Техника в Древнем мире и Средних веках

Железная руда встречается гораздо чаще, чем медная, - поэтому железо стало широко распространенным металлом. Железный наконечник плуга улучшил обработку почвы, железная лопата позволила рыть оросительные каналы. Раньше при подсечно-огневой системе для расчистки нового участка требовались усилия всего рода; теперь с помощью железного топора, пилы, лопаты с этим мог справиться и одиночка, в результате начался распад рода и выделение индивидуальных участков.

Огромные перемены произошли и в военном деле; в VIII веке до н.э. ассирийский царь Тиглатпаласар Ш создал вооруженный железными мечами «царский полк». Это было фундаментальное открытие, за которым последовала волна ассирийских завоеваний и создание великой Ассирийской державы - нового культурного круга, компонентами которого были не только железные мечи и регулярная армия, но и все ассирийские традиции, в том числе и самодержавная власть царей.. Наиболее искусны ассирийцы были в военном деле и в первую очередь в искусстве осад, которое стало ключевым в их завоевательных походах и управлении империей. Ассирийская империя в это время была на вершине своего могущества. Больше сведений об осадном искусстве ассирийцев сохранилось от IX - VII веков до н.э. К этому времени относятся многие дошедшие до нас барельефы с изображением осад и осадной техники. Предполагают, что многие осадные сооружения были заимствованы ими у шумеров, но ассирийцы, подобно римлянам, превзошли изобретателей техники в организации ее применения. Таким образом, история еще раз показала, что жизнь людей определяется техническими открытиями.

Начало «железного века» стало временем расцвета великой ближневосточной цивилизации, цивилизации Ассирии и Вавилона. В VI веке до н.э. был построен 400-километровый канал Паллукат; этот канал позволил оросить обширные пространства пустынных земель. Вавилон превратился в огромный город, население которого достигало 1 млн. человек. Вавилон был знаменит своей «Вавилонской башней», зиккуратом Этеменанки, «висячими садами» и мостом через Тигр; этот мост имел длину 123 метра и покоился на 9 сложенных из кирпича опорах. Тройные стены Вавилона поражали своей мощью - внутренняя стена имела толщину 7 метров.

Среди всех народов Ближнего Востока больше всего об окружающем мире знали финикийцы, племя мореплавателей и купцов. Финикийцы строили корабли с килем, шпангоутами и сплошной палубой: такой корабль мог за 70 дней пересечь Средиземное море и выйти в Атлантический океан. Финикийцы достигали берегов Гвинейского залива и Британии; в VI веке до н. э. они совершили плавание вокруг Африки. Финикийцам принадлежат так же два замечательных открытия, стекло и пурпурная краска.

Наивысших успехов в области ткачества в древние времена достигли индийцы. Индия была родиной хлопка, растения, которое удивляло чужеземцев; в Европе долгое время считали, что хлопок растет на деревьях. Индийские мастера ткали тончайшие батисты и муслины; батистовую шаль можно было продеть через перстень. Ткани окрашивали соком индиго - индиго и сейчас используется, например, для окраски джинсов.

В Индии выращивали еще одно замечательное растение - рис. В начале нашей эры индийские крестьяне освоили технологию выращивания заливного риса. Это была довольно сложная технология. Сначала община строила плотину на речке и рыла пруд, от пруда отводились оросительные канавы. Рисовую рассаду выращивали в специальном питомнике с регулируемым микроклиматом; затем ее высаживали на затопленные поля. Позднее для борьбы с сорняками на затопленных полях стали разводить карпов. Урожайность заливного риса была вдвое выше, чем урожайность пшеницы, при этом собирали не один, а два-три урожая в год. Это было новое фундаментальное открытие, новая победа человека над природой.

Восточная часть Азии отделена от западной части горами и пустынями, поэтому здесь сложилась своя самобытная цивилизация. Китайцы остались незнакомы со многими достижениями Запада - они не знали алфавита, не умели строить каменных зданий, не знали винограда и вина. С другой стороны, в Китае были освоены технологии, долгое время не известные Западу. Китайцы научились ткать шелк, во II веке они изобрели бумагу, а в VI веке - фарфор.

Когда китайцы открыли для себя внешний мир; они позаимствовали из этого мира стекло, пряности, искусство строительства каменных зданий. Связующей нитью между двумя мирами стал Великий шелковый путь - по нему совершался обмен достижениями двух цивилизаций.

