Buhar makinesi

Öğrenme hedefleri

• Savery'nin su pompasından Newcomen'in atmosferik makinesine, Watt'ın ayrı yoğuşturucusundan dönen hareket veren makinelere kadar buhar gücünün 1698–1830 arasındaki gelişimini açıklayabileceksin.
• Savery'nin maden sahiplerine seslenişini, Watt'ın buluşunu anlattığı sonraki bir tanıklığı ve Boulton'un 1769 mektubunu karşılaştırarak, bir buluşun bir işe ve bir pazara nasıl dönüştüğünü değerlendirebileceksin.
• Buhar makinesinin tek bir dâhinin buluşu olduğunu ve Sanayi Devrimi'ni hemen değiştirdiğini söyleyen anlatıyı, yayılma hızına ilişkin verilerle ve tarih yazımındaki tartışmayla sınayabileceksin.

Okuma metni

Kanca — bir kalenin dibindeki kuyu

1712'de, İngiltere'nin orta kesimlerinde, Dudley kalesinin yakınındaki bir kömür madeninin başında, garip bir yapı yükseliyordu. Tuğladan bir kulenin içinde, altta büyük bir kazan, üstünde dik bir silindir, silindirin üstünde de bir ucu kuleden dışarı uzanan, tahterevalliye benzeyen dev bir ahşap kiriş vardı. Kirişin öbür ucuna bağlı uzun bir çubuk, maden kuyusunun dibine iniyordu. Makine çalışmaya başladığında, kiriş dakikada on iki kez kadar inip kalkıyor, her hareketinde kuyunun dibinden yukarı bir miktar su çekiyordu. Makineyi yapan, güneybatıdaki Dartmouth kasabasından gelmiş bir demir tüccarı ve zanaatkâr olan Thomas Newcomen'di. Newcomen'in hiçbir bilimsel eseri, hatta kendi eliyle yazılmış neredeyse hiçbir belgesi kalmadı. Ama onun makinesi, insanlığın binlerce yıldır kullandığı kas, su ve rüzgâr gücünün yanına, ateşten, yani kömürün ısısından elde edilen yeni bir güç kaynağını ilk kez sürekli ve güvenilir biçimde ekledi. Bu ders, bu gürültülü ve çok kömür yakan makinenin, yarım yüzyıl sonra nasıl daha verimli bir makineye dönüştüğünü ve buhar gücünün dünyayı ne zaman ve nasıl değiştirdiğini soruyor.

Bağlam — suyla dolan madenler

On yedinci yüzyılın sonunda İngiltere'nin kömür ve kalay madenleri giderek derinleşiyordu. Derinleştikçe, kuyulara yeraltı suyu doluyordu. Bu suyu çekmek için atların döndürdüğü pompalar, su çarkları ve insan gücü kullanılıyordu; ama bunlar hem pahalı hem de belli bir derinliğin ötesinde yetersizdi. Pek çok maden, sular yüzünden terk ediliyordu. Bu yüzden, suyu ateşin gücüyle çekecek bir makine, maden sahipleri için büyük bir kazanç vaat ediyordu.

Aynı yıllarda Avrupa'da bilginler, havanın basıncını ve boşluğun, yani vakumun gücünü deneylerle inceliyordu. Bir kaptaki buhar soğuyup suya dönüştüğünde, kabın içinde bir boşluk oluşuyor ve dışarıdaki havanın basıncı büyük bir güç uyguluyordu. 1698'de askerî mühendis Thomas Savery, bu ilkeyi kullanan bir su pompası için patent aldı.

Gelişme — bir model makine ve bir fikir

Newcomen'in makinesi, 1712'den sonra hızla yayıldı. Savery'nin patenti kapsamında satıldı; birkaç on yıl içinde İngiltere'nin ve Avrupa'nın madenlerinde yüzlerce örneği kuruldu. Ama büyük bir kusuru vardı: her harekette silindir önce buharla ısıtılıyor, sonra soğuk suyla soğutuluyordu. Bu yüzden yakıtın büyük bölümü silindiri yeniden ısıtmaya harcanıyordu. Kömürün neredeyse bedava olduğu kömür madenlerinde bu kusur pek önemli değildi; ama kömürün uzaklardan taşındığı Cornwall'daki kalay ve bakır madenlerinde makinenin yakıt masrafı çok yüksekti.

