Алхимия и жизнь. Как люди и материалы меняли друг друга

Почти стальной человек

Когда осенью 1856 г. до США донеслись вести о том, что сэр Генри Бессемер разработал процесс выплавки стали путем продувки железа воздухом, народ возликовал. Сталь свяжет страну мостами и скрепит ее рельсами. Однако Уильям Келли пришел в ужас от новости о бессемеровском изобретении. У него тоже был рецепт выплавки металла с помощью продувки воздухом, который ему показался сходным с идеей Бессемера. Если Келли хотел сделать себе имя, ему следовало опередить Бессемера и поскорее подать заявку на патент.

Все, о чем в этой жизни мечтал Уильям Келли, – это достичь признания, как его отец. Тот был уважаемым и богатым человеком, заслуженным жителем Питтсбурга, но Келли-младший не унаследовал от отца нужных для успеха черт характера. Родившийся в 1811 г. Уильям Келли вырос высоким, худощавым и, казалось, лишенным амбиций мужчиной. Он стал коммивояжером, торгуя вместе с братом Джоном одеждой^[82] в компании под названием McShane & Kelly. Работа его устраивала, он мог повидать страну и был старшим компаньоном. Но у судьбы были другие планы. Огонь уничтожил склад его компании. Примерно в то же время в одной из командировок Уильям познакомился с Милдред Грейси, жившей в Эддивилле, штат Кентукки, городке неподалеку от Цинциннати. Он переехал туда, поближе к ней.

Так Келли, которому было уже под сорок, начал все заново, поселившись в чужих местах, где его никто не знал. Чтобы заработать на жизнь в этом маленьком городке в сельской местности, в 1847 г. они с братом купили Эддивилльский железоделательный завод (Eddyville Iron Works), который переименовали в Kelly & Company. Уильям Келли женился на Милдред и получил дополнительные средства на развитие предприятия от обеспеченного тестя. Завод располагался на берегах реки Камберленд, и расстояние в несколько миль разделяло два его цеха – доменную печь в Сувани и кричный горн в Юнионе. Печь переплавляла добытую в рудниках железную руду в передельный чугун, а кричный горн превращал этот металл в бруски сварочного железа. Уильям управлял работой доменной печи и кричного горна, а его брат занимался финансами. Ни один из них раньше не имел опыта в металлургии^[83].

Компания располагала всем оборудованием, необходимым для превращения передельного чугуна в сварочное железо, то есть из железа с высоким содержанием углерода – в его же разновидность с более низким содержанием. Предпочтительным было железо с меньшим процентом углерода – скажем, ниже 0,4 %. При этом в передельном чугуне его более 4 %.

Железоделательный завод Келли располагался удачно и имел доступ к множеству ресурсов, в частности к хорошему источнику железной руды и большим лесам в непосредственной близости. Из древесины получали древесный уголь, который использовали для поддержания жара в печи. Топливо для печи было одной из главных статей расходов завода, так что Келли искал способ на нем сэкономить.

Считается, что однажды в 1847 г. Келли увидел, как один из рабочих кричного горна обдувает воздухом поверхность расплавленного чугуна в чане. Будучи наблюдательным новичком, он ожидал, что воздух охладит металл, но поток воздуха вызвал противоположную реакцию. Расплавленный металл стал еще горячее. Добавление воздуха повысило его температуру, так как произошла химическая реакция. «После тщательного наблюдения, – написал Келли спустя много лет, – у меня возникла идея, что, когда металл уже расплавлен, топливо использовать необязательно»^[84]. Келли заметил, что поток воздуха увеличивает температуру и уменьшает потребность в дополнительном топливе для поддержания пламени в доменной печи. Он рассматривал процесс продувки как способ сберечь топливо.

Келли не знал, что воздух делал не только это. Процесс продувки, или, как называл его сам Келли, пневматический процесс, удалял углерод, превращая расплавленный чугун в хороший исходный материал для изготовления стали. Сталь можно было получить, добавив определенное количество углерода обратно. Продувая воздух через расплавленный металл, Келли создал нечто важное, но еще не знал об этом. Пока еще не знал.

