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

Важнейшим фактором подъема культуры и начала истории – то есть такого прошлого, о котором можно судить на основе документов, – стало появление и развитие письменности. Ее начало тоже в Египте, где появились первые иероглифические (рисунчатые) значки, изображавшие целое слово или фразу.

Первыми средствами для изображения символов были рука, палка и камень. Рукой и палкой можно было рисовать на песке, а камнем – на скале. Затем человек начал использовать смоченные глиняные дощечки, при этом ручкой служила деревянная или бронзовая палочка либо кость.

Несколько слов о писчем материале – папирусе. Его изготовляли из стеблей нильской лилии. Стебли разрезали на узкие полоски, которые складывали рядами в два слоя крест-накрест на плоской каменной плите, затем покрывали куском ткани и выколачивали плоским камнем, без применения клея. Получалась цельная пленка, которую сушили, разглаживали и, наконец, лощили. С помощью такой простой техники изготовляли полосы папируса шириной 30–40 сантиметров и длиной иногда до 40 метров. На папирусе писали тушью с помощью заостренной палочки.

Появление папируса было очень важным событием, так как был получен вполне доступный материал для письма.

Появление скорописи способствовало изобретению предшественника современной авторучки. Среди сокровищ гробницы Тутанхамона была обнаружена медная ручка со вставленной в нее свинцовой трубочкой. Внутри трубочки помещалась тростинка, ее заполняли чернилами, которые передвигались по волокнам стебля к заостренному концу. Так же для письма на папирусе использовали тонкие кисти из тростника. Росписи на гробницах донесли до нас изображения этих инструментов.[11]11
  Археологический музей, Каир.


[Закрыть] Позже стали использовать письмо по воску, который заливался в деревянные таблетты, причем появилось и название пишущего инструмента – стилус (stylus), который делали из металла. Когда запись становилась не нужна, ее стирали с помощью плоского обратного конца стилуса.

Письмо по воску практически без изменений просуществовало до тех пор, пока не был изобретен пергамент. С появлением пергамента, используемого для изготовления рукописных книг, люди продолжали употреблять восковые дощечки для каждодневных записей и макетирования книг. Для этих целей использовался все тот же металлический или костяной стилус с расплющенным концом.

Если папирус впервые появился безусловно в Египте, то с изобретением пергамента определиться достаточно сложно. Где и когда он появился впервые? Энциклопедический словарь 1989 года сообщает о нем: «от названия г. Пергам, где во 2 в. до н. э. начали изготовлять пергамент, служивший материалом для письма». Открываем БСЭ 1975 года: «…Пергам, город в М. Азии, где во 2 в. до н. э. широко применялся» пергамент. Смотрим главу о палеографии в книге «Ключи к тайнам Клио» группы авторов, выпущенную в 1994 году: «Основным материалом для письма в XIV в. был пергамен. Пергамен получил свое название от города Пергама (ныне Бергама), расположенного в Малой Азии, где во II в. до н. э. была усовершенствована технология его изготовления».

Историки повторяют друг за другом как попугаи чье-то мнение, которое неизвестно на чем основано. Почему именно II век? Из каких соображений пергамент «привязали» к этому веку? И что тогда было: изобрели его или «усовершенствовали»? Или, быть может, «широко использовали», а изобрели раньше?

Наконец, где это было? Ведь ученые вряд ли держали в руках отчет о пуске пергаментной фабрики в малоазийском городе Пергаме (который вдруг оказывается Бергамолл). В таком случае, почему же они уверяют, что выделывать шкуры животных для нужд письменности впервые начали в Малой Азии, а, например, не в городе Бергамо, провинциальном центре Северной Италии?

Затем историки сообщают, что в VII–IX веках н. э. пергамента катастрофически не хватало. Тогда появились «палимпсесты» – пергаменты, с которых первоначальный текст стирался и заменялся новым. Возможно, в это время он и был изобретен.