1763'te, Glasgow Üniversitesi'nin alet yapımcısı genç James Watt'a, fizik derslerinde kullanılan küçük bir Newcomen makinesi modeli onarılmak üzere verildi. Watt, modelin neden bu kadar çok buhar harcadığını araştırdı. Üniversitedeki kimya profesörü Joseph Black'in ısı üzerine çalışmaları, ona buharın yoğuşurken ne kadar büyük bir ısı taşıdığını anlamada yardım etti.

Watt'ın fikri, ayrı yoğuşturucuydu: buhar, silindirde değil, ona bağlı ayrı bir kapta yoğuşturulacak, böylece silindir hep sıcak kalacaktı. 1769'da bu buluş için patent aldı. Ama makineyi yapmak için hem para hem de çok hassas işçilik gerekiyordu. İlk ortağı, İskoçyalı sanayici John Roebuck iflas etti. 1774'te Watt, Birmingham'a taşındı ve ortaklığı, Birmingham yakınındaki Soho'da büyük atölyeler işleten Matthew Boulton'la sürdürdü. Aynı yıl, demirci John Wilkinson'ın top namlularını delmek için geliştirdiği yöntem, silindirlerin ilk kez yeterince düzgün delinmesini sağladı.

Dönüş noktası — pompadan dönen tekerleğe

1775'te Boulton, Parlamento'dan Watt'ın patentini 1800'e kadar uzatan bir yasa çıkarttı. 1776'da ilk Boulton ve Watt makineleri çalışmaya başladı. En büyük müşterileri, yakıt tasarrufunun en çok işe yaradığı Cornwall madenleriydi.

Asıl dönüşüm, 1780'lerin başında geldi. Watt, pistonun ileri geri hareketini, dişli bir düzenekle bir tekerleğin dönme hareketine çevirmeyi başardı; buhar silindirin iki yanından sırayla verilerek makinenin gücü artırıldı. Artık buhar makinesi yalnızca su pompalamakla kalmıyor, bir fabrikadaki bütün makineleri döndürebiliyordu. 1785'ten sonra buharla çalışan ilk pamuk iplik fabrikaları kuruldu; un değirmenleri, bira fabrikaları ve demir işletmeleri buhar gücünü kullanmaya başladı. Watt, makinelerinin gücünü müşterilerine anlatmak için, bir atın belli bir sürede yapabileceği işe dayanan bir ölçü birimi tanımladı: beygir gücü.

Cevap — bir makinenin uzun yolu

Buhar makinesi, tek bir buluş değil, bir asırdan uzun süren bir dizi iyileştirmenin ürünüydü. Savery, buharın yoğuşmasıyla oluşan boşluğun gücünü kullanmayı denedi; Newcomen, bu ilkeyi pistonlu, güvenilir bir makineye dönüştürdü ve madenlerin suyunu çekmek için yarım yüzyıl boyunca kullanılmasını sağladı. Watt'ın ayrı yoğuşturucusu, yakıt tüketimini büyük ölçüde azalttı; dönen hareket ise, buhar gücünü madenlerden fabrikalara taşıdı. Bu süreçte bilim insanlarının, zanaatkârların, sermaye sahiplerinin ve patent sisteminin payı vardı. Ama makinenin gerçek etkisi, onlarca yıl gecikti: su gücü, 1830'lara kadar İngiliz sanayisinin ana güç kaynağı olarak kaldı. Buhar makinesinin önemi, ilk yıllarında yaptığı işten çok, sonraki yüzyılda üretimi, ulaşımı ve kentleri kömüre dayalı yeni bir enerji düzenine bağlamasındaydı.

