Текст книги "Взламывая технологии"

Мегалит

Мегалиты (от греч. «большие камни») использовались для строительства монументов в 4500–1000 гг. до н. э. Усилия, затраченные на строительство, показывают, что эти сооружения имели огромное значение для тех людей, которые их строили.

Одним из самых распространенных видов мегалитических структур является дольмен – небольшая каморка, сложенная из огромных обтесанных камней. Чаще всего внутри и вокруг дольменов находились захоронения (видимо, влиятельных людей). Такие постройки встречаются по всей Европе, в Азии и Африке. Типичный дольмен состоит из вертикальных стоек и положенного на них плоского камня. Вес таких плит может превышать 100 тонн. Возраст древнейших известных дольменов Западной Европы – около 7000 лет. Ведется много дискуссий о том, как именно поднимались эти огромные камни. Есть мнение, что их втаскивали по земляным насыпным пандусам. По другой версии их сначала с одной стороны приподнимали на несколько сантиметров и закрепляли брусом, а затем делали то же самое с другой стороны. В результате деревянные подпорки заменялись вертикальными каменными стойками.

Стоунхендж в Южной Англии является самым знаменитым мегалитическим сооружением. Он был возведен около 2500 лет назад, но исследователи до сих пор находят в этом регионе конструкции из камня, земли и дерева, созданные ранее и позднее Стоунхенджа

Работа великанов

Для объяснения появления и постройки мегалитических сооружений было создано множество легенд. Например, про Стоунхендж говорят, что он был построен волшебником Мерлином, который нанял великана, чтобы выполнить эту работу. Дольмены в Португалии считались работой Зачарованной Моуры – красивой рыжей женщины-быка с копытами. Моура может также сплести лучи солнца, а еще ей приписывают обучение людей прясть, ткать, пахать и варить пиво.

Стоячие камни

Другим мегалитическим сооружением является менгир (что означает «длинный камень»). Это длинный вертикальный камень, часто гигантского размера. Нередко их устанавливали группами в линию или в круг. У города Карнак, Франция, было найдено 2935 менгиров, образующих параллельные ряды; примерный возраст этой постройки – 6500 лет. Знаменитый Стоунхендж в Англии относится к другому типу мегалитических структур – трилиту, когда на два вертикальных каменных столба горизонтально уложен третий камень-перемычка. Скорее всего, менгиры выполняли церемониальные функции, но какие именно – до сих пор это остается темой споров и обсуждений.

Постройка городов

Английское слово city (город) возникло из латинского civitas, от которого также произошло слово «цивилизация». Города подразумевают цивилизацию, и люди начали строить постоянные поселения около 12 000 лет назад, когда начали заниматься сельским хозяйством.

Возникновение земледелия означало, что еда стала более доступной и ее можно накопить на несколько месяцев вперед. Освободившись от необходимости тратить большую часть дня на поиски пищи, человек смог потратить свое время на что-то другое и отточить ряд определенных навыков – так некоторые и стали первыми инженерами!

Древние руины

На примере поселения Чатал-Гуюк в Турции можно понять, как проходила жизнь в первых городах. В домах, построенных 9500 лет назад, были устроены большие оштукатуренные комнаты с приподнятыми платформами, которые использовались в качестве столов и кроватей. Видимо, в хорошую погоду жители работали на крышах домов, а соседние крыши соединялись между собой, образуя общую рабочую площадку.

Урук, расположенный в долине Тигра и Евфрата на территории нынешнего Ирака, – самый старый город, о существовании которого имеется документальное подтверждение. Впервые люди поселились там около 4500 г. до н. э. Однако Алеппо (это современный город в Сирии) был заселен около 6000 г. до н. э., а возраст Иерихона, расположенного на Западном берегу Палестинской автономии, соизмерим с возрастом Чатал-Гуюка.

В Чатал-Гуюке, Турция, были открыты руины города, построенного примерно 9500 лет назад, что позволило понять, как выглядели дома в начале бронзового века

Кирпичи

Есть свидетельства того, что здания в Иерихоне были выстроены из кирпича, который использовался уже в 8350 г. до н. э. Его просто делать, к тому же это хорошее применение отходов, оставшихся после сбора урожая зерновых: нужно просто смешать грязь с водой, добавить солому в качестве связующего материала, уложить смесь в форму и оставить сушиться на солнце. С той поры кирпич стал основным строительным материалом, хотя сегодня его изготавливают, как правило, из обожженной глины.

