[Перевод] Почему мы так долго ждали изобретения молотилки и наступления промышленной революции?
Из книги «Рост индустриального искусства» 1892 года
Съедобные семена спелой пшеницы заключены в оболочку. И после сборки урожая, прежде чем их можно будет перемолоть в муку, сделать из них кашу или посадить в поле для получения урожая следующего года, с них необходимо удалить шелуху. Этот процесс называется молотьбой, или обмолотом.
Оболочка у семян прочная, поэтому молотьба требует много усилий. Традиционно её проводили при помощи цепа. Цеп — это просто короткая палка, соединённая с длинной верёвкой или цепью. Зерно разбрасывали по земле и били по нему палкой, чтобы вскрыть оболочку.
Среди других методов можно упомянуть «вытаптывание», когда деревенский скот топтался копытами по зёрнам или протаскивал по ним специальные салазки (по-латыни они назывались tribulum, и от этого слова в английском произошло tribulation, что означает «несчастье», «бедствие»).
Вытаптывание
Иногда зёрна тёрли о проволочное сито или засыпали в мешок и били по нему камнями. По-английски молотьба будет threshing, а архаичное написание этого слова — thrashing, что в современном языке означает «взбучка», «порка».
Поскольку молотьба была одним из наиболее энергозатратных этапов сбора пшеницы, она естественным образом требовала механизации. Молотилка — относительно простое устройство — как и хлопкоочистительная машина, челнок или велосипед, оно не требовало никаких научных открытий. И тем не менее, молотилки практически нигде не использовались вплоть до конца XVIII века в Британии и начала XIX века — в США.
Возникает вопрос: почему мы так долго ждали изобретения молотилки?
Ранние заявки и концепции
Нет, не потому, что никому не приходило в голову механизировать обмолот. Принято считать, что промышленная революция оказалась небывало изобретательной эпохой, по сравнению с которой предыдущие года в упор не видели изобретений. Однако стоит вспомнить, что и до XVIII века случались изобретения, многие из которых затем повсеместно использовались — особенно, когда они помогали в самых необходимых экономических процессах. Ткацкий станок и печатный пресс появились за несколько столетий до молотилки, и не сказать, чтобы кто-то из них был гораздо проще её [В России мастеровые Андрей Терентьев и Моисей Крик «придумали, как хлеб водою молотить» в 1655 году. В Измайловской вотчине царя Алексея Михайловича они построили молотилку с цепами и ступами, действовавшую от водяного колеса. / прим. пер.].
Молотилка упоминается в английских патентах ещё в 1636 году (с исторической точки зрения — почти сразу после работ Галилея и Фрэнсиса Бэкона). Сэр Джон Кристофер ван Берг, рыцарь Моравийский (сегодня это часть Чехии), сбежав от религиозных войн в Германии под протекцию английского короля Карла I, предложил ему и всей Англии свои идеи по поводу «различных механических инструментов и конструкций, работающих посредством весов». По современным стандартам патент получился слишком обширным и туманным. В нём перечислялось невероятное разнообразие машин: для накачки воды, стирки одежды, готовки мяса, раздувания кузнечных мехов, дноуглубления рек, подъёма затонувших кораблей, измерения расстояний и глубин — практически для всех механических задач. Ближе к концу списка упоминается изобретение «возбуждаемое ветром, водой или же лошадьми для чистого обмолота кукурузы (зерна), посредством которого множество теряемого ныне урожая можно сохранить, получая солому с качеством сена». В то время патенты не требовали подробных описаний, диаграмм или моделей, поэтому непонятно, как подобная машина могла работать, и было ли вообще это изобретение реальным. Суть в том, что уже к началу XVII века молотилка казалось нужной и возможной.
Почему бы и нет? Помол зерна в муку был механизирован водяными мельницами ещё в древнем Риме. Процесс обмолота был достаточно похож, так что мельница схожего рода вполне справилась бы и с ним. Через сто лет после ван Берга изобретатели на самом деле начали работать над этой задачей. Майкл Мензис из Шотландии запатентовал молотилку в 1734 году, а кроме него в XVIII веке было и ещё несколько попыток.
Так почему ни одна из этих машин не распространилась широко?
Проблемы с надёжностью
Одна из подсказок следует из отчётов об испытаниях ранних прототипов.
