Текст книги "Краткая история технологий. Идеи, процессы и устройства, при помощи которых человек изменяет окружающую среду с древности до наших дней"

В царствование Людовика XIV создали, по словам Вольтера, «самый славный памятник» – Лангедокский канал, следующий южнее альтернативных маршрутов, по которым Франциск I первоначально хотел соединить два моря. В 1661 году инженер Рике разработал схему подачи воды в верхний бьеф; пришлось перегородить долину дамбой высотой 32 метра – образовался резервуар для хранения 7 миллионов кубических метров воды, который наполнялся водой зимой для летнего использования. Проект поддержал Кольбер и утвердил король; канал строили более 8 тысяч человек и сдали его в эксплуатацию к маю 1681 года – через семь месяцев после смерти Рике. На канале было 100 шлюзов протяженностью 240 километров, с перепадом высот 200 метров от уровня Средиземного моря и перепадом высот 60 метров до Гарона в Тулузе. Проект включал каскад из восьми шлюзов, 180-метровый тоннель (образованный взрывом порохового заряда), кульверты под каналом для многих потоков и три больших акведука над реками Сес и Орбьель (спроектированы Вобаном). При ширине основания 10 метров и глубине 2 метра канал пропускал 200-тон-ную баржу из Средиземного моря в Атлантический океан. После падения Римской империи это был первый выдающийся объект гражданского строительства Западной Европы; он предвосхитил инженерный триумф XIX века, хотя сквозное движение по каналу было небольшим.

Сильно централизованное правительство Франции при старом режиме занималось и дорожным строительством. Торговля и туризм развивались, а европейские дороги разрушались, ибо местному населению было наплевать на организацию сквозного движения: плохие дороги благоприятствовали разбою, а в некоторых регионах землевладельцы на законных основаниях присваивали все отнятые или брошенные товары. Дороги строили и ремонтировали цельным камнем и вязанками хвороста. Спустя долгое время сторонники Ренессанса обратили внимание на превосходную структуру римских дорог. Однако во Франции пост главного дорожного смотрителя создали только в 1645 году: на строительство дорог выделялись гранты; появилась государственная Служба транспорта (1664); для мощения стали широко применять каменную брусчатку. В 1720 году французский регент создал первую организацию государственных технических дорожно-мостовых служащих, с чего началось строительство дорог с выемкой грунта под дорожное полотно. К середине века в Париже открылось официальное инженерное учебное заведение – Школа мостов и дорог. К 1776 году во Франции было около 40 тысяч километров государственных дорог, половину которых позже реконструировали или превратили в проспекты. Более того, французский метод распределения мелкого камня на слое из крупных камней в траншее переняли до 1750 года в некоторых небольших германских государствах и империи Карла VI, благодаря чему проложили дорогу, связавшую Вену с Триестом.

Глава 6
Транспорт

Проблем с транспортировкой в современном мире не существует, учитывая возможность перевозок грузов даже в космос. Женщины, скорее всего, первые переносчики грузов: они носили детей и собирали пищу, а мужчины были прежде всего охотниками и защитниками. Закрепление вязанки на спине или ее перетаскивание на разостланных ветках для удобства – основы технологии, вероятно придуманной женщинами.

Неизвестно, когда груз со спины человека переложили на спину домашних животных. Одни полагают, что собака – первое вьючное животное, ибо ее приручили раньше остальных; другие указывают на оленей, которым легко тащить груз по скользкому снегу. Вполне вероятно, что, одомашнив крупный рогатый скот, поняли, что сильный бык может перетаскивать грузы. Однако сведения о раннем периоде одомашнивания животных отсутствуют. Например, осел использовался в Верхнем Египте как вьючное животное примерно в 3000 году до н. э. Поскольку к тому времени в Месопотамии его запрягали в тележку, можно сделать вывод, что осел уже работал на человека многие века. Совершенно очевидно, что к 2000 году до н. э. караваны вьючных ослов регулярно использовали на Ближнем Востоке для торговли и сбора дани.

