Текст книги "Все началось с колеса. Эволюция изобретений: от топора до лазера"

287—212 годы до нашей эры
Архимед

Ванна, рычаг, винт, зеркала, аксиома Архимеда: ученому из Сиракуз приписывают множество открытий, часто справедливо, но иногда и ошибочно.

Нам кажется, что об Архимеде мы знаем все: этот гениальный математик и плодовитый изобретатель жил в III веке до н. э. и погиб в 212 году до н. э., во время осады Сиракуз римлянами. Над некоторыми его изобретениями время действительно оказалось не властно: они служат нам и сегодня. Среди прочих работ по геометрии, физике и астрономии следует упомянуть его метод аппроксимации числа π (расчет отношения длины окружности к ее диаметру), исследования в области центров тяжести и рычагов, размышления о больших числах, в результате которых в своем удивительном трактате «Аренарий» он вычисляет количество песчинок, способных заполнить Вселенную, а также знаменитый принцип, гласящий, что «на тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу объема жидкости, вытесненного телом, погруженным в жидкость»… Два века спустя архитектор Витрувий, рассуждая об этом открытии, способствовал распространению образа ученого, выпрыгивающего из ванны с криком «Эврика! Эврика!»

Именно потому, что жизнь Архимеда была менее известна, чем его труды, о ней сложено множество легенд. Полибий, Цицерон, Тит Ливий, Плутарх, Валерий Максим, Лукиан Самосатский и другие древние писатели, ни один из которых не знал великого ученого лично, не преминули записать и приукрасить их. Они сопровождают всю жизнь Архимеда до самой его смерти и даже после: Цицерон, нигде более не замеченный в фантазиях, сообщает, тем не менее, в своем труде «Тускуланские диспуты», как в молодости, будучи квестором на Сицилии, он якобы обнаружил заброшенную могилу Архимеда, заросшую колючками. Но самые удивительные истории связаны с осадой Сиракуз, когда созданные Архимедом оборонительные орудия в течение трех лет сдерживали натиск превосходящего войска римлян. В них упоминаются и вызывающие доверие факты, порой вполне доказанные: «когда Архимед задействовал свои машины», пишет Плутарх, «они обрушили на римскую пехоту град огромных камней и разнообразных стрел, которые были выпущены с таким грохотом и ревом, что ничто не могло сдержать подобный удар […]. На стены со стороны моря он установил другие устройства, которые внезапно опустили на вражеские галеры огромные захваты в виде крючьев, что подцепляли корабли, поднимали их в воздух с помощью противовеса и бросали обратно, топя в волнах». Но в других рассказах вновь всплывают мифы: например, в те времена не существовало еще технологий, с помощью которых можно было бы создать знаменитые огненные зеркала, способные воспламенить флот противника на расстоянии. Однако легенды чрезвычайно живучи…

☛ СМ. ТАКЖЕ

Шкив (900 лет до нашей эры)

Катапульта (399 год до нашей эры)

280 год до нашей эры
Маяк

Свет знаменитого Александрийскиого маяка, одного из семи чудес света, был виден на расстоянии почти пятидесяти километров.

Сама идея зажигать костры, чтобы моряки могли ориентироваться в темноте, настолько древняя, что вряд ли возможно сколь-нибудь точно ее датировать; но строительство Александрийского маяка, самого известного здания подобного назначения, хорошо задокументировано: оно началось в правление Птолемея I Сотера, около 290 года до н. э., и закончилось при его сыне Птолемее II Филадельфе, в 280 году до н. э. Многие древние авторы посещали египетский город, любовались маяком, некоторые смогли даже прочитать надпись с именем создателя. Страбон, к примеру, в семнадцатом томе своей «Географии» отметил, что «оконечность маленького острова Фарос представляет собой скалу, которую со всех сторон омывают волны. На этой скале возвышается многоэтажная башня из белого мрамора, восхитительно прекрасное сооружение, которое называют Фаросским маяком в честь острова. Воздвиг его Сострат Книдский и посвятил спасению моряков, плавающих в этих краях, о чем свидетельствует надпись на памятнике».

