Так -как зависимость гидроэнергетики от локальных условий сказалась прежде всего и острее всего в области рудничного водоподъема, то и поиски энергии, независимой от этих условий, были направлены в первую очередь на удовлетворение нужд водоподъема. Вопрос об универсальности по техническому применению в начальный период становления теплоэнергетики еще не возникал. Поиски нового источника энергии требовали известных познаний объективных закономерностей природы, которые могли бы быть использованы для решения стоявшей технической задачи. Где, в каких явлениях природы могла проявляться новая, пока неизвестная людям энергия, являющаяся носителем громадного запаса механической работы? Рассмотрим три группы явлений природы, обративших на себя внимание исследователей в качестве носителей новых энергетических возможностей и сыгравших основную роль в зарождении теплового двигателя. Практическая деятельность людей еще до начала нашей эры указала на упругость водяного пара, получаемого кипячением воды в замкнутом объеме. В начале XVI в. Леонардо да Винчи дал набросок паровой пушки «архитронито», ссылаясь на то, что она была изобретена еще Архимедом. Он же дал эскизы получения от водяного пара механической работы путем расширения пара в. кожаном мешке и в цилиндре с поршнем, позаимствованном из многовековой практики поршневых насосов. В середине ХД/Т в. итальянец Кардан указывал на свойство пара конденсироваться при охлаждении.
Как преодоление зависимости от местных, локальных условий, так и возможность концентрации значительных мощностей всецело зависят от свойств источника энергии, от удельной энергоемкости самого энергоносителя. Так, например, при использовании водного потока с перепадом в 10 м энергоемкость воды составляет 10 кгм/кг. Источник тепловой энергии — топливо имеет во много раз большую энергоемкость. Так 1 кг угля с теплопроиз-водительностыо в 7 500 ккал/кг имеет энергоемкость, выраженную в единицах механической работы 7 500 - 427 — 3 200 000 кгм/кг, т. е. в сотни тысяч раз большую энергоемкость, чем вода. Энергоемкое горючее можно перевозить от шахты к заводу на много километров. Поэтому тепловой двигатель мало зависит от локальных условий и поиски двигателя, свободного от ограниченности гидродвигателей, неизбежно приводили к тепловому двигателю. Поэтому и характер требований к новой энергетике всецело относился к источнику энергии, но не к самому двигателю — водяному колесу, и это обстоятельство во многом определяло процесс начального развития теплоэнергетики. Оценивая двигатель, необходимо различать две стороны: 1) степень его независимости от местных (локальных) условий, определяемую прежде всего энергоемкостью носителя энергии, и 2) степень его применимости для самых разнообразных нужд промышленности и транспорта, определяемую Марксом как «универсальность по техническому применению» и зависящую от конструктивных форм самого двигателя.
Кризис, начавшийся в водоподъемных установках еще в XVII в., в XVIII в. распространился и на другие отрасли производства. Когда была изобретена машина-орудие, заменившая руки работника, то ее быстрое распространение потребовало нового двигателя, способного работать в любом месте в любое время, удовлетворяя ряду новых требований, возникших вместе с рабочей машиной. Таким двигателем явился паровой двигатель, и гидроэнергетика постепенно потеряла свое значение до тех пор, пока не была снова вызвана к жизни на новом, неизмеримо более высоком уровне, возможном в связи с решением задачи о передаче энергии на далекие расстояния посредством электрического тока. Неизбежно наступал период перехода от старой энергетики к новой, от гидроэнергетики к теплоэнергетике, характерный для развития энергетики в течение XVIII в.
Характеризуя недостатки гидроэнергетики, Маркс писал, что «...употребление водяной силы... было связано с различными затруднениями. Ее нельзя было повышать до произвольного уровня, ее недостаток нельзя было восполнить; иногда она истощалась и, главное, имела чисто локальный характер» 1. Поэтому водяное колесо рассеивало промышленность по всей стране. Кризис гидроэнергетики начал проявляться со второй половины XVIII в. прежде (всего в неспособности гидроэнергетики удовлетворить одну из самых насущных потребностей производства— откачивание воды из рудников. С увеличением глубины рудников потребность в -мощности для откачивания воды увеличивалась как за счет роста количества воды, накапливавшейся в рудниках, так и за счет роста высоты ее подъема. Соответственно увеличивалась и потребность в располагаемой энергии водного потока. Кризис заключался не только в возрастании потребной для откачивания воды мощности водного потока. В ряде случаев, как, например, в возрастании мощности, потребной для привода воздуходувных мехов «железодельных фабрик», локальность гидроэнергетики приводила к необходимости перебрасывать на далекие расстояния два транспортабельных элемента производства: руду и горючее, к третьему, абсолютно нетранспортабельному элементу — источнику водной энергии.
Такое развитие механики не случайно. Мануфактурная промышленность с ее спорадическим применением машин явилась базой для развития, проверки и формулировки основных положений механики. Это, как указывал Маркс, дало великим математикам того времени практические опорные пункты и стимулы для создания современной механики. Законы механики, распространенные на солнечную систему, привели к замене геоцентрической системы Птолемея гелиоцентрической системой, созданной польским ученым Николаем Коперником, подтвержденной трудами немецкого астронома Кеплера и обобщенной Ньютоном. Успехи механики были возможны только при успехах математики; механика ставила перед математикой все новые и новые задачи. Разрешая эти задачи, математика способствовала развитию механики и развивалась сама.
Разные течения развития
