Текст книги "Взламывая прогресс"

Деньги

До первых чеканок монет сделки могли проходить только посредством бартера между двумя людьми, у каждого из которых было что-то, чего желал другой.

Деньги были важны для роста торговли. Они предоставили промежуточное звено, позволяя продавцу выбирать, когда и где он хотел быть покупателем. Первые монеты датируются VII в. до н. э., они были найдены в Храме Артемиды Эфесской. В следующем веке Крез, царь находящейся по соседству с Эфесом Лидии, был первым правителем, пустившим монеты в обращение. У каждой монеты было фиксированное достоинство, поэтому не надо было ее взвешивать, чтобы установить ее настоящую цену. Так началось быстрое распространение монет – они пошли на запад, в Грецию, и на восток, в Персию, и к концу IV в. до н. э. они также были в обращении в Египте и Риме.

Примерно в те же времена в Китае монеты изготавливали, разливая расплавленный свинец в формы. На них отпечатывали символы, как и на их аналогах в цивилизациях Запада, но, в отличие от тех монет, китайские были в форме лопаты или ножа. Император Цинь Ши Хуанди ввел в обращение первые круглые монеты (с квадратным отверстием в центре) в Китае в конце III в. до н. э.

БУМАЖНЫЕ ДЕНЬГИ

Первые известные бумажные деньги использовались в Китае при династии Тан примерно с 800 г. н. э. Эти купюры были государственными сертификатами, которые выдавались местным купцам, чтобы они не перевозили большое количество монет. Получатели потом могли их обменять на наличные. Со временем эта система эволюционировала в бумажную валюту, которая была в общем обращении. Параллельно с ростом денег, находящихся в обращении, пришло распространение профессионального банковского дела. Банкиры брали вклады, давали кредиты и обменивали деньги с одной валюты на другую. Ростовщики принимали платежи в одном городе и организовывали кредит в другом, тем самым устраняя необходимость путешествовать с большими стопками монет.

ДВОЙНАЯ БУХГАЛТЕРИЯ

Основной принцип бухгалтерского учета – каждый дебет должен иметь соответствующий кредит, и наоборот. Это называется «двойная бухгалтерия». Хотя этой системой пользовались намного раньше, она не была надлежащим образом закреплена до 1494 г., когда итальянский математик Лука Пачоли опубликовал труд «Сумма арифметики, геометрии, отношений и пропорций». Позже его называли «отцом бухгалтерского учета», потому что он объяснил, как надо последовательно применять двойную бухгалтерию, истолковывая такие понятия, как балансовый отчет и отчет о доходах.

Маяк

Не имея точных карт, первые моряки часто понятия не имели, насколько близко они были к опасному побережью ночью. Поэтому, чтобы помочь избежать кораблекрушения, строились маяки.

Первой помощью мореходам ночью были сигнальные огни на выделяющихся возвышенностях рядом с опасными побережьями. В V в. до н. э. была построена небольшая каменная колонна рядом со входом в гавань Афин, Пирей, вероятно, с огнем наверху для предупреждения моряков. В течение III в. до н. э. строился намного более впечатляющий помощник, Фаросский маяк в Александрии, на северном побережье Египта. Построенный из камня, более 100 м высотой, он испускал свой свет из очага на вершине. Римляне перевели строительство маяков на новый уровень и возводили их от Черного моря до Дувра на юге Англии. Невероятно, но один из них, Башня Геркулеса высотой 55 м на испанском побережье, до сих пор работает. Первые маяки обычно зажигались дровами, но иногда – углем. В возведенных позднее маяках использовалось оконное стекло, чтобы поддерживать огонь во время шторма.

Фаросский маяк – одно из семи чудес света – был разрушен в Средние века серией землетрясений.

Лошадиная сила

Для управления скакунами скифские всадники, помимо седел, также использовали поводья, узды и вожжи.