Архитектор Сострат, «друг царей», т. е. ближайший советник первых представителей династии Птолемеев, правивших Египтом после смерти Александра, прославился также постройкой висячих террас у себя на родине, в Книде, как утверждал Плиний Старший. Но ничто не могло сравниться с маяком, который просуществовал долгие века, и только землетрясение 1349 года оказалось в силах его разрушить. Исключительная прочность сооружения подчеркивается во множестве текстов, в произведениях искусства и на монетах: археологам, прежде всего выдающемуся французскому специалисту Жан-Иву Ампереру, основателю Центра исследований Александрии, достаточно было лишь наклониться (ну почти), чтобы собрать доказательства и описать три этажа маяка. На квадратном основании стояла восьмигранная колонна, а завершала сооружение увенчанная статуей круглая башня, в которой также было устроено помещение для масляных ламп. Общая высота достигала маяка 135 метров.

Простояв десятки веков, маяк был повреждён землетрясениями в период с VIII–XIV веков нашей эры, последние его остатки его были утрачены в XV веке.

Александрийский маяк не только помогал поколениям моряков найти путь в тумане и поражал многочисленных посетителей. По мнению Лукиана Самосатского, маяк стал источником вдохновения для многих историков, и, возможно, творцов: «Архитектор имел в виду не сегодняшний день, короткий отрезок жизни, но современность и будущее, до тех пор, пока башня будет стоять и прославлять его дар. Именно так должна писаться история. Лучше следовать правде и ждать благодарности от потомков, чем угождать современникам в надежде понравиться». Пусть этот маяк и дальше светит человечеству!

☛ СМ. ТАКЖЕ

Лодка (8000 лет до нашей эры)

200 лет до нашей эры
Компас

История изобретения компаса окружена множеством мифов и легенд и поистине сбивает с толку, как это ни парадоксально.

Задолго до изобретения компаса людям был известен магнетит – минерал, состоящий из окислов железа, свойства которого привлекали представителей человечества еще в глубокой древности. Многие пытались найти объяснение этим свойствам: например, Платон в «Тимее» писал, что «все тела соударяются по кругу, и, разделяясь или соединяясь, меняют свое место, чтобы каждому найти ему присущее». Поди пойми, что он хотел сказать! Другие предпочитали честно признаться, что не понимают, как, к примеру, Плиний Старший, отметивший, что железо, «этот великолепный материал, что побеждает все сущее, спешит к неведомой пустоте, и, приближаясь, прыгает на камень, который его захватывает и удерживает крепко связанным». Лукреций же упоминает о существовании «невидимых связей» между железом и магнетитом. Название магнетита происходит, вероятно, от имени пастуха Магнуса, впервые его обнаружившего, а может быть, и от названия местности, где он был найден, – Магнесии, приморской части Фессалии.

Пока греки и римляне размышляли о природе загадочных свойств магнетита, китайцы применили его на практике: маленькие предметы из магнетита, иголки и ложечки, использовались для указания на юг – основной ориентир в Поднебесной. Самые древние подобные предметы относятся еще ко временам заката династии Цинь и рассвета династии Хань: по соглашению между специалистами за условную дату открытия был принят 200 год до н. э. Соглашение это действует до тех пор, пока новые открытия не внесут изменения. Но более сложные устройства появились только в XI веке н. э.: в энциклопедическом трактате китайского ученого Шэнь Ко (1080 год) под названием «Мэнси би тань» – «Запись бесед в Мэнси», известного также как «Записки о потоке снов» [8]8
  В китайской традиции «Записками» может называться произведение довольно большого объема, составленное из отдельных зарисовок-размышлений или тематических главок. Трактат действительно был написан в местности, называемой Мэнси. Фактически это энциклопедия научных знаний эпохи Сун.


[Закрыть], – присутствует точное описание явления, сегодня известного как «магнитное отклонение»: магнитный и географический северные полюса не совпадают, они всегда отстоят друг от друга на несколько градусов, и это расстояние изменяется со временем.

Согласно очередной легенде, это изобретение завоевало Европу благодаря путешествиям Марко Поло. Однако в его рассказах об этом ни слова. Странно для человека, который в других вопросах не может удержаться от бахвальства! Скорее всего, компас прибыл в европейские пределы по торговым маршрутам, побывав в Индии и в арабском мире до того, как очутиться на каком-нибудь венецианском прилавке в Леванте, где его прозвали bussola («маленькая коробочка»), и попасть в руки моряков и путешественников: поэт Гюйо де Прованс упоминает его в конце XII века. А великие мореплаватели, такие как Христофор Колумб и Васко да Гама, уже вовсю использовали компас, пытаясь найти путь в Индию! В каком-то смысле для компаса это было путешествие к истокам…

☛ СМ. ТАКЖЕ

Электромагнит (1820 год)

105 год
Бумага

Камень, папирус, пергамент… Письменность появилась 8000 лет назад, и с этого момента недостатка в средствах для письма не было, однако именно бумага оказалась наиболее удобна.