План города

Около 5000 лет назад города обычно были окружены оборонительными станами. В центре города, скорее всего, располагался дворец правителя и храм божества, охраняющего город. Вокруг этой центральной площади жались дома. Увеличение населения потребовало социальной организации и некой инфраструктуры, обеспечивающей устойчивое развитие. Это, в свою очередь, повлекло постройку соответствующих сооружений, необходимых для выполнения различных важных задач, вроде складов для хранения запасов пищи или мастерских, где можно создавать инструменты.

Все здания в Чатал-Гуюке были одинакового размера, поэтому археологи предположили, что эти здания были общественными. Одни здания использовались для религиозных целей (см. выше), а другие – для бытовых

Плуг

Плуг – это одно из самых важных сельскохозяйственных орудий, с его помощью делали борозду и разрыхляли почву для посадки сельскохозяйственных культур, внесения в почву удобрений и борьбы с сорняками.

Предшественником плуга была простая палка-копалка, заостренным концом которой рыхлили землю, прежде чем посеять семена. Затем к палке были приделаны рукоятки, чтобы ее легче было проталкивать сквозь почву. Около 6000 г. до н. э. в Месопотамии и в долине реки Инд приручили быков, что позволило облегчить работу в поле. Появилась первая конструкция плуга – соха, в ней палка-копалка была прикреплена к хомуту, в который впрягали тягловое животное. Соха была хороша только при работе на легких песчаных почвах. Около 1000 г. до н. э. стали использовать железный лемех, который постепенно заменил соху. У него есть острая режущая кромка, способная резать влажную и плотную почву.

Средневековая деревянная соха

Обработка металлов

Невозможно переоценить роль металлообработки, которую она играет в течение последних 8000 лет в человеческой истории. Металлы можно ковать, придавая им любую форму, из них делаются чрезвычайно твердые и острые предметы.

Первыми обрабатываемыми металлами были серебро, медь и золото, потому что они встречаются в природе в металлическом виде. Хотя медь иногда находят в виде почти чистых самородков, обычно ее и большинство других металлов добывают из соединений с другими материалами как часть руды. Чтобы выделить медь или другие металлы из руды, необходимо воздействие очень высоких температур (процесс плавки), и вероятно, что первыми обнаружили это гончары, когда экспериментировали и пробовали новые методы обжига керамики. Можно представить себе неизвестного гончара, с интересом наблюдающего, как из его печи вытекает светлый ручеек расплавленного металла.

Золото

Золото плохо соединяется с другими веществами, поэтому оно не смешивается с кислородом – не окисляется (не тускнеет и не поддается коррозии), что делает его идеальным материалом для создания украшений и других предметов искусства. Эта устойчивость и редкость золота сделали его символом власти и авторитета. Около 2500 лет назад ювелиры царя Крёза из Лидии – древнего государства на территории современной Турции – разработали усовершенствованные методы очистки золота, которые позволили этому царю чеканить первую в мире стандартизированную золотую монету. С тех пор золото ассоциируется с богатством, считаясь ценнейшим материалом.

От меди к бронзе

Примерно между 5000 и 3000 гг. до н. э. у народов Ближнего Востока и Средиземноморья возросла роль торговли медью. Медь – это мягкий металл, он хорошо подходит для изготовления изделий, но не годится для инструментов или оружия.

Медь часто встречается в руде вместе с оловом, и когда они выплавляются, образуется более твердый сплав. Смешивая медь и олово в соотношении примерно 9: 1, мастера получили бронзу – первый промышленный металл. Она намного тверже, чем медь или олово по отдельности, и ее можно ковать до острого режущего края. Кроме того, бронза плавится легче меди, что облегчило отливание изделий в формах.

