Текст книги "100 великих технических достижений древности"

Добыча соли в древности

Весьма вероятно, что доисторические племена оседали не только там, где имелась в достаточном количестве влага, но и был теплый климат, плодородная почва и соль. Например, как показали археологические исследования, жители Древнего Китая примерно за 3–4 тысячелетия до н. э. поселялись в долинах рек Хуанхэ и Янцзы и на равнине у Печилейского залива. И с незапамятных времен солеварение здесь развивалось наравне с земледелием.

Исторические хроники свидетельствуют, что каждый год начало работ по солеварению, так же как и весенний посев сельскохозяйственных культур, производились самим императором, а все принцы крови обязаны были лично принимать участие в выварке соли…

Уже в древности использовались различные способы добычи соли. И зависели они от того, где она находилась в значительной концентрации. Например, во многих районах земного шара соль извлекали из морской воды. Так, древние китайцы, проживавшие на морском побережье, прибрежные участки земли разрыхляли мотыгами, а затем между ними рыли канавы. Затем воду из моря ведрами доставляли на эти «грядки». Вода стекала в канавы, из которых ее вычерпывали и опять выливали на поверхность разрыхленной земли. Этот процесс продолжался в течение нескольких дней.

Когда же земля впитала достаточное количество соли, верхний ее слой толщиной в несколько сантиметров снимали лопатами, и эту землю промывали морской водой. В результате получался насыщенный раствор, который затем переливали в большие открытые неглубокие емкости, в которых вода полностью испарялась. Промытую же землю снова возвращали на «соляное поле»…

Но это был довольно примитивный и малоэффективный способ добычи соли. Намного больше ее добывали в китайских солеварнях. В этих местах воду с высокой концентрацией соли из соляных озер и источников по бамбуковым трубам подводили к чанам, где происходило испарение лишней влаги. Особые же люди, приставленные к этой работе, называемые солеварами, перемешивали раствор и подбрасывали бамбуковые поленья в огонь под чанами.

Чтобы определить плотность соляного раствора, в него бросали камешки. И чем концентрация раствора была выше, тем медленнее камешки оседали на дно. Кстати, солевары, работавшие на государственных солеварнях, освобождались от налогов и от других работ.

В эпоху династии Чжоу, правление которой пришлось на 1255–1125 годы до н. э., даже имелись чиновники, отвечавшие за производство соли. Их относили к придворным служащим и называли «янь-жень» – «соленые люди»…

Из морской воды соль получали также и в Древней Греции и Римской империи. Вода поступала в специально вырытые неглубокие бассейны. Здесь она под воздействием солнечных лучей испарялась, и соль скапливалась на дне.

В Индии уже в IV–III тысячелетиях до н. э. долина реки Инд была заселена многочисленными племенами с развитой культурой и экономикой. Так, в северо-западной части Индии – в Пенджабе – и в южной – в провинции Синд – в ходе археологических раскопок были обнаружены развалины крупных городов, в которых было развито производство соли.

О том, что горы Пенджаба известны скоплениями соли, писал великий географ Античности Страбон. Он полагал, что только эти горы могли обеспечить солью всю страну. Плиний рассказал о горе Оромен, в которой соли столько, что ее «ломают, как в каменоломнях», и что «тамошние цари имеют от того дохода больше, чем от золота и жемчуга».

Много соли было и в Древнем Египте. Об этом, в частности, свидетельствует древнегреческий историк Геродот, живший в V веке до н. э. Он пишет: «Я видел, что почва покрывается солью, выходящей из земли, разъедающей даже пирамиды». Воды морей и соляных озер, а также солончаки полностью обеспечивали всю страну солью…

Традиционные бассейны для выпаривания соли

Более 5000 лет назад в Прикарпатье и по долинам рек Днепра, Днестра и Дуная существовала культура Триполья. И именно прикарпатская область среди древних славянских народов славилась своей солью. А когда знаменитый Геродот писал о реке Борисфене (Днепре), он подчеркивал, что «в устье реки сама собой собирается соль в огромном количестве».

Более того, археологические исследования показали, что в славянских городах Галицкой земли и в Армении уже существовали соляные копи. Здесь в древних заброшенных штольнях до настоящего времени сохранились не только каменные молотки и топоры, использовавшиеся при работе, но и деревянные крепи шахт и даже кожаные мешки, в которых несколько тысяч лет назад переносили соль. И сохранилось все это до наших дней потому, что было пропитано солью.

Из копей в глубокой древности добывалась соль и в знаменитом австрийском Галльштадте. В его штольнях тоже до наших дней сохранились различные каменные орудия, пролежавшие здесь несколько тысячелетий.

