Как изобрести все. Создай цивилизацию с нуля Норт Райан
Советы при изготовлении хлеба:
• замешивание теста позволяет клейковине в хлебе подниматься тоже, и это делает ваш хлеб равномерно плотным;
• вода, которую вы добавляете в смесь для дрожжей, должна быть между комнатной и телесной температурой (иначе говоря, между 20 и 37 °C), более холодная увеличит время ферментации, а слишком горячая, скажем около 60 °C, убьет ваших крохотных зверушек;
• добавьте соль (раздел 10.2.6) для вкуса (и этот совет подходит почти ко всякой еде на самом деле);
• добавьте семян, ягод или фруктов, если вы думаете, что вам понравится хлеб с семенами, ягодами или фруктами;
• попробуйте хлеб со сливочным маслом: отличная штука! Чтобы изобрести сливочное масло, просто наполните сосуд на одну треть молоком, запечатайте и начинайте трясти. Подобное взбивание позволит молоку разделиться на жидкость и молочные жиры. Ополосните кусочки жира, спрессуйте, чтобы они образовали единое целое, добавьте соли, чтобы масло лучше хранилось, и вы получите съедобную эмульсию воды-в-масле;
• никто не будет есть вашу эмульсию, если вы назовете ее так, поэтому используйте слово «масло».
Советы по изготовлению пива:
• пиво около 4000 до н. э. пили через соломинку, поскольку тогда этот напиток не фильтровали: на дне накапливался осадок (большей частью дрожжи), а сверху плавали твердые отходы (часто черствый хлеб, который добавляли для того, чтобы процесс начался), и соломинка выглядела простейшим способом добраться до вкусной штуки посредине. Вы можете фильтровать пиво с помощью бумаги (раздел 10.11.1) или ткани (раздел 10.8.4), устраняя тем самым потребность в соломинке. Но мы бы на вашем месте не стали суетиться, поскольку в осадке на дне пива много питательных веществ, так что его часто съедали после того, как пиво выпивалось;
• хмель – зеленые пахучие шишечки, висящие на штуке вроде виноградной лозы и в природе растущие в Северной Европе и на Ближнем Востоке, – можно добавить в пиво для того, чтобы оно лучше хранилось и получило другой вкус. Многие люди считают, что вкус хмеля и есть вкус пива… на самом деле это мнение неверное, но очень популярное;
• вы можете взять дрожжевой осадок со дна сосуда и использовать в качестве стартовой колонии при следующем брожении. И пусть древние пивовары так поступали, не зная зачем с научной точки зрения[71], они понимали, что эта процедура делает вкус следующей партии пива таким же, как у предыдущей, а еще ускоряет процесс;
• вы можете дистиллировать пиво, чтобы получить другие алкогольные напитки вроде виски! Дистиллируйте раз за разом, и вы получите чистый спирт, который убивает бактерии и поэтому массово используется в медицине;
• если вам нужен уксус, просто возьмите свое пиво (или любую другую содержащую сахар и не пастеризованную жидкость) и позвольте ему ферментироваться дальше. Новая бактерия – вездесущий обитатель воздуха по имени «уксуснокислая бактерия» – колонизирует ваше сырье, начнет пировать на алкоголе, производя (вы уже догадались) уксусную кислоту. Именно это и есть уксус, кислая, остро пахнущая жидкость, которую можно использовать как антибактериальный очиститель, пятновыводитель или агент для маринования овощей. И точно так же, как и в случае с дрожжами, разные штаммы уксуснокислой бактерии создают разный вкус, поэтому пробуйте разные колонии, пока не найдете то, что вас устроит.
10.2.6. Производство соли
От соли зависят все остальные продукты, ведь можно найти человека, который не жаждет золота, но нет человека, не желающего соли.
Вы (также Кассиодор)
Что это
Соль – вещество, получающееся при реакции кислоты с основанием, и это единственный из минералов, который едят люди.
Помимо того что она просто необходима для жизни, соль еще используется для того, чтобы делать пищу вкуснее, изменять точки кипения и замерзания воды, для консервирования пищи, тушения горящего жира, удаления пятен и как движущая сила правосудия[72].
До того как была изобретена
Большую часть человеческой истории соль была одним из самых дорогих и самых желаемых товаров на планете. И это несмотря на то что она принадлежит к числу наиболее распространенных субстанций: океаны просто набиты солью, и очень мало мест на суше, где ее нет под поверхностью.