Люди впервые поймали, укротили и стали ездить на лошадях по крайней мере 5000 лет назад, но снаряжение для верховой езды было примитивным. Квалифицированное искусство верховой езды стало возможным только после ряда важных инноваций.

Седло совершило революцию в верховой езде – было меньше шанса упасть с лошади при быстрой скачке! Скифы-кочевники Средней Азии использовали мягкие седла с рукоятью в IV в. до н. э., давая своим воинам большое преимущество перед соседями. Стремена, позволяющие наезднику сильно наклоняться вправо или влево, большая выгода для воинов-всадников, были впервые изображены на артефактах из Китая династии Сыма Цзинь, датированных 322 г. н. э. Хомут, впервые применявшийся на севере Китая в конце V в., эксплуатировал всю силу лошади, делая ее вместе с быком вьючным животным.

Мельница

С ростом населения увеличился спрос на хлеб. Соответственно, муку приходилось молоть в еще бóльших количествах, что спровоцировало цепочку новых открытий в технологии помола.

Известно, что круглые жернова, найденные на корабле, потерпевшем крушение у берегов Майорки между 375 и 350 г. до н. э., были из Муларгии, области Сардинии, которая в то время входила в состав Карфагенской империи. Это первые известные примеры жерновов; они использовались в мельницах, приводимых в движение ослами или волами, и, возможно, отправлялись в Испанию. Карфаген по праву считался важным торговым узлом и агрокультурным центром. Как минимум с конца VI в. до н. э. для измельчения зерна и производства муки в тех краях использовались ручные мельницы. Но животная тяга могла вращать жернова гораздо более крупного размера и существенно повышала продуктивность. Пусть и придуманная карфагенянами, идея мельниц с гужевой тягой прижилась и быстро распространилась по Сицилии и Италии (в III в. до н. э.), а затем на Ближнем Востоке.

Как видно на изображении топчака, первым источником энергии, который использовали для приведения в движение мельниц, было тело человека. Позже перешли на гужевую тягу с помощью животных.

ШЕСТЕРНИ В ДРЕВНЕМ КИТАЕ

Скорее всего, первые шестерни изобрели в IV в. до н. э. в Китае. А римляне однозначно пользовались шестернями в своих водяных мельницах три столетия спустя, потому как их описывал инженер того времени Витрувий. Технология зубчатого сцепления основана на наборе соединенных зубчатых колес и осей, которые преобразуют энергию вращающегося водяного колеса в энергию для вращения механизма. Витрувий описал римские мельницы, которые, вопреки практике более позднего времени, использовали понижающее зубчатое зацепление – в нем жернова вращались медленнее водяного колеса. Позже в обиход вошло повышающее зубчатое зацепление. На протяжении веков зубчатые механизмы изготавливались из тщательно обработанной древесины.

Для колесницы, указывающей на юг (ранняя форма компаса в Китае), использовались деревянные зубчатые шестерни.

ЭНЕРГИЯ ВОДЫ

Следующим крупным технологическим достижением стала водяная мельница. Возможно, она зародилась из устройства под названием нория – водяного колеса с ковшами для вертикального подъема воды из египетских ирригационных систем. Водная энергия избавляла от потребности в человеческом или животном труде и в разы повышала эффективность мельницы. Теоретически мельница могла перемалывать муку, пока шел водоток. В III в. до н. э. греческий инженер Филон Византийский писал о водяной мельнице в Перахоре на Пелопоннесе. В первых образцах имелись лопасти, вращающиеся в горизонтальной плоскости, и вертикальный вал, который соединялся с вращающимся верхним жерновым камнем с помощью отверстия в неподвижном жернове. Поток воды из ручья толкал лопасти, а колесо, ось и камень вращались, перемалывая зерно.

