Текст книги "Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона"

История техники

.… Поскольку все науки являются не чем иным, как человеческой мудростью, которая всегда пребывает одной и той же, на какие бы различные предметы она ни была направлена, и поскольку она перенимает от них различие не больше, чем свет от солнца – от разнообразия вещей, которые он освещает; не нужно полагать умам какие-либо границы, ибо познание одной истины не удаляет нас от открытия другой, как это делает упражнение в одном искусстве, но, скорее, тому способствует. И право, мне кажется удивительным, что многие люди дотошнейшим образом исследуют свойства растений, движения звезд, превращения металлов и предметы дисциплин, подобных этим, но при всем том почти никто не думает о здравом смысле или об этой всеобщей мудрости, тогда как все другие вещи в конце концов следует ценить не столько ради них самих, сколько потому, что они что-то прибавляют к этой мудрости.

Рене Декарт (1596–1650)

Накопление опыта

В первобытном обществе на протяжении сотен тысяч лет не было науки в современном понимании этого слова. Речь можно вести только о стихийном использовании явлений природы, о накоплении, ценой бесчисленных усилий и жертв, практического опыта, который получал отражение в форме обычаев, примет, поверий, запретов… Затем наступил период, в течение которого накопленный опыт превращался в знания, позже началось превращение их в науку, то есть произошло систематизирование знаний, оформление правил и приемов научных описаний и доказательств; наука Нового времени отсчитывает свой срок с начала XVI века.

Мы покажем в этой книге, что научно-техническое развитие человечества представляет собой внутренне связанный процесс, обусловленный объективными законами, и докажем тем самым, что ныне принятая хронология неверна, поскольку в ее рамках развитие выглядит разорванным, нелогичным, изобилует анахронизмами.

Говоря о ранних этапах технического развития, мы не сможем назвать ни имен конкретных творцов новой техники, ни точных дат открытий и изобретений. В разных концах нашей планеты эти изобретения и открытия повторялись множество раз, забывались, восстанавливались, пока в конце концов не входили в повседневную практику людей.

Неизвестные нам первобытные изобретатели, наши далекие предки, впоследствии воплотились в легендарные образы титанов, полубогов и героев, которые то получали первые орудия труда в готовом виде от богов, то похищали у богов огонь (огонь знания). Их похождения справедливо считаются мифами. Но не менее мифичными выглядят открыватели различных новшеств или люди, их описавшие, – имена которых скрыты под звучными псевдонимами Аристотель, Архимед, Герон и т. д. Даже много позже, всего тысячу – восемьсот лет назад, когда роль отдельных изобретателей стала более ясной, процесс создания новых орудий и средств производства продолжал оставаться результатом работы многих авторов, представителей разных народов. Крупнейшие технические достижения человечества продолжали оставаться «безымянными».

И все же исследование истории техники позволяет выстроить некоторую последовательность событий. Ведь каждому понятно, что никакое новшество не может появиться раньше материалов или технологий, на которые оно опирается, или раньше, чем общество приобретет и потребность в нем, и возможность его реализовать. А если оно все же появится, из него получится лишь то, что можно назвать «игрушкой», а не техническим новшеством, так как оно не имеет возможности войти в производственный оборот из-за своей уникальности.

Ручные каменные рубила различных видов

Перейдем же к нашей первичной истории.

Каменные орудия, которые изготовлял древний человек, прошли чрезвычайно длительную эволюцию; эпоха овладения камнем и навыками его примитивной обработки даже носит специальное название – каменный век. Считается, что вслед за ним последовательно шли медный, бронзовый и железный века, но это не совсем верно. Каменные орудия применялись даже в начале железного века, так как были более технологичными, чем аналогичные инструменты из металла; медного же века вообще не было, и об этом подробнее будет сказано ниже. А что касается железного и бронзового веков, то они могли развиваться параллельно на разных территориях, просто победа осталась за железом в силу его большей дешевизны, качества и технологичности.

В каменном веке люди имели в своем распоряжении громадное количество разнообразных орудий труда: топоры, ножи, пилы, струги, скребки из тонких осколков камней, молотки, шила и сверла, иглы из слоновой кости, копья и гарпуны. У них были даже орудия для изготовления орудий. Палка как орудие и рычаг также относится к древнейшим приобретениям.