В регионах, где не имелось своих источников соли, она становилась дорогой приправой, но в наше время соль дешева, так что мы посыпаем ей дороги зимой, когда не желаем скользить по льду.
Изобретено
6000 до н. э. (собирание соли из высохших озер);
800 до н. э. (выпаривание рассола в глиняных горшках);
450 до н. э. (выпаривание рассола в железных сосудах);
252 до н. э. (соляные колодцы);
1268 н. э. (соляные шахты).
Предпосылки
Никаких (для собирания соли с поверхности), дистилляция и глина (для выпаривания в горшках), железо (для выпаривания в железных сосудах), горное дело (для шахт), яйца (для очищения рассола).
Как изобрести
Людям нужна соль для того, чтобы жить, и взрослый здоровый человек носит около 250 г этого вещества в теле: примерно три полные солонки. Но поскольку соль теряется во время таких популярных человеческих занятий, как потение, мочеиспускание и плач, то ее запасы нужно восстанавливать.
Если вы едите мясо, то, вероятно, получаете всю соль, что вам нужна, из вкусной плоти животных, но если вы потребляете только овощи, то вам придется где-то поискать другой ее источник[73]. Громадное большинство растений на Земле гибнут при соприкосновении с солью, и только 2 % от всех видов выносят повышенную соленость[74].
К счастью, животные точно так же нуждаются в соли, как и лю ди, и это значит, что везде, где есть животные, должен быть и источник соли[75]. Фактически один из простейших путей локализовать ближайший природный источник соли – пройти по тропкам, оставленным травоядными: в конечном счете они приведут к солонцу (или выходу каменной соли), соленому источнику (пресная вода, просачиваясь через солесодержащие породы, стала соленой), океану или иному естественному источнику солености.
Соляной раствор наиболее распространенный источник соли, и как только вы нашли ее, причем неважно где: в море, в источнике или в озере, – вы немедленно захотите получать соль в более плотной и транспортабельной форме, а именно в твердом виде. Очевидный вариант добиться этого – вскипятить соляной раствор.
Именно это китайцы делали около 800 до н. э., а греки и римляне несколькими столетиями позже, используя дешевые глиняные горшки, которые в конечном счете разбивали, чтобы получить соль. Но с учетом того, сколько воды надо вскипятить, это довольно затратный процесс, и вам придется сжечь немало дерева, чтобы довести его до конца. Менее деструктивная технология была изобретена в Китае около 450 н. э., когда в ход пошли широкие и неглубокие металлические сосуды: нагрейте их и отскребите соль от стенок после того, как вся вода выкипит.
Но если вы живете в солнечном регионе с доступом к соленой воде (океан или соленый источник), вы можете получать соль, просто давая воде высохнуть на солнце. Сконструируйте неглубокие каналы из глины рядом с вашим источником, позвольте рассолу проникнуть внутрь, затем отсеките каналы от источника и ждите, пока вода не испарится.
Когда это произойдет, вам только и останется, что собрать соль со дна[76].
Люди уже около 6000 до н. э. делали это с природными солеными озерами, которые пересыхали летом, но потребовалось несколько тысяч лет, чтобы мы начали инициировать процесс по собственному почину. Сначала для этого выкапывали пруды под открытым небом, а с 1793 н. э. появились крытые резервуары, которые выполняли свою функцию и там, где не так много солнца.
Это не очень сложная технология: возьмем небольшой пруд и будем закрывать его сверху, когда идет дождь (чтобы не разбавлять раствор дождевой водой), и по ночам тоже (роса также не очень полезна).
Если вы далеко от океана, то добраться до соли может быть сложнее.
Есть шанс выкопать ее из земли, если вы рядом с естественными залежами соли, и хотя сначала люди думали, что такие залежи встречаются редко, на самом деле теперь мы знаем, что они разбросаны повсюду. Они формировались при высыхании древних неглубоких морей, которые исчезали, оставляя только соль, ну а та затем покрывалась землей.
Если вы обнаружили под собой большие запасы подземной соли, будьте осорожны: соляная пыль в воздухе шахт приводит к быстрому обезвоживанию у шахтеров, ну а это в компании других многочисленных проблем, возникающих при постоянном контакте с рассеянным в воздухе поглотителем влаги, резко снижает продолжительность жизни. Если у вас есть помпы (раздел 10.5.4), вы можете использовать процесс, именуемый «добыча растворением», чтобы извлекать соль: закачивайте пресную воду в выемку, стенки которой содержат соль, а затем выкачивайте обратно уже соляной раствор и выпаривайте соль, как описано выше.
