Начавшись с карьеров, добыча угля перешла в шахты, которые уходили все глубже в землю; издержки росли, но рос и масштаб промысла. Стабильность цен на уголь была одним из главных секретов британской экономики. В отличие от цен на зерно, поддержание которых было постоянной заботой правительства, цены на уголь регулировались сами: его производство эластично реагировало на спрос. С дров на уголь перешли почти все индустрии, зависевшие от тепловой обработки сырья, – производство кирпича, соли, пива и мыла, обжиг извести, рафинирование сахара и многое другое. Только плавильные печи металлургов по-прежнему загружались древесным углем: в каменном угле были вредные для металла примеси. На килограмм чугуна уходило восемь килограммов древесного угля или сорок килограммов древесины. В середине XVIII века британская промышленность требовала около миллиона тонн дров в год. Их не было, и завозить дрова по морю тоже было невозможно; хотя в Англии и Шотландии были отличные руды, кованое железо покупали в Швеции и России. Потом появился обжиг угля; угольные кучи поджигали, и внутри оставался кокс, не имевший запаха. Изобретение печей с поддувом позволило выплавлять чугун на коксе, избавившись от импортного железа.

Шахты шли все глубже, воду из них надо было откачивать. Начиная с 1705 года английские изобретатели делали это, сжигая уголь под огромными котлами. Выходя под давлением, пар оставлял в котле вакуум, который поднимал воду из шахты. То были паровые машины Ньюкомена; они требовали очень много угля, но на шахтах он был в избытке. Эти паровые насосы все равно зависели от потока речной воды, которая питала котлы. Пятьдесят лет спустя русский изобретатель Иван Ползунов создал первую паровую машину, которая работала не в паре с водяным колесом, а сама по себе. Только такая машина осуществляла задачу Промышленной революции. Теперь источник энергии был там, где он нужен промыслу, а не там, где течет вода. Ползунов использовал свою машину для мехов, раздувавших огонь в печи, которая выплавляла серебро на алтайской шахте; еще недавно это был нелегальный бизнес, грозивший каторгой, но изобретатель сделал его очагом Промышленной революции.

В 1763 году шотландец Джеймс Уатт, сын судового мастера, изобрел новый тип паровой машины, которая экономила до трех четвертей угля. Уатт создал лабораторию в Университете Эдинбурга, и Адам Смит помогал ему в переговорах с начальством. Проект был осуществлен, когда заказчик, серебряных дел мастер Мэтью Боултон, стал партнером Уатта. Эти машины были очень большими; для каждой надо было отдельное здание с массивным фундаментом в несколько метров высотой, потому что любое смещение выводило машину из строя. Их ставили в шахтах и на фабриках, монтируя на одной оси с водяными колесами, чтобы дополнить паром непостоянную силу воды. Согласно патенту, Уатт и его инвестор получали треть сэкономленного угля. Одно из объяснений успеха Промышленной революции в том, что в Англии была создана уникальная среда для поддержки технического творчества – патентное право, которое создавало интеллектуальную собственность и обогащало изобретателей. К сожалению, жизнь Уатта не оставляет места для иллюзий. Он умер состоятельным человеком, но если бы не помощь его друга, владевшего монетным двором, Уатт не сумел бы ни оформить свой патент, ни заработать на жизнь изобретениями.

Джордж Стевенсон был сыном инженера, работавшего на паровом насосе в одной из угольных шахт Нортумберленда; Джордж начал работать на паровой машине, когда его отец ослеп в результате аварии. Может быть, этот опыт привел Джорджа к его первому изобретению – шахтерской лампе, которая могла гореть, не взрываясь, в загазованной атмосфере шахты. В 1814 году Стевенсон создал первый локомотив, поставив на колеса паровой насос, на котором работал его отец. Весь его технический опыт был связан с угольными шахтами, и первое предназначение его машины состояло в перевозке угля с шахты до реки. Построивший первые железные дороги, Стевенсон приобрел собственную шахту под Лестером.