Некоторые подобные машины просто ломались. Про одну из машин Мензиса один историк писал: «вследствие большой скорости, необходимой для достижения идеального результата, машины эти вскоре ломались, и изобретение впало в немилость». Ещё одну такую машину испытывали в Шотландии в конце XVIII века, однако «всего через несколько минут модель разорвало на кусочки».
А когда они не ломались, они часто не могли нормально работать. В испытаниях 1753 года обнаружилось, что машина «отрывает ростки ячменя и пшеницы, вместо того, чтобы очищать зерно, и в лучшем случае подойдёт для овса». Во время другой попытки в конце XVIII века выяснилось: «Вследствие опытов над этим агрегатом он показал себя дефективным, как произведя слишком мало работы за отведённое время, так и повредив зерно, к тому же и сам видимо пострадал, и тем значительно снизил свою рыночную ценность».
В целом историк Макклиланд пишет, что молотилки конца XVIII — начала XIX веков находились «среди самых сложных и дорогих сельскохозяйственных агрегатов Америки и Британии. Высокая их стоимость и частые поломки не способствовали их быстрому принятию, когда 'наименьшей их неисправностью была смерть машины целиком' ». Он пишет о том, что и Вашингтон, и Джефферсон интересовались молотилками, но:
Машина Вашингтона, построенная по планам Уильяма Букера, вскоре продемонстрировала неудовлетворительные результаты. У машины Мэриленда, построенной с помощью планов полковника Андерсона, искривилось колесо, и её забросили. В 1802 году иммигрант из Эдинбурга продемонстрировал в Средне-Атлантических штатах «шесть-семь» машин, основанных на «шотландском принципе», но у всех их вскоре начались проблемы, с которыми не смогли справиться «обычные работники». Машину, запатентованную в 1803 году Джедедайей Тёрнер, и основанную «на совершенно новых и очень простых принципах», так никогда и не начали производить. Возможно, Вашингтон обращался ко многим потенциальным сельскохозяйственным пионерам, выражая своё разочарование этой новой и перспективной технологией в 1793 году: «Я уже столько перевидал начавшихся и окончившихся изобретений, что почти уже решил придерживаться старого способа обмолота».
В чём была проблема?
Одной из сложных задач было найти правильную базовую идею дизайна машины. Как это часто бывает, некоторые из ранних попыток пытались слишком точно имитировать работу человека — эти машины автоматизировали движения цепа, продолжая при этом молотить зерно, лежащее на земле. Такой принцип получил название «избиения».
Схема машины-«избивалки»
«Все машины, работавшие на принципе избиения, страдали от одной и той же проблемы. Ударная нагрузка, вызванная механическими движениями, отделявшими зерно, вызывала быструю поломку частей машины, приводя её в ветхость», писал Макклиланд. Эта проблема не миновала и машину Мензиса 1734 года.
Ещё одна «избивалка»
Принцип «протирания» был лучшей идеей. Он был больше похож на работу мельницы или хлопкоочистительной машины: зерно поступало во вращающийся барабан, колышки или другие выступы которого стирали шелуху с семян. И хотя споры насчёт того, как лучше молотить — избивать или перетирать — шли вплоть до 1830-х годов, все успешно работавшие машины принадлежали ко второму типу.
Обмолоточная машина Мейкля, 1786 год
Однако остаётся впечатление, что обмолоточная машина не получила распространения вплоть до одного ключевого прорыва в схеме её работы. Нельзя назвать одного изобретателя молотилки, или точную дату её появления. Последовательность изобретений растянулась на несколько поколений: Эндрю Мейкль построил первую такую успешную машину в Шотландии в 1786 году: Джозеф Поуп изобрёл её популярный вариант в США в 1820-м: братья Питтс улучшили её систему привода и провеивания (очистки зерна от плевел и мусора) в 1830-х.
Обмолоточная машина Поупа, 1832
Нельзя также сказать, что какая-то одна схема стала наиболее популярной. История рассказывает нам о постепенных улучшениях эффективности, надёжности и стоимости, благодаря которым машину принимало всё большее количество фермеров. Подобная тенденция постепенного улучшения применима к большинству изобретений — даже тех, у которых есть свой «герой» и точная дата изобретения. Но даже с этой точки зрения у молотилки получается необычно долгая и постепенная история развития.