Bugünle bağ — kömürün uzun gölgesi

Buhar makinesi, insanlığın enerjiyi toprağın yıllık ürünlerinden değil, milyonlarca yılda birikmiş fosil yakıtlardan almaya başladığı dönüşümün simgesidir. İki yüz yıl sonra, aynı dönüşümün bedeli, havaya salınan karbondioksit ve iklim değişikliği olarak karşımıza çıkıyor. Bugün tartışılan enerji dönüşümü, bir anlamda, Newcomen'in maden kuyusunun başında başlayan yolun tersine çevrilmesi girişimidir. Tarih, bu tür dönüşümlerin tek bir buluşla değil, onlarca yıl süren teknik, ekonomik ve toplumsal değişimlerle gerçekleştiğini hatırlatır.

Birincil kaynak

Matthew Boulton'un, 7 Şubat 1769'da James Watt'a yazdığı ve Smiles'ın 1865 biyografisinde aktarılan mektubundan:

I was excited by two motives to offer you my assistance — which were, love of you, and love of a money-getting ingenious project. I presumed that your engine would require money, very accurate workmanship, and extensive correspondence, to make it turn out to the best advantage […]. To remedy which, and to produce the most profit, my idea was to settle a manufactory near my own, by the side of our canal, where I would erect all the conveniences necessary for the completion of engines, and from which manufactory we would serve the world with engines of all sizes.

Türkçesi: Size yardımımı önermeye iki güdüyle yöneldim: size duyduğum sevgi ve para kazandıran, zekice bir girişime duyduğum sevgi. Makinenizin en iyi sonucu verebilmesi için para, çok hassas bir işçilik ve geniş bir yazışma ağı gerektireceğini düşündüm […]. Bunu sağlamak ve en yüksek kârı elde etmek için düşüncem, kendi atölyemin yanında, kanalımızın kıyısında, makinelerin yapımı için gerekli bütün donanımı kuracağım bir imalathane açmak ve oradan dünyaya her boyutta makine sağlamaktı.

Kaynak: Matthew Boulton'dan James Watt'a mektup, 7 Şubat 1769; Samuel Smiles, Lives of Boulton and Watt (Londra: John Murray, 1865), s. 202–203; Internet Archive. Türkçesi, İngilizcesinden bizim.

1. Boulton, Watt'ın makinesinin başarılı olması için hangi üç şeyin gerektiğini söyler? Bunlardan hangisi bir mucidin tek başına sağlayabileceği bir şeydir?
2. «Dünyaya her boyutta makine sağlamak» fikri, buhar makinesini bir buluştan bir sanayi ürününe nasıl dönüştürür?
3. Boulton, mektubun başka bir yerinde yalnızca üç kontluk bir bölgeye makine yapmanın kendisi için değmeyeceğini, bütün dünyaya yapmanın ise değeceğini söyler. Bu düşünce, bir pazarın büyüklüğü ile yeni bir teknolojiye yatırım yapma isteği arasındaki ilişki hakkında ne söyler?

Tarihçiler Tartışıyor

• G. N. von Tunzelmann (1978) — Steam Power and British Industrialization to 1860 adlı kitabında, buhar makinesinin İngiliz ekonomisine katkısını sayısal olarak hesapladı; su gücü ve öteki seçenekler düşünüldüğünde, buhar gücünün 1830'lara kadar sağladığı ek kazancın şaşırtıcı derecede küçük olduğunu savundu.
• Nicholas Crafts (2004) — The Economic Journal'da yayımlanan bir makalesinde, buhar makinesini, elektrik ve bilgisayar gibi pek çok sektörü dönüştüren bir «genel amaçlı teknoloji» olarak ele aldı; büyümeye katkısının 1830'dan önce çok küçük olduğunu, asıl etkisinin on dokuzuncu yüzyılın ortasından sonra, yüksek basınçlı makinelerle geldiğini hesapladı.
• Christine MacLeod (2007) — Heroes of Invention adlı kitabında, James Watt'ın on dokuzuncu yüzyılda nasıl ulusal bir kahramana dönüştürüldüğünü inceledi; Watt'ı tek başına buharın mucidi olarak gösteren anlatının, İngiliz ulusal kimliğini ve sanayicilerin siyasal taleplerini desteklemek için kurulduğunu gösterdi.
• Andreas Malm (2016) — Fossil Capital adlı kitabında, İngiliz pamuk fabrikalarının 1820'lerden sonra, su gücü daha ucuz olduğu hâlde buhara geçmesini, sanayicilerin işçileri kalabalık kentlerde toplayıp daha kolay denetleme isteğiyle açıkladı; fosil yakıt ekonomisinin doğuşunu bir güç ve emek ilişkisi olarak yorumladı.

