Для отопления уголь был незаменим, но движимые им паровые машины конкурировали со старым и сравнительно чистым источником энергии – водяным колесом. Изобретенные в Азии, водяные колеса использовались там для подъема воды и орошения полей, мастера средневековой Европы нашли им множество новых применений. После заката Рима и до самой Промышленной революции массовое использование водной энергии в переработке сырья было самым большим отличием европейской экономики от ее восточных конкурентов – Китая, Индии, исламского Леванта. Деревянные машины, соединенные валом с водяным колесом, поднимали воду, мололи зерно, пилили древесину, резали и шлифовали строительные камни. Они поднимали руду из шахт, дробили ее, задували воздух в металлургические печи и ковали металл. Сложные механизмы, работавшие на водяном колесе, пряли волокна – сначала шелк, потом хлопок. В Книгу судного дня, перечислявшую все объекты земельной собственности в Англии в 1086 году, занесены 6000 водяных мельниц; их число росло, используя пригодные для запруд водопады, перепады и повороты рек. Водяные мельницы, лесопилки и фабрики были очень дорогими сооружениями. Само по себе водяное колесо не было особенно сложным; труднее были гидротехнические работы. Впереди колеса ставили запруду или плотину, поднимая уровень воды и создавая резервуар, который затоплял землю вверх по течению. Огромное вертикальное колесо надо было поставить на прочный фундамент, защищенный от оползня и вибрации. Из резервуара в обход плотины к нему шел точно рассчитанный водоотвод. На одной оси с колесом располагалась машина, преобразующая крутящий момент колеса во вращение жерновов или в возвратно-поступательное движение мехов, пилы или молота. Соединенные метровыми шестернями, машины стояли под одной крышей с колесом; огромная конструкция скрипела, тряслась и шаталась. Но деревянные колеса работали долго – до двадцати лет и были гораздо надежнее первых паровых машин. Их недостатком была зависимость от уровня воды в реке, а значит, от сезона и климата.
До нас дошло множество стационарных мельниц, потому что они требовали земляных работ и больших зданий, которые еще долго продолжали использоваться. Но еще больше водяных мельниц были плавучими. На баржу ставили одно или два колеса, привязывали ее на стремнине, и такая мельница могла молоть муку или пилить доски в течение десятилетий. Плавучие мельницы не сохранились, но они запечатлены на картинах XV–XVIII веков. Их было особенно много в речных бассейнах Северной Европы. Дешевле стационарных мельниц, они не занимали земли, не требовали плотин и не зависели от уровня воды. Но стационарные мельницы было легче масштабировать – ставить новые колеса и соединять с новыми машинами. В этом состоял путь Промышленной революции.
Особенностью водяных мельниц было то, что остановить их было невозможно; производственные процессы становились непрерывными. Экономя ручной труд и делая безработными тысячи людей, эти фабрики требовали постоянного присутствия обученных операторов; от них ожидалась полная занятость, и многие заводы включали общежития. Резко удешевив переработку зерна, дерева и волокон, заводы играли первостепенную роль в хозяйственной жизни своих стран. Преображая экономику, эти гидротехнические комплексы с их плотинами, прудами, мостами, каналами, шлюзами и акведуками меняли экологию. Одни земли заливало водой, другие осушались, третьи заболачивались. Поля и леса вокруг фабрик застраивались, там росли новые города. Даже простая мельница с вертикальным колесом в 1–2 лошадиные силы и каменными жерновами для помола зерна высвобождала 50–60 человек, в основном женщин, от изнурительной ручной работы. Создавая дорогой, пользовавшийся постоянным спросом товар с минимальным участием труда, такие мельницы были центрами сосредоточения капитала. Благодаря им росли цены на землю; крупные землевладельцы, готовые к большим вложениям и длительному возврату капитала, например монастыри, получили возможность превратить свои земли и реки в источник капитала. От Страсбурга до Болоньи и от Тампере до Луганска, многие города Европы обязаны своим быстрым ростом фабрикам, работавшим на воде. Все более разнообразные машины, соединенные валами с водяными колесами, создавали капитал и технологии для Промышленной революции, которая потом использовала похожие механизмы, соединив их с паровыми машинами.