Бронзовый век (период истории, когда бронза была основным используемым материалом) длился примерно 2500 лет: с 3500 до 1000 г. до н. э. Это было время, когда зарождались и гибли цивилизации, прокладывались важные торговые пути, чтобы доставлять олово, необходимое для производства бронзы.

Этот шлем бронзового века из Спарты был сделан так, чтобы защитить голову его владельца от меча и копья. Шлем выполнен из бронзы

Природная острота

Обсидиан – это природное вулканическое стекло, от которого можно откалывать чешуйки и получать невероятно острый режущий край. Народы доколумбовой Мезоамерики, в том числе майя, ольмеки и ацтеки, использовали обсидиан, чтобы делать острые орудия для охоты, домашних нужд и войны. Полезные свойства обсидиана настолько высоки, что у мезоамериканцев не было стимула для развития металлургии.

Горячее и прочнее

Около 1200 г. до н. э. произошло несколько открытий, позволивших вступить в новую эпоху обработки металлов – железный век. Во-первых, в качестве топлива стал использоваться древесный уголь, который позволял удалять вредные примеси из железной руды. Кроме того, были придуманы мехи, которые увеличивают количество кислорода, поступающего в печь, что обеспечивало более высокую температуру, необходимую для выплавки железа.

Эти древние печи, известные как шлаковые ямы или сыродутные печи, были еще недостаточно жаркими, чтобы полностью расплавить железо. Вместо этого в них получались крицы – смесь железа и других материалов, которые можно было очистить путем повторного нагрева и ковки. Железо – четвертый по распространенности элемент на Земле, и бронза была популярна не из-за качества, а потому, что ее проще выплавлять в больших количествах. По мере улучшения печей улучшилось и качество железа, которое прочнее и тверже бронзы.

Колесо

Попробуйте представить, каким был бы мир, если бы не было придумано колесо. Это почти невозможно. Колесо, несомненно, является одним из величайших изобретений, оно используется для перевозки грузов, в гончарном деле, в часах и даже компьютерный диск – это колесо!

Многие из наших технических инноваций были вдохновлены природой, но колесо не из их числа. Естественный отбор до сих пор не создал в живой природе ни одного колеса. Согласно имеющимся данным, впервые колесо использовалось в Месопотамии 5000 лет назад как вспомогательное гончарное устройство, и лишь затем у кого-то возникла идея использовать его для перевозки грузов.

Крупным достижением было не только само колесо, но и ось, на которую оно насаживалось. Первые колеса крепились на оси неподвижно и вращались вместе с ней. Это требовало большой точности. Колеса следовало хорошо закруглить, а ось должна была точно подходить по размеру: слишком толстая не будет свободно вращаться, а слишком тонкая не сможет выдержать нагрузку.

Первые телеги были узкими, чтобы оси могли быть короче и тоньше.

Колесница является частью шумерской картины с солдатами, датируемой 2500 г. до н. э.

Волочение грузов

Вместо колеса коренные американцы и представители многих других культур использовали волокуши или сани. Они состояли из двух деревянных шестов с закрепленной между ними платформой, на которую укладывали груз. Шесты закрепляли на спине собаки или лошади. Часто к бокам животного сначала привязывали два шеста, а потом крепили на них сзади багажную платформу.

Родина колеса

Изобретение колеса и оси было настолько сложной задачей, что, вероятно, произошло лишь однажды, а затем распространилось по миру. Их изобретатель должен был иметь доступ к металлическим инструментам, необходимым для создания колес и оси нужной формы. Самые ранние изображения телеги были обнаружены в Польше и других странах Центральной Европы, и есть предположение, что в то время как в Месопотамии использовался гончарный круг, Восточная Европа стала родиной колеса как средства передвижения. Один из возможных авторов колесных повозок – народ, живший в Триполье на Украине: там была найдена игрушка в виде телеги на колесиках, сделанная около 3800 г. до н. э., и могли быть повозки обычного размера.

Предшественниками колеса как способа транспортировки тяжелых грузов были валики. Они не были прикреплены к грузу, и поэтому постоянно приходилось переносить задние катки вперед

Натягиватели веревок

Для строительства необходимо уметь точно размечать земельные участки. В Древнем Египте землемеры назывались гарпедонаптами, или натягивателями веревок.