И для бумаги 105 год – условно принятая учеными дата создания. В тот год высокопоставленный китайский чиновник Цай Лунь продемонстрировал своему императору Хэ-ди из династии Хань изобретенную им пасту, содержавшую волокна шелковицы, льна и конопли. Этот состав после вымачивания и сушки превращался в прекрасный материал для письма. Открытие очень понравилось могущественным императорским бюрократам! Бумага заменила в обиходе все ранее использовавшиеся средства: деревянные дощечки, такие тяжелые и неудобные для хранения; бамбуковые плашки, хрупкие и слишком узкие, чтобы на них было просто уместить даже один столбец иероглифов; шелк, требовавший экономии в силу дороговизны. Хань Хэ-ди срочно издал указ, восхвалявший достоинства бумаги, предписывавший ее использование и осыпавший изобретателя похвалами и почестями.

Технологию создания бумаги в Поднебесной считали стратегическим вопросом. Его охраняли как государственную тайну более 600 лет – это ли не доказательство? Однако все изменилось в июле 751 года, после битвы на реке Талас недалеко от современного города Тараз в Казахстане, в которой китайцы сражались с арабами. Источники сторон расходятся во мнениях соотношении сил: хронисты Аббасидов утверждают, что 40 000 арабских воинов одержали сокрушительную победу над 150 000 китайских, в то время как китайские летописцы претендуют на то, что их воины храбро противостояли пятикратно превосходящим силам противника. Сегодня это уже не имеет никакого значения. Самый важный результат той битвы состоит в том, что воинам Аллаха удалось захватить множество пленных, среди которых была и горстка мастеров, владевших искусством производства бумаги. Вскоре бумага вошла в обиход в арабо-мусульманском мире: историки доказали, что в Багдаде в конце VIII века уже существовали мастерские по ее производству. Открылся путь к всевозможным усовершенствованиям этого изобретения.

В Европе бумага не сразу вытеснила пергамент, который использовался для письма со II века до н. э. Хотя бумага проникла на континент еще в Х веке, во Франции XII века работала только одна мастерская по ее производству – в Окситании. Мощный толчок развитию производства дало изобретение книгопечатания в 1454 году; оно стимулировало технический прогресс, который с тех пор уже не останавливался. Сегодня, в цифровую эпоху, бумага продолжает оставаться востребованной в виде книг, газет… и бюрократических справок! Так, на одного француза ее расходуется до 136 килограммов в год. Отличная новость для производителей, но не очень хорошая для окружающей среды…

☛ СМ. ТАКЖЕ

Чернила (3200 лет до нашей эры)

Книгопечатание (1454 год)

132 год
Сейсмограф

В 132 году китайский ученый Чжан Хэн создал первый в истории сейсмограф. Его изобретение обладало высокой точностью и славилось изяществом.

Откуда берутся землетрясения? С конца XIX века и вплоть до открытия их истинных геологических и тектонических причин, т. е. до появления теории движения тектонических плит в 1960-е годы, гипотезы сменяли друг друга. Аристотель считал, что землетрясения вызываются мощными ветрами в земных недрах. Это мнение преобладало в античные времена, его придерживались Лукреций, Плиний и Сенека, и оно продолжало удерживать позиции на протяжении всего Средневековья… пока не появились идеи о других причинах: «внезапное воспламенение сернистых и битуминозных испарений» – по версии Гассенди, электрический разряд молнии, попадающий в землю, – по версии Бюффона и аббата Бертолона, «горючий материал, который нуждается лишь в небольшом стимулировании, чтобы взорваться», – согласно Канту… Долгое время считалась доказанной гипотеза о связи с вулканами: еще в 1906 году многие ученые сочли одним явлением извержение Везувия 7 апреля и землетрясение в Сан-Франциско 11 дней спустя!

Но, если слегка преувеличить, можно предположить, что ответ на вопрос о причинах землетрясений был дан еще в 132 году в Китае Чжан Хэном. Следует учесть, что ученый времен династии Хань не объяснил феномен, но оказался вполне готов указать направление, в котором следовало искать причины. Учитывая размеры Поднебесной, прогресс был налицо. И это еще не все: устройство, созданное Чжан Хэном, было эстетическим шедевром.

