Прожорливость машин не так уже бросалась в глаза там, где рядом лежали горы угля, как в каменноугольных копях. Огнедействующий насос давал возможность добираться до глубоких залежей, и с прожорливостью его в копях можно было мириться. Но, для того чтобы ньюкоменовская машина могла применяться с выгодой в других рудниках, не очень обеспеченных углем, надо было сделать ее более экономичной. Об улучшении атмосферных машин стали думать и Ньюкомен, и инженеры, и механики, имевшие с ними дело.
Есть хорошая русская пословица: «На ловца и зверь бежит». Это значит, что мелькнувшее перед глазами явление или предмет приводит к догадке, к открытию только тогда, когда мы сами ищем отражение, которое помогло бы нам в нашем деле, в нашей заботе. Иначе мы не обратим на него внимания, даже не заметим его, как не замечаем, скажем, белок в лесу, если ищем грибы, и, наоборот, не видим грибов, если охотимся на белок!
Одно наблюдение позволило Ньюкомену, все время думавшему об усовершенствовании своей машины, внести в нее важное улучшение. Однажды он заметил, что как будто без всяких видимых причин машина начала работать быстрее, чем обычно. Ньюкомен заинтересовался этим явлением и стал внимательно осматривать механизм. Он увидел, что поршень, неплотно пригнанный к цилиндру, пропускает при обливании струю воды в самый цилиндр. Такое вбрызгивание холодной воды в самый цилиндр вело, оказывается, к чрезвычайно быстрой конденсации пара. От этого и ускорялась работа машины.
Ньюкомен воспользовался своим наблюдением. Теперь, строя новые машины, он не стал обливать водой цилиндр, как раньше, а начал вбрызгивать воду внутрь цилиндра, что, кстати сказать, предложил и Дезагюлье в 1715 году.
Машины Ньюкомена стали работать много быстрее и экономичнее благодаря внесенному им изменению в конструкцию. Можно ли, однако, считать, как считали авторы старых книг по истории техники, что внесенное Ньюкоменом усовершенствование является делом счастливого случая и не составляет заслуги конструктора?
Кладя непроходимую пропасть между «душой» и телом, отрицая зависимость нашего мышления от окружающего мира, от воздействия общеприродной и социальной среды, авторы тех книг не видели связи между случайностью и закономерностью, между случаем и необходимостью. Известный русский химик академик П. И. Вальден утверждал даже в одной из своих книг, что «почти все великое, что у нас имеется и в науке и в технике, главным образом найдено при помощи случая».
Но вот перед нами типично «случайная» находка Ньюкомена, а между тем ничего случайного в ней мы не видим, все закономерно, все необходимо: Ньюкомен горит желанием усовершенствовать свою машину; он постоянно наблюдает ее работу; следит за исправностью механизма; каждое изменение в ее работе отражается в его мозгу. В поисках решения своей задачи конструктор обращается к запечатлевшимся в мозгу отражениям, то расчленяя их на части, то, наоборот, соединяя одно с другим. Комбинируя их целостными или по частям, он проверяет затем правильность этих комбинаций в технике и приходит к объективной истине: вводить воду для охлаждения цилиндра в самый цилиндр выгоднее, нежели обливать цилиндр снаружи!
Никакого прибежища для случайности тут нет. Весь процесс развивается по ясной формуле В. И. Ленина:
«От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике — таков диалектический путь познания истины, познания объективной реальности».
В дальнейшем мы увидим, что творческий процесс далеко не всегда развивается так прямо и непосредственно, как это было у английского кузнеца. Отдельные звенья этого процесса часто остаются скрытыми и для окружающих и для самого творца. Иногда они просто позабываются, иногда ускользают от наблюдения: тогда говорят, что решение найдено интуитивно, бессознательно, чутьем. Бывает и так, что конструктор сам скрывает подробности, приведшие к открытию, чтобы не упоминать о работах своих предшественников или чтобы придать большее значение своей работе.
Принадлежность к тому или другому ремесленному цеху обязывала их членов тщательно скрывать свой опыт и приемы от конкурентов. Цеховые секреты составляли такую тайну, что, например, наследникам англичанина Дудлея удалось держать в секрете его способ плавки железной руды на каменном угле целое столетие, до тех пор, пока способ этот не был найден заново другими.
В капиталистическом обществе изобретатель вынужден, чтобы не лишиться выгод от своего открытия, таиться ото всех, не то что рассказывать о нем во всех подробностях. Так что вуаль таинственности, загадочности и недоступности на творческий процесс в значительной мере накидывают сами люди, называя «случаем» закономерное вмешательство объективного мира в творческий процесс.