ВЕРТИКАЛЬНОЕ ВОДЯНОЕ КОЛЕСО

Со временем горизонтальные водные колеса заменили более сложными – и эффективными – вертикальными подливными колесами. (В подливных колесах поток воды контактирует с нижней частью колеса.) Сила водного потока толкала лопасти колеса, вращая его, а мощность передавалась на измельчающие жернова через ось и соединенные между собой зубчатые колеса под названием «шестерни».

Изобретение наливного колеса привело к еще одному скачку производительности. Теперь вода направлялась из желоба в лопасти на верхней части колеса, что заставляло его вращаться. В Барбегале, на юге Франции, римляне построили мельничный комплекс, в котором использовалось 16 наливных колес, разделенных на два параллельных ряда по восемь штук. Во II и III в. до н. э. этот комплекс ежедневно производил по 4 метрические тонны (4,5 т) муки. В некоторых прибрежных районах с амплитудой приливов, достаточной для поддержания функционирования систем, строились приливные мельницы. Первый такой пример относится к VI в. – мельница с вертикальным колесом недалеко от Уотерфорда (Ирландия). Согласно «Книге страшного суда»[3]3
  Свод материалов первой в средневековой Европе всеобщей поземельной переписи, проведенной в Англии в 1085–1086 гг. по приказу Вильгельма Завоевателя. – Прим. перев.


[Закрыть], в 1086 г. в одной только Англии насчитывалось 5624 водяных мельницы. Если не считать изобретения водяной мельницы, мельничная технология практически не менялась до появления паровой энергии в конце XVIII в.

ВЕТРЯНЫЕ МЕЛЬНИЦЫ

Ветряные турбины впервые применили для измельчения зерна в промежутке между VII и IX в. в Персии. Эти конструкции, названные ветряными мельницами панемоне, имели вертикальные крылья, которые раскачивались на ветру и вращали центральную вертикальную ось. Ось приводила в движение прикрепленный к основанию жернов для размола зерна. Ветряные мельницы в Китае использовались для изготовления муки и перекачивания воды в XII в. Первые мельницы в Северо-Западной Европе построили в 1180-х гг. Они получили название «столбовые мельницы», и все механизмы в таких ветряных мельницах устанавливались на одном вертикальном столбе, вокруг которого они могли вращаться, подставляя крылья ветру. Ранние образцы были неустойчивыми, и многие из них сдувало сильным ветром. Со временем изобрели более прочные конструкции, включая мельницы с управляющим рычагом, которые строили в Англии, Франции, Германии, Бельгии, Нидерландах и Новой Англии.

Модель водяной мельницы с подливным колесом на основе первого технического описания, составленного римским инженером Витрувием в I в. до н. э.

Этот предлагаемый механизм 1880-х гг. использует конную тягу (ходьба по топчаку) не только для управления мельницей, но и для автоматической очистки стойла, измельчения корма для скота и даже подачи воды для тушения пожаров.

Арка

Арка гораздо прочнее перемычки (горизонтальной балки) той же ширины. Под большой тяжестью перемычки ломаются, тогда как изогнутые арки распределяют вес по своим опорам.

Самый ранний известный арочный свод (около 2000 г. до н. э.) был построен из сырцовых кирпичей. Он формировал дверной проем в месопотамском городище Телль Тайя (Ирак). Еще один пример – городские ворота ханаанского города Ашкелона (Израиль) – датируется примерно 1850 г. до н. э. Но ни одно из этих сооружений не обладало прочностью более поздних арок, так как в них не использовались клиновые, или сводчатые кирпичи. Клиновые кирпичи помогают эффективнее распределять вес над аркой, поскольку давление сверху вниз притягивает кирпичи друг к другу, а не разъединяет их. В греческом городе Родос можно найти один из первых образцов, датируемых IV в. до н. э. Очевидно, древние греки знали об арочной технологии, но мало ею пользовались. Как и древние египтяне.

Изобретение арки в корне изменило архитектуру, поскольку позволяло использовать двери, окна и мосты большего размера.