Рис. 76. Человек на лыжах. Резьба по камню, север Норвегии, каменный век

Два других способа транспортировки существуют с незапамятных времен. Вероятно, ярмо и носилки придумали, решив не носить грузы на спине; практика перетаскивания груза на ветках и перемещение убитых животных по земле натолкнула на мысль создать грубые салазки из ствола дерева. Мы не знаем, когда полозья впервые облегчили перевозку по траве, голой земле, болоту или снегу, но в Скандинавии самые ранние сани относятся к эпохе мезолита, а лыжи (рис. 76), основанные на том же принципе скольжения, существовали там еще в конце неолита. В Египте и Месопотамии тоже знали о санях, к которым привязывали веревку, что позволяло сооружать первые громадные статуи теперь уже давно забытых богов (рис. 77).

Лодка, скорее всего, появилась, когда неуклюжий человек-пловец впервые ухватился за плавучий объект, чтобы удержаться на воде. Выдалбливание лодки из бревна для сидения внутри, а не сверху – наиболее естественная находка. Однако ковчежец-корзина, в которой лежал младенец Моисей, и валлийский челнок из ивняка, обтянутый кожей, говорят о том, что человечество строило лодки из разнообразных материалов. Первоначальный одиночный «поплавок» быстро превратился в плот, но, чтобы сделать лодку, требовалось: во-первых, добиться маневренности за счет увеличения длины плавсредства, согласуясь с его шириной; во-вторых, удлинить выдолбленное пространство, чтобы прибавить плавучести и мощности.

Рис. 77. Транспортировка статуи на салазках. Из гробницы в Саккаре, Египет, 2400 г. до н. э.

Колесо, парус, дорога и лошадиная сила придали наземному и водному транспорту его характерную форму и скорость до начала промышленной революции. О происхождении паруса, прототипом которого, вероятно, был обдуваемый ветром лист, известно немного. На ранних египетских рисунках изображены тростниковые лодки с квадратным парусом, растянутым от короткого рея на двуногой мачте; такая мачта размещалась далеко впереди – лодка конструировалась так, чтобы плыть вверх по течению Нила, до того как станет господствовать северный ветер. К середине 3-го тысячелетия до н. э. тростниковые лодки и множество деревянных кораблей бороздили Восточное Средиземноморье; после того как мачту расположили почти посередине судна, стало легче плыть по ветру (рис. 78). По Тигру и Евфрату в ранние времена плавали надутые кожаные «поплавки» и челноки, но неизвестно, когда лодки впервые приплыли оттуда в египетские порты Красного моря.

Рис. 78. Модель египетской лодки. Из гробницы в Бени-Хасан, 2000–1800 гг. до н. э.

Колесо – величайшее и одно из старейших технологических достижений. Колесная тележка возникла примерно в одно время с гончарным кругом, и, несомненно, ее появление принесло далекоидущие результаты. Первое упоминание колесных транспортных средств (стилизованное изображение на шумерской табличке демонстрирует сани на четырех колесах) датируется чуть позже 3500 года до н. э. Тележка, повозка и колесница характерны для ранних цивилизаций, однако только во 2-м тысячелетии до н. э. появилась колесница с лошадьми, описанная Гомером и в Ветхом Завете.

Колеса первых транспортных средств были сплошными. Это не противоречит общему мнению о том, что идея колеса возникла после того, как первобытный человек стал перемещать по валу тяжелые предметы, вроде трилитов Стоунхенджа. Но сплошные колеса почти всегда состояли из трех частей; три деревянных доски вырезались так, чтобы сформировать круг, и скреплялись между собой парой поперечных деревянных распорок. Ось делалась отдельно, но неизвестно, вращалась ли она изначально вместе с колесами, как, например, в провинции Синд, где такая практика сохранилась до сих пор. Считается, что колеса из трех частей появились в стране, где крупные деревья, из которых вырезали большие деревянные диски, были немногочисленны, а у людей имелись металлические пилы. Скорее всего, это происходило в Месопотамии. Вторая особенность первых колесных транспортных средств – сдвоенная упряжь, которая, вероятно, получалась за счет того, что дышло плуга с впряженным в него волом тянуло сани на колесах. Таким образом, вполне может быть, что колесо из трех частей и шест впервые появились в Нижней Месопотамии.