Оно представляло собой вазу с восемью драконами по периметру, каждый из которых держал в пасти бронзовый шарик, и восемью лягушками – по одной под каждой драконьей пастью. Внутри вазы был медный маятник, приводивший в движение восемь рычагов, соединенных с драконами. Когда происходил подземный толчок, пусть даже на расстоянии в сотни километров, маятник дергал за один из рычагов, шарик выпадал из пасти дракона, располагавшегося ближе всех к эпицентру, и падал в рот лягушки, которая служила дополнительным аксессуаром. Благодаря столь точному и оригинальному устройству время оказания помощи жертвам существенно сокращалось.

Вольтер в поэме, описывающей катастрофу в Лиссабоне в 1756 году, сокрушался над судьбой несчастных: «Эти женщины, эти дети, лежащие друг на друге / На разбитом мраморе, среди оторванных конечностей; / Сотни тысяч несчастных на разоренной земле, / Окровавленные, разорванные, все еще трепещущие, / Погребенные под собственной крышей, кончаются без помощи, / Заканчивая свои скорбные дни в ужасных муках!»

☛ СМ. ТАКЖЕ

Компас (200 лет до нашей эры)

250 год
Мельница

В Анатолии, в Иераполисе, ближе к 250 году каменотесы уже использовали гидравлическую силу как невероятно ценное подспорье в тяжелейшем труде…

«Водяная мельница, изобретенная в античные времена, получила широчайшее распространение в Средние века», – отмечал Марк Блок в «Апологии истории» в 1935 году. Блестящее наблюдение, если учесть, что «изобретение распространяется, только если общественная нужда в нем уже распространена широко». Однако вплоть до падения Рима повсюду было полно рабов, и не было необходимости изобретать технику, которая заменила бы человека: во многих областях, пусть это и не самый ужасный из его недостатков, рабский труд препятствовал техническому прогрессу, или, во всяком случае, его распространению.

Водяная мельница была хорошо известна и в Античности. Филон Византийский в конце III века до н. э. в «Пневматике» описал колесо-крыльчатку, установленное по течению воды. Это еще не было мельницей – устройство не предназначалось ни для выработки энергии, ни для приведения в движение иного механизма: его использовали, чтобы поднимать воду и поддерживать ее уровень. Два века спустя во втором томе «Архитектуры» Витрувий вернулся к этим колесам, «которые вращаются только силой течения воды: ковши зачерпывают воду, поднимают ее наверх и доставляют необходимое ее количество для использования». Дальше римский архитектор упоминал жернова, вращаемые тем же способом и перемалывающие зерно в муку, но его описание было слишком кратким.

Более наглядно все детали первой водяной мельницы на гидравлической силе, работавшей благодаря системе зубчатых колес и приводившей в действие пару пил для обработки камня, можно увидеть в Иераполисе, на барельефе саркофага второй половины III века н. э. Но Марк Блок не ошибался: исследования письменных источников и археологические раскопки показали, что подобные устройства в античные времена были очень редки. Другие гипотезы великого историка, относившего распространение водяных мельниц к феодальному периоду, гораздо позднее первого тысячелетия, были существенно дополнены в последние годы: распространение мельниц началось, похоже, все-таки существенно раньше, в раннем Средневековье – тому есть неопровержимые доказательства, датируемые эпохой Каролингов (с 751 по 987 годы).

И наоборот, распространение ветряной мельницы в Европе началось уже в XII–XIII веках: крестоносцы увидели эту технологию в Святой земле и привезли ее в родные края. А в 1150 году ветер пришел на помощь воде и закрутил лопасти мельниц, вращая жернова для зерна, чтобы накормить растущее население.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Соха (5000 лет до нашей эры)

Колесо (3500 лет до нашей эры)

Средние века

От некоторых предубеждений трудно избавиться. С той поры, как гуманисты эпохи Возрождения решили назвать «Средними веками» десяток столетий, отделявших их дни от падения Рима и конца античной эпохи, наполнявшей их восторгом, этот период имеет дурную репутацию. Невежество, регресс, обскурантизм – слов для его обозначения всегда было в избытке, и все эти характеристики его очерняли. В ХХ веке медиевисты не жалели усилий, чтобы реабилитировать предмет своего увлечения, однако работы у них еще невпроворот. Даже сегодня речь об обычаях, повседневных практиках или устройствах эпохи Средневековья заводят как правило, не для того, чтобы восхититься…

Таким образом, несмотря на многочисленные достижения в области механики, энергетики, инженерии, вооружений, ткачества и даже в накоплении и распространении знания – разве не в Средние века появились университеты? – бытует мнение, что за это время не было создано практически ничего. Несомненно, Хорхе де Бургос, персонаж киноадаптации «Имени Розы» Умберто Эко, был весьма убедительным, когда упоминал о необходимости сохранения знаний. «Сохранения, скажу я, но не исследования, потому что нет никакого прогресса в превратностях знания, но в лучшем случае постоянное и возвышенное накопление!»