РИМСКОЕ НОВШЕСТВО

Именно римляне оценили истинный потенциал этого архитектурного приема. Они использовали клиновые кирпичи, которые поддерживались прочными колоннами. Эти колонны принимают силу тяжести, или распор, и передают ее в фундамент. При строительстве арки римские строители поддерживали ее деревянными лесами до тех пор, пока не устанавливался последний элемент – замковый камень в вершине свода. Римляне включали тысячи полукруглых арок в свою программу строительства по всей империи, поддерживая ими мосты и акведуки, а также добавляя в ворота, общественные здания и виллы. В честь военных побед устанавливали триумфальные арки. Когда-то в одном только Риме их насчитывалось более 50. На величественной арене Колизея этого города было по 80 арок на каждом этаже. В индийских храмах и дворцах, построенных еще в III в. до н. э., использовались стрельчатые, а не полукруглые арки. Но своего пика они достигли в готическом стиле церковного строительства в средневековой Европе.

Невероятная прочность арки позволяет до сих пор использовать ее в современных постройках. Например, плотина Гувера, построенная в 1930-х гг., – это арка, лежащая на боку. Она способна выдержать огромный напор реки Колорадо.

Изобретения Герона

Изобретатель Герон Александрийский жил в I в. н. э. и придумал автоматизированный мир, к которому мы все еще стремимся 2000 лет спустя. Его самым известным творением был эолипил – первая в мире паровая машина.

Эолипил, или Геронов шар, создавал движение за счет паровой тяги. Огонь нагревал воду в котле, образуя пар, который подводился в медную сферу. Эта сфера, способная вращаться вокруг своей оси, имела два открытых сопла, и через них с огромной скоростью вырывался пар. Сопла были изогнуты в противоположные стороны и находились по разные стороны сферы, поэтому выброс пара заставлял конструкцию вращаться. Еще одним изобретением Герона был диоптр. Этот прибор состоял из круглой пластины с нанесенными углами и располагался на подставке. Пластину можно было вращать и наклонять, что позволяло наблюдателю измерять угол между различными объектами (вблизи или вдали) с помощью визирной линейки. Люди могли выполнять триангуляцию и составлять точные карты или вычислять положение астрономических тел, поэтому диоптр считается ранним теодолитом[4]4
  Измерительный прибор для определения горизонтальных и вертикальных углов при топографических съемках, геодезических работах, в строительстве и т. д. – Прим. перев.


[Закрыть].

Никто не знает, какое практическое использование видел Герон в своей паровой машине. Но даже если для него это было не более чем увлекательным экспериментом, это изобретение, бесспорно, повлияло на более поздних изобретателей.

Герон сконструировал музыкальный орган, который работал благодаря ветру. Ветряная установка приводила в действие поршень, который нагнетал воздух, создавая музыку.

РОБОТЫ И ТОРГОВЫЕ АВТОМАТЫ

Герон также описал шприц, механизм для автоматического открывания дверей и фонтанчик для питья. В отличие от диоптра, некоторые его изобретения так и остались в виде чертежей и описаний. Но он построил программируемого робота – тележку, которая приводилась в движение падающим грузом и чьей программой была веревка, намотанная на ведущую ось. С помощью выступающих из оси колышков Герон мог изменять намотку веревки на ось, позволяя тем самым роботу менять направление и двигаться по заранее запрограммированному курсу. Механизм «колышков и веревок» напоминает перфокарты, которые использовались в компьютерах XX в. (подробнее см. на стр. 120).

Еще одним творением Герона стал первый в мире торговый автомат, раздававший святую воду. Когда монета попадала в прорезь автомата, она падала на поддон, соединенный с рычагом. Поддон наклонялся, скатывая монету, и рычаг открывал клапан, который раздавал воду. Кроме того, Герон придумал ручной водяной насос. В дальнейшем римляне использовали его с пожарным рукавом для тушения пожаров. Если бы этот насос подключили к паровой машине Герона, то в итоге мог бы получиться мощный водяной насос с паровым приводом. Но никто не использовал их совместно… по крайней мере, до начала XVIII в.

