В 1819 году Ганс Христиан Эрстед (1777–1851) открыл магнитный эффект электрического тока (в эрстедах сейчас измеряют напряженность магнитного поля), и в 1820-х Андре-Мари Ампер (1755–1836) сформулировал концепцию замкнутой цепи и дал количественную оценку магнитному эффекту электрического тока (ампер – единица силы тока). Но самое важное открытие начала XIX века было сделано Майклом Фарадеем (1791–1867), который обнаружил электромагнитную индукцию (рис. 5.9). Фарадей решил ответить на простой вопрос – если, как показал Эрстед, электричество порождает магнетизм, то может ли магнетизм порождать электричество? – и у нас есть точная дата и его детальный отчет о том, как он получил ответ (примечание 5.9).

Рисунок 5.9. Майкл Фарадей. Фотография Wellcome Library, Лондон

Опыт Фарадея показал, что механическую энергию можно превратить в электричество (чтобы сгенерировать переменный ток), и наоборот, и это открыло путь практическому производству и конверсии энергии, которая не зависела бы и не была ограничена тяжелыми батареями, имеющими низкую плотность энергии. Но потребовались десятилетия работы многих людей, чтобы эта возможность превратилась в коммерческую реальность. Когда Жюль Верн (1828–1905) опубликовал свой роман «Двадцать тысяч лье под водой», он заставил капитана Немо объяснить профессору Аронаксу: «Есть могущественная, послушная сила, простая в обращении, которой принадлежит первое место на моем корабле. Все делается ею: она меня освещает, согревает, очень быстро приводит в действие машины. Эта сила – электричество![14]» – но в 1870 году это оставалось еще научной фантастикой, поскольку электричество нельзя было получать в больших объемах, и мощность электромоторов ограничивали батареи малой емкости.

Эта задержка не так уж удивительна, поскольку генерация электричества, его передача и превращение в тепло, свет, движение и химический потенциал является крайне сложным достижением в ряду энергетических инноваций. Ранее новые источники энергии и первичные движители конструировали, чтобы быстрее и дешевле выполнять определенные задачи, или получать больше мощности, и их можно было без труда использовать в рамках существовавших производственных отношений (например, жернова стали вращать мельничные колеса вместо животных). По контрасту, освоение электричества потребовало изобретения, развития и установки целой новой системы, необходимой для надежной генерации, безопасной передачи на большие расстояния и удобной доставки к конкретным пользователям, а также эффективной конверсии в различные формы энергии, нужные этим самым пользователям.

Коммерциализация электричества началась с поиском источников лучшего освещения. Как уже отмечалось, Дэви продемонстрировал эффект дуги в 1808 году, но первые лампы, где он использовался, загорелись на площади Согласия (Париж) в декабре 1844-го, и затем в Лондонской Национальной галерее в ноябре 1848-го. В 1871 году Зеноб Грамм (1826–1901) представил первую динамо-машину, которую он назвал machine magneto-electrique produisant de courant continu, Академии наук в Париже (Chauvois 1967). Его конструкция в конечном итоге открыла дорогу к дуговой лампе, питаемой с помощью динамо: с 1877 года они освещали некоторые известные общественные места в Париже и Лондоне, а к середине 1880-х распространились по многим европейским и американским городам (Figuier 1888; Bowers 1998). Но дуговые лампы требовали контроля, чтобы поддерживать постоянную дугу в то время как ток сжигал положительный электрод, и они не подходили для использования внутри домов, а замена электродов представляла собой значительную логистическую проблему: для лампы в 500 Вт на каждые 50 м километр городской дороги потребовал бы в год 3,6 км толстых (15 и 9 мм) углеродных электродов (Garcke 1911).

Разработка системы домового освещения с помощью раскаленных нитей растянулась на шесть десятилетий – от экспериментов Уильяма де ла Ру с платиновой спиралью в 1820-х до 1879 года, когда Эдисон представил свою первую надежную лампу с угольной нитью (Edison 1880). В процессе оказались задействованы почти две дюжины выдающихся (и забытых) изобретателей из Великобритании, Франции, Германии, России, Канады и США (Pope 1894; Garcke 1911; Howell and Schroeder 1927; Friedel and Israel 1986; Bowers 1998). Необходимо отметить по меньшей мере Германа Шпрен-геля, который изобрел ртутный насос, позволивший получить вакуум, в 1865 году; Джозефа Уилсона Свана (1818–1914), начавшего работу в 1850-м и в конечном итоге получившего патент Великобритании на лампу с угольной нитью в 1880 году; канадцев Генри Вудворда и Мэтью Эванса, чей патент 1875 года послужил основой работы Эдисона. Почему достижения самого Эдисона намного превзошли то, чего сумели добиться его многочисленные предшественники и конкуренты?