Рис. 79. Египетские колесные мастера. Из гробницы в Фивах, 1475 г. до н. э.

Спица колеса и решение впрягать в телегу лошадь появились до 1800 года до н. э., когда легкая и маневренная колесница на конной тяге сыграла решающую роль в крупных войнах древних империй и коммуникации внутри страны. Существует мало археологических доказательств теории о том, что спица появилась после вырезания отверстий в сплошном колесе: безопаснее считать новым изобретением колесо с радиальными спицами, чья способность перевозить тяжелые грузы не учитывалась до позднего Средневековья. Сначала в колесе было четыре спицы, потом шесть, восемь и более. В этот период его использование распространилось на Запад вплоть до Крита, а также по всему Ближнему и Среднему Востоку. Египетские колесные мастера (рис. 79), о первых из которых есть точные сведения, делали составные ступицы и ободья из отдельно вырезанных деревянных сегментов; они соединялись в круг при помощи пазов и шипов. Сами спицы изготавливались из двух кусков дерева, плотно склеенных между собой, и обрезались под соответствующие отверстия на ступице и ободе.

Рис. 80. Греческая деревенская телега. С вазы IV в. до н. э.

Рис. 81. Греческая военная колесница. С вазы 500 г. до н. э.

Тележки и повозки ранних империй известны в основном благодаря великолепным образцам из царских гробниц; в обычной жизни на них перевозили продукты питания, строительные материалы и металлы и мигрантов. В течение 3-го тысячелетия до н. э. появились новые тележки и повозки – с колесами со спицами; в остальном они мало изменились с древности, а в некоторых регионах мира они и по сей день используются в прежнем виде. За исключением неуклюжего колеса с поперечиной, греческие деревенские телеги классического периода (рис. 80) мало отличались от грубых тележек более позднего времени. Но колесницы, изображенные на греческих вазах, – высокотехнологичное достижение, которое однажды сформировало ход истории, но после вышло из употребления.

Египетские колесницы вроде найденной в гробнице Тутанхамона – старейшие колесные транспортные средства, полностью сохранившиеся до настоящего времени. Они – истинные шедевры изобретательности, с изогнутыми при помощи нагрева дышлом и ободьями. Днище колесницы делалось из переплетенных кожаных ремней; лошадиное ярмо удерживалось на месте подпругой, к которой также крепился нагрудник с петлей для поводьев. Они крепились к носовому ремню, он вместе с пятью другими ремнями образовывал уздечку; лошади надевали шоры. Чека колеса оставляла зазор около сантиметра для колеса, которое устанавливалось с необычайной ловкостью и точностью. Колесница героев Гомера, решающих судьбу Трои, очень похожа на ту, что представлена на рис. 81.

В античные времена военная стратегия и тактика изменились после того, как человек уселся на лошадь верхом – практика, пришедшая из азиатских степей примерно в 800 году до н. э. вместе с конной охотой. Но эффективность ранней кавалерии и удобство верховой езды в целом как средства передвижения жестко ограничивались плохой конной упряжью. Только в IV веке римляне заменили примитивную попону мягким седлом, пришедшим с Востока. Хотя уже знали о свободных петлях, помогающих усесться в седло, никакие металлические стремена не давали всаднику гарантию безопасности, а применение шпор часто было рискованным. Подковы, за исключением тех, что применялись на скользких дорогах, стали обычным явлением в цивилизованных странах не раньше I века до н. э., когда римляне применили легкие железные подковы с отверстиями для гвоздей и загнутыми свободными концами для лучшего сцепления. О них узнали гораздо раньше от кельтов и других народов, контактирующих с Востоком, но использовать тяжелые подковы регулярно в Европе стали в Средние века.

Давление поводьев на удила с ранних времен позволяло всаднику контролировать лошадь. Самый первый трензель состоял из двух звеньев. Потом появились трехзвенные удила, чтобы лошади было сложнее их закусывать; вероятно, удила делали очень шероховатыми. Для маневрирования кавалерийскими соединениями создали простые мундштучные удила – металлическую петлю под подбородком, которую тянули вверх и вперед поводьями. Позже римляне изобретали узду, которая прижималась бы к нёбу лошади, заставляя ее высоко держать голову, дабы четко контролировать ее бег. Металлическое стремя появилось в Европе только в VI веке – с набегами аваров из азиатских степей.