Водная сила

Для отопления уголь был незаменим, но движимые им паровые машины конкурировали со старым и сравнительно чистым источником энергии – водяным колесом. Изобретенные в Азии, водяные колеса использовались там для подъема воды и орошения полей, мастера средневековой Европы нашли им множество новых применений. После заката Рима и до самой Промышленной революции массовое использование водной энергии в переработке сырья было самым большим отличием европейской экономики от ее восточных конкурентов – Китая, Индии, исламского Леванта. Деревянные машины, соединенные валом с водяным колесом, поднимали воду, мололи зерно, пилили древесину, резали и шлифовали строительные камни. Они поднимали руду из шахт, дробили ее, задували воздух в металлургические печи и ковали металл. Сложные механизмы, работавшие на водяном колесе, пряли волокна – сначала шелк, потом хлопок. В Книгу судного дня, перечислявшую все объекты земельной собственности в Англии в 1086 году, занесены 6000 водяных мельниц; их число росло, используя пригодные для запруд водопады, перепады и повороты рек. Водяные мельницы, лесопилки и фабрики были очень дорогими сооружениями. Само по себе водяное колесо не было особенно сложным; труднее были гидротехнические работы. Впереди колеса ставили запруду или плотину, поднимая уровень воды и создавая резервуар, который затоплял землю вверх по течению. Огромное вертикальное колесо надо было поставить на прочный фундамент, защищенный от оползня и вибрации. Из резервуара в обход плотины к нему шел точно рассчитанный водоотвод. На одной оси с колесом располагалась машина, преобразующая крутящий момент колеса во вращение жерновов или в возвратно-поступательное движение мехов, пилы или молота. Соединенные метровыми шестернями, машины стояли под одной крышей с колесом; огромная конструкция скрипела, тряслась и шаталась. Но деревянные колеса работали долго – до двадцати лет и были гораздо надежнее первых паровых машин. Их недостатком была зависимость от уровня воды в реке, а значит, от сезона и климата.

До нас дошло множество стационарных мельниц, потому что они требовали земляных работ и больших зданий, которые еще долго продолжали использоваться. Но еще больше водяных мельниц были плавучими. На баржу ставили одно или два колеса, привязывали ее на стремнине, и такая мельница могла молоть муку или пилить доски в течение десятилетий. Плавучие мельницы не сохранились, но они запечатлены на картинах XV–XVIII веков. Их было особенно много в речных бассейнах Северной Европы. Дешевле стационарных мельниц, они не занимали земли, не требовали плотин и не зависели от уровня воды. Но стационарные мельницы было легче масштабировать – ставить новые колеса и соединять с новыми машинами. В этом состоял путь Промышленной революции.

Особенностью водяных мельниц было то, что остановить их было невозможно; производственные процессы становились непрерывными. Экономя ручной труд и делая безработными тысячи людей, эти фабрики требовали постоянного присутствия обученных операторов; от них ожидалась полная занятость, и многие заводы включали общежития. Резко удешевив переработку зерна, дерева и волокон, заводы играли первостепенную роль в хозяйственной жизни своих стран. Преображая экономику, эти гидротехнические комплексы с их плотинами, прудами, мостами, каналами, шлюзами и акведуками меняли экологию. Одни земли заливало водой, другие осушались, третьи заболачивались. Поля и леса вокруг фабрик застраивались, там росли новые города. Даже простая мельница с вертикальным колесом в 1–2 лошадиные силы и каменными жерновами для помола зерна высвобождала 50–60 человек, в основном женщин, от изнурительной ручной работы. Создавая дорогой, пользовавшийся постоянным спросом товар с минимальным участием труда, такие мельницы были центрами сосредоточения капитала. Благодаря им росли цены на землю; крупные землевладельцы, готовые к большим вложениям и длительному возврату капитала, например монастыри, получили возможность превратить свои земли и реки в источник капитала. От Страсбурга до Болоньи и от Тампере до Луганска, многие города Европы обязаны своим быстрым ростом фабрикам, работавшим на воде. Все более разнообразные машины, соединенные валами с водяными колесами, создавали капитал и технологии для Промышленной революции, которая потом использовала похожие механизмы, соединив их с паровыми машинами.