Сначала Уатт отнесся к этому делу как ко всякой мелкой починке в механизме. Но, заинтересовавшись встретившимися трудностями, он взялся за решение задачи со своей обычной настойчивостью, сделал из нее серьезное научное исследование и нашел, что недостатки модели принадлежат не ей самой, а тому несовершенному принципу, на котором была основана вообще тогдашняя паровая (или огневая) машина Савари и Ньюкомена, и после двух лет труда открыл новый принцип современной паровой машины. Вот в нескольких словах вся история того открытия, которое повело к колоссальным успехам механики в нашем веке и составило всемирную славу Джеймса Уатта.

В чем именно состоял этот новый принцип в отличие от старого, читатель увидит ниже. Теперь же справедливость требует оговориться, что в этом только смысле Уатта и можно назвать изобретателем паровой машины. На самом деле паровая машина (или огневая, как ее тогда называли) существовала задолго до Уатта и даже применялась в заводской практике, особенно же в большей части угольных копей и различных рудниках для откачивания воды с небольшой глубины. Тем не менее это был неуклюжий, весьма несовершенный механизм, а сам пар оставался таинственной силой, которой человек мог в некоторых случаях пользоваться, но никогда не мог управлять ею.

Уатт первый объяснил действие пара в паровой машине только что открытым тогда учением о скрытом тепле и построил механизм, дававший возможность наилучшим и наиболее экономичным образом пользоваться естественными свойствами пара для практических целей человека. Иначе говоря, он окончательно подчинил силу пара человеку, и паровая машина в его руках превратилась из остроумной механической игрушки в научно точный механизм, делающий как раз то, для чего он назначен человеком. Но чтобы ясно понять, как именно Уатт достиг этого, нужно проследить вкратце историческое развитие этого механизма до него.

С силой пара люди были знакомы уже очень давно. Даже в книгах о ней писали еще в древности. Уже александрийский ученый Герон за 120 лет до нашей эры описывал так называемый шар Эола, который вертелся при нагревании на своей горизонтальной оси силой выходящего из него пара. Это, конечно, была лишь игрушка, не имевшая практического значения, но тем не менее сила пара, на которой она была основана, несомненно уже тогда обратила на себя внимание людей. И вот с тех пор и до наших дней, во все века и во всех странах делались постоянные попытки воспользоваться этой силой, заставить ее исполнять полезную для человека работу. Эти попытки постепенно усложнялись, становились успешнее, пока наконец не приняли формы той огневой машины, которая непосредственно предшествовала Уатту и его времени.

Кому первому принадлежит честь изобретения такого механизма, до сих пор остается спорным. Англичане с большим основанием приписывают ее маркизу Ворчестеру (1663 г.), потом капитану Савари (1702 г.) и кузнецу Ньюкомену (1704 г.); французы не без основания претендуют на значительную долю этой чести для своих соотечественников: Соломона де Ко (1630 г.) и Дениса Папина (1674 г.); немцы же по справедливости могут требовать признания участия в изобретении паровой машины за знаменитым магдебургским бургомистром Герике (1672 г.), обессмертившим свое имя магдебургскими полушариями. Но в действительности, как все такие споры о чести изобретения, и этот спор никогда решен быть не может. Случайно и часто совершенно независимо друг от друга натыкавшиеся на разные стороны одного и того же сложного явления, все эти изобретатели и ученые, а еще более их соотечественники, претендуют на исключительную честь открытия всего явления, которого они не открывали. Только узкое национальное себялюбие и тщеславие может заставлять многих биографов до сих пор закрывать глаза на то простое соображение, что никто из их знаменитых соотечественников не понимал действия паровой машины в целом – иначе Уатту не нужно было бы изобретать ее; но, с другой стороны, не сделай они своего частного вклада в науку о паре и в практику паровых механизмов, ни Уатту, ни его современникам не пришлось бы изобретать и объяснять принцип современной паровой машины. Если иметь это в виду, то спор совершенно бесполезен.

Однако что же сделано каждым из предшественников Уатта?

В 1663 году в Лондоне была издана знаменитая в свое время книга “Век изобретений” (“Century of Inventions”) маркиза Ворчестера. В этой оригинальной книге в самых восторженных и хвастливых выражениях описывается какая-то “управляющая водой” машина, которую автор считает ни больше ни меньше как восьмым чудом света. Напав случайно на способ поднимать воду на некоторую высоту путем нагревания сосуда, снабженного вертикальной трубкой, он, как все восторженные утописты и мечтатели, вообразил, что уже нашел секрет perpetuum mobile и разрешил все задачи движения и механической работы. Но на самом деле, провозившись над моделью целых сорок лет, потратив на нее все свое состояние, он не оставил потомству даже порядочного рисунка того, что выдумал. Описания его так туманны и сбивчивы, что по ним невозможно не только построить какую-нибудь машину, но даже ясно понять, в чем состояло ее изобретение.

Соломон де Ко, француз, живший даже раньше маркиза Ворчестера то в Англии, то в Германии, то во Франции, издал в 1613 году книгу “Причины двигающих сил” (“Les Raisons des Forces Mouvantes”), в которой он описывает опять-таки прибор, немного больше похожий на паровую машину, чем Эолов шар.

Гораздо большее значение для истории паровой машины имели работы другого знаменитого французского доктора, гугенота Дениса Папина.

Он устроил аппарат, так называемый паровой цилиндр Папина, или просто Папинов котел, который явил собой действительно очень важный шаг в теории паровой машины, но на практике остался, по-видимому, без всякого влияния на ее усовершенствование.

Идея этого парового цилиндра была заимствована им от воздушного насоса, уже известного в то время ученому миру. Все знали, что если взять закрытый с одного конца цилиндр, вставить в него плотный поршень, потом каким-нибудь образом разредить воздух под поршнем, то этот последний устремится в образовавшуюся пустоту с такой силой, что может поднимать тяжести, двигать груз и тому подобное. Весь вопрос заключался в том, как всего удобнее и легче образовать пустоту (полной пустоты тогда, конечно, получать не могли).