Как изобрести все. Создай цивилизацию с нуля Норт Райан

И хотя изобретения, описанные в этом разделе, можно использовать не только для сооружения огнестойких строений, они позволяют справиться и с этой проблемой тоже. Фактически цемент и бетон – строительные материалы, которые, несмотря на дешевизну, дают возможность возводить здания, способные простоять более тысячи лет.

Еще более полезной выглядит сталь, невероятно прочная и гибкая субстанция, с которой ваша цивилизация окажется способной на создание всего, от мостов до шариковых подшипников. И, в конце концов, сварка даст вам шанс изготовить нечто крупнее любой печи для обжига, и такие конструкции окажутся столь же крепкими, как если бы они были сделаны из единого куска металла.

Именно эти технологии позволят вам приблизиться к цивилизации современного уровня, так что мы рады предложить их вам.

10.10.1. Цемент и бетон

Идеальное здание отвечает трем параметрам: оно крепкое, пригодное и красивое.

Вы (также Марк Витрувий Поллион)

Что это

Строительные материалы, которые могут выглядеть скучными до того момента, пока вы не поймете, что их можно описать как жидкий камень.

До того как были изобретены

Камню приходилось с большим трудом придавать ту форму, что вам требовалась, вместо того чтобы просто налить жидкость в форму, подождать, пока она застынет, и отпраздновать успех.

Изобретены

7200 до н. э. (известковая штукатурка);

5600 до н. э. (первые образцы бетона, использовались для заливания полов на территории нынешней Сербии);

600 до н. э. (гидравлический цемент);

1414 н. э. (переизобретение цемента и бетона);

1793 н. э. (современный бетон).

Предпосылки

Печи для обжига (для нагревания известняка), вулканический пепел или глиняные изделия (для цемента).

Как изобрести

Следуя инструкциям из приложения С, вы можете превратить известняк в негашеную известь, а негашеную известь в гашеную – которая самостоятельно вступает в реакцию с диоксидом углерода из воздуха и твердеет. Добавьте некоторое количество глины (или песка с водой) к вашей гашеной извести, и вы изобретете строительный раствор: легко мнущуюся пасту, которая при высыхании становится твердой как камень. Замените часть песка и воды соломой или конским волосом, чтобы увеличить стойкость на разрыв, и вы получите штукатурку: достаточно прочную субстанцию, чтобы использовать ее для наружной отделки зданий.

Она хороша еще и тем, что не пропускает воду, после того как затвердеет.

Это свойство делает штукатурку отличным материалом при строительстве подземных хранилищ для продуктов: ваши запасы остаются в холоде, но при этом никакая вода до них не доберется.

Однако все эти технологии требуют воздуха для высыхания, и в случае со штукатуркой это может занять несколько месяцев. Решение состоит в том, чтобы добавить в раствор силикаты алюминия: это позволяет изготовить гидравлический цемент, раствор, который не только сохнет быстрее, водонепроницаем, но еще и твердеет при соприкосновении с водой, что невероятно полезно, когда вы строите маяки, волноломы и другие штуки, находящиеся в постоянном контакте с сырой стихией.

Силикаты алюминия находятся в вулканическом пепле и глине, так что, если у вас вокруг валяется такой пепел, вы можете просто добавить его в раствор. Если нет, то возьмите старые горшки, разбейте на мелкие куски и отважно замешайте их в ваше сырье. Лошадиный волос можно добавить, чтобы избежать появления трещин (точно так же, как и в случае со штукатуркой), а кровь животных создаст в цементе крохотные пузырьки, обеспечивающие более высокую стойкость при нагрузках от замерзания-таяния[144].

Цемент – отличная штука, но можно сделать его еще лучше, просто добав ляя гравий, камни или гальку.

Это уже бетон!

Простая добавка из буквально валяющихся под ногами камней делает цемент намного прочнее: камни принимают на себя большую часть нагрузки, и это значит, что вам по плечу более крупные структуры[145]. Помимо зданий бетон можно использовать для мощения дорог, только не забывайте давать плитам небольшой уклон в сторону обочин, чтобы вода стекала и не появлялись всякие неприятности вроде луж.

Цемент и бетон повсеместно использовались в Римской империи, но после ее крушения в 476 н. э. технология оказалась утеряна на тысячелетие. Есть немногочисленные здания, построенные из цемента после этой даты, но необходимые для их возведения знания хранились внутри гильдий, редко записывались и никогда не распространялись.

И только когда невнятный римский манускрипт от 30 до н. э. (написанный архитектором и инженером Витрувием, цитата из которого открывает этот раздел) был обнаружен в одной из библиотек Швейцарии в 1414 н. э., секреты цемента и бетона оказались открыты заново[146]. Потребовалось еще несколько столетий – до 1793 н. э. – для появления идеи «нагрей известняк, чтобы произвести негашеную известь», облегчившей изготовление цемента и бетона.

Вы можете легко улучшить историю человечества, просто не забыв на тысячу лет, как делать бетон. Например, вы можете позаботиться, чтобы рецепт этого материала попал в более популярную библиотеку.

10.10.2. Сталь

Все решения выглядят простыми – после того как вы к ним пришли. Но они просты только тогда, когда вы уже знаете, в чем их суть.