По моему мнению, схема работы успешной молотилки как раз немного превышала порог сложности комбинации из достаточно большой силы и достаточно деликатного обращения с материалом. Ткацкий станок — это достаточно сложная машина, выполняющая замысловатую работу, но при этом не прикладывающая к материалу значительных усилий. Мельница, которая мелет муку, или падающий молот в кузнице, оказывают очень сильное воздействие на материал, однако ничего сложного или тонкого в их работе нет. Упомянутые устройства использовались задолго до Промышленной революции. Но молотилке требовались оба эти качества, причём в такой комбинации, из-за которой качество изготовления механизма стало критично важным. Только так машина могла соответствовать высоким стандартам надёжности и стать практичным инструментом, пригодным для реального применения. Этому способствовала простая и надёжная схема работы –, но грамотное её исполнение значило не меньше.
Проблемы производства
И вот некоторые свидетельства в пользу этого, взятые из исторических источников:
Периодическое издание сельскохозяйственной тематики Genesee Farmer в апреле 1831 года пишет в статье, посвящённой молотилкам:
Одна из важнейших причин отказа подобных машин разных конструкций заключается в ненадёжной, дешёвой и беспечной манере, в которой они изготовлены. Часто их делают обычные плотники, если их можно так назвать — люди, едва способные изготовить ручку для двери сарая.Вследствие всего этого фермер часто получает плохо продуманную, непрочную и шаткую машину, которую после каждого оборота приходиться заваривать, укреплять гвоздями и скобами.
В продолжении статьи автор даёт конкретные советы по сборке и использованию материалов этих машин:
Движущаяся машина, работающая на силе лошадей или же воды, должна быть так же хорошо сконструирована, и с использованием таких же хороших материалов, как мельница для муки. Делать основное колесо и шестерню из дерева — это даже хуже, чем бесполезно. Положиться можно только на самый мягкий и лучший чугун.
Уже отмечалось, что использование железа вместо дерева стало одним из ключевых шагов, предпринятых Генри Модсли для увеличения точности станков.
В книге 1843 года Рэнсом выступает в защиту молотилки, опровергая её плохую репутацию, приобретённую вследствие плохого изготовления:
Слышны предостережения против использования подобных машин, поскольку они ломают стебель, царапают и повреждают ячмень, делая его непригодным к осолаживанию; однако все эти неприятности случаются не из-за принципов работы машин, а из-за того, в какое состояние они часто приходят в руках рабочих;, а иногда это происходит из-за недостатка навыков или желания, а также неправильных решений тех, кто ими управляет.Многие подобные машины изготавливают люди, не способные похвастаться какими бы то ни было познаниями в механизации. Они покупают никуда не годные отливки, и с помощью деревенских умельцев изготавливают имитацию качественных механизмов. Усовершенствование этих машин должно полагаться подгонку всех их частей с математической точностью, на чёткое и точное совмещение всех их частей. Неразумно поэтому ожидать, что строительство подобной машины можно осуществить в таком месте, где есть только кузня да верстак. В результате появляется определённая степень недоверия к эти машинам, несправедливо переносимая на принципы их работы.
Если качество производства было критически важным фактором, как изготавливали самые первые машины?
Производственные системы
Сегодня сельскохозяйственное оборудование производят крупные специализированные компании, распространяющие свою продукцию по всей планете. Но в XVIII и XIX веках ничего такого не было. Под «сельскохозяйственным оборудованием» подразумевались плуги, серпы и телеги, а изготавливали его местные умельцы — городские плотники, кузнецы и каретники. В мире не просто было очень мало крупных производителей — до серьёзного распространения железных дорог в середине XIX века не было эффективных сетей для доставки продукции большому количеству фермеров.
Из рекламы ранних изобретателей молотилок видно, какие способы приобретения своих машин они предполагали.
«The Virginia Gazette», Уильямсбург, 1772
Во многих случаях изобретатели предлагали прислать планы и/или модели, предполагая, что машину будут строить местные мастеровые — плотник или мельничных дел мастер [millwright] (последние были ближайшим аналогом инженеров-механиков в XVIII веке). В рекламе 1772 года из газеты The Virginia Gazette восхваляется изобретение, «которое сможет осуществить любой мало-мальски способный плотник» или даже «слуги хозяина». Более чем 50 лет спустя, в 1823 году, мало что поменялось. В статье издания American Farmer, описывающей молотилку Джозефа Поупа, цитируется письмо от сына умершего изобретателя, который говорит, что эту машину «можно собрать очень дешёво — материалы, включая станину, обойдутся в $13, а сделать её может любой квалифицированный рабочий (плотник или столяр) за 12 дней».