Натягиватели веревок занимались измерением границ строительных площадок. Для этого они натягивали веревку с узлами, завязанными через равные промежутки, и подсчитывали узлы. Чтобы наметить вертикальные линии, они использовали отвес – простой свинцовый груз, прикрепленный к А-образной стойке. Прямые углы участка создавались с помощью треугольника из веревки со сторонами в три, четыре и пять узлов. Эти цифры сейчас известны как пифагорова тройка – треугольник с такими длинами сторон всегда прямоугольный. Умение размечать прямые углы позволило создавать точные планы построек и было чрезвычайно полезно при постройке таких монументальных объектов, как пирамиды.

Стороны в три, четыре и пять узлов (считая угловые узлы) всегда образуют прямоугольный треугольник

Египетские натягиватели веревок за работой в полях долины Нила. Натягиватели веревок назначались самим фараоном, чтобы не было споров по поводу плодородных земель

Зиккурат

Примерно в 2500–500 гг. до н. э. жители Месопотамии строили в своих городах огромные ступенчатые храмы из кирпича.

У зиккуратов не было никакой внутренней структуры – богов Двуречья часто связывали с горами, и зиккураты могли строиться как имитация домов богов в самом центре города. Сегодня известно 25 зиккуратов, но ни один из них не сохранил первоначальную высоту. Почти у половины нет никаких ступеней, ведущих к храму на вершине, у других имеется спиралеобразный пандус. Есть мнение, что прообразом Вавилонской башни были зиккурат и храм Мардука в Вавилоне, а история о висячих садах Семирамиды возникла благодаря практике озеленения сторон и террас зиккуратов деревьями и кустарниками.

Чога-Занбиль в Иране – крупнейший из сохранившихся зиккуратов. В наши дни он имеет 105 м в ширину и 24 м в высоту – возможно, это половина от первоначальной высоты

Пирамиды

Пирамиды Древнего Египта строили в течение тысячи лет, чтобы хоронить тела фараонов. Строительство пирамид прекратилось около 1800 г. до н. э., когда люди поняли, что эти гробницы притягивают расхитителей могил и к тому же никак не защищают останки великих правителей. С тех пор фараонов и их жен начали хоронить в тайных гробницах.

По египетской традиции останки умерших должны оставаться нетленными, поскольку они совершают путешествие в загробный мир. По этой причине прилагались огромные усилия, чтобы создать хорошо защищенные мавзолеи для правителей Египта. Первых египетских фараонов хоронили в мастабах – прямоугольных конструкциях из кирпича или камня с плоской крышей, их длинные шахты спускались вглубь к погребальной камере. Около 2650 г. до н. э. Имхотеп, архитектор фараона Джосера, решил расположить шесть мастаб одну на другую, получив конструкцию в форме ступенчатой пирамиды. В ней было сделано множество переходов и комнат, включая погребальную камеру фараона. Эта самая древняя пирамида до сих пор стоит на западном берегу Нила в Саккаре близ древнего города Мемфиса.

Сейчас в Гизе можно увидеть три большие пирамиды. На фото Великая пирамида (самая большая) находится позади, перед ней стоит пирамида Хефрена (сына Хеопса), а на переднем плане – самая маленькая из трех, пирамида Микерина

Внутри великой пирамиды

Удивительно, но мы до сих пор не обнаружили всего, что можно найти внутри пирамид. Существует строгое правило, по которому раскопки не должны повредить эти исторические памятники, поэтому исследователи сумели добраться только до некоторых камер внутри Великой пирамиды Гизы. Среди них палаты фараона (недалеко от центра пирамиды), его жены (чуть ниже) и большая галерея, соединяющая обе погребальные камеры. Существует также комната, видимо, заброшенная во время строительства, которая расположена ниже уровня земли. Новые технологии, например инфракрасная термография и роботы-сканеры, позволяют изучить внутренние помещения более детально, но идея проникнуть в туннели и погребальные камеры сегодня воспринимается как недопустимый вандализм.