С древности люди применяли два важных механизма: лук и копьеметатель. Лук – первый созданный человеком механизм, действующий по принципу накопления энергии. Лучник, постепенно натягивая лук, сообщает ему свою энергию, накапливающуюся и сохраняющуюся в луке до тех пор, пока она не будет освобождена в концентрированной форме в момент выстрела. Изготовлялся лук чаще всего из вяза. Стрелы его достигали в длину 1 метра, дальность боя составляла от 80 до 450 метров, а скорострельность у хорошего охотника достигала 20 выстрелов в минуту.

Освоение поддержания и использования огня – первая техническая революция, имевшая огромное значение в будущем; лишь несколько позже произошло изобретение правил его добывания. Со временем огонь стали использовать для освещения жилища: создали светильники, каменные лампы, представлявшие собой плошки с выдолбленным углублением для жира и фитиля.

Орудия для добывания огня трением и сверлением

Для охоты на зверей были изобретены ловушки, иногда уже довольно сложной конструкции, срабатывающие, когда зверь наступает на одно из звеньев.

Из рабочих приспособлений создали разнообразный плотничий инструмент, в том числе тесло, долото и стамеску. В каменном веке был создан и первый механизм плотника – смычковая дрель, в которой сверло приводится в движение опоясывающей его струной, прикрепленной обоими своими концами к некоторому подобию лука, которому придавалось возвратно-поступательное движение. Стало возможным получение цилиндрических отверстий в изделиях, что значительно повысило прочность насадки ударных орудий на деревянные рукоятки.

Сверлильный снаряд (реконструкция)

Пиление появилось и стало применяться тоже в каменном веке, в основном для изготовления украшений из мягких пород камня. Пилили камень так. Сначала твердым материалом – например твердым камнем делалась царапина (борозда). Затем в нее засыпался абразив, наждак (слоистый песчаник, кварцевый песок). Неолитический человек, положив на этот наждак ветку или камень, «пилил» ими материал. С помощью воды смывались каменные опилки и порошок от отработанного наждака.

Этими орудиями были созданы первые транспортные приспособления. На сухопутных дорогах сначала пользовались волокушами, сделанными из свежесодранной шкуры животных или древесной коры, которые крепились к шесту, скользившему при движении задним концом по земле, уменьшая таким образом трение. На следующем этапе появились салазки, сани, лыжи; все это изготовляли из дерева.

Развивались водные средства передвижения. Связки камыша человек использовал для перевозки груза по воде, при этом он сам плыл рядом – одной рукой толкал плот, а другой греб. Большим прогрессом был переход к лодке-однодревке. При ее изготовлении дерево выжигалось с последующей очисткой каменными топорами и теслами. Для отталкивания такой лодки стали употреблять жерди, а для гребли применяли грубые лопатки – зачатки весел.

Долбленые лодки начали использоваться везде, где только был лес. В длину лодки достигали 10 метров, в ширину – 1,5 метра, в глубину – до 60 сантиметров, толщина стенок составляла 4–6 сантиметров. Такие долбленки имели слабо заостренный, немного приподнятый нос, широкую корму и плоское дно; киль у них отсутствовал, сиденья тоже. Плавали, сидя на корточках или стоя, приводя посудину в движение одинарными гребками (первичными веслами) или шестом.

Наиболее эффективным способом рыболовства была ловля рыбы с помощью сети (типа кошелькового невода). Ее плели из ниток, изготовленных из коры волокнистых растений, а сама ловля состояла в том, что рыбак, закрепив один конец невода на берегу и двигаясь на лодке, сбрасывал сеть в воду, стремясь захватить возможно большую акваторию, а затем со вторым концом сети подплывал к берегу и тянул ее с попавшейся рыбой за оба конца.

Так человек освоил плетение, и так появилась элементарная основа будущего текстильного производства.

Каменные топоры и мотыги, составные орудия

Возникли первые очаги горных разработок кремня, кремнистого сланца, кварцита, обсидиана, базальта, диорита, абразивного песчаника, строительного камня и т. д., причем добыча обычно начиналась с месторождений сырья, не скрытых в глубинах земли. Постепенно слой породы уходил вглубь, и человек пробивал в толще вертикальные ямы (шахты), которые в отдельных случаях достигали в диаметре 3 метров и глубины 15 метров. Внизу яму расширяли боковыми выемками (штреками) на 1–2,5 метра, чтобы выбрать побольше породы. Таким образом, уже в неолите применялись типичные шахты-колокола, которые выкапывались в Англии для добычи угля почти до начала XIX века.