Dört tarihçi, buhar makinesinin önemini farklı yerlerde arar. Von Tunzelmann ve Crafts, onun ekonomik katkısını ölçer ve ilk yıllarda bu katkının küçük olduğunu gösterir; MacLeod, makinenin mucidinin nasıl bir kahramana dönüştürüldüğünü, Malm ise buhara geçişin arkasındaki toplumsal nedenleri inceler. Bu tartışmalar, bir teknolojinin önemini yalnızca teknik üstünlüğüyle değil, kimin, hangi amaçla ve hangi koşullarda kullandığıyla da değerlendirmek gerektiğini gösterir. Tartışma, buhar makinesinin Sanayi Devrimi'nin itici gücü mü, yoksa ancak sonradan önem kazanan ve anlamı toplumsal ilişkilerle biçimlenen bir teknoloji mi olduğu sorusunda düğümlenir.

Derine İn

Buhar gücünün yayılma hızı, dikkatle incelenmiş bir konudur. İktisat tarihçileri John Kanefsky ve John Robey, 1980'de yayımladıkları bir çalışmada, on sekizinci yüzyılda İngiltere'de kurulan buhar makinelerini tek tek saymaya çalıştı. Bu hesaplara göre, 1800'e kadar İngiltere'de iki bin kadar buhar makinesi kurulmuştu; bunların yalnızca beş yüz kadarı Boulton ve Watt'ın makineleriydi. Geri kalanların çoğu, daha basit ve daha ucuz Newcomen makineleri ya da Watt'ın patentini aşmaya çalışan başka mühendislerin makineleriydi. Kömür madenlerinde, kömürün neredeyse bedava olduğu yerlerde, eski makineler yıllarca çalışmaya devam etti. Yani yeni bir teknoloji, en verimli olduğu için değil, belirli koşullarda en uygun olduğu için seçiliyordu. Aynı hesaplar, makinelerin ülkeye eşit dağılmadığını da gösterir: büyük bölümü kömür havzalarında, Cornwall'ın madenlerinde ve Lancashire'ın pamuk kasabalarında toplanmıştı; ülkenin geniş tarım bölgelerinde ise buhar gücü on dokuzuncu yüzyılın ortasına kadar neredeyse hiç görülmedi.

Watt'ın patenti, sanayileşmenin hızı üzerine de bir tartışma doğurdu. Boulton ve Watt, patentlerini 1800'e kadar sıkı biçimde korudular ve rakip mühendislere karşı davalar açtılar. Watt, yüksek basınçlı buharın tehlikeli olduğunu düşünüyordu ve bu yönde deneme yapmaktan kaçındı. Patentin süresi dolduktan sonra, Cornwall'lu mühendis Richard Trevithick gibi mucitler, yüksek basınçlı, daha küçük ve daha güçlü makineler geliştirdi; bu makineler, sonradan demiryolu lokomotiflerinin ve buharlı gemilerin temeli oldu. Bazı tarihçiler, Watt'ın patentinin buhar teknolojisinin gelişimini birkaç on yıl geciktirdiğini savunur; başkaları ise, patentin sağladığı gelir olmadan Boulton'un bu kadar büyük bir yatırıma girişmeyeceğini hatırlatır.