В других случаях изобретатели предлагали высылать не планы, а запчасти «с необходимостью самостоятельной сборки». В 1735 году Эндрю Гуд Райт из Эдинбурга рекламировал свою молотилку так: «Желающие их приобрести отправляйте заявки в Эдинбург. Получать посылку должен мельничных дел мастер, чтобы он понял, как собирать машину; любой подобный специалист справится с этим делом, увидев однажды эту машину в действии». Он также упоминает о возможности приобретения лицензии на распространение: «Мельничных дел мастера с рекомендациями от джентльменов могут приехать в Эдинбург, дабы разобраться в принципе работы машины, и смогут изготавливать их по всей стране на условиях лицензии». В рекламе 1796 года «Джон Джабб, мельничных дел мастер и изготовитель механизмов», предлагает оба варианта: он «отправит машину в любую часть Королевства» за 25 гиней плюс стоимость пересылки, или отправит планы вместе «машиной, изготовленной в Лидсе, разобранной, с тщательно размеченными запчастями — так, чтобы любой рабочий с лёгкостью мог собрать её».
The National Gazette, Филадельфия, 1823
Есть свидетельства того, что молотилки процветали там и тогда, где их собирали их изобретатели, или опытные механики, решившие специализироваться на них. В одном источнике сообщается, что к 1800 году «почти все молотилки в Англии» были изготовлены одним «промышленным рабочим по имени Стивенсон». В статье хвалили эти машины за то, что их легко было крутить вручную, за малое трение — «однозначная гарантия качественной работы». Изобретатель Джозеф Поуп вскоре после выхода этой статьи договорился с производителем машин о производстве его молотилки.
С мая по октябрь 1823 года в «Philadelphia National Gazette» публиковалась реклама, в которой говорилось, что «господа S.V. Merrick & Co. Engine Manufacturers, Филадельфия» наделены привилегией производить и продавать его машину; потенциальных клиентов поощряли «обращаться» за машиной именно к ним. В то время у производителя двигателей был хорошо оборудованный механический цех с точными инструментами и квалифицированными рабочими, что было обязательным для изготовления надежных машин.
По итогам, в первые десятилетия существования молотилка страдала от плохого качества изготовления ввиду отсутствие специализированных слесарей.
Контраст с жаткой
Для сравнения рассмотрим близкое по теме сельскохозяйственное оборудование, изобретённое на несколько десятилетий позже: жатку.
Жатка Маккормика, 1831, «Scientific American»
Жатка срезала стебли злаков в поле, автоматизируя шаг, непосредственно предшествующий обмолоту. Как и в случае с молотилкой, критически важной характеристикой жатки была надёжность — у ранних моделей не получалось срезать запутанные стебли, они засорялись, если стебли были сырые, или плохо справлялись с холмами.
Одну из наиболее успешных жаток придумал Сайрус Маккормик. Он начал продавать их в 1840-х, но не стал полагаться ни на местных мастеров, ни на производственных партнёров. Первые машины он сделал сам, и в итоге создал большую центральную фабрику.
Маккормик пытался выйти на национальный рынок, но ему мешали примитивные сети грузоперевозок. Один из его биографов, Кассон, в 1909 году писал:
Чтобы доставить сем жаток, проданных в 1844 году, на Запад, сначала их нужно было фургонами перевезти в Скотсвилл, потом каналом в Ричмонд, затем по реке Джеймс к Атлантическому океану, вокруг Флориды до Нового Орлеана, там перегрузить на речное судно, шедшее вверх по рекам Миссисипи и Огайо до Цинциннати, а оттуда в разных направлениях — до ожидавших поставки фермеров. Четыре жатки опоздали к началу сбора урожая 1844 года, и за две из них не заплатили.
Позднее Маккормик переехал из Виргинии в Чикаго, открыв офис в сердце транспортной сети, объединявшем железные дороги и водные пути — и при этом ближе всего к крупнейшему его рынку на Среднем Западе (с плоскими угодьями и нехваткой рабочих рук).
Он также привнёс несколько инноваций в бизнес-практики: он активно рекламировался в газетах, организовывал полевые демонстрации, предлагал фермерам письменную гарантию и беспроцентную рассрочку до следующего урожая, и в каждом регионе строил свою сеть дистрибьюторов.
Ни один из изобретателей, о которых я читал, не делал ничего подобного с молотилками — по крайней мере, до 1830-х годов, когда они уже достаточно сильно распространились.