В течение 600-1800 годов нашей эры происходило постепенное удешевление пергамента и его распространение, и потребовался новый общедоступный пишущий инструмент. Европейцы (впервые в Испании, то есть это могли быть и арабы) обнаружили, что при использовании определенным образом заточенного гусиного пера для письма по пергаменту можно изменить и вид письма – сделать его прописным и наклонным.

Гусиные перья просуществовали рекордно длительное время, до конца XVIII века. Они же дали название складному ножу, которым поправляли перья; на Руси его назвали перочинным.

Примерно в 1790 году независимо друг от друга австралийцы и французы изобрели грифель для карандаша и возникла индустрия пишущих инструментов; в это время уже вовсю применяли бумагу.

История с бумагой тоже не очень ясная. Есть мнение, что бумага появилась в Китае около 100 года н. э. Но мы не будем этого рассматривать, а начнем с более достоверной истории.

В арабских владениях производство бумаги из тряпья началось в VIII веке.[12]12
  Напоминаем, что мы приводим в своей книге традиционные даты.


[Закрыть] В Самарканде бумажная мастерская действовала с 751 года, в Багдаде – с 794-го. Документы, написанные в VIII веке на бумаге, найдены в Таджикистане. В Х веке бумага достигла Египта и Северной Африки, после чего в Каире бумажные мастера населяли целые кварталы. Наряду с оберточной и плотной писчей бумагой они вырабатывали тончайшие листы для голубиной почты.

Из Северной Африки бумага в 1150 году попала в Испанию. Здесь заработали первые в Европе бумажные мельницы. Высоким качеством бумаги славились Касатива (Шатива), Валенсия и Толедо. Сначала бумагу вырабатывали из хлопка, потом ее стали делать из очесов, ветхого белья, старых канатов и парусов.

Основными операциями в бумажном производстве были: очистка и промывка тряпья, толчение его в деревянных корытах пестами, разрыхление массы в чанах с водой и ее разливка на тонкие проволочные сетки. В целом технология изготовления бумаги насчитывала не менее 30 операций.

В Италии бумагу научились делать в 1154 году; центром производства стал итальянский город Фабриано, где насчитывалось до 40 бумажных мельниц. Бумажное производство развивала и Венеция. Итальянские бумажники значительно облегчили способы изготовления бумаги, применив для превращения волокнистого сырья в кашицеобразную массу так называемые толчеи. Толчея представляла собой толстое бревно с выдолбленными в нем углублениями или каменное корыто. Их заполняли измельченным тряпьем, добавляли воду и толкли деревянными, окованными железом пестами. Песты приводились в движение деревянным валом с кулачками от колеса водяной мельницы, и такие устройства применялись до конца XVIII века. Итальянцы ввели в практику проклейку бумаги животным клеем, чем повысили ее прочность и снизили капиллярность.

На первых порах бумага была рыхлой, не очень прочной, сероватого или желтоватого цвета. Она была настолько грубой и недоброкачественной, что в 1221 году германский император Фридрих II издал приказ уничтожить все акты на бумаге и переписать их на пергамент. Но со временем качество росло; с конца XIII века на бумаге европейского производства начинают появляться так называемые водяные знаки.

На Русь бумага первоначально ввозилась преимущественно из Италии и Византии.

Появившийся в XV веке печатный станок предъявил к бумаге новые требования. Она должна была стать более гладкой, ровной, прочной, упругой и эластичной, хорошо впитывать краску. И именно это стимулировало дальнейший прогресс в ее производстве. Так обычно и бывает: производство ставит задачу, и из предлагаемых решений выбирается нужное. А иначе, если оно и появится, то не получит развития, так как неясно, ради чего надо нести затраты.

В процессе изобретения книгопечатания можно наметить три главных этапа. Сначала печатали с деревянных форм, вырезавшихся из дерева по одной для каждой страницы. На следующем этапе печатали подвижными литерами, изготовляемыми из дерева или какого-либо иного материала. Имея несколько сот штук каждой литеры, печатник мог набирать из них целую страницу текста в рамку, затем перейти к набору следующей страницы и т. д. Но при таком способе печати каждую литеру приходилось вырезать в количестве нескольких сотен штук. И наконец текст начали набирать методом массового производства, отливая из металла все литеры в одной форме.