Повсюду говорили о предстоящем получении Бессемером американского патента, его заявка была принята в 1856 г. У него был процесс продувки расплавленного металла воздухом. Этот процесс казался похожим на то, что Келли считал собственной идеей, но у продувки Бессемера были другие цели. Тот знал, что продувание воздуха сквозь расплавленный металл вызывает химическую реакцию, удаляя углерод, который он потом мог добавлять обратно в определенном количестве для получения идеальной стали. Келли считал, что продувка снижает потребление топлива.

Через пару недель после того, как Келли узнал о работе Бессемера (30 сентября 1856 г.), он подал жалобу о патентной коллизии в Патентное ведомство США. Келли добивался патентного приоритета своего изобретения, сделанного им в 1847 г. Он представил более двенадцати свидетелей и опротестовал заявление Бессемера^[85].

Но разница между Бессемером и Келли была в том, что у Бессемера имелся отлаженный процесс, а у Келли – нет. Продувка воздухом была не единственным условием получения стали из железа. И Бессемер постиг это путем проб и ошибок.

Ранние опыты Бессемера удаляли углерод из чугуна, как и пневматический процесс Келли. Это хороший первый шаг, потому что излишек углерода делает сталь хрупкой, и она ломается, как сырая морковка. Но создание превосходной стали требует внимания и к остальным ингредиентам, а именно к фосфору и марганцу. Если в стали слишком высок процент фосфора, она получается хрупкой, так что удаление фосфора действует благоприятно. А у марганца противоположный эффект – хрупкой будет сталь со слишком низким его содержанием. Сталеварение не прощает ошибок; это как приготовление суфле, только в металлургии.

В изначальном процессе Бессемер, сам того не понимая, удалял марганец, но не фосфор. Так получилось, что он использовал передельный чугун с низким содержанием фосфора. Ему повезло, но тем, кто пытался повторить его эксперименты, удача не улыбнулась. У них получалась сталь не такого высокого качества, которое сулил Бессемер. Так что, пока он продавал лицензии, он сколотил состояние, но вскоре пришлось вернуть все эти деньги и заплатить штрафы по судебным искам. В конце концов Бессемер был вынужден сочетать свой патент с работой Роберта Муше, имевшего патент на добавление марганца, и Сидни Томаса, обладателя патента на удаление фосфора. Все вместе работало эффективно и стало называться бессемеровским процессом. И если происходящие химические реакции оставались предметом споров, то невежество Келли в этом вопросе было бесспорно, судя по свидетельствам из Патентного ведомства, что соратники Келли считали продувку воздуха сквозь расплавленный металл способом экономии топлива, а не производства высококачественной стали.

Патентное ведомство приняло иск Келли, проигнорировало отсутствие понимания им научной стороны процесса и не заметило расхождений^[86] между его патентной заявкой и доказательствами. Американское патентное ведомство предоставило американскому изобретателю американский патент. Он был выдан 23 июня 1857 г. за номером 17628 и констатировал, что воздух увеличивает температуру расплавленного металла «без использования топлива»^[87]. В названии патента «Усовершенствование процесса производства железа» о стали ни слова.

Хотя Келли стал обладателем патента, толку от этого особого не было. Не сохранилось ни свидетельств продолжения работ по изготовлению стали, ни упоминаний о них в письмах^[88]. К тому же Келли обанкротился. После «Паники 1857 г.», когда британский экономический кризис перекинулся на банки Нью-Йорка, а потом и на все Соединенные Штаты, Келли не мог получить финансирование. Ему пришлось закрыть производство. Он так и не добьется признания, а массовому производству стали придется подождать. Судьба железных дорог и мостов находилась в руках человека, который имел патент, но не пытался производить сталь. Ожидание затянулось еще на несколько лет, когда Патентное ведомство США продлило патент Келли, снова отклонив заявку Бессемера.