Вес скалы над подземной солью иногда толкает эту соль вверх, формируя выпирающий над поверхностью купол. Если вы нашли такой, то, немного покопав, сможете обнаружить настоящую гору из соли[77].
Перед тем как мы покинем эту тему в полной уверенности, что информация, которую мы вам выдали на последних страницах, позволит вам одним скачком добраться до эры дешевой и широко распространенной соли, оставив позади большую часть человеческой истории, мы бы хотели кратко упомянуть о йоде. Йод как элемент так же необходим людям, как и соль, и его нехватка порождает усталость, депрессию, опухание шеи и, если нехватка случается с женщиной во время беременности, умственную недостаточность у ребенка. Его много в морской воде, достаточно много в рыбе как из океана, так и из рек с морями, но в глубине суши йода меньше.
В наше время мы йодируем соль, чтобы быть уверенными в том, что каждый взрослый получит свои 0,15 мг йода каждый день (рекомендуемая медиками дневная доза). Соль используется как агент доставки йода к населению по двум причинам: ее легко йодировать, и люди съедают примерно равное ее количество, вряд ли кто садится утром за стол и съедает 5 кг соли на завтрак[78].
Йодированная соль – одно из простейших и самых дешевых средств поддержания общественного здоровья, до которых только додумались люди, и она помогает сохранять как физическое здоровье, так и уровень интеллекта. После того как йодированная соль была введена в США в 1924 н. э., показатели интеллекта населения в бедных йодом регионах выросли в среднем на 15 %.
И хотя вы некоторое время вряд ли сможете производить йодированную соль, в ваших силах проследить, чтобы люди вашей цивилизации имели регулярный доступ к богатой йодом пище наподобие рыбы, креветок, морских водорослей, коровьего молока, куриных яиц и орехов.
10.3
«Я болен»
Из всех технологий, изобретенных человечеством, медицину можно назвать добрейшей.
В комбинации со знанием из раздела 14 («Исцеляем: медицина и как ее изобрести») две инновации из этого раздела помогут людям – всем людям – прожить жизнь так хорошо, как только можно. Сила воздействия этих технологий ошеломляет: миллионы людей живы сейчас (и будут живыми в вашей цивилизации) только благодаря им.
Первая относится к биологическим и предупреждающим, вторая – к механическим и диагностическим. Пенициллин помогает вам в сражении с инфекцией на микроскопическом уровне, в то время как стетоскопы оказывают поддержку вполне на человеческом уровне, как в определении симптомов индивидуального заболевания, так и в понимании того, как эти болезни влияют на человечество в целом.
Само собой, возможны цивилизации и без этих технологий – и несколько «величайших» цивилизаций Земли выросли и рухнули без их участия, – но эти цивилизации будут страдать от болезней, инфекций и внезапных преждевременных смертей. Ваша цивилизация, наоборот, станет настоящим маяком на холме, источником секретов здоровья и преуспевания для всего мира.
И все, что вам для этого надо, – прочитать следующие страницы.
10.3.1. Пенициллин
Если они могут делать пенициллин из заплесневевшего хлеба, то они наверняка могут сделать кое-что и из тебя.
Вы (также Мохаммед Али)
Что это
Один из наиболее эффективных антибиотиков в нашем распоряжении, который можно добывать бесплатно с помощью просроченной еды.
До того как был изобретен
Нечто столь банальное и глупое, как обычная царапина, могло закончить вашу жизнь, и это, честно говоря, не выглядит оптимальным ее использованием.
Изобретен
1928 н. э. (открытие);
1930 н. э. (первое исцеление);
1940-е н. э. (массовое производство).
Предпосылки
Стекло (для изоляции), мыло, кислота, эфир (для очищения).
Как изобрести
Всем известно, что Александр Флеминг выращивал бактерию Staphylococcus в 1928 году н. э., когда его образцы случайно оказались на воздухе и были колонизированы залетевшими в окно спорами грибка. Прежде чем выбросить испорченный материал, он решил глянуть на него: он увидел гало вокруг сине-зеленых пятнышек плесени, полоску, где бактерия не росла.
Флеминг изучил, почему это происходит, и обнаружил антибиотические свойства грибка, выросшего в его чашке Петри, грибка по имени пенициллин.