Как всегда, Китай впереди всех. Считается, что книгопечатание с деревянных форм появилось там в VI веке, затем примерно в 1045 году начали применять глиняные формы, а около 1314 года распространились деревянные литеры. Наконец в Корее с 1392 года литеры стали отливать из металла, а в 1409 году этим способом была напечатана первая книга. Но огромное количество экземпляров каждой литеры, необходимое для китайской грамоты, задерживало здесь развитие печатания металлическими литерами. Вот европейцы их и опередили в производстве книг.

Однако европейские методы печатания были совершенно иными, чем у китайцев. Поэтому нет никакой необходимости выводить ее из Китая, тем более что наборные доски и книгопечатание в Китае появилось лет на триста позже, чем в Европе.

Ведь книгопечатание отличается от просто печати наличием касс с одинаковыми знаками. Вообще же ксилография для печатания бумажных денег, игральных карт и картинок религиозного толка появилась в Европе к концу XIV века и довольно широко распространилась в начале XV. Напечатанные ксилографическим способом книги появились примерно в 1450 году. Переход к металлическим литерам произошел, по-видимому, быстро (промежуточного этапа в Европе не было). Уцелевшие в Авиньоне следы подобных попыток относились к 1444 году, а в Гарлеме они проводились, вероятно, даже несколько раньше.

Но заслугу разрешения многих технических проблем процесса печатания историки отдают, хотя и не единодушно, жителю немецкого города Майнца Иоганну Гутенбергу. Он начал работу в этом направлении с 1436 года и стал печатать свои книги приблизительно с 1450 года (с точностью до двух лет в ту или другую сторону от этой даты). В 1500 году книгопечатание проникло уже в двенадцать европейских стран; к этому времени было издано около 40 000 экземпляров книг.

Это была такая же революция, как и открытие железа. Оно стало в последующие столетия важным моментом в убыстрении темпов технического прогресса.

Машина – это двигатель, передача, рабочий орган. Говоря попросту, разные машины состоят из разных или сходных механизмов. И вот оказывается, что человек постоянно стремится применить машину там, где требовалась физическая сила, чтобы заменить человека, то есть увеличить свою энерговооруженность.

К 1975 году было известно 4746 видов механизмов. Почти двумястами годами раньше, в начале 1800 года, как установлено достоверно, люди знали не более двух сотен видов механизмов. Таким образом, увеличение – почти в 24 раза. А за двести лет до XIX века, в начале XVII столетия, их было известно около ста, то есть за двести лет изобретатели всего лишь удвоили их количество.

По конструктивным признакам основные механизмы можно свести в следующие группы:

1) стержневые, или рычажные (шарнирные) механизмы;

2) фрикционные механизмы;

3) зубчатые механизмы;

4) кулачковые механизмы;

5) механизмы с гибкими звеньями;

6) винтовые механизмы;

7) механизмы с упругими звеньями;

8) комбинированные механизмы;

9) механизмы переменной структуры;

10) механизмы движения с остановками;

11) гидравлические механизмы;

12) пневматические механизмы;

13) электромагнитные механизмы;

14) электронные механизмы.

Поговорим об истории развития механики. Мы, конечно, не будем рассматривать все перечисленные группы, тем более что некоторые из них появились лишь в последнее время. Но обратим внимание на важность развития техники. Недавняя история человечества показывает, что страны, обладающие техническими и технологическими преимуществами, достигают военного и политического могущества. Эту формулу можно перевернуть: могущественные страны обязательно обладают передовой для своего времени техникой и технологиями. Так мало того: общее могущество предполагает идеологическое превосходство, развитие литературы и искусства.

Этот вывод верен для нашего времени, тем более он должен быть верен для прошлых веков, когда связи между наукой и техникой, между военной силой и политическим могуществом были более очевидными и прозрачными.