Между тем с появлением колеса потребовались качественные дороги. Известно, что в Древней Месопотамии, Египте и на Крите были мощеные дороги, а в недолговечной Персидской империи – частично вымощенные участки знаменитой сети трасс под почтовые маршруты. Но первая большая дорожная система, первоначально разработанная римлянами в военных целях, не предназначалась для телег, а тем более для тяжелых четырехколесных повозок, поэтому не конкурировала с водной транспортной системой. При императоре Диоклетиане стоимость наземной перевозки сена на расстояние 50 километров удвоилась, а стоимость корабельной перевозки пшеницы по всему Средиземноморью возросла только на одну четверть. Пусть римляне благодаря дорогам распространили власть и влияние далеко за пределы внутренних районов Средиземноморья, на протяжении классического периода цивилизованная жизнь в основном зависела от судов, бороздивших просторы «темно-винного моря».

Уже в эпоху Гомера корабли разделились на военные и торговые. Военный корабль был легким и в основном управлялся гребцами, хотя до сих пор неясно, относятся ли такие понятия, как трирема и квинкверема, в описаниях более сложных кораблей позднего периода к нескольким рядам весел или множеству гребцов за каждым веслом. И торговый, и военный корабли (рис. 82) имели мощный киль и обшивку вгладь, то есть обшивочные доски, закрепляемые деревянными колышками, устанавливались встык; однако у торговых судов было более широкое днище, частичная палуба и защитная перегородка на шкафуте. Кроме того, движение торгового судна зависело от его квадратного паруса, установленного на одиночной мачте; содержать команду гребцов или даже рабов было невыгодно.

Рис. 82. Греческий торговый парусник и военная галера с двумя рядами весел. С вазы VI в. до н. э.

Вполне естественно, что основание Римской империи, принесшей мир всему Средиземноморскому региону, сопровождалось значительными событиями в акватории Средиземного моря. Римляне охраняли моря на мощных военных галерах. Их приводили в движение гребцы, усаженные в два ряда, хотя в отсутствие гребцов небольшая мачта позволяла плавать под парусом. На галерах устанавливались тараны, но самым важным орудием боя были мостки в виде стрелы с платформой, по которым бойцы абордажной команды высаживались на корабль противника. Есть основание полагать, что самая тяжелая римская военная галера была такой же большой, как корабль Нельсона, но гораздо более легкой: самым мощным ее оружием была катапульта; галера могла потерять управление во время атлантических штормов. Поскольку император Калигула имел галеру для развлечений длиной не менее 137 метров, можно с уверенностью сказать, что, несмотря на дальнейшее увеличение длины военных галер, у римлян не было технологически равного им противника; хотя длина галеры все-таки ограничивалась размером используемой древесины.

Римляне строили большие грузовые корабли, их изображение часто вырезалось на камнях. Корпус делался очень мощным, с тремя или более защитными вельсами, и закругленным, как у современного парусного траулера; длина корабля была в 3,5 или 4 раза больше бимса. Корма плавно двигалась по волнам, и только два боковых руля, по одному с каждой стороны судна, выглядели неуклюже с современной точки зрения. Грот-мачта и фок-мачта на носу были сильно наклонены вперед, с квадратным парусом на каждой мачте и одним-двумя марселями на грот-мачте. Носовая часть была ниже, чем у любого современного парусного судна, из-за того, что обычно плавали по ветру и полагались на Провидение, помогавшее избежать штормов, вроде того, в котором потерпел крушение корабль с апостолом Павлом на борту на Мальте. Благополучно прибывая к месту назначения, тяжелые грузы часто транспортировались вглубь страны на баржах; зерно для Рима, например, перевозили волы от устья Тибра. В Древнем мире существовал стандартный тип речной баржи – с плоским днищем из полудюжины широких и тяжелых досок; брус для деревянных перекрытий прикреплялся колышками к большим кницам, а они крепились к тяжелой линии внутренней обшивки выше уровня воды. Считается, что лодка такой конструкции – прообраз современной баржи – перевозила камень и другие тяжелые строительные материалы по рекам Европы задолго до римлян.