Так же еще в эпоху каменного века произошло событие, имевшее огромное значение в развитии культуры, – изобретение керамики. Первые гончары изготовляли примитивную глиняную посуду без гончарного круга, способом налепа или спирально-жгутовым. Изобретение обжига посуды стало открытием первого искусственного материала в истории человечества – безводного силиката, в который превращалась глина в результате обжига.

Второй важнейшей для хозяйства революцией после освоения огня стал переход от собирания «дикой» пищи к выращиванию злаков и иных растений, одомашниванию животных. Так получили обильный и надежный источник пищи; начался переход к оседлому образу жизни, и как следствие начался рост народонаселения.

Каменный век закончился у разных племен в разное время, а некоторые из них живут в каменном веке вплоть до настоящего времени. Постепенно люди расселялись и осваивали новые земли. Разные условия труда и жизни определили и различия в орудиях труда: человеку, уходившему на север, надо было уделять больше внимания сооружению жилищ и изготовлению одежды, чем его экваториальному современнику.

Переход к земледелию (и скотоводству) заложил подлинное начало истории человеческого общества.

Чтобы развивать земледелие, нужны были специальные орудия труда: деревянная мотыга для рыхления почвы, деревянный или костяной серп с кремневой насадкой для жатвы хлебных злаков, цеп для их обмолота, ручной жернов для размола зерна.

Следует иметь в виду, что собирательство и охота, скотоводство и земледелие – это вполне устойчивые и самостоятельные способы производства. Переход из одного состояния в другое требует больших социальных изменений и уж во всяком случае получения знаний и технологий. Так что земледелие как основа жизнеобеспечения не могло бы полностью заменить в этом отношении охоту и сбор пищи, если бы не было целого ряда вспомогательных нововведений. Земельные участки под посевы приходилось расчищать; урожай надо было убирать. Для изготовления деревянной мотыги и серпа потребовались специальные инструменты, и для этого (да и для других целей) люди совершенствовали плотницкие инструменты.

Различные виды труда в Египте

Потребовались склады для хранения зерна и новые способы приготовления пищи. Ведь если пойманную дичь можно насадить на вертел и зажарить просто на костре, то использование в пищу злаков требовало других, более медленных и сложные способов приготовления в особого рода сосудах. Земледельцы (хотя и не самые первые из них) решили эту задачу, применяя глиняную посуду.

Ткачихи Египта (деталь росписи из гробницы Хнумхетепа)

Первым центром земледелия стал Египет. Только здесь сложилась уникальная ситуация для развития земледелия: ежегодный разлив Нила удобрял почву, так что не было необходимости менять ежегодно участки; почва практически не истощалась; структура поймы Нила такова, что после разлива не заболачивались соседние участки, что происходило при разливе Тигра и Евфрата. Все это позволило осознать преимущества такого способа хозяйствования раньше других народов, но затем этот опыт и технологии могли заимствовать соседи: стало ясно, что переход на такой тип хозяйствования вполне устойчив даже с затратами на ирригацию.

Когда в основном промышляли охотой, то шкуры убитых зверей служили одеждой. Теперь земледельцу пришлось искать какую-то замену им, и он ее нашел – ткани. Получать пряжу можно простым скручиванием волокон, вращая их между ладонями рук или между ладонью и бедром. Начало использования тканей привело к изобретению новых механизмов: прядильной машины и ткацкого станка.

Первая прядильная машина была очень простой: она состояла из вилкообразной палки или рогатки, на которой держалась пряжа, и короткой палки с крючком или зарубкой на одном ее конце (к этому крючку прикреплялась слабо скрученная пряжа) и с маховиком из камня или обожженной глины – на другом. Постоянное вращение позволяло свивать волокна в прочную нить.

Черд – египетское водоподъемное устройство, напоминающее журавель с противовесом

Затем появилось веретено. Этот по современным меркам весьма простой механизм был много сложнее по сравнению с любой предшествующей ему прядильной машиной, и вплоть до Средних веков не произошло никаких коренных усовершенствований этого процесса прядения.