Buharın gücünü kullanma fikri, İngiltere'den çok önce başka yerlerde de ortaya çıkmıştı. İskenderiyeli Heron, milattan sonra birinci yüzyılda, buharla dönen bir top tasarlamıştı. Osmanlı gökbilimcisi ve mühendisi Takiyüddin, 1551'de yazdığı bir mekanik kitabında, buharın bir çarkı döndürerek bir şişi çevirmesini sağlayan bir düzenek anlatır; tarihçiler, bunun buharın mekanik iş için kullanıldığı erken örneklerden biri olduğuna dikkat çekti. Ama bu düzenekler, yeni bir enerji düzeninin başlangıcı olmadı. Bir buluşun toplumu değiştirmesi için, onu gerekli kılan ekonomik koşullara, onu üretecek zanaatkârlara ve ona yatırım yapacak sermayeye de ihtiyaç vardı. Osmanlı Devleti ise buhar teknolojisiyle, on dokuzuncu yüzyılın başlarında, İngiltere'den satın alınan buharlı gemilerle tanıştı; İstanbul'da yerli buharlı gemi yapımı, 1830'ların sonunda başladı.

Watt'ın kahramanlaştırılması da, MacLeod'un gösterdiği gibi, kendi başına bir tarih konusudur. Watt'ın 1819'daki ölümünden sonra, sanayiciler ve politikacılar, onun anısına bir anıt dikmek için kampanya başlattı; 1824'te Londra'da büyük bir halk toplantısı düzenlendi; toplanan bağışlarla yaptırılan heykeli, sonraki yıllarda Westminster Abbey'e yerleştirildi. Bu kampanyada Watt, savaş kahramanlarının yanına, ulusu barış içinde zenginleştiren bir kahraman olarak yerleştirildi. Aynı dönemde Newcomen'in adı neredeyse unutulmuştu. Hangi mucidin hatırlandığı, çoğu zaman, sonraki kuşakların ihtiyaç duyduğu öykülere bağlıydı.

Uzman Notu

Temel literatür

• Samuel Smiles, Lives of Boulton and Watt (Londra: John Murray, 1865).
• G. N. von Tunzelmann, Steam Power and British Industrialization to 1860 (Oxford: Clarendon Press, 1978).
• Richard L. Hills, Power from Steam: A History of the Stationary Steam Engine (Cambridge: Cambridge University Press, 1989).
• Nicholas Crafts, «Steam as a General Purpose Technology: A Growth Accounting Perspective», The Economic Journal 114 (2004).
• Christine MacLeod, Heroes of Invention: Technology, Liberalism and British Identity, 1750–1914 (Cambridge: Cambridge University Press, 2007).
• Andreas Malm, Fossil Capital: The Rise of Steam Power and the Roots of Global Warming (Londra: Verso, 2016).

Arşiv ve kaynak

Buhar makinesinin tarihine ilişkin kaynaklar arasında patent belgeleri, Boulton ve Watt şirketinin Birmingham'da korunan yazışmaları, çizimleri ve iş kayıtları, madenlerin hesap defterleri, dönemin mühendislik kitapları ve mucitlerin anıları vardır. Savery'nin kitapçığı Project Gutenberg'de, Smiles'ın Boulton ve Watt biyografisi Internet Archive'da okunabilir. Smiles'ın biyografisi, belgeleri geniş biçimde aktarır; ama mucitleri kahramanlaştıran bir bakışla yazıldığı için dikkatle kullanılmalıdır.

Açık sorular

• Watt'ın patenti, buhar teknolojisinin gelişimini hızlandırdı mı, yoksa yavaşlattı mı?
• Sanayiciler, su gücü daha ucuzken buhara neden geçti: teknik üstünlük yüzünden mi, yoksa işçileri denetleme isteği yüzünden mi?
• Buhar makinesi olmasaydı, Sanayi Devrimi su gücüyle ne kadar ilerleyebilirdi?