Крайне неразумно предполагать, что в эпоху античных цивилизаций варвары отставали в развитии транспорта. Скорее всего, конная колесница с колесами со спицами, впервые появившаяся в Месопотамии, пришла туда от неизвестной степной народности бронзового века. Именно на территории обитания диких лошадей цивилизованный человек научился верховой езде: галлы подковывали лошадей за несколько веков до римлян. Юлий Цезарь однажды заявил, что греческая колесница, используемая римлянами только для скачек и процессий, претерпела удивительные изменения у кельтов, с которыми он воевал. Колесница, подробно описанная в сочинении «О Галльской войне», стала шедевром столярного мастерства, кузнечного дела и отделки эмалью. Еще более яркое достижение кельтов до завоевания Римом – повозка с передней парой колес на шарнирном соединении: она появилась по меньшей мере на 300 лет раньше сильно упрощенной римской повозки с колесами на осях, давно известной в Китае. Их можно увидеть в скульптуре миниатюрной детской колесницы, найденной в провинциальном городке III века. Что касается кораблей, то именно варвары Северной Европы придумали обшивку судна внакрой – строительство из перекрывающих друг друга досок, скрепленных железными заклепками; хотя они очень медленно переняли принцип киля, от которого в основном зависит прочность и устойчивость судна.

С падением Западной Римской империи жизнь в Западной Европе надолго стала ограниченной во всех отношениях, без централизованного руководства. Торговля между регионами (в основном ценный импорт с Востока) никогда до конца не прекращалась, но ее объема для стимулирования индустрий не хватало. Римские дороги медленно разрушались, а искусственные гавани заиливались. Утверждается, что масштабное внедрение железных подков сильно улучшило ситуацию, ибо вьючные животные могли передвигаться по бездорожью. Там, где не проходили животные, грузы переносили рабы. Гаваням уделялось мало внимания, несмотря на то что в эту эпоху коммерция сильно зависела от передвижения на небольших лодках по малым рекам. Угроза войны и пиратства заставляла отказываться от дальних поездок; в этот период именно война двигала технический прогресс.

О кораблях викингов написано слишком много, вероятно из-за желания их сравнить, но не с кораблями Западной Европы, а с византийской военной флотилией – истинной наследницей средиземноморской судостроительной традиции. Тем не менее если предположить, что корабль «Гокстад» (рис. 83) – норвежское государственное судно примерно 800 года, то это означает, что викинги той эпохи были не только умелыми строителями, но и воинственными искателями приключений. У судна есть настоящий киль, одно рулевое весло с рукояткой румпеля, наклонный ахтерштевень, шестнадцать полубортиков для гребли веслами с каждой поднятой стороны и квадратный парус на одиночной мачте в середине корабля. Судно легкое и маневренное, с обшивкой внакрой; его длина по меньшей мере в пять раз больше бимса. За два столетия корабли увеличивались в размере, и в конце концов у каждого борта помещалось тридцать и даже шестьдесят гребцов. На этих судах викинги выходили в море, воевали и путешествовали от российских рек до американского побережья.

Рис. 83. Корабль «Гокстад», после реконструкции. 800 г.

Однако викинги не единственные строители кораблей. Ирландцы бороздили неспокойные атлантические воды раньше викингов в обтянутых кожей лодках, о которых практически не осталось сведений. Велика вероятность, что галеры короля Альфреда не просто имитировали римские, но и были такими же качественными. Саги повествуют, что для торговли у викингов был другой тип судна; во всяком случае, купеческие корабли позднего Средневековья имеют иную конструкцию. В XIII веке появился парусник с широким бимсом, называемый ког (рис. 84); он бороздил северные воды, выполняя дешевые перевозки громоздких и в основном бюджетных товаров. С обшивкой внакрой и одним квадратным парусом, корабль, как полагают, был увеличенной версией «круглого корабля», который давно перевозил товары в Северном море.