Вскоре американские промышленники стали проявлять нетерпение, так как в связи с началом Гражданской войны нужда в стали нарастала. Рельсы, произведенные из простого железа, выходили из строя за два года, и их приходилось часто заменять. А стальные рельсы выдерживали восемнадцать лет эксплуатации^[89]. Американские компании хотели лицензировать процесс сталеварения. В результате правовое соглашение было достигнуто, и все этапы производства этого металла быстро свели в один процесс. Удаление углерода с помощью продувки воздухом применялось в комбинации с этапами введения марганца, удаления фосфора, а затем и добавления точно определенного количества углерода обратно.

Многие сказали бы, что Бессемер одержал победу. И это правда. В США процесс производства стали называли «бессемеровским», и Генри Бессемер обогатился. Но Келли тоже победил, получив признание, о котором так долго мечтал. В городке неподалеку от Эддивилля, штат Кентукки, есть табличка, отмечающая местонахождение доменной печи Келли, с надписью: «Здесь Уильям Келли (1811–1888) открыл способ производства стали, позже названный бессемеровским процессом, который позволил цивилизации перейти из железного века в стальной».

Изготовление стали воплотилось в реальность, а пока росло производство этого великолепного материала, необходимого для строительства государства, обрастал легендами и рецепт ее производства.

Как сталь изменила нас

Бессемеровский процесс напоминает вулкан в котле. Невероятно высокая температура создает расплавленную смесь железа и углерода, которая ярко светится оранжевым, а раскаленный воздух поблизости вибрирует, приобретая причудливые очертания. Если заглянуть в печь, можно увидеть, как над бурлящей поверхностью висит неподвижная мгла, сквозь которую беспорядочно прорываются случайные сполохи пламени. Над варевом клубится дым с вкраплениями ярких желтых и оранжевых искр. Но дым, пламя и искры^[90] – еще только разогрев перед основным выступлением. В горн подается воздух, создавая в нем коктейль из лесного пожара с приправой из фейерверка, как в День независимости США. Пузырящаяся смесь рокочет, расплавленный металл пожирает углерод и воздух. От резких смен цвета – с красного на оранжевый, желтый, а затем на ослепительно белый – режет глаза. Жидкий металл трансформировался. Так рождаются сталь и тот мир, который мы знаем.

С этой расплавленной массы начались стальные рельсы. А стальные рельсы образовали сеть и соединительную ткань всей страны. Следом возникло множество других явлений. Как нетрудно себе представить, люди начали мигрировать, и города начали расти. Возьмем для примера Чикаго: этот железнодорожный узел рос как на дрожжах. В 1850 г. его население составляло 30 000 человек, а к 1890 г. утроилось. Но города не просто росли – там, где раньше их не было, появлялись новые. Множество пыльных городишек, рассыпанных вдоль железнодорожных путей, стали полноценными городами, такими, какими мы их знаем сегодня. Такие мегаполисы, как Альбукерке, Атланта, Биллингс, Шайенн, Фресно, Рино, Риверсайд, Такома и Тусон, – это отпрыски железных дорог. Так рельсы подчинили себе жизнь: преуспевали те, кто был на связи, а кто не был, мог и не выжить.

Современному человеку сложно даже вообразить, какими были поездки до появления железных дорог. Ощущения от путешествия дилижансом передает рассказ Джосайи Куинси (1772–1864), пятнадцатого президента Гарвардского университета, о своей экскурсии из Бостона в Нью-Йорк.

Путь до Нью-Йорка^[91] занял неделю. Кареты были старые и дребезжащие, а большая часть упряжи состояла из веревок. Одна пара лошадей тащила дилижанс 18 миль. Обычно мы доезжали до места ночлега к ночи, если не вмешивались случайности, и в десять часов вечера после скромного ужина отправлялись спать с предупреждением, что нас позовут в три часа утра, однако на самом деле это случалось в половине третьего. А затем хоть в снег, хоть в дождь путник обязан был встать и собраться с помощью фонаря с окнами из роговых пластин и грошовой свечки, а потом отправиться в путь по скверным дорогам, иногда с кучером, обнаруживающим явные признаки опьянения, каковое добросердечные пассажиры лишь усугубляли, предлагая ему на каждой остановке стаканчик тодди. Так мы ехали по 18 миль между сменами лошадей, вынужденные иногда выходить из дилижанса и помогать кучеру вытаскивать его из трясины или рытвины; и после недели трудного пути прибыли в Нью-Йорк.