Без такого прямого или косвенного вмешательства со стороны живой природы или созданных руками человека конструкций вряд ли могла родиться и тем более осуществиться мысль об устройстве автоматического распределения пара и воды в машинах Ньюкомена. Говорят, что такую мысль подал изобретателям один бойкий мальчик, по имени Гемфри Поттер. Его приставили к машине Ньюкомена в Корнуэльсе открывать и закрывать краны. Один из этих кранов впускал пар из котла в цилиндр, а другой подавал из бачка воду в цилиндр. Скучая за своей однообразной работой, мальчуган будто бы сообразил, что ее может выполнить сама машина, в то время как он будет читать книжки или играть в бабки сам с собой. Для этого он соединил веревочками рукоятки кранов с движущимися частями машины. Проделал он все это с таким расчетом, чтобы машина без всякой его помощи стала сама аккуратно и своевременно открывать и закрывать краны.
Вряд ли автоматическое парораспределение было делом рук мальчика. Идею поручить самой машине открывать и закрывать вовремя краны высказывал уже Лейбниц в одном из писем к Папену по поводу его машины. Его идеей, конечно, могли воспользоваться и конструкторы ньюкоменовских машин. Автоматическое парораспределение, кстати довольно сложное по конструкции, ввел в 1718 году инженер Бейтон. Изобретение автоматического распределения воды и пара имело огромное значение, так как освобождало машину от надсмотрщика.
Значительные усовершенствования в машину внес инженер Смитон, выдающийся английский конструктор. Он долго изучал машину Ньюкомена на работе, а выяснив причины ее неэкономичности и маломощности, перестроил ее. Он стал с большей точностью пригонять поршень к стенкам цилиндра, чтобы устранить зазоры, в которые мог уходить рабочий пар, поставил дополнительный паровой котел, чтобы увеличить мощность машины, и урегулировал качания коромысла.
В машинах, построенных Смитоном, расход пара уменьшился вдвое. В общем, как видите, паровая машина с первых же шагов своего развития проходила через много рук, и над созданием ее трудились не только французы и англичане. В Германии распространению паровых машин особенно содействовал механик Леупольд, выпустивший в 1724 году сводное описание их устройств. В своем сочинении Леупольд не только рассказывает об известных ему атмосферных водоотливных машинах, где водяной пар применяется главным образом лишь для получения вакуума, но и высказывает снова мысль о том, что давление пара может работать само по себе в цилиндре с поршнем.
Постепенно усовершенствованная водоотливная машина Ньюкомена все больше и больше распространялась. В середине XVIII века в одном только Ньюкестле, центре углепромышленной Англии, насчитывалось шестьдесят таких машин. Изобретение Ньюкомена получило известность далеко за пределами Англии. Даже в далекой России, на осушительных работах в Кронштадте, применялся огнедействующий насос Ньюкомена. Его выписало из Англии правительство Екатерины II.
Конструктивно водоотливная машина Ньюкомена состояла из двух самостоятельных частей, объединенных коромыслом: старинного водяного насоса на одном конце и парового цилиндра Папена с отдельным котлом — на другом. Казалось, теперь уже нетрудно было догадаться, что паровой цилиндр, производящий при помощи атмосферного давления, огня и пара движущую силу, может не только качать воду насосом, но и совершать какую-нибудь другую полезную работу. Прошло, однако, еще много времени, прежде чем паровые машины получили применение в других областях.
В чем же тут дело? В недостатке знаний, в слабости технических средств, в ошибках изобретательской мысли?
Да, отчасти в этом, но не только в этом! Дело заключается в том, что техника всегда идет на поводу у промышленности, хотя в то же время толкает хозяйство вперед, содействуя развитию производительных сил. Всякое изобретение вырастает из потребностей своего времени и, в свою очередь, порождает новые потребности. И вот, лишь идя навстречу потребностям своего времени, угадывая, чувствуя, понимая нужду хозяйства, техника правильно и успешно разрешает свои задачи.
Потребность хозяйства страны, запросы промышленности, требования культуры определяют полет творческой фантазии, направляют, сосредоточивают мысль изобретателя. Только в таких условиях изобретатель оказывается способным преодолевать и несовершенство технических средств, и недостаточность теоретических знаний, и косность собственной мысли.
Техника и промышленность, мысль изобретателя и запросы времени живут в прочной, органической связи друг с другом. Нет ничего случайного в том, что паровая машина рождалась у воды, у колодца, у водяного насоса. Водоотливная машина была необходима промышленности. Но водоотливная машина, спасая шахты от затопления, освобождая горняков для их прямой работы, тем самым способствовала развитию горного дела, добыче угля, добыче железной руды. Уголь становился дешевле, спрос на металл рос благодаря появлению разного рода машин, в том числе и водоотливных, а вместе с ростом машиностроения, естественно, развивалась металлургия.
Металлурги, подчиняясь королевскому указу, перешли при выплавке железных руд на каменный уголь, точнее — на кокс. Коксовые же домны требовали более сильного и равномерного дутья, чем древесно-угольные. Прежние воздуходувные мехи стали служить плохо.