Ткацкий же станок даже в его простейшем виде (в виде двух брусков, прикрепленных к вбитым в землю колышкам, между которыми натягиваются нити основы, а ткач проталкивает пальцами нить утка попеременно над и под нитями основы) представляет собой сложное устройство. Начиная с этой стадии, станок постепенно совершенствовался добавлением к нему челнока, ремизки,[10]10
  Ремизка – подвижное приспособление, раздвигающее нити основы и позволяющее ткачу (в то время вручную) пробрасывать челнок с нитью утка в зев, образуемый двумя рядами нитей основы.


[Закрыть] нитеразделителя и других приспособлений.

Текстильные механизмы трудно описывать словами, и ранний период их истории часто весьма туманен.

Грузоподъемное устройство с противовесом для передачи воды с уровня на уровень

Появляются и первые ручные мельницы – два отшлифованных камня, с помощью которых растираются зерна. Появляются механизмы вращательного движения: колесо, гончарный круг (тоже колесо), круговая ручная мельница. Все это – путь к изобретению простейших машин.

Основные занятия племен – земледелие или скотоводство, охота и рыболовство – доступны любому из его членов. Все умеют растирать зерно, готовить пищу, шить одежду. Но рядом со всеми уже появляются кузнец, гончар, ткач. Начинается обмен изделиями, то есть изделия становятся товаром. Первобытное общество теряет свое имущественное равенство!

Вскоре появляются и первые чиновники. Они понадобились для организации работы ирригационных систем, которые достигли большой сложности: регулировалось течение рек, строились целые сети оросительных каналов, сооружались водохранилища и водопроводные устройства открытого и закрытого типов.

В Египте был построен обводной канал, направивший воду Нила на поля Фаюмского оазиса. От магистральных каналов в разные стороны отходили распределительные каналы и арыки. В арыки вода из реки и магистральных каналов либо текла сама, либо подавалась с помощью водочерпалок – шадуфа или черда, водоподъемных устройств в виде качающегося на стойке шеста, на одном конце которого навешивался другой шест или веревка с кожаным мешком или ведром, а на другом – противовес.

В других, помимо Египта, землях преобладала залежная система хозяйствования с ее характерным для лесных районов вариантом – подсечной (огневой) системой. При этой системе естественное плодородие почвы использовалось несколько лет, после чего участок забрасывался на 15–25 лет.

Изменения в образе жизни человека и общества стояли в прямой зависимости от изобретений. Жизнь стала более надежной, чем когда-либо прежде. Досуг, которым перемежался труд земледельца, позволял ему заниматься изобретательством. Сравнительно долгое проживание на одном месте позволяло создавать, накапливать и использовать орудия, которые для охотника были бы лишь тяжелой обузой. Именно в этот период человек научился выплавлять для своих нужд металлы.

Обычно каменные орудия изготавливал тот человек, которому они были нужны. Иначе обстояло дело с металлом – тут требовалась организованная система производства, которая нуждалась в специалистах – горняках, литейщиках и кузнецах. Они отдавали этой работе все свое время, а потому их надо было кормить, одевать и предоставлять им кров из излишков, создаваемых другими членами общества. Пока уровень техники был недостаточно высок для того, чтобы создавать такие излишки, невозможно было содержать таких специалистов, а значит, и невозможно было использовать металл. Лишь с развитием хозяйства пришло такое время, когда общество могло уже позволить себе содержать специалистов, которые совсем не занимались производством пищи; теперь даже случайное открытие выплавки металла могло быть употреблено на пользу человеку.

Различные виды труда в ранней Византии

Рудокопы и кузнецы отнюдь не были единственно необходимыми специалистами, без которых металлы не могли стать достоянием общества. Медную руду находили совсем не там, где жили первые земледельцы неолитической эпохи, имевшие возможность содержать кузнецов и пользоваться их изделиями. Руду приходилось доставлять издалека; для этого требовались купцы и переносчики грузов. И вообще, как только сообщества людей стали производить больше, чем это было необходимо для удовлетворения непосредственных потребностей, они все сильнее проявляли тенденцию к обмену произведенных излишков на доставляемые издалека товары.

Деревни вырастали в города с разным ремесленным производством, например кузнечным и плотничьим, а позднее в них выделились такие совершенно непроизводительные прослойки общества, как жрецы, правители, привилегированная знать. Всех их надо было снабжать продовольствием и другими средствами удовлетворения основных жизненных потребностей, доставляемыми из окружавших города сельских местностей.