Mini sınav

1. (Hedef 1) 1712'de Dudley yakınındaki bir kömür madeninde ilk başarılı pistonlu buhar makinesini kuran kimdir? A) James Watt B) Thomas Savery C) Thomas Newcomen D) Matthew Boulton
2. (Hedef 1) Watt'ın Newcomen makinesine getirdiği temel yenilik nedir? A) Ayrı yoğuşturucu B) Pistonun icadı C) Kömür yerine odun kullanımı D) Su çarkı
3. (Hedef 2) Savery, 1702 kitapçığında buluşuna kimleri ikna etmeye çalışır? A) Kralı B) Pamuk fabrikası işçilerini C) Donanma subaylarını D) Maden sahiplerini
4. (Hedef 2) Boulton ve Watt, Cornwall'daki maden sahiplerinden ödeme olarak ne istedi? A) Makinenin tam fiyatını peşin B) Madenin kârının yarısını C) Tasarruf edilen yakıtın değerinin üçte birini D) Her yıl sabit bir kira
5. (Hedef 3) Pamuk fabrikalarının buhara geçişini sanayicilerin işçileri kentlerde toplayıp denetleme isteğiyle açıklayan tarihçi kimdir? A) Nicholas Crafts B) Andreas Malm C) Christine MacLeod D) G. N. von Tunzelmann

Açık uçlu soru

(Hedef 3) Buhar makinesi, Sanayi Devrimi'nin itici gücü müydü, yoksa ancak sonradan önem kazanan bir teknoloji mi? Cevabında Savery'nin kitapçığını, Watt'ın buluşunu anlatan tanıklığı ve Boulton'un mektubunu kullan; Crafts ile Malm'ın yaklaşımlarını karşılaştır.

Cevaplar

1. C — İlk başarılı pistonlu buhar makinesini Thomas Newcomen kurdu.
2. A — Watt'ın temel yeniliği ayrı yoğuşturucudur.
3. D — Savery maden sahiplerine seslenir.
4. C — Tasarruf edilen yakıtın değerinin üçte birini istediler.
5. B — Bu yorum Andreas Malm'a aittir.

Kapsamlı bir cevap, buhar makinesinin Savery'den Newcomen'e ve Watt'a uzanan bir asırlık iyileştirmelerin ürünü olduğunu, Watt'ın ayrı yoğuşturucusunun yakıt tüketimini azaltıp dönen hareketin makineyi fabrikalara taşıdığını, ama su gücünün 1830'lara kadar ana güç kaynağı olarak kaldığını açıklar. Savery'nin kitapçığını, yeni bir teknolojiye güvenmeyen alıcılara yönelik bir ikna metni olarak; Watt'ın tanıklığını, yıllar sonra aktarılmış bir «parlak fikir» öyküsü olarak; Boulton'un mektubunu ise bir buluşu dünya pazarına yönelik bir sanayi ürününe dönüştürme planı olarak okur. Güçlü bir yanıt, Crafts'ın buharın büyümeye katkısının geç geldiğini gösteren hesaplarını, Malm'ın buhara geçişi işçiler üzerindeki denetimle açıklayan yorumuyla karşılaştırır.

Sonraki bölüme köprü

Bu derste, buhar makinesinin madenlerin suyunu çekmekten fabrikaların makinelerini döndürmeye nasıl geçtiğini gördük. Bu makinelerin en çok kullanıldığı yer, İngiltere'nin kuzeybatısındaki pamuk sanayisiydi. On sekizinci yüzyılın ortasında pamuklu kumaş, çoğunlukla köylerdeki evlerde, ailelerin el çıkrıklarında ve tezgâhlarında üretiliyordu. Birkaç on yıl içinde, yeni eğirme makineleri, yüzlerce işçiyi tek bir çatı altında, bir saatin ve bir düdüğün düzenine göre çalıştıran büyük binalara taşındı. Bu değişim, insanların çalışma biçimini ve zamanla kurdukları ilişkiyi kökten değiştirdi. Sonraki bölüm bunu soruyor: Pamuk ve fabrika sistemi.