Однако традиционная история допечатных времен предлагает нам весьма противоречивую и даже парадоксальную картину. Античные греки обладают высочайшей литературой и наукой, которая никак не реализуется в реальной технике и производстве. Описания технических устройств есть, в образцах – нет. Древние римляне имеют потрясающую армию, которая завоевала весьма культурные страны, а потом… безвозвратно проиграла германским «дикарям». А всю науку римляне «заимствуют» у греков. Монголы в XIII веке, не имея ни науки, ни техники, ни письменности, ни производства, ни идеологической основы хотя бы в религии, побеждают вообще всех подряд, являя невиданное ни до, ни после могущество, не подкрепленное ничем.

Но самый удивительный случай – Византия, центральная область Ромейской империи. Ее история, насчитывающая тысячу лет, в отличие от монгольской истории отнюдь не мифична. Византия объединяет вокруг себя все страны Средиземноморья, Западной и Восточной Европы, Русь, многие страны Азии. Византия (Царьград, Константинополь) – крупнейший центр международной торговли, через нее идут пути с севера на юг и с запада на восток; здесь концентрируются богатства всего мира. Ее император – общепризнанный помазанник Божий, что дает Византии колоссальное идеологическое преимущество.

Империя успешно воюет и на Востоке, и на Западе, а потерпев в 1204 году поражение от объединенных германцев в ходе 4-го Крестового похода, находит силы, чтобы вернуть свои земли.

Даже после того, как в 1453 году власть взяли мусульмане и Ромейская империя превратилась в Румский султанат, а в дальнейшем в Турцию, страна вплоть до XIX века была сильнее всей Западной Европы, во всяком случае, была не слабее. Это значит, что она превосходила других в производстве и лишь вследствие промышленной революции на Западе потеряла свое преимущество.

Но вот здешних ученых за всю длинную историю Византии можно пересчитать по пальцам (и они только и делали, что комментировали «антиков»), искусство выглядит достаточно убогим, а идеология представлена лишь с религиозной стороны. Все это противоречит новейшей истории человечества, в которой могущество обязательно вызвано научным, техническим, технологическим и идеологическим превосходством, – а ведь больше действительно нечем объяснить могущество любой страны.

Чтобы свести концы с концами, нам придется вспомнить, что государственным языком Византии на протяжении почти всей ее истории был греческий, что на Руси всех византийцев чохом, вплоть до XVII века, звали греками, а сами себя они не называли иначе, как ромеями, то есть римлянами. Итак: греки имели науку, римляне армию, а византийцы – греки и одновременно римляне – производство и были самым могущественным народом в мире. А единую хронологию, которая разделила греков и римлян с византийцами, высчитали даже не в Византии, а в Западной Европе почти через полтора столетия после того, как империя исчезла с карты мира. И уже на базе этой хронологии создалась история, грешащая, скажем прямо, изрядным европоцентризмом.

Иначе говоря, историю Византийской империи растащили по разным странам и временам, причем наиболее колоритные «куски» достались Европе, и это сделало ее диковатое прошлое возвышенным и благородным.

Поскольку традиционная хронология первоначально была рассчитана Иосифом Скалигером по каким-то математическим правилам, постольку можно было ожидать, что алгоритм расчетов хоть как-то, но проявится. И действительно, А. М. Жабинский, анализируя стили искусства разных эпох, сумел так выстроить века хронологии на своей схеме, которую назвал «синусоидой», что стало возможным свести по «линиям веков» эпохи, отличающиеся ярко выраженным стилистическим параллелизмом произведений изобразительного искусства.

Это открытие А. М. Жабинского безусловно будет полезным для разоблачения неверной хронологии, которая пока составляет костяк традиционной истории. Но, к сожалению, из одной неверной истории нельзя сделать другую, «верную», переставляя отдельные части. Если это и удастся когда-нибудь, то только применительно к истории Западной Европы. Так что историю всего человечества придется восстанавливать иными методами. Один из них, но не единственный – анализ эволюции науки и техники.