Вы (также Роберт М. Пирсиг)

Что это

Сплав железа и углерода, более прочный, чем любой из этих двух элементов в отдельности, с невероятной прочностью на разрыв: способностью держать тяжелый груз без вибрации или разрыва. Нуждаетесь в отличных зданиях, инструментах, средствах транспорта, механизмах или чем-либо еще?

Подумайте о стали.

До того как была изобретена

Всем приходилось обходиться куда менее удобными материалами.

Изобретена

3000 до н. э. (плавка железа);

1800 до н. э. (первая сталь);

800 до н. э. (домны);

500 до н. э. (чугун);

1000-е н. э. (первое использование бессемеровского процесса);

1856 н. э. (бессемеровский процесс переоткрыт европейцами, после чего европейцы назвали его по имени одного из европейцев).

Предпосылки

Плавильни и горны, каменный уголь или кокс.

Как изобрести

В разделе 10.4.2 мы видели, как с помощью плавильни можно удалить примеси из руды, чтобы получить железо, и как можно отбить это железо в горне, чтобы очистить его. Но что произойдет, если добавить в железо углерод?

Мы скажем, что произойдет: углерод взаимодействует с железом так, что получается сплав с большой стойкостью к растяжению, который мы именуем «сталь». Подобная субстанция годится, чтобы изготавливать самые разные объекты среди которых:

• мосты;

• железнодорожные пути[147];

• железобетон;

• провода и стальные кабели;

• гвозди, винты, болты, молотки, заклепки;

• иглы;

• банки для консервов;

• шарикоподшипники[148];

• пилы и плуги;

• турбины;

• вилки, ложки, ножи;

• ножницы;

• спицы для колес;

• струны для музыкальных инструментов;

• колючая проволока[149];

• два меча на одном креплении, чтобы вы могли использовать их как пар у ножниц и др.

Разное количество углерода порождает различные сплавы, и только материал с содержанием углерода от 0,2 до 2,1 % носит марку «сталь». И даже внутри этого короткого отрезка разное содержание углерода обеспечивает разную прочность и сопротивление при растяжении, так что вы можете поэкспериментировать, чтобы найти то, что вам понравится. Кухонные ножи – чтобы их было удобно точить и они при этом не ломались – содержат около 0,75 % углерода.

Чтобы ввести углерод в железо и изготовить такую отличную, прекрасную сталь, вы должны поместить железо в ящики с размолотым в порошок каменным углем и нагревать до температуры в 700 °C на протяжении недели. Углерод из угля будет реагировать с размягчившимся железом, создавая тонкий слой стали.

Тем не менее только внешняя часть каждого слитка железа превратится в сталь, так что вы должны расплющивать и сгибать ваш металл на наковальне раз за разом, чтобы он весь целиком обрел новые качества. Очевидно, что это медленный и дорогой процесс, вам снова приходится делать то, чем вы уже один раз занимались, возясь с железом. Наверняка вы не удивитесь, выяснив, что лупить по металлу молотом часами – долгий, горячий, трудный, изнурительный и скучный процесс, в общем, полный отстой, так что вы изобретете кое-что получше пр-р-р-р-рямо… сейчас!

Наши поздравления – вы придумали домну.

Мы уверены, что вы уже в курсе, что домна в основе своей улучшенная версия той же топки. Вместо того чтобы ваша плавильня сама втягивала воздух, теперь вы насильно впихиваете его снизу и заставляете подниматься, проходя по дороге через обрабатываемый материал. Но вместо чередующихся слоев железной руды и каменного угля вы берете железную руду, известняк и дающий более высокие температуры кокс[150].

У вас получается более интенсивное горение, железная руда плавится точ но так же, как и при изготовлении железа, но процесс идет дальше: железо вступает в реакцию с углеродом, формируя новый сплав с точкой плавления около 1200 °С (достаточно низко, чтобы расплавить в вашей домне). Высококарбонизированная жидкость скапливается на дне и вытекает из домны, а после того как она остынет, вы можете забрать свой металл.

Но это еще не совсем сталь.

Проблема в том, что в вашем железе теперь слишком много углерода: вам требуется от 0,2 до 2,1 %, а после прохождения через домну вы можете получить до 4,5 %. Железо с высоким содержанием углерода (его также называют «первичный чугун») очень хрупкое: слишком легко ломается при изгибе или растяжении, чтобы его можно было использовать для строительства мостов или зданий, но его низкая точка плавления позволяет разливать материал по формам, чтобы получить сковородки, трубы и тому подобное.

Чтобы снизить содержание углерода в чугуне до уровня стали, вам придется использовать «бессемеровский процесс», основы которого были открыты в Восточной Азии в XI веке н. э. Идея состояла в том, чтобы подавать холодный воздух на расплавленный металл, и более современная версия (запатентована в 1856 н. э. мужиком, как вы догадались, по фамилии Бессемер) – пропускать воздух через жидкий чугун с помощью мехов или воздушных насосов.

Таким образом в расплав попадает кислород, вступающий в реакцию с расплавленным углеродом, отчего получается диоксид углерода. Он либо сгорает, либо выходит в виде пузырей, оставляя позади более чистое железо, и в качестве бонуса эта реакция также производит тепло, а значит, нагревает расплавленный металл еще сильнее, позволяя процессу не замирать, даже если повышается точка плавления жидкого металла[151].

