, 2007).

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.