Путешествие дилижансом было смесью экспедиции и тряски по камням, так что поезда приняли с распростертыми объятиями. Легкость передвижения по железной дороге означала необходимость пересмотра дорожных карт. Пример такой переоценки расстояний можно видеть в «Географическом атласе Соединенных Штатов» (Atlas of the Geography of the Unites States)^[92] 1932 г., где приводятся данные переписи о численности и демографическом составе населения, а также длительность и скорость перемещения из одного пункта в другой. (См. иллюстрации 18 и 19.) Скорость передвижения на картах изображается кривыми, напоминающими контурные линии, как на топографических картах для сложных пеших походов. Взяв за пункт отправления Нью-Йорк, карта показывает, куда можно добраться за определенное время. Судя по этой карте, поездка на дилижансе из Нью-Йорка в Вашингтон в начале XIX в. занимала пять дней. Но для путешествий несколькими десятилетиями позже зоны уже шире. В середине XIX в. путешествие поездом из Нью-Йорка в Вашингтон занимало всего один день. До появления железных дорог, если сын переезжал с женой и детьми за 50 миль от родительского дома, он редко мог позволить себе ездить туда, учитывая, что понадобилось бы два дня. А по рельсам такое путешествие занимало два часа, и бабушки могли видеться с внуками^[93]. С железными дорогами страна испытала то, что географы называют пространственно-временным сжатием. То есть с сокращением времени пути от одного пункта до другого сократилась и значимость расстояния между ними. Иными словами, мир сжался.

До появления железных дорог скорость в двадцать-тридцать миль в час считалась головокружительно высокой; это было в два-три раза быстрее дилижанса. Как и любое нововведение, это встретило сопротивление. «Если бы Господь сотворил наделенные разумом создания способными передвигаться с ужасной скоростью пятнадцать миль в час по железной дороге, Он бы ясно предрек это через Своих святых пророков»^[94]. Эту мысль высказал школьный совет Ланкастера, штат Огайо, в 1828 г., когда железная дорога должна была соединить запад с рекой Миссисипи. Но поезда появились, несмотря на неодобрение, и вместе с ними пришла скорость.

Стальные рельсы изменили и характер торговли. До поездов маленьким магазинчикам приходилось хранить на складах крупные партии продуктов, которые подвергались риску порчи или кражи. По железной дороге поступление новых товаров и пополнение запасов стало возможным каждые пару недель, что позволяло владельцам магазинов снижать объем партий и риски. Кроме того, железные дороги повлияли на малый бизнес. До их появления торговцы на западной границе работали посезонно. Летом продажи шли стабильно, но зимой каналы и реки замерзали, так что покупатели и продукты не могли добраться до магазина. Торговля в те времена означала пир, который сменялся голодовкой. Железная дорога сделала поток товаров постоянным, ведь путешествия больше не зависели от зимних морозов.

Расплавленная смесь железа и углерода, сделавшая возможными стальные рельсы, помогла распределить продукты по всей стране, избавив нас от необходимости полагаться лишь на то, что доступно в нашей местности. Общая длина рельсов в США стремительно росла. В 1840 г., до появления бессемеровского процесса, насчитывалось 3326 миль железнодорожных путей. К 1860 г., всего двадцать лет спустя, было уже 30 600 миль – чуть больше окружности экватора^[95]. К 1900 г. длина рельсов позволяла обогнуть планету десять раз^[96]. А значит, почти каждый уголок Соединенных Штатов теперь имел связь с другими, а вместе с доступностью продукции из разных регионов пришел и аппетит.