Очень трудно понять, когда нужно прекратить подачу воздуха для необходимого содержания углерода, так что не беспокойтесь, сожгите весь углерод, который сможете, получив чистое железо, а потом добавьте столько, сколько вам нужно.

Железо – шестой из самых распространенных элементов во вселенной и четвертый – в земной коре, но до того, как люди придумали домны и бессемеровский процесс, было невозможно превращать его в сталь дешево или эффективно. Но вы только что справились с этой задачей, и теперь один из самых распространенных на Земле металлов стал для вас одновременно и самым дешевым.

Прекрасно сделано!

Если в вашей цивилизации уже появились инженеры, то они определенно поблагодарят вас за это.

И последнее замечание по поводу стали: вы можете производить стальную проволоку высокого качества, используя высокую прочность на разрыв, которой характеризуется сталь, и технологию под названием «волочение». Все, что вам нужно сделать, – изготовить грубую проволоку из стали, а затем протянуть ее через отверстие в форме конуса, вот так (рис. 33).

Таким образом вы получите проволоку с одинаковой толщиной по всей длине, и весь «отжатый» материал никуда не денется, а только сделает вашу проволоку еще длиннее. Последовательно используя несколько отверстий с уменьшающимся диаметром, вы сможете изготовить проволоку куда более тонкую, чем вручную.

Храповик (приложение Н) можно использовать для продвижения стали вперед, и что особенно удобно, все это можно делать при комнатной температуре: просто требуется некоторое количество смазки. И вот этот момент неожиданно оказывается сложным. Вернувшись в XVII век н. э., мы обнаружим, что тогда использовали жир или растительное масло, но они работают только с мягкой сталью, а слишком сильное трение заставит вашу проволоку сломаться.

Рис. 33. Устройство для волочения проволоки, вид сбоку

В 1650 н. э. некто Иоганн Гердес «случайно» обнаружил, что если сталь достаточно долго продержать в моче, то на ней появляется слой мягкого материала (теперь мы называем этот процесс коррозией), и он уменьшает трение при изготовлении проволоки. Это процесс, названный «искусственное ржавление», использовался 150 лет, пока кто-то не заметил, что разбавленное пиво на самом деле ничуть не хуже мочи, и только около 1850 н. э. люди догадались проверить, нельзя ли обойтись водой.

Можно. Она справляется замечательно.

Действуйте лучше, чем мы, не замачивайте сталь в моче без особой на то причины.

10.10.3. Сварка

Когда я сообщил отцу, что собираюсь стать актером, он сказал: «Отлично, но на всякий случай выучись на сварщика».

Вы (также Робин Уильямс)

Что это

Способ сплавлять два куска металла так надежно, что шов будет крепче самих кусков металла.

До того как была изобретена

Любой кусок металла приходилось плавить целиком, поскольку, как только его создавали, единственным способом присоединить его к другому куску оставались шурупы и болты, которые намного слабее хорошей сварки.

Изобретена

4000 до н. э. (кузнечная сварка);

1881 н. э. (дуговая сварка);

1903 н. э. (газовая сварка).

Предпосылки

Металл, горн, электричество (для дуговой сварки), ацетилен (для газовой сварки).

Как изобрести

Кузнечная сварка очень проста: нагрейте в горне два куска металла, которые вы хотите соединить, до температуры от 50 до 90 % от их точки плавления, чтобы они оставались твердыми, но сделались гибкими. Проблема в том, что, когда металлы достигают такой температуры, их поверхность склонна окисляться, а окислы мешают хорошей сварке. Рассыпая песок (или хлорид аммония, или селитру, или смесь всех трех, см. приложение С) по поверхности металла, вы решите эту проблему: он снижает точку плавления окислов, позволяя им улетучиваться из зоны между двумя кусками металла, когда вы начинаете по ней бить.

«Бить?» – спрашиваете вы.

Ну да, это не высокотехнологическая форма сварки, крутой вы наш перец, это технология, при которой вы нагреваете два куска металла и буквально вколачиваете их друг в друга там, где хотите соединить, до тех пор пока они не прилипнут. Если руки ваши не очень сильны, то можно использовать водяную мельницу (раздел 10.5.1), чтобы изготовить механический молот.

Если у вас есть электричество (раздел 10.6.1), вы можете изобрести дуговую сварку: менее трудоемкий процесс, который также позволяет сваривать предметы, слишком большие для того, чтобы засунуть их в горн. Дуговая сварка использует тепло, генерируемое электрической дугой, что исходит с кончика электрифицированного куска металла, именуемого электродом, и заканчивается там, где вы хотите варить.

Электрод помещают рядом с тем местом, где предполагается сваривать два куска металла, и дуга вынуждает их плавиться, образовывать единое целое. Прут из наплавочного металла можно использовать для того, чтобы ваши детали соединялись, и тогда шов может оказаться прочнее, чем сами базовые металлы[152].

Просто заземлите ваши куски металла, поднесите электрод достаточно близко, чтобы возникла дуга, и варите. Постарайтесь, чтобы расстояние между электродом и сварным швом всегда оставалось постоянным: иначе будет меняться ток, а вместе с ним и температура, и качество сварки тоже.

Нет необходимости говорить, что это безумно опасное занятие, особенно если вы застряли в прошлом и никогда ранее не работали с электричеством[153]. В этом случае вам наверняка захочется задержаться на фазе «нагрейте металл, посыпьте песочком и колотите молотом, пока не добьетесь нужного результата».