В Азербайджане, в долине реки Аракс, на южном склоне горы Дуздаг тоже обнаружено одно из древнейших соляных месторождений. По данным археологов, первые его разработки были начаты около 5000 лет назад. А залежи каменной соли в этом районе столь обширны, что ее добывают там до сих пор.

Добыча нефти в Древние времена

В современном мире нефть называют «кровью» экономики. И для этого есть все основания. Ведь, по сути, многие виды топлива, смазочные масла, битум, мазут, а также продукты органического синтеза как раз и получают из этого уникального сырья. Поэтому те районы, где находят значительные запасы нефти, превращаются в оазисы благополучия для десятков тысяч людей, которые получают хорошую заработную плату, а значит, могут безбедно жить. Кроме того, в бюджеты стран вливаются огромные налоговые отчисления компаний, добывающих и перерабатывающих нефть…

Как показали археологические раскопки и сведения, почерпнутые из древних манускриптов, это ценнейшее сырье человек добывает с давних времен. Но если сегодня для этих целей применяются последние достижения науки, которые позволяют бурить сверхглубокие скважины, строить огромные буровые платформы на континентальном шельфе, тянуть гигантские трубопроводы, то раньше все было совсем иначе…

В тех местах, где нефть находилась близко к поверхности земли, ее добывали примитивными способами, доступными людям того времени. Так, ее собирали вручную с поверхности почвы и водоемов в тех местах, где нефтеносные слои выбивались наружу. Находили их по маслянистой пленке, переливающейся на воде радугой, а также по характерному неприятному запаху. Добывали нефть, выдавливая ее из песка или известняка, пропитанных природными нефтепродуктами. В более поздний период для ее добычи рыли специальные колодцы, на дне которых накапливалась нефть, обычно смешанная с водой.

Битум широко использовался в сооружениях древнего Вавилона

Относительно недавно в иракском городке Хит, который находится недалеко от развалин древнего Вавилона, археологи обнаружили контуры строения, скрепленного битумом. Этому сооружения – около 8000 лет. И хотя практически вся иракская нефть залегает достаточно близко к земной поверхности, но в Хите же буквально сочится из-под земли. Поэтому местное население и назвало это явление «смоляные фонтаны».

Греческий историк Диодор Сицилийский (90–30 годы до н. э.) писал: «Множество невероятных чудес можно увидеть в Вавилонии, однако ни одно из них несравнимо с обнаруженным здесь источником огромного количества битума. В отдельных местах, где выход нефти на поверхность земли сопровождался выделением нефтяного газа, постоянно горели «факелы», породив у народов Ближнего Востока поклонение огню».

Но шумеры, вавилоняне и ассирийцы не только поклонялись таким источникам. Они достаточно широко использовали нефтяной битум в строительстве: добавляя его в смесь глины, песка и гравия, они делали из него кирпичи. Битумом они также покрывали дороги, укрепляли берега бассейнов и водохранилищ, обмазывали лодки и посуду. А саму нефть использовали для освещения помещений. Видимо, по этой причине американский писатель Дэниел Ергин предположил, что Ноев ковчег и корзины Моисея обладали водонепроницаемостью из-за того, что они были обмазаны битумом.

Подробно рассказал о применении асфальта на основе битума и Геродот: «…Изготовили достаточное количество обжигавшихся в печах сырых кирпичей. Для их скрепления строители пользовались горячим асфальтом… Есть и другой город в восьми днях пути от Вавилона по имени Ис. Там протекает небольшая река также под названием Ис… Эта-то река выносит своим течением комочки асфальта. Отсюда и был доставлен асфальт для постройки вавилонской стены». Некоторые исследователи даже полагают, что битум использовали как гидроизоляционный материал при создании висячих садов Семирамиды и возведении Вавилонской башни. Более легкими фракциями нефти, называемыми «земляным или каменным маслом», смазывали оси повозок, колесниц, пропитывали факелы, заправляли светильники.

Великий грек также описал древний метод добычи асфальта на побережье Евфрата. «Асфальт вычерпывают с помощью колодезного журавля, а вместо ведра прицепляют к нему половину винного бурдюка, – рассказывает Геродот. – Погрузив бурдюк, зачерпывают им жидкость и выливают в сосуд. Затем жидкость переливается в другой сосуд, где она разлагается на три составные части. Асфальт и соль тотчас же осаждаются». Впрочем, решающего значения для древневавилонской экономики нефть не имела.