Сейсмометр

Землетрясение – одно из самых разрушительных стихийных бедствий, способных стереть с лица Земли даже целую цивилизацию. В 132 г. н. э. китайский поэт изобрел систему раннего оповещения.

Изобретателем был Чжан Хэн, чей выдающийся вклад включал в себя также китайский солнечный календарь и примитивную компасную систему. Первым сейсмографом (от греческого «записывать сотрясения») считается прибор для обнаружения подземных толков, придуманный Чжаном Хэном. Он представлял собой бронзовый сосуд с маятником внутри. Когда по земле распространялись мелкие, даже незаметные толчки, этот маятник начинал раскачиваться. Раскачивание маятника приводило в движение один из восьми шаров, находившихся в головах драконов, которые равномерно размещались по окружности устройства, предупреждая королевский двор о землетрясении. Таким образом власти могли подготовиться к грядущим более сильным подземным толчкам, а также заранее предупреждались о том, что пострадала какая-то из удаленных провинций и ей требуется помощь.

«Флюгер землетрясений» Чжана Хэна мог улавливать толчки со всех сторон. Шар падал в лягушку, которая была ближе всего к эпицентру землетрясения.

КИТАЙСКИЕ ФЕЙЕРВЕРКИ

Хуо яо («огненный реагент») стали использовать для празднований еще до того, как начали применять в военных действиях. Во время праздников в костры бросали бамбуковые трубки, наполненные порохом, чтобы шум отпугивал злых духов. Монах-францисканец Роджер Бэкон, один из первых экспериментировавших с порохом в Европе, писал в 1242 г.: «…если поджечь его, то вы получите гром и молнию, зная одну хитрость». Фейерверки, на которые мы любуемся сегодня, появились во многом благодаря итальянцам – в 1830-х гг. для создания ярких вспышек они добавили следовые количества металлов в свою пороховую смесь.

Взрывчатые вещества

На протяжении веков в китайских отварах использовалась селитра, ведь считалось, что она продлевает жизнь. Но в сочетании с древесным углем и серой она оказалась весьма эффективным способом, наоборот, эту жизнь закончить!

Где-то в IX в. пытливый китайский алхимик проводил эксперименты со смесью нитрата калия (селитры), древесного угля и серы в пропорциях примерно 75:15:10 по массе. Если эта смесь подвергалась воздействию пламени, то результаты были в буквальном смысле сногсшибательными. По рассказам современников, «руки и лица сжигались, и весь дом, в котором они работали, сгорал дотла». Армии Южного У стали использовать пороховые устройства против монголов еще в 904 г. н. э. «Летающий огонь» (стрела, к древку которой крепилась трубка горящего пороха), примитивные ручные гранаты, огненные копья (разновидность простейшего огнемета) и наземные мины – все это шло в ход. Первые бомбы применили при осаде Чжоу в 1221 г. Железные канистры, бросаемые катапультами, при взрыве осыпали смертоносными осколками зазубренного металла.

ОРУЖИЕ ПО ВСЕМУ МИРУ

Несмотря на попытки Китая сохранить свои знания в секрете, информация о порохе в итоге распространились по всему миру. Монголы привезли с собой порох, когда завоевали Евразию, и к 1350 г. английская и французская армии мерились силами с помощью пушек. Скачок в технологии произошел в XV в., когда европейцы добавили в пороховую смесь воду для создания пасты, которую можно было измельчить в «зернистый» порох – более долговечный и надежный, а также гарантирующий одновременное воспламенение его составляющих. Средневековые артиллеристы предпочитали крупнозернистый порох для пушек, среднезернистый – для карабинов и мелкозернистый – для пистолетов.