Согласиться с этим распространенным образом Средневековья – значит отвернуться от свидетельств, собранных исследователями, историками, археологами, и сверх того надеть шоры, чтобы уж точно не увидеть бесчисленные достижения, появившиеся за пределами западного мира. Мы весьма часто, к сожалению, забываем, что средневековый мир не ограничивался Европой: на юге и востоке развивалась блестящая арабская цивилизация, а еще дальше на востоке – китайская.

В статье, опубликованной в 1979 году, историк Режин Перну воззвала к коллегам: «пора покончить с этими представлениями о Средневековье!» Примеры, которыми она сопроводила свой призыв, были лишь скромным вкладом в этот долгий и непрерывный процесс. Они показывали, что многие изобретения того времени, такие как книгопечатание, стоят у истоков современной цивилизации, а гении, ставшие символами Возрождения, например, Леонардо да Винчи, родились еще в Средние века – отнюдь не такие мрачные, как принято думать!

Около 700 года
Перегонный аппарат

Перегонный аппарат придумали арабы в начале VII века н. э., и через некоторое время он добрался до Европы, где имел огромный успех.

Чтобы точно датировать изобретение перегонного аппарата, данных все-таки не хватает. Процесс сбора испарений, конденсировавшихся на краях нагретого сосуда, был известен с древнейших времен, его практиковали в Месопотамии и Египте, а позднее в Греции. Аристотель в «Метеорологии» предполагал, что этот феномен можно было бы применять к морской воде: «На опыте мы могли убедиться, что при выпаривании морская вода становится питьевой, а испарившаяся часть не растворяется в морской воде, вновь конденсируясь». Во многих древних текстах такой сосуд именовали ambix. По некоторым источникам, это слово имеет арабские корни и, скорее всего, оно легло в основу названия специального перегонного аппарата для спирта – аламбик.

Именно из арабского мира в начале VIII века н. э. аламбик пришел в Европу – о нем позднее писал персидский ученый Джабир ибн Хайян, известный на Западе под латинизированным именем Гебер. Для производства спирта нужны были более сложные методы. Древняя технология была усовершенствована в IX веке багдадским философом Аль-Кинди, большим специалистом по трудам Аристотеля, а в следующем столетии – андалусским врачом Абу-ль-Касимом аз-Захрави. Завоевывая постепенно европейские страны, перегонный аппарат в конце концов стал неотъемлемым атрибутом алхимика. Многие великие умы полагали, что он может помочь открыть эликсир вечной молодости! Неудивительно, что алкоголь, полученный с помощью аламбика, назвали (не в обиду трезвенникам) aqua vitae [9]9
  Вода жизни. – Прим. перев.


[Закрыть], и этот термин дошел до наших дней.

В Средние века аламбик стал излюбленным инструментом алхимиков, их отличительным знаком на большинстве изображений.

Первые производители алкоголя выдвигали и такой бесспорный аргумент: пары спирта в перегонном аппарате поднимаются вверх, к небесам, и это не что иное, как подтверждение его богоугодности!

В XIII веке в труде Consilia Medicinalia врач Фаддей Флорентийский (итальянское имя – Таддео Альдеротти) рекомендовал принимать «огненную воду» каждый день по утрам: по его мнению, она была «матерью и госпожой всех лекарств». На заре XIV века кардинал Виталь дю Фур в книге Pro conservanda sanitate писал с еще большим энтузиазмом: алкоголь «делает человека веселым вопреки всему, сохраняет молодость и замедляет старение. Он помогает при зубной боли, устраняет плохой запах из носа, от десен и подмышек, снимает красноту горла, если полоскать им его достаточно часто. Он чрезвычайно полезен меланхоликам, а также страдающим подагрой и водянкой. Он устраняет боль в ушах и глухоту, лечит нарывы, удаляет камни в почках и мочевом пузыре», и это только короткий список приписываемых ему заслуг!

☛ СМ. ТАКЖЕ

Мыло (2000 лет до нашей эры)