Тем не менее не ассирийцы и не вавилоняне первыми пробурили скважину для добычи нефти, а китайцы. Они же провели от нее и первый трубопровод из бамбука. И произошло это несколько тысяч лет назад на месте нынешнего города Цзыгун в провинции Сычуань. Но когда именно это произошло, ученые спорят до сих пор. Первые же свидетельства о добычи нефти в Китае относятся к середине I века до н. э.

Но нефть применялась и в качестве оружия. Действительно, некая горючая смесь упоминается уже в «Илиаде»: «И троянцы на быстрое бросили судно неутомимый огонь. Неугасное вспыхнуло пламя». О ней же писал греческий полководец Эней Тактик в 350 году до н. э.: «Для сжигания кораблей врага употребляется смесь зажженной смолы, серы, пакли, ладана и опилок смолистого дерева». Однако со временем химический состав и технология получения этой смеси была утеряна. Поэтому византийцам пришлось изобретать ее заново. Сделал это в 673 году некий Каллиник – ученый из Гелиополя.

Получение газа в далеком прошлом

Термин «газ» (голл. gas, от греческого chaos – хаос) появился в XVII столетии. И ввел его в обиход для обозначения полученного им «мёртвого воздуха», или углекислого газа, голландский врач и химик Я.Б. Ван-Гельмонт. Об этом он писал следующее: «Такой пар я назвал газ, потому что он почти не отличается от хаоса древних». С того времени слово «газ» получило распространение в большинстве языков мира…

Еще в глубокой древности человек обратил внимание на места, где по неизвестной причине наблюдалось пламя, либо поднимавшееся, подобно свече, вверх, либо застилавшее огненным покрывалом небольшой участок земли или водоема. Человек не мог определить причину этого явления и считал его проявлением божественной силы.

Но, как выяснилось позже, высшие силы в этом случае отношения к загадочному пламени не имели. Поскольку это горел просочившийся из земных недр бесцветный природный газ. И, загоревшись от молнии или искры, он порой мог гореть многие месяцы, а то и годы. По этой причине это необычное пламя часто и называли «вечными огнями». Например, древнегреческий историк Геродот описывал наличие таких огней на горе Химера в Малой Азии.

А в Азербайджане, Иране и других среднеазиатских государствах их считали священными. По этой причине жители Персии и Индии верили, что незатухающий огонь – особые знаки бога огня. И ввиду такого отношения к нему рядом с «вечным огнем» возводили храмы, куда стекались многочисленные паломники. Причем, как символ религиозного культа огнепоклонников, или зороастрийцев, такие святилища в некоторых местах сохранились до наших дней.

Так, в азербайджанском поселке Сураханы, расположенном недалеко от Баку, есть храм «Аташгях», или «Дом Огня». Древние мастера настолько тщательно отрегулировали подачу газа к алтарю в этом святилище, что огонь продолжал гореть даже во время шквалистых каспийских ветров и к тому же не меняя интенсивности в течение сотен лет.

Кстати, из истории известен случай, когда царь Персии распорядился перенести кухню к месту выхода газа на поверхность. Благодаря этому решению огонь на кухне горел круглые сутки. К тому же он был бесплатный. А это была существенная экономия средств, так как дрова и уголь стоили очень дорого…

А вот древним китайцам было хорошо известно, что природный газ – это отличное топливо, и поэтому находили ему более полезное применение. И об этом уже в 900 году до н. э. свидетельствуют хроники. Тем более что полые стебли бамбука, росшего в этой стране в изобилии, идеально подходили для простейших газопроводов. Кстати, в 400 году до н. э. природным газом даже освещались улицы Пекина. А рядом с городом Чунцин во время бурения скважины для добычи соли в 211 году до н. э. было открыто газовое месторождение. Полученный из него газ по бамбуковым трубам подводился к котлам и использовался в качестве топлива для выпаривания воды из раствора…

Дом огня в поселке Сураханы

И хотя человеку природный газ известен не одно тысячелетие, тем не менее его масштабное использование началось сравнительно недавно, по сути, после завершения промышленной революции в развитых странах. К тому же это произошло еще и после накопления практического опыта получения попутного газа, и открытия затем крупных газовых месторождений в минувшем столетии.

Как добывали золото в древности

Оказывается, на протяжении многих тысячелетий ведущей силой в развитии металлургии являлось ювелирное дело. Именно в этой сфере человеческой деятельности в первую очередь использовались новейшие технологические приемы. И первые металлические украшения были изготовлены из золота. Именно его человек научился обрабатывать холодной ковкой, паять и полировать; из золота он стал получать проволоку и отливать изделия.