Независимо от того, из чего изготовлены книги (из бумаги или электронов), они очень важны для цивилизации. С учетом того, что вы держите в руках это руководство, подобное высказывание можно воспринимать буквально, но даже художественная литература имеет большое значение: в конце концов, это истории, которые люди пишут сами о себе.

Бумага – это технология превращения деревьев в тонкую, гибкую, легко горящую субстанцию, на которой вы можете описать все свои открытия и достижения для потомства. Она также пригодится во время похода в туалет, и это важно. Если вы получили ее, то вам нужны печатные прессы, машины, с помощью которых знания вашей цивилизации могут быть размножены, распространены, обсуждены и сохранены.

Это технология трансформационного уровня, важная для любой цивилизации, желающей, чтобы ее идеи распространились на большие расстояния, постоянно воспроизводились и жили дольше, чем в состоянии продержаться хрупкие человеческие тела. Мы с сожалением вынуждены проинформировать вас, что именно в таком теле вы и находитесь.

10.11.1. Бумага

Существовали великие культуры, не знавшие колеса, но никогда не было великих культур, в которых не рассказывали историй.

Вы (также Урсула Ле Гуин)

Что это

Дешевая штука, на которой можно писать.

До того как была изобретена

Люди писали на коже животных (пергамент), и это значит, что если вы в одиночестве и решили написать книгу, то вам сначала надо вырастить или поймать на охоте животное, убить его, и это определенно немного замедляет творческий процесс.

Изобретена

2500-е до н. э. (пергамент);

300-е до н. э. (бумага в Китае);

500-е н. э. (туалетная бумага в Китае);

1100-е н. э. (бумага в Европе).

Предпосылки

Ткань или металл (чтобы изготовить сито с мелкими отверстиями), дерево, тряпки или иной источник натуральных волокон, водяные мельницы (для перемалывания пульпы), бикарбонат или диоксид натрия (опционально, ускоряет дефибрирование), пигменты (опционально, но вы, вероятно, захотите изготовить чернила, едва у вас появятся груды лежащей повсюду бумаги, см. раздел 10.1.1).

Как изобрести

До изобретения бумаги вы можете делать заметки на костях животных, на скрепленных вместе полосках бамбука, на пергаменте (если у вас есть время и склонность выщипывать волосы из кусков кожи и сушить их до нужной кондиции, см. раздел 10.8.3), шелке (если вы одомашнили тутового шелкопряда), табличках из воска (воск можно получить от пчел или посредством кипячения жира в воде, затем позволяя ему остыть и пуская в ход воскообразную штуку – твердый жир, – что окажется наверху) или на папирусе (см. раздел 10.4.2). Но все эти материалы тяжелы, неудобны, дороги, плохо переносят транспортировку или сочетают перечисленные выше недостатки.

На самом деле вам нужно нечто легкое, удобное, дешевое и достаточно универсальное, чтобы даже если не росло буквально на деревьях, то изготавливалось из их стволов. Вам на самом деле необходима бумага, она не только обеспечит вашу цивилизацию книгами, газетами и журналами (с помощью печатного пресса), но позволит изготавливать игральные карты, бумажные деньги, туалетную бумагу, бумажные фильтры, воздушных змеев, шляпы для вечеринок и многое другое.

Основы изготовления бумаги очень просты: берете растительные волокна, измельчаете их, а затем формируете из того, что получилось, тонкие листы. Все, содержащее целлюлозу, подойдет для нашей цели, а поскольку все растения в процессе фотосинтеза производят целлюлозу как побочный продукт, то это одно из самых распространенных органических соединений. Одно большое дерево можно превратить в 15 тыс. листов бумаги, но существуют и другие источники целлюлозы: старая одежда и тряпки, например, позволяют изготовить отличную бумагу, сами по себе или как добавка к древесному сырью.

Ха, вы буквально можете делать бумагу из того, что найдете в мусорном ящике, так что назад в будущее, туда, где полно мусорных баков!

Первый шаг при изготовлении бумаги – сделать пульпу, которая возникает, если измельчить ваш материал (то есть превратить дерево в щепки или тряпки в лоскутки). Можно подержать его в воде несколько дней, чтобы волокна немного «расслабились», затем отбить или перемолоть все, что получилось, в кашицу или пульпу.

Ускорению процесса помогает добавка в воду бикарбоната или гидрохлорида натрия (см. приложение С) и кипячение раствора на медленном огне: в процессе происходит химическое разделение растительных волокон[154]. Как только у вас есть водянистая пульпа, мешайте ее, чтобы волокна дви гались, а затем проведите ее через сито (изготовить его можно либо из металла, либо из ткани: см. раздел 10.8.4), чтобы часть измельченных волокон собралась в тонкий слой. Переверните сито, чтобы удалить этот слой, спрессуйте его, чтобы убрать воду и сцепить частички материала, а потом дайте ему высохнуть.

Все, вы сделали бумагу!

И как только вы использовали пару листов, вы можете пусть ее в сырье для изготовления новой: порвите на куски, разложите на волокна и спрессуйте новый лист.

