Вечный двигатель

Зарождение идеи

Трудно более кратко и выразительно сказать о значении энергетики для человечества, чем это сделал А. С. Пушкин устами средневекового монаха. Отозвавшись о создании зо­лота как «задаче заманчивой», Бертольд совсем иначе го­ворит о perpetuum mobile: «Если найду вечное движение, то я не вижу границ творчеству человеческому...» Все, что позже было сказано о роли энергетики, не идет дальше этих замечательных слов.

Может быть и не с такой предельной ясностью, но эта мысль действительно впервые была сформулирована в «ры­царские времена» — в XIII в.

Поистине пророческое высказывание о будущем тех­ники, которое не могло бы возникнуть без понимания зна­чения универсального двигателя, принадлежало средневе­ковому монаху. Это был великий Роджер Бэкон (ок. 1214— 1292), названный современниками doctor mirabilis (удиви­тельный доктор); это, впрочем, не помешало церковникам продержать его почти 20 лет в тюрьме.

Вот что он писал: «Прежде всего я расскажу о чудес­ных творениях человека и природы, чтобы назвать дальше причины и пути их созидания, в которых нет ничего чудо­действенного.

...Ведь можно же создать крупные речные и океанские суда с двигателями и без гребцов, управляемые одним руле­вым и передвигающиеся с большей скоростью, чем если бы они были набиты гребцами. Можно создать и колесницу, передвигающуюся с непостижимой быстротой, не впрягая в нее животных. Можно создать и летательные аппараты, внутри которых усядется человек, заставляющий поворо­том того или иного прибора искусственные крылья бить по воздуху, как это делают птицы. Можно построить неболь­шую машину, поднимающую и опускающую чрезвычайно

Большие грузы, машину огромной пользы....................... Наряду с

Этим можно создать и такие машины, с помощью которых человек станет опускаться на дно рек и морей без ущерба для своего здоровья».

Это и прогноз, и призыв: «Ведь можно же!», а не ска­зочные мечты вроде ковра-самолета или скатерти-само­бранки. И главное в этих прогнозах, как отчетливо по­нимал Бэкон, — это двигатель, без которого самостоя­тельное движение ни судов, ни колесницы, ни летательных аппаратов невозможно.

Отсюда видно, что Роджер Бэкон был, по-видимому, первым, кто, говоря языком современных терминов, доста­точно ясно представлял себе первые три из основных функ­ций техники: энергетическую, технологическую и транспортную, и, более того, необходимость обеспечить первую для развития двух остальных.

Он не упомянул только логическую функцию, необхо­димую для помощи при умственной деятельности человека. Первый шаг в этом направлении сделал в том же XIII веке его младший современник, другой монах — Раймун Лул - лий (1235-1316), сконструировавший первую машину для решения логических задач.

При всей гениальности Р. Бэкона1 и творческих способ­ностях Р. Луллпя, они не смогли бы создать ничего подоб­ного, если бы к этому времени не сформировался опре­деленный уровень представлений о дальнейших потребно­стях и возможностях развития техники, опирающихся на скромные, но достаточно весомые ее успехи. В частности, уже «витало в воздухе» представление о том, что создание универсального двигателя, пригодного для привода машин, возможно.

Потребность в таком двигателе была естественной для ремесленного производства тесного средневекового города, где не хватало рабочих рук.

Ответом на эту потребность и были попытки создания perpetuum mobile, первые проекты которого появились в том же XIII в., в котором жил и работал Р. Бэкон. Теперь, в XX в., легко критиковать ошибки изобретателей XIII в. Современному школьнику, который «проходил» закон со­хранения энергии, очевидно, что путь, на который всту­пили тогда изобретатели универсального двигателя, был ложным. Однако судить на этом основании с высокоме­рием и даже с иронией (так бывает) о трудах мастеров и изобретателей «мрачного средневековья» нельзя.

В. И.Ленин писал «Исторические заслуги судятся не по тому, что не дали исторические деятели сравнительно с со­временными требованиями, а по тому, что они дали срав­нительно со своими предшественниками» [1.1]. С этих позиций смелая попытка оторваться от «биологической» и «ветро-водяной» энергетики представляет огромный шаг вперед. Работа средневековых изобретателей perpetuum mobile была необходимым этапом проб и ошибок, на базе которых постепенно выкристаллизовался закон сохранения энергии (а затем все те необходимые научные и техниче­ские результаты, которые он помог получить).