Почему на это ушло столько времени?
Вопрос распространения молотилки включается в более общий вопрос, интересующий меня: почему мы так долго ждали Промышленной революции?
Некоторые изобретения зависели от теоретических концепций, открытых только во время Научной революции — электрогенератор или паровой двигатель. Другие не зависели: молотилка, хлопкоочистительная машина, прялка «Дженни». В чём разница между этими и другими, казалось бы сходными по сложности и важности изобретениями, принятыми обществом на столетия ранее — ткацким станком, прялкой, печатным прессом?
Одна из причин — возможность производить доступные и надёжные машины. Вероятно, эта же возможность была важна для появления велосипеда — и, вероятно, даже более важна; я уже писал об этом в одной из статей. Ещё один пример приводит в своей книге 2009 года Роберт Аллен — производство точных деталей для часов было необходимо для появления ранней версии прядильной машины, известной, как «ватермашина» (и работавшей от водяного колеса). «Часовая промышленность стала источником шестерёнок — в частности, латунных — именно эти шестерёнки стали точными деталями ватермашины. Без часовщиков ватермашину невозможно было бы спроектировать».
Вторая причина — для любого изобретения должны существовать предпосылки. Если требуется особое производство, централизованному производителю нужен доступ на обширный рынок. Для этого требуется коммуникационная инфраструктура, типа газет, для рекламы товаров, и транспортная инфраструктура, типа железных дорог, для их доставки.
Ещё одна причина, по которой механизация пришла в текстильную промышленность на десятилетия раньше сельского хозяйства, заключается, вероятно, в разных бизнес-моделях. Ричард Аркрайт изготавливал свои прялки не для того, чтобы, как Маккормик свои жатки, продавать их другим, а для того, чтобы производить дешёвую нить. Он сам был рынком для своих машин, они были инвестициями в бизнес нового типа. Такая бизнес-модель не была доступной для ранних производителей сельскохозяйственного оборудования.
Ещё одним поучительным сравнением будет паровой двигатель, для которого тоже требовалось существование производства высокой точности и качества. Компания «Бултон и Ватт» перешла к постройке централизованных фабрик специального назначения в 1770-х, за десятилетия до того, как эта модель пришла в сельскохозяйственное оборудование. Я предполагаю, что рынок фермеров состоял из большого количества мелких и географически разбросанных клиентов — в отличие от горной добычи, металлургов, пивоварен, и других клиентов, приобретавших двигатели Ватта. Поэтому в сельском хозяйстве проблемы маркетинга и дистрибуции были существенно более сложными. Не говоря уже о том, что, к примеру, добыча руды давала больше возможностей для капиталовложений в оборудование, чем фермерство.
Маховые колёса
Вероятно, всё это можно обозначить одним словом, инфраструктура. Способность производить оборудование заключается в инфраструктуре, типа железных дорог и газет (а сегодня — перевозок грузовиками и интернета). Инфраструктура уменьшает количество энергии, необходимой для активации любой разработки. Иногда сами разработки улучшают инфраструктуру, что создаёт самоподдерживающийся цикл, порождающий экспоненциальный рост.
Достаточно ли этого для описания скорости прогресса в нашей истории? Нужно ли нам вводить культурные причины — общий фактор изобретательности — «идею прогресса» от Джоэля Мокира против «поклонения предкам» и «чести и престижа буржуазии» Дейдры Макклоски? Кажется очевидным, что имеет значение, считали ли люди прогресс возможным и нужным. Если это не так, кажется удивительным совпадением, что Промышленная революция началась вскоре после трудов Бэйкона и начала Научной революции, причём в той же части света. Однако теперь, когда я лучше стал понимать проблемы изобретателей молотилки XVIII века, я склоняюсь в пользу инфраструктуры как главной причины задержки.
Или, говоря шире, я представляю себе существование набора перекрывающихся маховых колёс, каждое из которых создаёт свой добродетельный цикл. Улучшение инфраструктуры ускоряет прогресс, создающий в свою очередь больше инфраструктуры лучшего качества. Вера в прогресс порождает реальный прогресс, подкрепляющий веру. Прибавление дохода позволяет инвестировать в прогресс, порождающий ещё большее прибавление. Наука ведёт к прогрессу, помогающему продвигать науку. А поскольку все эти колёса пересекаются на прогрессе, все они усиливают друг друга косвенно, а может быть, и напрямую.