Герон из Александрии (умер, как считается, приблизительно в 70 году до н. э.) оставил потомкам не только трактаты, в которых описываются многие бывшие тогда в употреблении механизмы, но и первое сочинение об автоматах. Фигуры и их элементы двигались по прямой линии, по кругу, по произвольной кривой. Каждое движение производилось при помощи нитей, навернутых на барабаны или блоки различного диаметра и натягиваемых грузиками. В некоторых местах нити имели ненатянутые участки (петли) для того, чтобы одно движение запаздывало относительно другого.

С помощью таких автоматов проводились театрализованные и религиозные действия; наряду с малыми автоматами были и большие, управлявшие движениями статуй. Современный торговый автомат по принципу действия очень напоминает героновский автомат, выдававший святую воду в обмен на монетку. Есть утверждение, что Герон писал и о военных машинах, но это его сочинение до нас не дошло.

Кем он был? Предполагают, что землемером. Основания для такого предположения довольно смутны: якобы одно из наиболее полезных его изобретений напоминает теодолит, а другое – шагомер, прибор для определения пройденного расстояния.

Этот шагомер механически подсчитывал число оборотов вращающегося колеса; его можно уподобить современному счетчику километров на автомашине. Правда, никто этого прибора не видел, есть лишь сообщения, что он имел зубчатую передачу, причем изобретение зубчатой передачи иногда приписывают Архимеду. В свое время Леонардо да Винчи пытался сделать этот шагомер по описанию и понял, что прибор не работоспособен. То есть это могло быть некоторое теоретическое рассмотрение, которое никогда и не пытались сделать и никогда не применяли, так что вопрос о времени «изобретения» тоже чисто теоретический. Да и сама зубчатая передача для тех случаев, когда была нужна определенная точность, в те времена просто не могла быть сделана, а почему – рассмотрим позже, в главе об истории часов.

Сообщают, что Герон в трудах своих описал насосы, приспособление для автоматической регулировки фитиля и уровня масла в лампах, пожарную помпу и пожарную машину. Другие героновы механизмы в большинстве случаев представляют собой не более как механические фокусы или игрушки. Опять же, в натуральном виде этих приборов нет. Да и заявление, что их «описал Герон», сделал не сам Герон.

Историки науки пытаются объяснить такое положение тем, что ремесло было отделено от изобретательства (называемого «решением теоретических задач»). Любой «теоретик» хотел бы видеть воплощение своих задач в практике и старательно их описывал, желая привлечь внимание ремесленника или спонсора. Но если автор просто фантазирует, его фантастические приборы, естественно, не могли быть воплощены в практику. А описания остались.

Герону приписывают изобретение простейшей паровой турбины и ветряной мельницы, хотя существуют некоторые сомнения в правильности перевода текста, упоминающего мельницу. Но нам важно то, что здесь мы встречаемся с двумя устройствами, которые действительно можно было превратить в эффективно действующие первичные двигатели, однако это так и не было сделано до новейшего времени.

Можно предположить, что сам Герон не понял смысла своих собственных изобретений. Такое случается, хоть и редко. Но его работы читали другие и тоже не сделали никаких выводов. Такое могло быть только в двух случаях. Или на самом деле эти изобретения уже не только известны, но и воплощены в металл, – тогда Герон обычный популяризатор. Или, наоборот, технологии не позволяют создать такой механизм, – и тогда Герон обычный фантазер.

В любом случае для Герона техника была просто забавой. Турбина вращается сама по себе и ничего не приводит в движение. Ветряные лопасти крутят особое приспособление, но это не мельница, а всего лишь хитроумная безделушка.

В восточных (условно говоря мусульманских) землях ветряные мельницы появились приблизительно в VII веке, в Западной Европе – ближе к концу XII века. Поскольку Герон жил в Александрии, на византийской территории, то самая, на наш взгляд, возможная хронологическая точка для него – VI век, незадолго до появления мельниц в мусульманских странах, которые, понятно, при Героне еще не могли быть мусульманскими, поскольку пророк Мухаммед жил позже.