СОВЕТ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ЦИВИЛИЗАТОРА:

Базовый процесс изготовления бумаги (измельчение растительных волокон, формирование слоя из них с помощью сита и сушка) не изменился за тысячи лет с момента изобретения бумаги. Даже если вы застряли в прошлом без надежды вернуться, то бумага, которую вы сделаете, ничуть не будет отличаться от современной, и, может быть, зная это, вы ощутите себя чуть лучше.

И хотя бумага была изобретена в Китае около 300 до н. э., все средства ее изготовления держались в строжайшем секрете, чтобы другие цивилизации не могли пользоваться открытием. К 500-м годам н. э. бумага в Китае стала такой обычной вещью, что стали изготавливать туалетную ее разновидность, но потребовалось еще более пяти веков, чтобы в Европе узнали, что такое бумага вообще.

Только в 1857 н. э. в Соединенных Штатах начали производить туалетную бумагу в коммерческом масштабе (до этой даты использовали любую старую бумагу, в том числе регулярно вырывали страницы из газет), и в 1890 н. э. ее стали делать в рулонах (ранее была в пачках). Чтобы для членов вашей цивилизации посещение туалета проходило более комфортабельно и чтобы им не приходилось использовать для очистительных процедур шерсть, тряпки, листья, водоросли, мех животных, траву, мох, снег, песок, морские раковины, початки кукурузы, собственные руки или общественную губку на палке[155], вы наверняка захотите придумать туалетную бумагу как можно раньше.

10.11.2. Печатные прессы

Произнося проповедь, ты говоришь с немногими… печатая книги, ты говоришь с целым миром.

Вы (также Даниэль Дефо)

Что это

Способ массово распространять информацию быстро и дешево, и это великолепно, если вы вдруг оказались в «быстро-распространи-информацию» бизнесе.

До того как были изобретены

Книги были очень дороги, так что их читали только богатые люди, и это значило, что бедные люди, имевшие потенциал к созданию удивительных идей, если бы им только удалось метафорически встать на плечи гигантов, не имели такой возможности[156]. Поэтому цивилизация не становилась даже близко такой великой, какой имела шансы быть, если бы вы могли взнуздать интеллектуальный потенциал каждого состоящего в ней человеческого разума!

Изобретены

33 тыс. до н. э. (рисунки ладоней по трафарету);

200 н. э. (ксилография);

1040 н. э. (наборный шрифт в Китае);

1440 н. э. (наборный шрифт в Европе);

1790 н. э. (ротационная машина).

Предпосылки

Пигмент (для чернил, см. раздел 10.1.1), бумага (для печати), горшечные изделия (опционально, для шрифтов), металлические изделия (чтобы построить пресс, хотя технически металл опционален, все можно сделать из дерева), стекло (для очков, поскольку дальнозоркие люди неожиданно осознают, что они дальнозоркие, получив газеты с маленькими буквами).

Как изобрести

Если у вас есть пигмент (его можно извлечь из угля с помощью технологии, описанной в разделе 10.1.1) и вы получили некий материал, который можно резать (наподобие бумаги, но подойдут и большие листья), тогда вы можете изготовить трафареты и, следовательно, массово производить книги, причем в любой период времени, который выберете[157]. Первые изображения с помощью шаблонов люди делали вручную, и какие-то из них дожили до наших дней на стенах пещер. Если бы кто-то в то время подумал, что неплохо бы изобрести письменность, чтобы 35 тыс. лет назад можно было использовать трафареты для нее, то до нас от древних людей дошли бы их идеи, верования, надежды, мечты, успехи, неудачи, истории и легенды, а не только изображения ладоней.

И на тот случай, если вам интересно, как выглядели ладони людей 35 тыс. лет назад, мы можем вам сообщить с абсолютной уверенностью: они выглядели как ладони.

Нам даже не нужна машина времени, чтобы это узнать.

Шаблоны прекрасно работают при печати, но они плохи в изображении деталей (это значит, что шрифт в ваших книгах будет большим), плюс вам нужна некая форма распыления краски (первоначально люди обходились собственными ртами; вы можете использовать пигмент, продутый через трубку с разбрызгивателем на одном конце и мехами на другом – последнее ищите в разделе 10.4.2).

Чтобы избежать этих трудностей, вы можете прыгнуть вперед на несколько десятков тысячелетий и изобрести ксилографию, впервые придуманную в Китае около 200 н. э. Тут используется вырезание целой страницы на блоке дерева, который затем покрывается чернилами и прижимается к бумаге, шелку или чему угодно другому, на чем вы собрались печатать[158]. Ксилография отлично подходит для иллюстраций, но при работе с буквами вступают в действие ее недостатки, не последним из которых является трудность в корректировании ошибок.

Ошибитесь в одной букве, и вам придется вырезать заново целую страницу!

Понятно, что это занимает много времени и трудоемкий, медленный процесс изготовления книги длится годами. И даже если вы вырезали все страницы, то у вас имеется проблема хранения: кусок дерева толщиной в 2,5 см на страницу значит, что вам нужно более 404 128 224 см³ пространства на один-единственный том!

Так что мы подозреваем, вам захочется совершить еще один прыжок вперед, к наборному шрифту. Тут, вместо того чтобы изготавливать страницу целиком, вы вырезаете отдельные буквы и потом размещаете их на рамах, чтобы получился оттиск нужной вам страницы.