В Средние века использовалось зажигательное оружие под названием «греческий огонь». Несмотря на то, что цель его была очевидной – поджечь врага, – компоненты этого оружия остаются загадкой. Скорее всего, греческий огонь состоял из смеси нафты (парафина) и негашеной извести. При контакте с водой известь выделяет тепло и поджигает нафту.

ДЕТОНАЦИЯ

Для выработки энергии более низкокалорийным взрывчатым веществам (например, пороху) требуется быстрое возгорание компонентов. В таком случае топливом служат древесный уголь и сера, а селитра выступает в роли окислителя. Высококалорийные вещества (динамит или тротил) связаны с распадом образующих их молекул. Им не нужен кислород или другой реагент, но одних высоких температур для инициации взрыва недостаточно. Необходим активатор. Динамит взрывается при воспламенении небольшого капсюля из пороха с низкой скоростью детонации. Возгорание капсюля отправляет взрывную волну по динамиту, которая вызывает быстрый распад его химических связей и высвобождение большого количества разрушающей энергии.

После 1867 г. одним из самых богатых людей на свете стал шведский химик Альфред Нобель с заводами по производству взрывчатых веществ по всему миру. Его империя основана на изобретении динамита (сделанного им в том же году). В этом динамите крайне неустойчивый нитроглицерин соединялся с мягкой порошкообразной землей для создания сильнодействующего взрывчатого вещества, с которым можно было бы безопасно обращаться.

Печать

Огромным рывком для человеческой цивилизации стала письменность, но на распространение печатного слова широкой публике потребовалось время. Первые книги переписывались от руки и были доступны лишь немногим богатым и влиятельным людям.

В своей работе с заманчивым названием «Эссе о бассейне мечты» (1086 г.) китайский ученый Шен Куо описал изобретение, сделанное сельским алхимиком по имени Би Шэн. В 1041 г. Шэн изготовил серию глиняных дощечек и, прежде чем обжечь их, нанес на каждую из них китайский иероглиф. Так он изобрел шрифт. Дощечки Шэна можно было подготовить довольно быстро, но самой большой помехой на пути к их процветанию был сам китайский язык, в котором использовалось свыше 5000 различных символов. Кроме того, глиняные дощечки были не очень прочными.

КСИЛОГРАФИЯ

Одной из самых ранних сохранившихся книг является буддийский текст под названием «Алмазная сутра». Его напечатали в Китае в 868 г. с помощью ксилографии, при которой рукописный текст приклеивался к деревянному блоку, который затем вырезался с помощью специального ножа, благодаря чему текст становился выпуклым. Затем на блок наносились чернила и выполнялась печать.

Ван Чжэнь, правительственный чиновник из Китая XIV в., создал набор подвижных литер из дерева. Также он изобрел вращающийся стол, который позволял наборщику быстрее находить деревянные иероглифы. Однако в процессе эксплуатации деревянные блоки портились, а на создание новых уходило много времени. Более долговечный металлический шрифт разработали в Корее в конце XIV в… Считается, что корейский монах по имени Бэгун напечатал буддийский текст с помощью подвижных металлических литер в 1377 г.

Изобретенный Гутенбергом (см. вставку) пресс с наборными металлическими литерами имел ошеломительный успех. К 1500 г. в Европе работало более 1000 печатных машин. В 1501 г. папа Александр V увидел угрозу для своей власти в том, что широкое знание попадает в руки общественности. Он пригрозил отлучением от церкви любому, кто печатал рукописи без его одобрения.

ПРЕСС ГУТЕНБЕРГА

В 1450 г. немец Иоганн Гутенберг разработал методику размещения букв, отлитых из металлических форм, позволяющую создавать блоки текста на целую страницу. Его печатный станок был переделан из пресса для отжима виноградного сока, используемого виноделами. Можно было печатать сотни копий одной страницы, блоки легко разделялись, а буквы подходили для многократного использования.