Также в древности люди уже умели различать золото по происхождению – «речное», «горное», «скалистое», «золото в камне», а также по цвету – от тускло-желтого и серого до разных оттенков красного. Подтверждение этому ученые обнаружили в древнеегипетских и шумерских текстах.

Вероятнее всего, впервые человек увидел золото в виде самородков, которые встречались как в речной воде, так и на суше. Но это были редкие случаи. Поэтому со временем люди стали искать способы добычи золота из речных вод и горных пород.

Основывались же способы добычи желтого металла на его физических и химических свойствах, в частности на его высокой плотности. Одним из довольно оригинальных приемов добычи золота является использование овечьих или медвежьих шкур.

Вот, например, что писал о золотом руне греческий географ Страбон (64 год до н. э. – 24 год н. э.): «Поблизости живут и соаны… В их стране, как передают, горные потоки приносят золото, и варвары ловят его решетами и косматыми шкурами. Отсюда, говорят, и возник миф о золотом руне».

Но более практичную технологию очистки золота от примесей изобрели шумеры в начале III тысячелетия до н. э. Описание этого способа изложено в манускриптах библиотеки ассирийского царя Ашшурбанипала. В соответствии с этой технологией золотую руду плавили вместе со свинцом, оловом, солью и ячменными отрубями в особых емкостях из глины, смешанной с костной золой. Образовавшийся шлак адсорбировался пористыми стенками сосуда. В результате на его дне оставался чистый сплав золота с серебром…

Отдельные этапы золотодобычи представлены на стенных росписях в некоторых египетских гробницах, датируемых 2639–2506 годами до н. э. При этом наибольшую известность получила фреска изготовления золотой отливки, найденная в гробнице, относящейся к 2230–2220 годам до н. э. На ней изображены чиновник, взвешивающий необходимую порцию золота, и писец, записывающий его количество.

Кроме того, на ней же показаны шесть человек, раздувающих горн с помощью специальных труб. Далее изображен мастер, разливающий расплавленное золото из тигля в форму, которая стоит на земле. А также его помощник, задерживающий шлак. На завершающем этапе два кузнеца с помощью камней придают слитку товарный вид.

Процесс изготовления золотой отливки в Древнем Египте

Следует отметить, что уже в III тысячелетии до н. э. жильное золото добывали в Европе, Азии и Северной Африке практически из всех известных его месторождений. Значительные запасы желтого металла были открыты на Балканском полуострове и островах Эгейского моря.

Однако основным золотоносным районом древней Европы являлась Иберия, которая позже была названа Испанией. Именно здесь, точнее на северо-западе Пиренейского полуострова, римляне построили самое крупное горнопромышленное предприятие Древнего мира – знаменитые арругии.

Поскольку золото в этих местах располагалось не в отдельных кварцевых жилах, а в толще песчаников и сланцев, то и для добычи редкого металла был разработан особый способ. Сначала обрушивали всю породу, содержащую золотоносную руду. Для этих целей в ней прокладывали параллельные штольни длиной до 450 метров, стенки которых укрепляли с помощью постепенно вынимаемыми перемычек и подпорок. После их удаления порода обрушивалась и дробилась. Затем вся эта горная масса размывалась водами из водохранилищ, построенных специально для этих целей и расположенных на 50—100 метров выше горных разработок. Из полученных таким путем россыпей золото впоследствии и извлекалось. Именно такая технология использовалась при добыче значительной части золота в Римской империи.

Новые технологические приемы добычи и металлургии золота появились тогда, когда в горно-металлургических технологиях широкое распространение получила ртуть. Извлечение золота из руды с помощью этого металла было изобретено на Ближнем Востоке и стало основным приемом в Римской империи в начале новой эры.

По описанию Плиния Старшего (I век до н. э.), золотоносную руду дробили и смешивали с ртутью. После этого пустую породу отделяли от ртути с помощью замшевого фильтра. Золото же получали из амальгамы в ходе выпаривания ртути.

Во времена Римской империи широкое распространение получила технология огневого золочения металлических изделий. В этом случае также используется ртуть, которая при нагревании расплавляет листы золота. В результате этого процесса получается золотая амальгама – пастообразная золотая смесь.

Впоследствии амальгаму ровным слоем наносят на предварительно обработанную металлическую поверхность. Саму же поверхность медленно нагревают, в результате чего ртуть с нее испаряется. Кстати, этот этап самый опасный при огневом золочении. Дело в том, что пары ртути являются сильнодействующим ядом, который при вдыхании угрожает не только здоровью, но и жизни человека. Так, во время золочения Исаакиевских куполов погибло около 60 работников, отравившись ртутными парами.