Это решает проблему с хранением, поскольку вы должны хранить маленькие буквы, а не огромные деревянные страницы, но в первую очередь переписывает экономику печатного дела. Собрать из букв страницу – дело минут, и сравните это с неделями или месяцами вырезания, так что книги резко дешевеют, растет их количество и ассортимент.

До изобретения наборного шрифта чаще всего печатали религиозные сочинения: то, что не меняется и имеет большую, полную энтузиазма и иногда не имеющую возможности отказаться от книги аудиторию. После его появления кто угодно (при наличии достаточного количества денег) мог напечатать что угодно, и это запустило процесс глобального цивилизационного изменения, сравнимый с тем, который породил Интернет в начале XXI века н. э.

Наборный шрифт стал возможным благодаря другой инновации, а именно алфавиту.

В китайской письменности используется не маленький набор знаков, представляющих звуки, как в фонетических шрифтах, а огромный набор символов, представляющих идеи, так что в одной книге может содержаться до 60 тыс. букв. Каждая система письменности имеет преимущества и недостатки, но недостатки китайских иероглифов кажутся более важными, когда дело доходит до наборного шрифта.

Намного проще и дешевле разбираться с набором из 26 символов, чем из 60 тыс[159].

Буквы, которые вы будете печатать, – ваш шрифт – могут быть вырезаны из дерева, но у этого материала есть слабые стороны: он стирается при регулярном использовании, он деформируется, поглощая чернила, и обладает собственной структурой, которая иногда проявляется при печати. Обожженная глина употреблялась в Китае, из нее получаются более надежные и долговечные символы.

Вы можете печатать с помощью деревянного или глиняного шрифта, равно как и использовать его в качестве прототипа для металлического. Надо вдавить символы либо в мелкий песок, либо в мягкий металл (хорошо подходит медь) и налить в получившиеся углубления расплавленный металл.

После экспериментов печатники остановились на сплаве свинца, олова и сурьмы (именуется «типографский сплав»). Из него получаются прочные и долговечные буквы[160]. Для того чтобы сделать набор, символы размещают в деревянной раме[161], а когда они все расставлены по местам, покрывают их чернилами и прижимают к бумаге.

Чтобы механизировать процесс и заодно обеспечить одинаковое давление по всей поверхности, вы наверняка захотите изобрести винтовой пресс. Это просто огромный винт[162], установленный вертикально, снизу присоединенный к большой плоской пове рхности. Рукоятка приделана к винту сверху, позволяя ему – и, следовательно, давящей поверхности – подниматься или опускаться при вращении, превращая тем самым вращательную силу в более мощную вертикальную (рис. 34).

Рис. 34. Винтовой пресс: устройство, что используется и в печатном деле, и в изготовлении вина, но не в одно и то же время

И в качестве бонуса, если вы уже изобрели печатный пресс (исходно он был придуман около 100 н. э.), вы можете использовать его для всяких других занятий. Подобная штуковина работает, удаляя лишнюю воду из пульпы при изготовлении бумаги, но ей можно найти и более вкусное применение – давить виноград, чтобы в конечном счете получилось вино, давить оливки, чтобы выжать масло.

Приделайте к прессу что-нибудь меньше и острее, чем плоская нажимная поверхность, и вы сможете сверлить дыры в металле.

Инновация, позволившая сделать печатные прессы столь успешными, состояла в том, что чернила на воде, обычно изготавливавшиеся из сажи, клея и воды, оказались заменены на чернила с масляной основой: из той же сажи, скипидара (его можно добыть, дистиллируя сосновую смолу) и орехового масла (его можно получить, прессуя лесные орехи винтовым прессом, изобретенным вами несколькими абзацами выше).

Такие чернила лучше прилегают к металлическому шрифту и не проникают в бумагу так глубоко, что увеличивает четкость печати. Чтобы смазать чернилами ваши буквы, вы должны слегка коснуться их уплощенным шаром из кожи на рукоятке (количество касаний позволяет контролировать то, сколько чернил останется на вашем шрифте, значительное улучшение по сравнение с обмакиванием букв целиком в чернила). Но если вы достаточно умны, то придумаете чернильный валик, просто цилиндр, который будет прокатываться по вашим буквам, чтобы обеспечить их чернилами[163].

Чем быстрее способен работать ваш пресс, тем больше книг вы можете напечатать. Несколько трудящихся согласованно людей обеспечивают этому простому устройству максимальную эффективность: наборщики набирают страницы заранее, один печатник намазывает их чернилами, в то время как другой обеспечивает бумагу, а третий вертит рукоятки.

Ого, вы только что изобрели сборочную линию!

Изначально ваш пресс работает на мускульной силе, но достаточно просто адаптировать его под паровую или электрическую энергию, когда вы доберетесь до этих технологий. Ну а затем, достигнув высокого уровня инженерного мастерства, вы сможете превратить ваш пресс в ротационную машину, впервые изобретенную в 1790 н. э.

В ней вместо плоского шрифта, прижимаемого к бумаге, используется слегка искривленный шрифт, размещенный на огромном колесе, которое вращается, прижимаясь к полосе бумаги и оставляя на ней буквы[164]. В то время как стандартный пресс требует остановки для того, чтобы вставить новый лист, ротационная машина функционирует непрерывно, пока хватает бумаги и чернил.