Изобретение пневматики историки отдают другому александрийскому механику – Ктесибию (100 или 150 год до н. э.) Он изобрел двухцилиндровый пожарный насос (который ни в чем существенном не отличается от современного), водяные часы, водяной оргбн, а также аэротрон – военную машину, в которой роль упругого тела играл сжатый воздух. Как пожарный насос, так и аэротрон представлял собой цилиндр с движущимися внутри них поршнями, так что в трудах Ктесибия мы имеем первое в истории техники упоминание о кинематической паре «цилиндр-поршень». Но опять неизвестно, когда это было написано, и опять нечто подобное есть у Леонардо да Винчи.

Далее вспоминают математика и механика Архимеда, который родился в Сиракузах на острове Сицилия, учился в Александрии, а погиб на родине: согласно легенде, во время осады его родного города римлянами он создал новые военные машины, которые надолго задержали превосходящие силы врага под стенами Сиракуз. Но все же город пал, и Архимед был убит. Когда много лет спустя в Сиракузы приехал Цицерон, он не сумел убедить местных жителей, что у них жил такой выдающийся механик.

Архимеду приписывают изобретение винта, усовершенствование зубчатого колеса, формулировку закона его имени, а также создание многих новых машин. Если учесть, что в начале XVII века, через 1800 лет после Архимеда, было известно всего лишь около сотни механизмов, то человечество должно быть ему неизбывно благодарно. Правда, само его имя еще в XV веке не было широко известно.

Важным источником, из которого черпают представления об античной технике, стали «Десять книг об архитектуре» римского архитектора и инженера Марка Витрувия Поллиона (считается, что он жил в I веке до н. э.). Десятая книга его сочинения посвящена машинам, и здесь же дано определение машины: «Машина есть сочетание соединенных вместе деревянных частей, обладающее огромными силами для передвижения тяжестей». Согласно Витрувию, машины и орудия различаются тем, что машины для выполнения работы требуют большого числа рабочих или применения большой силы (таковы, например, баллисты и давильные прессы), орудия же выполняют задание умелой рукой одного человека.

Здесь мы находим еще одно противоречие. Раннее Средневековье знало водоподъемное колесо. Оно было вертикальным, с прикрепленными к нему черпаками, которые перекачивали воду в оросительный желоб. На первых порах колесо вращал человек посредством топчака или ворота, потом стали использовать вола, затем – силу воды. Столетиями применение водяного колеса ограничивалось мукомольным делом, но в конечном итоге оно стало главным источником двигательной силы, на фундаменте которого протекали начальные стадии развития современной цивилизации. Так же много позже Витрувия применяли горизонтальное водяное колесо, вращающееся на вертикальном валу под действием потока воды, направляемого желобом.

А у Витрувия описана усовершенствованная разновидность водяной мельницы, с вертикальным колесом и горизонтальным жерновом, связанными между собой зубчатым (цевочным) зацеплением, похожей на нашу современную водяную мельницу. Уместно отметить, что зубчатое зацепление здесь было таким же, как и у водоподъемного колеса, которое вращал вол, но с передачей усилия в обратном направлении. Между тем ввести водяное колесо во всеобщий обиход выпало на долю средневековых механиков, что показывает: если Витрувий и был античным ученым, то эта античность непосредственно предшествовала Средневековью. Можно предположить, что жил он в XI или XII веке.

В одной поэме, которую относят к IV веку, упоминается приводящаяся в движение водой пилорама для резки мрамора. Однако трудно представить себе, чтобы какому-то изобретателю удалось использовать силу воды для сложного процесса резки мрамора задолго до того, как ее догадались применить даже для помола зерна.

Многие историки культуры считают Средние века (500-1450 годы) мрачной эпохой: она привела цивилизацию к гибели. Действительно, в рамках традиционной хронологии так оно и выглядит: на протяжении всей этой эпохи не было почти никакого прогресса, пока в период довольно-таки чудодейственного Возрождения люди не открыли повторно изящные искусства и науки Древней Греции и античного Рима, чтобы на их основе вернуться в лоно цивилизации.