У самых гениальных мыслителей, ученых и инженеров античного мира, даже таких, как Архимед (ок. 287-212 до н. э.), нет и намека

Интересно сопоставить прогноз Р. Бэкона с прогнозом (сделанным в 1900 г.!) американского ученого-астронома Ньюкома: «Все данные современной науки указывают, что никакие возможные сочетания из­вестных веществ, типов машин и форм энергии не позволят построить аппарат, практически пригодный для длительного полета человека в воздухе». Эта ученая тирада была произнесена за три года до полета братьев Райт!

На идею об универсальном двигателе. Не двинулся в этом направлении и такой инженер, как Герон Александрийский (ок. 1 в.), несмотря на то, что он знал намного больше, чем средневековые мыслители. Даже движущая сила нагретого воздуха и водяного пара была ему хорошо из­вестна. Его «эолопил» (рис. 1.1) — прообраз реактивной паровой тур­бины — был только интересной игрушкой, так же как и устройство, открывавшее двери храма (рис. 1.2). Мысль о том, чтобы приспособить его к делу — использовать как двигатель для машин, даже не возникала. Это и понятно: была дешевая рабочая сила многочисленных рабов, до­машних животных, наконец, воды и ветра.

Вспомним, что в Римской империи на одного рабовладельца при­ходилось в среднем 10 рабов (а у некоторых патрициев их было даже до 1000), Если принять мощность каждого раба за 0,1 кВт, то (даже не считая работу животных) «энерговооруженность» среднего римля­нина превышала 1 кВт, и богатого патриция — 10 кВт. Это примерно

Почему идея созда­ния универсального дви­гателя, как и первые его проекты в виде ррт, по­явилась именнов XIII в.?

Это, конечно, не слу­чайность, а результат, исторически обуслов­ленный ходом разви­тия производительных сил средневекового об­щества; XIII в. зани­мает в нем особое ме­сто. Именно в это время уже в достаточной мере проявились преимуще­ства развитого феодаль­ного общества перед ра­бовладельческим.

Рост городов[1] приво­дил к созданию крупных городских общин с са­мостоятельным управлением. Бюргерство, поддерживаемое королевской властью, укреплялось в борьбе с феодалами,
и влияние его росло. Труд свободного ремесленника, прак­тическое мастерство (art) стали, в отличие от античных времен, занятием, достойным уважения. Объединявшие ре­месленников профессиональные корпорации — цехи были достаточно сильны, чтобы отстаивать интересы своих мно­гочисленных членов. В Париже, например, по данным по­датной переписи 1291 г. было 4159 цеховых мастеров. В этих условиях мастера были заинтересованы в развитии техники и технологии своей области.

Количественный и качественный рост ремесленного производства и торговли привел к тому, что средневековая Европа стала собирать и осваивать технические новинки и изобретения со всех стран: из Византии, арабских вла­дений, Индии и даже Китая. Грамотность перестала быть только привилегией монахов — она широко распространя­ется среди городского населения (вспомним хотя бы сред­невековый Новгород). Наиболее «весомо и зримо» техни­ческий прогресс проявился в XIII в. в архитектуре и стро­ительстве. Стремящаяся вверх каркасная ажурная готика требовала высокого инженерного искусства.

К XIII в. относится и открытие первых университетов (Кембридж — 1209, Падуя — 1222, Неаполь — 1224, Са - ламанка — 1227 г.), только Оксфорд был основан еще в 1167 г.

Список технических изобретений этого времени (как европейских, так и ввезенных извне и получивших распро­странение) достаточно солиден. Это усовершенствованный компас (в виде иглы), порох, бумага (XII-XIII вв.), ме­ханические часы, очки, стеклянные зеркала, литье чугуна, шлюзы на каналах, ахтерштевень (вертикальная стойка руля) и бушприт на мирских судах и даже соление сельди (XIII в.). В последующем все эти изобретения совершен­ствовались и распространялись. Это дало основание Д. Берналу сделать вывод о том, что «технические изме­нения происходили на протяжении всего средневековья, и они действительно представляют собой его наиболее зна­чительный вклад в научную цивилизацию будущего» [1.9].

Как ни странно, находятся историки техники, разделя­ющие давно опровергнутые представления о средних веках как о «мрачном провале» истории человечества. Один из них написал так: «Мы можем смело опустить следующие полторы тысячи лет. Шестнадцатый век начал с того, на чем остановился первый» [1.16].

Мы не будем настолько «смелыми» и продолжим по­учительное изучение средневековой техники, обратившись после обзора общей картины к той ее части, которая от­носится к perpetuum mobile.