В VI веке по Великому шелковому пути пришли в Константинополь два монаха, по поручению византийского императора Юстиниана они вывезли из Китая личинки тутового шелкопряда, спрятав их в своих посохах. Производство шелка было налажено в Византии, а затем в Персии. В 751 году арабы в одном из сражений в Средней Азии захватили нескольких китайцев, знавших секрет производства бумаги; после этого бумагу стали выделывать так же и на Ближнем Востоке. Китайцы изобрели так же компас, который попал в Европу тысячу лет спустя, в XIII веке. Самым замечательным достижением китайской цивилизации было создание доменных печей и получение чугуна. Печи загружались каменным углем и рудой с высоким содержанием фосфора; дутье осуществлялось мощными мехами с приводом от водяного колеса. Внешне китайские печи представляли собой прямоугольные канавы, выложенные огнеупорным кирпичом; в них помещали тигли с рудой, между тиглями насыпали каменный уголь; такая технология позволяла получать чугун, а также ковкое железо с малым содержанием углерода, т. е. сталь. В XI веке в провинции Хэнань было возведено удивительное сооружение - 13-этажная железная пагода; она была сложена из литых чугунных плит без применения дерева и камня. Секреты получения чугуна и фарфора оставались тайной для европейцев вплоть до начала Нового времени.

1.2.1 Техника Древнего Египта

В грандиозном строительстве начиная с Древнего царства довольно широко использовали дерево. Пирамиды и храмы не могли быть построены без транспортных средств - судов, барж, саней и полозьев, различных подъемных сооружений - простых рычагов, лесов-подмостков, распорок, а также огромного количества орудий - строительных мотыг, колотушек, молотов, которые изготовляли из дерева. На судах и баржах перевозили скот, зерно, фрукты и овощи. Расширение внешних сношений Египта потребовало строительства морских парусных кораблей. Большое количество дерева расходовали на орудия труда земледельцев (сохи, мотыги, простые рычаги, коромысла, и различные приспособления, которые употребляли в сельском хозяйстве, - упряжки, клетки для птиц и мелких животных и т. п. Из дерева строили часовни, беседки, делали потолки, полы, колонны жилых помещений, двери, мебель, лари, саркофаги, статуи и мелкие поделки.

Изображения столярных мастерских на рельефах в гробницах Тии и Мерерука (Древнее царство) показывают, как столяры распиливают стволы медными пилами на доски. Тонкие и неширокие медные пилы длиной от 25 до 42 см с наклонно расположенными зубьями и деревянными рукоятками были известны в Египте с III тысячелетия до н.э. благодаря чему египтяне с древнейших времен умели изготовлять доски и тонкую фанеру. Распиливаемый ствол привязывали верхней частью к столбу, вбитому в землю. Согласно распространенному мнению, в распил доски вставляли клин, на верхнем конце которого закреплен камень-противовес. Клин служил якобы для расширения распила по мере продвижения пилы, поскольку египтянам был еще неизвестен ее развод (поочередное отгибание зубьев в обе стороны), необходимый для предотвращения зажимания пилы распиливаемыми частями ствола. Но существует мнение, что клин служил здесь для натяжения веревок и закрепления доски в неподвижном положении.

Столяры строгали доски медным теслом, которое заменяло древним египтянам рубанок. Тесло было привязано к рукоятке кожаным ремнем или веревкой. Долотом-стамеской выдалбливали паз на доске или колоде, по рукоятке долота били колотушкой. Пазы выдалбливали для шипов, посредством которых соединяли отдельные части деревянных изделий. Крышку ящика просверливали трубчатым сверлом - предком нашего коловорота. Мастер держал одной рукой сверло за головку, другой приводил его в движение, вращая рукоятку. Тиски и верстак были неизвестны древним египтянам. Деревянную раму кровати шлифовали маленькими камнями. Долотом "долбили дверь", теслом ее строгали.