Сталь обогатила меню американцев. Чтобы доставлять большие количества еды в каждую тарелку и удовлетворить спрос, рельсы соединили регионы, обладавшие запасами. До железных дорог население полагалось только на собственный труд, и покупка-продажа местных товаров была нормой. Но рельсы соединили страну с разными продуктами, меняя этот уклад. В Миннеаполисе было много муки, в Чикаго – скота, в Луизиане – сахара, в Миссури – кукурузы. Каждый из этих регионов был готов поставлять свою продукцию в другие в обмен на то, что нужно было им. Чтобы осуществлять такой обмен, требовался дешевый вид транспорта, и им стала железная дорога.

Смесь железа и углерода создала сталь, и стальные рельсы оплели страну, помогая строить – и кормить людей. Впрочем, сталью дело не ограничилось. Пока.

Объединенный праздник

Праздник Рождества не всегда существовал в том виде, в каком известен нам. Санта с оленями не появился на следующий год после рождения Христа, и детям пришлось ждать не меньше трех столетий^[97], прежде чем начали отмечать Рождество. К XIX г. этот праздник вобрал в себя и объединил разнообразные элементы европейских религиозных и языческих традиций, приняв современную форму после того, как в Англии в 1843 г. была опубликована «Рождественская песнь» Диккенса. Появление этой книги с известными всем персонажами Эбенизером Скруджем и малюткой Тимом придало завершенность этой зимней традиции.

Несмотря на любовь к празднику Рождества в других странах, в США он не сразу получил популярность. «Они пышнее отмечали Новый год^[98], чем Рождество», – поведала в 1894 г. газете The New York Times прожившая более ста лет миссис Джейн Энн Браун. Долгие годы миссис Браун наблюдала, как менялся этот праздник. И она видела, что тогдашние жители Нью-Йорка, в отличие от сегодняшних, не так уж высоко ценили Рождество. И не только они.

В Филадельфии Рождество начиналось неприглядно – подвыпившие гуляки выходили на улицы и выпрашивали деньги. Фабрики на зиму закрывались^[99], и рабочие оставались без средств, так что эти неприкаянные души использовали праздник как повод стучаться в двери богачей и выступать перед ними за пожертвования. Этот бедняцкий обычай петь за милостыню в итоге переродился в куда более радостную традицию исполнять рождественские гимны. В конце концов весь антураж Рождества был облагорожен и приспособлен к ценностям среднего класса. Оно стало временем «подарков, елочных украшений и семейного ужина»^[100], как написала профессор Сьюзан Дэвис.

Метаморфоза Рождества нашла отражение во множестве гимнов, созданных в то время, например:

1839 Радуйся, мир

1840 Вести ангельской внемли

1847 О, святая ночь

1850 Это случилось в ясную полночь

1857 Вот волхвы с Востока идут

1857 Звените, бубенцы

1868 О, малый город Вифлеем!^[101]

Но преображение этого праздника имеет свою подоплеку. Историк Пенне Рестед утверждает, что Рождество превратили в повод для дарения подарков, чтобы подстегнуть экономику^[102]. И лучшим способом доставки продуктов, подарков и рождественских атрибутов были стальные рельсы.

Все элементы Рождества соединились в гигантскую мозаику. Сначала появились рождественские ели, продажа которых оживилась в XIX в. «Ныне наметился прогресс на рынке, где конкуренция такая же острая и упорная, какая бывает разве что на товарной бирже^[103], – писали в The New York Times в 1893 г., – и на этом рынке продают только рождественские ели». С начала декабря и до самого Рождества торговцы из штата Мэн продавали деревья в городах. И хотя сейчас это обычное дело, тогда торговля рождественскими елками была новостным поводом. Те елки привозили поездами из штата Мэн в город Нью-Йорк по стальным рельсам.