Между тем внедрялись два важных изобретения (оба с Востока) сначала на средиземноморских галерах для военных и торговых целей (они перевозили небольшие, но дорогостоящие грузы, вроде специй из Леванта). Латинский парус – первый треугольный косой парус, благодаря которому судно ходило против ветра. Говорят, что мусульмане принесли его из Юго-Западной Азии: он присутствует на греческих кораблях IX века и итальянских кораблях XI века, а после он появился на всех европейских судах. Второе важное изобретение – хвостовой руль; традиционно высокий ахтерштевень опустили и вырезали в нем отверстие, через которое румпель проходил от головы руля к руке рулевого. Все это делалось для большей точности в навигации и маневренности; возможно, благодаря указанным изобретениям генуэзцы в начале XIII века регулярно отправлялись в зимнее плавание, а до конца века открыли морской маршрут между итальянскими портами и портами на Северном море.

Рис. 84. Ганзейский ког

Магнитный компас использовали с конца 1-го тысячелетия н. э.; древнее предание связывает его с Амальфи. Первоначально игла размещалась на соломинке, указывая примерное направление, но самое позднее в 1269 году иглу установили на ось. Были составлены карты Средиземного и Черного морей; 1270 год – дата первого зафиксированного использования карты на борту судна. В XIV веке из-за желания торговать на Балтике открыли регулярный морской маршрут вокруг Ско в сторону Саунда.

Рис. 85. Двухколесная повозка. Из Псалтыря Латрелла

В середине Средневековья в наземном транспорте произошло изменение, сопоставимое с появлением треугольного корабельного паруса. Оно вызвано отчасти римским, отчасти византийским и восточным влиянием. Лошадиная тяга была самым доступным источником энергии в доиндустриальном мире; но, впервые оседлав лошадь, люди использовали для нее упряжь первобытного быка. Надевая на лошадь нагрудный ремень, который пытались удерживать ремнем, проходящим между ногами к подпруге, они добивались того, что в лучшем случае упряжь сильно натирала лошадиное тело. Когда лошадь тащила груз, у нее сдавливало дыхательное горло и вены на шее. Древние люди плохо знали анатомию, и, хотя проводились различные эксперименты по улучшению лошадиной упряжи, особенно в Римской империи, современный тип верховой упряжи появился в Европе только в XII веке.

Дышло, которое крепилось к нагрудному ремню и только изредка использовалось в римских повозках, внедрялось повсеместно. Пристяжные ремни, иногда применявшиеся греками и кельтами, выполняли ту же роль, что и дышло, передавая давление на середину нагрудного ремня. Когда они вошли в обиход в виде канатов, стало принято (чего не было до Средневековья) запрягать тягловых животных друг за другом (рис. 85). Но сильнее всего изменился нагрудный ремень – он стал твердым и подбитым хомутом, это произошло в XII–XIII веках, отчего тяговое усилие лошади увеличилось в пять раз.

Современную породу ломовой лошади впервые вывели во Франции, изначально она перевозила средневекового рыцаря в доспехах. С появлением хомута лошадь стали постепенно впрягать в плуг вместо быка. Намного быстрее ключевыми фигурами эпохи стали возчик и извозчик, но не из-за заметного улучшения транспортных средств, ибо тачка была единственной яркой средневековой инновацией. Даже такое удобное устройство, как поворотная передняя ось, когда-то применявшаяся кельтами, полностью забылось, но возродилось в XV веке. Тогда же усовершенствовали колесо, придавая ободу вогнутую форму для лучшего баланса. Тем более примечательна польза от использования лошадей. В Англии так называемый крестьянский резерв телег перевозил тонну груза на милю за пенс на такое расстояние, чтобы обратный путь занял максимум сутки. Когда построили больше мостов, наземный транспорт при благоприятных обстоятельствах конкурировал с водным – например, между Саутгемптоном и Лондоном, ибо предпочитали не плавать вокруг опасного побережья Кента; или для импорта зерна из ганзейских городов Германии, когда на обычный маршрут наложили высокие речные сборы. Но скорость передвижения оставалась очень маленькой – максимум 60 километров в день.