Столяры Древнего царства уже умели изготовлять тонкую фанеру, о чем свидетельствует деревянный ящик в алебастровом саркофаге III династии - он составлен из шести слоев фанеры разных пород дерева (каждый толщиной около 5 мм), скрепленных деревянными гвоздиками. Дворцовая мебель, обнаруженная археологами в потайной гробнице царицы IV династии Хетепхерес (кровать, подголовник, два кресла, стул, носилки портшез и балдахин), позволила определить и другие способы крепления деревянных частей, известные столярам Древнего царства: связывание кожаными ремнями, которые протягивали через небольшие, просверленные в дереве отверстия, соединения в шип, в лапу и ласточкиным хвостом. Ножки кресел, вырезанные в форме анатомически точно воспроизведенных лап льва (переданы даже кровеносные сосуды), а также под локотники кресла, украшенные плавно изогнутыми лотосами, показывают совершенное мастерство столяров и резчиков Древнего царства. На протяжении Среднего и Нового царств орудия и способы обработки дерева совершенствовались. Медные лезвия орудий постепенно заменялись бронзовыми, а в период Позднего царства -- железными. Росписи Нового царства показывают, что и тогда в столярных мастерских распил длинной доски производили тем же способом, что и в Древнем царстве, привязав ее к столбу. Примитивная форма ручной пилы («лисий хвост») приняла более современный вид; кроме того, перестали вставлять клин для расширения распила. Развод пил, возможно известный уже ко времени Среднего царства, в Новом царстве повсеместно вошел в обиход. Маленькие доски распиливали сидя не на полу, как в Древнем царстве, а на низеньком трехногом табурете, упираясь ногой в доску, чтобы придать ей устойчивость. Стволы по-прежнему обтесывали металлическим теслом, заменяющим рубанок, шлифовали плоским камнем мелкозернистого песчаника. Мелкие детали и ножки мебели вырезали долотом-стамеской. Спорен вопрос о времени изобретения токарного станка: одни полагают, что он стал применяться лишь в греко-римский период, другие - что он был введен раньше. Однако точных доказательств последнего не имеется, поскольку не установлено, были ли ножки некоторых стульев и табуретов вырезаны или выточены на станке. Впервые в это время мебель начинают фанеровать. Тонкую фанеру умели изготовлять уже во времена Древнего царства, но скрепляли ее деревянными гвоздиками, а с Нового царства фанеру, сделанную из лучших сортов дерева, стали наклеивать на менее дорогую древесину. Обшитые фанерой стулья были найдены в гробнице Туи. Роспись на стене в гробнице визира Рехмира показывает, как это делалось: столяр ставил клей на огонь, а затем обмазывал им тонкую фанеру, которую приготовил ему плотник, после чего третий мастер полировал ее плоским камнем песчаника. Клей извлекали из костей, кож, сухожилий и хрящей животных путем кипячения, выпаривания полученного отвара и охлаждения в формах, где он застывал в твердую массу.

Несмотря на то, что медь, добываемая на Синае, была мягкой, поскольку имела незначительное количество примесей марганца и мышьяка, Древние кузнецы умели ее закаливать при помощи холодной ковки и получать достаточно твердый металл. Еще в додинастические времена медь для улучшения качества стали переплавлять. Для этой цели употреблялись открытые керамические и каменные формы. После отливки изготовляемое из меди изделие подвергали холодной ковке. Впоследствии, когда появились специальные щипцы для металла, стали ковать медь в горячем состоянии. При изготовлении какого-либо орудия или оружия, например долота или кинжала, его режущий край отковывали для отточки и придания нужной формы. Процесс ковки вызывал изменение кристаллического состояния металла, при котором медь становилась тверже. Кроме наборов инструментов в гробницах знати медные орудия труда были найдены археологами на местах работы - в каменоломнях и копях. На каменных блоках, из которых были сложены пирамиды, видны следы только каменных и медных орудий. Бронза, т.е. сплав меди с оловом, тогда еще не была известна, из меди во времена Древнего царства изготовляли орудия для обработки не только дерева и мягких сортов камня, но также и твердого камня - гранита и базальта, о чем свидетельствуют следы медных инструментов, оставшиеся на них. Только ковкой и перековкой орудий древние кузнецы достигали их поразительной твердости. Химический анализ медных орудий показал, что со временем металл терял свойства, приобретенные ковкой.

Со времен Раннего царства для покрытия деревянных изделий употребляли тонкую листовую медь - ее прикрепляли медными гвоздиками. Водосточные желоба в пирамидных и храмовых сооружениях были выложены медными листами без следов припоя. Химический анализ медных изделий показал, что медь никогда не была чистой - из руды в нее попадали такие примеси, как сурьма, мышьяк, висмут, марганец, железо, никель и олово, Обычно процент примесей был невелик, но когда он увеличивался, медь становилась более твердой. Учитывая это, со времен Среднего царства при плавке в медь стали добавлять олово, чтобы получить более твердый и прочный металл - бронзу. Более низкая точка плавления бронзы и большая текучесть облегчали процесс ее литья. Производство искусственного сплава меди с оловом означало прогресс в развитии производительных сил - вступление общества да более высокую ступень цивилизации, в бронзовый век.

В позднюю эпоху из бронзы отливали статуэтки - сплошными или полыми внутри. Для этого применяли способ литья по восковой модели: из пчелиного воска изготовляли модель фигуры, которую собирались отлить, покрывали ее глиной и нагревали - воск вытекал через отверстия, оставленные для заливки металла, а на его место в затвердевшую форму вливали раскаленный металл. Когда металл застывал, форму разбивали и поверхность статуи отделывали зубилом. Так же отливали полые фигуры, но воском покрывали формовочную шишку из кварцевого песка. Этим способом экономили воск и бронзу. Несмотря на широкое распространение бронзы во времена Нового царства - из нее изготовляли не только орудия, но и оружие (кинжалы, копья, наконечники стрел и т.п.), - из более дешевой меди тоже продолжали делать орудия и различные предметы. В гробнице Тутанхамона медных предметов оказалось больше, чем бронзовых.