Наряду с рождественской елью появилась рождественская открытка. «Ведь четыре года назад рождественская открытка была редкостью^[104], – рассуждал один почтовый работник в 1882 г. – А потом публика вошла во вкус, и с каждым годом их продают все больше». Последним ингредиентом в праздничном коктейле стало вручение подарков. В The New York Times в 1890 г. отмечалось, что наблюдается «эпидемия дарения^[105] и получения подарков». Не всем нравилось, как обстоят дела с Рождеством. «Кажется, в моде расточительность, почти безрассудство в тратах, – писали в The New York Times в 1880 г., – люди всех социальных классов соревнуются в дороговизне подарков»^[106]. Несмотря на эти благочестивые рассуждения, общество было захвачено энергией движущихся по стальным рельсам поездов, наполненных елками, открытками и подарками.

Некоторые ученые заявляют, что после Гражданской войны и смерти Линкольна Соединенные Штаты были разобщены и нуждались в великой объединяющей силе. Этот зимний праздник родился, чтобы сплотить страну. С помощью рельсов коммерция и железные дороги сотворили Рождество. Покупки всегда были частью американской культуры, и стальные рельсы этому способствовали. Поезда доставляли продукты, и они же привозили людей в магазины покупать эти продукты, образуя своего рода систему кровоснабжения. А предвкушение Рождества ускоряло пульс.

Рождество в современном виде родилось в переговорной, и новорожденного спеленали сталью. Дальнейшие свидетельства того, как коммерция произвела на свет Рождество, можно увидеть, присмотревшись к дате Дня благодарения в календаре. Авраам Линкольн объявил этот день всенародным праздником, который отмечают в последний четверг ноября. Несколько десятилетий спустя Франклин Рузвельт, поддавшись влиянию крупных предпринимателей и лоббистов универмагов, передвинул День благодарения на неделю раньше, на третий четверг ноября. Это удлинило рождественский сезон и дало людям больше времени на покупки^[107]. Одна роспись президентского пера – и радостно запыхтели поезда по рельсам, чтобы доставить подарки Санты маленьким девочкам и мальчикам и дать возможность насладиться праздником, который они – и сталь – помогли создать.

В 1884 г. журнал Science назвал бессемеровский процесс «изобретением, которое всего за четверть века полностью изменило некоторые важнейшие отрасли производства»^[108]. Изобилие стали позволило использовать ее в строительстве железнодорожных путей, которые соединили страну. Нация нуждалась в мощной объединяющей фигуре, и ею стал великий человек по имени Авраам Линкольн. Материал под названием «сталь» также связал страну, но по-другому. Бессемеровская расплавленная смесь углерода и железа сначала сжала пространство, а потом вызвала к жизни множество интересных явлений, от городов до коммерции и современного празднования Рождества, а все это привело наше общество в сегодняшнюю странную и сложную эпоху.

«Линкольновский специальный» провез тело Линкольна по оплакивающей его стране. Люди узнавали его по портрету президента на локомотиве и приглушенному звуку гудка^[109]

Предполагалось, что вагон Линкольна будет личным средством передвижения президента, но вместо этого он стал его катафалком^[110]

Огромная толпа стоит под дождем у железнодорожной станции Кэмден-стрит в Балтиморе, ожидая прибытия траурного поезда Линкольна

Сэр Генри Бессемер – британский изобретатель, разработавший процесс выплавки стали с выжиганием углерода из чугуна посредством продувки через него воздуха

Уильям Келли – американский изобретатель, который продувал расплавленный чугун воздухом ради снижения расхода топлива. Он называл этот метод «пневматическим процессом»

Бессемеровский конвертер использовали для изготовления стали с помощью продувки^[111]

Карта, демонстрирующая дальность и скорость передвижения в XVIII в. (По материалам «Атласа исторической географии Соединенных Штатов», использовано с разрешения правообладателя.)^[112]

За несколько десятилетий к 1857 г. время в пути значительно сократилось. (По материалам «Атласа исторической географии Соединенных Штатов», использованным с разрешения правообладателя.)

С появлением традиции дарить подарки на Рождество почта оказалась перегружена посылками