Таким образом, можно сказать, что развитие металлургии было невозможным без развития земледелия и средств сообщения.

Однако из-за редкости месторождений самого металла, из-за высокой его стоимости, а также незнания упрочающего действия проковки меди изделия из нее так и не смогли вытеснить из практики каменные орудия. На протяжении долгого времени медные орудия применялись наряду с ними, а в Европе медного века фактически не было. Медные изделия встречаются здесь крайне редко.

Причем железные орудия применялись вначале наряду с бронзовыми и даже каменными, и лишь постепенно – позже XI столетия – железный век утвердился полностью.

Нельзя было бы широко пользоваться металлами без усовершенствования средств сообщения, необходимых для доставки руды или металла к потребителю. А чтобы иметь для этого «лишних людей», нужны были успехи в земледелии, чтобы урожая хватало бы для содержания специалистов, исключенных из сферы производства продовольствия. А эти успехи были бы сомнительны без колесной повозки, парусного судна, гончарного круга, требующих довольно высокого уровня развития плотничьего ремесла, которое, в свою очередь, не могло бы развиваться без орудий из металла. В технике это называется положительной обратной связью; в этом процессе все взаимосвязано и способствует взаимному развитию.

Величайшим нововведением в земледелии, если не считать успехов в области ирригации, был плуг, сменивший простейшую мотыгу, которой взрыхляли почву. С плугом связано и другое важное изобретение – упряжь для животных, прежде всего для быков. Так люди впервые нашли способ использования некоего «нечеловеческого» источника энергии, чтобы избавить себя от бремени изнурительной физической работы. Ведь в города приходилось доставлять продовольствие, для чего – как и для других нужд по перевозке – сельские жители таскали волокуши. Теперь волокуши или полозья запрягали скотиной. А кстати, использование в земледелии силы животных дало жизнь очередному новшеству в земледелии: появилось навозное удобрение почвы.

Первоначально скот использовали для обмолота зерна – животных гоняли по разостланным снопам. Затем для обмолота стали употреблять деревянные цепы и катки. Применялась также молотильная доска, нижняя сторона которой была утыкана острыми камнями. Зерно провеивали, подбрасывая лопатами на ветру, а затем ссыпали в амбары или просто в зерновые ямы. Из зерна на ручных жерновах и зернотерках приготовляли муку, из муки пекли лепешки. Зерно использовали также для приготовления пива (сикеры) и кормили им скот.

Позже крупный рогатый скот стали применять как тягловую силу в земледелии: быки таскали плуг. Использовать лошадей для этой цели стали значительно позднее. А затем был сделан решающий шаг: изобрели колесную повозку, по сути представлявшую собою сани на колесах, крепившиеся к дышлу плужной упряжки для быков.

Уборка ржи. XIX век. Образец сбруи.

Повторим, что различные открытия делались неоднократно, но части забывались как бесполезные. И надо учитывать, что польза изобретения определяется социальным строем общества и условиями жизни. В Египте, например, колесная повозка появилась очень поздно, – просто в этой стране, весь транспорт которой был завязан на реку, не видели в ней нужды.

Появление колеса привело к изобретению гончарного круга. Хотя могло быть и наоборот: гончарный круг натолкнул кого-то на мысль о колесе. А применение в гончарном производстве круга не только позволило производить больше посуды при меньших затратах труда, но и сделало гончарное ремесло второй (после ткачества) механизированной отраслью хозяйства.

Колеса древнейших повозок были сплошными, обычно изготовленными из трех пластин дерева. Затем их стали снабжать деревянным ободом, а иногда и медным обручем – шиной. Затем на смену сплошному колесу пришло колесо со спицами.

Пока повозки не стали распространенным транспортом, городская знать пользовалась носилками и паланкинами. Носилки были двух видов. Лектейна – носилки в форме ложа на четырех низких ножках. Другой вид – седла гестаториа – своего рода переносное кресло. Носилки, изготовленные из дерева и сплетенных ивовых прутьев, были сверху покрыты балдахином, устланы подушками, отгорожены занавесками; позже появились слюдяные окошечки. А кстати, это значит, что стекло было большой редкостью.