Судостроением в Египте занимались с древнейших времен, но первоначально лодки и небольшие суда, предназначенные для плавания только по Нилу или в протоках Дельты, связывали из стеблей папируса. Сохранилось много рисунков на додинастической керамике из Нагаде и на стенах додинастический и раннединастических гробниц в изображающих лодки и суда с каютой посредине (часто сдвоенной). На основании этих рисунков высказывают предположение, что каюты могли служить жилищами додинастический египтянам, поскольку во время паводка и после его спада в них было безопаснее пребывать, чем на суше, и удобно передвигаться по многочисленным протокам и болотам, оставленным Нилом после паводка.

В стране, где река служила основным путем сообщения, судостроение рано стало важной отраслью ремесла. Уже во времена Древнего царства строились не только речные, но и морские суда, которые плавали вдоль восточного берега Средиземного моря в Библ и по Красному морю в Пунт. Речные суда были прогулочными, грузовыми и культовыми, морские - военными и грузовыми.

Заслуживает внимания указание Геродота, что древнеегипетские суда не имели ребер, т. е. строились без шпангоута, Это подтверждают сохранившиеся лодки и изображения строительства судов на рельефах в гробницах Древнего царства. Древнеегипетские суда были построены не только без шпангоута, но и без киля и имели малую осадку, поскольку предназначались для плавания по реке, где отмели были не редкостью. Ко времени Древнего царства судостроители в результате длительного опыта выработали определенный стандарт для частей корпуса судна. На основании изображений на рельефах различных стадий строительства речных грузовых судов удалось реконструировать количество, форму и местоположение составных частей корпуса плоскодонных египетских судов. Каждая сторона корпуса монтировалась из семи частой: носовой и кормовой, трех досок, поддерживающих плоское днище лежащей на них более длинной, узкой и слегка изогнутой доски (она упиралась своими короткими сторонами в верхние части кормовой досок), и борта, служившего для прикрепления весел. Доски корпуса изготовляли из акации, сикоморы и ливанских пород хвойного дерева. Составные части корпуса соединялись при помощи деревянных гвоздей, а также системы пазов и шипов. На рельефах гробницы Тии (Древнее царство) изображены различные стадии строительства грузовых судов. Сначала стволы деревьев с грубо обрубленными ветвями скоблили и обтесывали при помощи топоров и тесел затем распиливали медной пилой. Части корпуса судна соединялись следующим образом: в круглые пазы уже положенной на место доски вбивали шипы или деревянные гвозди, но не до конца. На выступы шипов насаживали доску так чтобы пазы, выдолбленные в ее нижней части, совпали с шипами. Пазы для шипов пробивали с помощью долот и колотушек, шипам придавали нужную форму с помощью тесел. Размеры пазов и шипов должны были точно соответствовать друг другу, поэтому их заранее, рассчитывали. Чтобы вогнать гвозди и шипы в пазы с помощью больших деревянных кувалд требовалась большая физическая сила. Таким же способом накладывали борт судна, но эта стадия работы была сопряжена с особыми трудностями, поскольку борта были очень длинными и притом выгнутыми. Установкой бортов занимались по пять рабочих с стороны, а в лодке стоял старший мастер подавая, подавая команды. Снаружи рабочий поддерживал рычагом накладываемую часть в середине, двое других работников, сидя в лодке, держали ее веревочной петлей. За это время старший мастер мог проверить, соответствуют ли все пазы шипам. Убедившись, что шипы и гвозди вошли в свои пазы, он давал команду к их заколачиванию кувалдами. Сохранились надписи, передающие команды старшего мастера. Полагают, что египетские суда были проконопачены, иначе они дали бы течь при спуске на воду. При конопачении части корпуса перевязывали бечевками, сплетенными из волокна папируса, как это представлено в росписи одной гробницы в Медуме. Когда смазка на всех стыках хорошо просыхала, тройной ряд бечевки на носу и корме, видимо, снимали, поскольку перевязи не видно на изображениях готовых судов. Морские суда не имели шпангоута, были плоскодонными, с малой осадкой, как и речные. При строительстве их в отличие от речных судов крепко перевязывали канатами. Канат поднимал нос и корму, и это помогало срезать высокую волну. Морские суда, которые могли плавать и по Нилу, были приспособлены только для каботажного плавания. Когда корпус судна был составлен и скреплен, приступали к внутренней и внешней отделке. Теслами снимались все неровности и выступы. На рельефе гробницы некрополя в Дейль-эль-Гебрави изображен работник, который вырезает отверстие для длинного кола, заостренного снизу и вилообразного сверху. Такие колы ставились на судне на равных расстояниях, чтобы поддерживать горизонтально положенные жерди, образующие корпус кабины, обтягиваемый холстом. Другой работник делает топором зарубку на носу, отмечая место для ствола руля.