Гладкие грани

Следующий шаг в развитии конструкции пирамиды был сделан во времена правления фараона Снофру (2613–2589 гг. до н. э.), когда ступенчатые стены стали делать гладкими. В Мейдуме была построена ступенчатая пирамида, затем ступени заложили камнем и облицевали известняком. Началась также работа над другой пирамидой, у которой, видимо, изначально планировали сделать гладкие стены. Примерно на середине высоты угол наклона стен пирамиды уменьшается на несколько градусов. За свою необычную форму пирамида получила название Ломаной пирамиды. Считается, что архитекторы решились на изменение угла наклона, чтобы сделать пирамиду более устойчивой. Первая спроектированная и построенная истинная пирамида – Розовая пирамида в Дахшуре, которая, возможно, тоже была возведена при Снофру. Длина ее сторон у основания составляет около 220 м, а высота – 105 м.

Самая большая и самая известная пирамида – Великая пирамида в Гизе. Она была построена Хеопсом, сыном Снофру. Длина каждой ее стороны у основания – 230 м, первоначальная высота – 147 м, хотя сегодня, когда она лишилась облицовки из белого известняка, ее высота составляет всего 139 м. Исследователи подсчитали, что средний каменный блок, использованный при строительстве, весил более двух тонн, а самый крупный – 15 тонн.

Мезоамериканские пирамиды

Пожалуй, помимо египетских пирамид наиболее известны пирамиды Центральной и Южной Америки. Среди них – храм Кукулькана в Чичен-Ице, Мексика (ниже), и пирамиды Солнца и Луны, которые возвышались над древним городом Теотиуаканом (рядом с современным Мехико). Пирамида Солнца – одно из крупнейших сооружений доколумбовой Америки. Когда около 200 г. она была завершена, ее высота составляла 66 м, а ширина основания – 232 м. Пещера под пирамидой ведет к ряду комнат, в которых, по всей видимости, происходили различные ритуалы.

Технология строительства

Существует множество гипотез о том, как именно строились пирамиды. Чтобы строительная площадка была строго горизонтальной, использовались траншеи с водой. Натягиватели веревок обеспечивали идеальный квадрат основания пирамиды, а знания в области астрономии позволили египтянам ориентировать пирамиду по сторонам света.

Огромные каменные блоки для сооружения пирамид привозили на строительную площадку на деревянных санях, причем землю предварительно смачивали, чтобы уменьшить трение. Затем их поднимали по пандусам и укладывали на нужное место.

Египетские строители выламывали камни из карьеров с помощью сухих деревянных клиньев, которые расширялись, когда их пропитывали водой. Затем камню придавали форму с помощью медных инструментов. Однако медь была слишком мягкой, чтобы резать твердый гранит, использованный в некоторых частях пирамиды. Вполне возможно, что каменотесы использовали в качестве абразива песок, обволакивая им свои сверла и пилы. В любом случае, это был длительный и кропотливый труд. По словам греческого историка Геродота (середина V в. до н. э.), на строительстве Великой пирамиды работали 100 000 человек по три месяца в году в течение 20 лет, хотя современные исследователи полагают, что их число было намного меньше.

Считается, что блоки, используемые при строительстве пирамиды, доставлялись на место по земляным пандусам. Однако точная конструкция этих пандусов до сих пор неизвестна. Возможно, они были спиральными и окружали каменную кладку, или это были огромные наклонные плоскости

Арка

Одним из величайших достижений римской технологии было использование арки. Создание арок началось уже в 1800 г. до н. э., но древние египтяне и греки считали их неподходящими для своих построек.

Римляне усовершенствовали арку, используя ее при строительстве мостов, акведуков и крупных зданий, например Колизея. Преимущество арки перед перемычкой (горизонтальной балкой над проемом) в том, что она перераспределяет вес здания над ней на опоры, поэтому конструкция получается значительно более прочной. Блоки, из которых образован свод арки, называются клинчатыми камнями, а центральный из них – замковым камнем. Каждый из них вырезан таким образом, чтобы плотно прилегать к соседним. Пока арка строится, клинчатые камни поддерживают опорой, чаще всего деревянной. Последним устанавливают замковый камень, после чего опору убирают.

После завершения строительства римский Колизей состоял из 240 арок, установленных в три яруса