Невероятная металлургия древних

Современный мир нельзя представить без металлов. Они – повсюду. Но вот когда и где зародилось их производство, ученые не знают до сих пор. Хотя современные археологи и полагают, что произошло это событие примерно полторы тысячи лет назад. Но в то же время известно, что в некоторых районах Урала металлы плавили более пяти тысяч лет назад. В качестве примера можно назвать плавильные печи Аркаима и других древних городов, датированных VII–III тысячелетиями до н. э.

Но намного раньше человек познакомился с самородными металлами: золотом, серебром, медью, а затем и с метеоритным железом. А после того как в V–IV тысячелетиях до н. э. он освоил приемы выплавки из окисленных медных руд чистой меди и придания ей требуемой формы с помощью литья, начался бурный рост ее производства и расширение областей применения.

Центром же производства меди в то время был Древний Египет. Этот период археологи называют медным веком. К середине II тысячелетия до н. э. на Ближнем Востоке и в Центральной Европе было освоено производство меди из более распространенных в естественной среде сульфидных руд.

Следует отметить, что при добыче металлов из руд древние ремесленники пользовались примитивными горнами с дутьем. И, несомненно, их достижения – итог многовекового опыта, который передавался из поколения в поколение. Но, скорее всего, при этом они вряд ли имели хоть какие-то представления о химической стороне этих процессов. В то же время мастерство древних металлургов по сей день вызывает удивление у современных специалистов. А некоторые их приемы до настоящего времени до конца непоняты.

Но как же все-таки люди научились добывать металл? Большинство ученых это событие сводят к случайности. Якобы однажды в костер попали камни, содержащие медь. И когда они расплавились, то был замечен этот металл. Но на практике этот процесс невозможен. Во-первых, температура пламени в костре около 700 градусов, а для выплавки меди требуется 1000 градусов. Во-вторых, чтобы получить медь, необходимо освобождение окислов от излишнего кислорода. Иначе металл либо обуглится, но не расплавится, либо излишне окислится и превратится в порошкообразную субстанцию, практически непригодную для изготовления качественных предметов. Но поскольку открытое пламя – это окислительный процесс, поэтому извлечь из руды лишний кислород таким способом практически невозможно…

Историю человеческой цивилизации историки подразделяют на каменный, бронзовый и железный века. И эта классификация используется до настоящего времени. Правда, в 1876 году в нее было добавлено понятие «медный, или меднокаменный, век»…

В 1974 году в Китае было обнаружено около 8100 терракотовых статуй воинов, которые были захоронены вместе с первым императором династии Цинь – Цинь Шихуанди. Но даже не это самое удивительное, а то, что стрелы у воинов были изготовлены из высокоуглеродистой стали с хромированными наконечниками. А ведь в Европе хромировать металл стали лишь в XIX столетии.

Эта технология стала использоваться и в Японии, где ковали самурайские мечи. Здесь местная руда содержала молибден, температура плавления которого 2610 градусов. А это, по сути, самый тугоплавкий металл на Земле.

Выходит, что в то время, когда люди в этой стране спали на полу в бумажных домах и ели сырую рыбу, они имели плавильные печи, в которых получали железо-молибденовый сплав. Невероятно. И объяснить этот факт ученые не в состоянии.

Индийская железная колонна

Не менее любопытны и древнеиндийские технологии. Например, в Пенджабе, расположенном на севере страны, более 4000 лет назад в промышленных объемах производили булатную сталь, то есть композитный материал. Булатные клинки имели ряд уникальных особенностей. В частности, они практически не тупились, были самозатачивающимися и очень гибкими. К тому же мечи были и очень легкими.

Производство булатной стали имело много общего с японской технологией, но характеризовалось и своими особенностями. Самая же главная из них заключалась в том, что булатная сталь делалась сразу из нескольких видов стали с различным содержанием углерода. Впоследствии булатная сталь стала называться дамасской. Но со временем секрет ее изготовления был утерян, И только в 1840-х годах П.П. Аносов снова смог получить булатную сталь…

В центре индийской столицы города Дели возвышается колонна, состоящая из чистого железа. Впрочем, в ходе тщательных исследований было установлено, что все-таки ее подземная часть в некоторых местах подвержена коррозии. В 70-х годах минувшего столетия ученые из Лос-Аламосского университета, проведя анализ колонны, выяснили, что она покрыта тончайшим слоем силикона. Этот слой за многие столетия в некоторых местах подземной части разрушился, и как раз там и появилась коррозия. Кстати, возраст колонны не определен до настоящего времени.