Проще всего изготавливать с помощью пресса объявления, обеспечивая тем самым быстрое, дешевое и надежное распространение информации внутри вашей цивилизации. Сложите лист объявления, разрежьте его и переплетите, и у вас получится книга, и чем больше копий вы напечатали, тем больше вероятность того, что информация из книги переживет века.

Когда печать становится более дешевой, появляется возможность сшивать вместе несколько листов бумаги, чтобы изготавливать книги одноразового употребления, или журналы. Они могут приобрести форму научных журналов, с помощью которых ученые будут делиться открытиями с коллегами, живущими в сотнях километрах или десятилетиями позже, или форму развлекательных периодических изданий или новостных листков, из которых мы будем узнавать, что происходит у знаменитостей.

Печать наконец станет столь дешевой, что появится возможность на плохой бумаге изготавливать тонкие книги одноразового применения, а именно газеты.

Печатный пресс позволит вашей цивилизации и составляющим ее людям стать лучше: они превратятся в более образованные и лучше информированные копии самих себя. Так что даже не задумывайтесь и начните изобретать это простое устройство прямо сейчас.

Без средств транспорта цивилизации обречены на то, чтобы быть маленькими и привязанными к одному месту, они не способны исследовать мир вокруг и получать разные преимущества. Со средствами транспорта они могут расширяться, увеличивать собственную стабильность, опираясь на разные географические ареалы и превращая их в единое целое.

Велосипед – одно из таких средств транспорта, хитрая машина, лучше приспособленная для передвижения человека по земной поверхности, чем его собственные ноги. Компас позволяет определить направление, куда имеет смысл путешествовать, и хорошо сочетается с технологиями определения широты и долготы, которые дают возможность узнать ваши текущие координаты на земной поверхности. Если у вас нет часов, работающих в море, то радио решит проблему нахождения долготы. И, в конце концов, корабли откроют океаны перед исследователями вашей цивилизации, а летательные аппараты сделают то же самое с небесами.

Изобретите эти технологии, и люди вашей цивилизации обретут шанс отправиться куда им захочется… и найти дорогу обратно.

10.12.1. Велосипеды

Позвольте мне сказать, что я думаю о катании на велосипеде. Я думаю, что это занятие было придумано для эмансипации женщин. Всякий раз, когда я вижу женщину на колесах, я стою и любуюсь. Велосипед дает женщине чувство свободы и уверенности в себе. Он позволяет ей чувствовать себя так, словно она независима. В тот момент, когда она садится в седло, она знает, что ей не причинят вреда до тех пор, пока не слезет со своего велосипеда. И вот она мчится: картина свободной, неприрученной женственности.

Вы (также Сьюзен Б. Энтони)

Что это

Способ, при котором человеческое тело перемещает себя в три раза более эффективно, чем при ходьбе. Мы повторим еще раз: люди изобрели способ двигаться лучше, чем им позволяют собственные ноги. Да, мы наезжали на человечество много раз в этой книге, чаще всего за то, что оно очень долго думало по поводу всяких простых вещей, но велосипеды – отличное технологическое достижение вне зависимости от того, где и когда вы их изобрели[165].

До того как были изобретены

Мы даже не имели желания говорить о подобном.

Изобретены

1817 н. э. (ранние самодвижущиеся тандемные колесные устройства, которые предлагалось толкать ногами);

1860-е н. э. (велосипеды с педалями, приделанными к переднему колесу);

1880-е н. э. (велосипед-паук с огромным передним колесом и крошечным задним колесом);

1885 н. э. (так называемые безопасные велосипеды, имевшие два колеса одного размера, что позволило снизить опасность улететь с огромного переднего колеса паука);

1885 н. э. (первый раз двигатель был приделан к велосипеду, так что получился мотоцикл);

1887 н. э. (первый велосипед с цепью, приводившей в движение задние колеса).

Предпосылки

колеса, металл (опционально, для цепей и шестеренок), ткань (опционально, для приводного ремня), корзина (опционально, для вкусной еды к пикнику).

Как изобрести

Присоедините два колеса к раме, на которую вы сможете сесть, одно перед другим. Приделайте педали к одному из колес, чтобы вы могли перемещать конструкцию целиком с помощью ног, добавьте седло посередине и убедитесь в том, чтобы переднее колесо могло свободно поворачиваться, давая вам шанс выбирать направление.

И знаете что, вы только что придумали велосипед!

Это может быть не та сверкающая штуковина из металла, к которой вы привыкли, но не важно: некоторые из первых велосипедов изготавливались почти целиком из дерева. Велосипеды изменяют общество фундаментальным образом, позволяя обычным людям путешествовать на дальние расстояния легко и быстро, используя их собственную силу.

Да, мы немножко сжульничали, велосипеды на самом деле несколько сложнее. Описанный выше имел педали, присоединенные непосредственно к колесу, так что каждое вращение педалей обеспечивало один поворот колеса, и в этом случае вам придется крутить эти педали очень много, чтобы проехать небольшое расстояние.

Решить эту проблему можно двумя способами.

Первый состоит в том, чтобы сделать ведущее колесо больше, как у древних велосипедов-пауков с колоссальными передними колесами. Но в этом случае результатом будет (смехотворный и, по некоторым мнениям, уродливый) велосипед с очень высоким центром тяжести, откуда очень легко упасть, причем с большой высоты.

Лучшее решение сводится к тому, чтобы добавить к велосипеду еще одно колесо: маленькое педальное колесо, расположенное в центре конструкции на уровне ног и соединенное с задним колесом. В этом случае вы размещаете на заднем колесе еще и шестеренки, которые позволяют менять количество работы, которое производит одно вращение педалей.

В наши дни соединение осуществляется с помощью цепи, входящей в контакт с зубцами на шестеренке, но если у вас пока нет технологии изготовления цепей, вы можете использовать приводной ремень. Отрезок плотной ткани, плотно обмотанный вокруг педального колеса с одной стороны и заднего колеса с другой[166].

Если у вас есть цепь и шестеренки, то вы наверняка захотите изобрести «перекидку», то есть просто передвигаемую направляющую для цепи, находящуюся между педалями и шестеренками заднего колеса. Если ее переместить по горизонтали, то это заставляет цепь передвигаться вверх или вниз с одной шестеренки на другую, тем самым переключая передачи, когда велосипед находится в движении. Без перекидки вам понадобится остановить машину и переместить цепь вручную, и вы не должны напрягаться по этому поводу, поскольку именно так все и поступали до того, как перекидку изобрели во Франции в 1905 н. э.

Добавьте тормоза (кусок металла, что прижимается к колесу, чтобы замедлить его), и вы получите основу велосипеда, которая не изменилась за то время, что мы пользуемся этим устройством. Так что велосипед – одна из немногих технологий, которые люди получили в идеальном виде почти с самого начала.

Усовершенствования с того времени – например, резиновые шины, надуваемые воздухом для комфорта, или колеса со спицами для облегчения велосипеда – были скорее эволюционными, чем революционными, и хотя они улучшили конструкцию (пневматические шины позволили велосипедам избавиться от прозвища «костотрясы»), они вовсе не необходимы.

Выше мы упомянули, что велосипеды более эффективны, чем наши ноги, и вы можете убедиться в этом сами, отправившись на прогулку и последив за тем, как на самом деле работает ваше тело. Многие движения, которые вы делаете, вовсе не направлены на то, чтобы перемещаться вперед. Да, вас движет в нужном направлении переступание ногами, но ведь эти же самые ноги поднимаются и опускаются, впустую расходуя энергию.

На велосипеде львиная доля энергии, которую вы производите, уходит на толкание педалей, ну а те превращают большую ее часть в поступательное движение[167]. На холмах же велосипеды еще более эффективны, поскольку на спусках можно просто отдыхать.

Велосипеды усиливают цивилизацию и многими другими способами: они дают возможность людям дешево и легко перемещаться, и это значит, что можно уменьшить степень скученности в городах; они позволяют с помощью мускульной силы человека перевозить товары умеренного размера и веса, что помогает не только фермерам добираться до рынка, но и ремесленникам действовать в пределах более широкого ареала, чем они смогли бы пешком. И хотя вы вряд ли еще некоторое время сможете подняться в воздух, используя ту же силу человека, мы в конечном счете достигли этого в 1961 н. э., используя давление на педали того, что было в конечном счете очень сильно модифицированным велосипедом.

В нашей собственной истории велосипеды также сыграли важную роль в деле освобождения женщин. Мы надеемся, что такой проблемы вообще не появится в вашей цивилизации, поскольку вы начинаете во много лучших стартовых условиях, чем были у нас, и у вас есть шанс не оставаться тысячи лет в одуряющем состоянии патриархата.

Удивительно, как нечто столь простое, как появившаяся у людей способность эффективно и дешево перемещать себя собственными усилиями, настолько значительно изменило европейское общество в конце XIX века н. э. Обретенная мобильность позволила женщинам не только участвовать в том, в чем они ранее не могли, но и посмотреть на себя новым взглядом. Они перестали быть наблюдателями, пассивно плывущими по течению, они стали активными участницами, кто мог передвигать себя самостоятельно и делал это. Женская одежда также изменилась с появлением велосипеда в более рациональную сторону, и требования новой физической активности означали конец эпохи тесных корсетов, накрахмаленных нижних юбок и юбок длиной до лодыжки, которые ранее носили повсеместно.

Кроме того, что велосипеды просты, доступны и полезны с точки зрения изменения цивилизации, а также невероятно эффективны в сочетании с человеческим телом, велосипеды еще и чертовски отличное средство получения удовольствия от катания. Совершенно ничего не мешает вам поставить над передним колесом корзину и положить туда бутылку вина (раздел 7.13), вкусного хлеба (раздел 10.2.5), может быть, теплое одеяло (раздел 10.8.4) и даже сочные солености в банке (раздел 10.2.4).

Вовсе не совпадение то, что руководство по восстановлению цивилизации с нуля также прекрасно работает как руководство по организации очень милого пикника! Пикник объективно можно назвать одним из величайших достижений человечества, и не беспокойтесь, ведь, следуя нашим инструкциям, вы доберетесь до него… на колесах вашего велосипеда (рис. 35).

Рис. 35. Красивая машина

10.12.2. Компас

Ветра и волны всегда на стороне самого умелого штурмана.

Вы (также Эдвард Гиббон)

Что это

Способ знать, где находится север, и тем самым понимать, в каком направлении вы двигаетесь.

До того как был изобретен

Было очень легко потеряться, поскольку тогда не существовало не только глобальных систем навигации, но даже электричества, без которого они не будут работать.