Вот в чем штука: люди тысячелетия знали, что некоторые виды плесени помогают избежать заражения раны: плесень с гниющей еды использовали как средство для обработки ран в Древней Индии, в Греции и Китае, в Америке и Египте (около 3000 до н. э.). Хотя это средство работало не всегда, это всегда был бросок костей на то, есть ли в грибке пенициллин или там куда менее полезные загрязнители, от которых дело пойдет хуже. Идея «целебной плесени» возродилась в Европе в XVII веке н. э., и антибиотическую природу пенициллина поочередно исследовали европейские ученые в 1870 н. э., 1871 н. э., 1874 н. э., 1877 н. э., 1897 н. э. и 1920 н. э., а потом еще в Коста-Рике в 1923 н. э., но пришлось ждать до 1928 н. э., чтобы человек, заметивший этот эффект, смог выделить, изолировать и собрать действующий агент.
Все, что нужно было для открытия пенициллина, – это стекло, любопытство и немного удачи, и все же нам потребовалось на это 5000 лет[79].
У вас есть отличный шанс опередить этот график.
Во-первых, вам нужна куча чашек Петри, которые на самом деле неглубокие стеклянные сосуды с плоским дном. Сделайте их максимально чистыми с помощью мыла и воды и не забудьте вымыть руки тоже.
Затем вам нужна питательная среда для выращивания материала, нечто, на чем будет жить бактерия. Можно смешать крепкий мясной бульон[80] с водой, но твердая питательная среда лучше, поскольку при ее использовании не возникает опасности перемешивания наших культур. Так что к бульону мы добавим желатин, полученный либо вывариванием копыт (смотри раздел 8.9), либо вывариванием морских водорослей (попробуйте разные виды, пока не найдете богатую слизью разновидность).
Помните, что и бактерия, и грибок выживают за счет того, что растут всюду, где только могут, так что вам не стоит особенно напрягаться по поводу создания для них идеальной среды.
Теперь нам нужна бактерия, по которой будет видно, пенициллин у нас или нет. Флеминг использовал стафилококк, так что и мы возьмем ее, этот безвредный микроорганизм, что населяет слизевые мембраны внутри человеческого организма, и это приводит нас к следующему совету профессионального цивилизатора.
СОВЕТ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ЦИВИЛИЗАТОРА:
Иногда, для того чтобы стать одним из величайших ученых в истории, вам нужно только удачно высморкаться в чашку Петри.
Возьмите все чашки Петри, «украшенные» вашими соплями, и предоставьте каждую разным спорам грибка, собранным в разных местах. Плесень с гниющих фруктов или овощей годится лучше всего, с хлеба тоже, но даже частицы грязи могут содержать споры пенициллина. Подождите неделю и посмотрите, не возникло ли вышеупомянутое гало вокруг ашего грибка, отделяющее его от бактерии, что появилась из слизи.
Той самой, которую вы добыли из себя, поскольку прочли об этом в нашей книге.
Возьмите образцы этих грибков и поместите в запечатанный сосуд с разведенным бульоном (ученые назвали бы его разбавленной жидкостью), чтобы они могли расти в покое[81]. Отлично, вы только что осуществили операцию по изоляции пенициллина, ура!
Вы можете натирать раны этим грибком и надеяться на лучшее, но можно очистить его, чтобы лекарство работало эффективнее. Пенициллин, произведенный одноименным грибком, лучше растворяется в эфире, чем в воде, так что вам захочется процедить ваш раствор для удаления твердых веществ, добавить немного слабой кислоты к тому, что останется (уксус или лимонный сок), чтобы поддерживать активность грибка, а затем некоторое количество эфира (см. приложение С14).
Потрясите все это дело, чтобы смесь перемешалась, потом дайте настояться. Содержащий большую часть вашего пенициллина эфир поднимется на поверхность. Слейте бесполезный слой воды, оставшийся снизу, и у вас получится очищенный пенициллин, который опять же в смеси с водой можно использовать для инъекций (если вы изобрели иглы), принимать через рот или смешивать с кухонной содой (см. приложение С6), чтобы изготовить долго хранящуюся «пенициллиновую соль».
Из раствора ее можно извлекать с помощью центрифуги (то есть вращая его достаточно быстро, для чего вам не нужно иных технологий, кроме колеса, но электрический мотор из раздела 10.6.2 не повредит).
Уколы пенициллина работают лучше всего, когда делаются в область, где развился столбняк, гангрена или появилась рана.
Но есть одна проблема: потребовалось около 2000 литров плесневой культуры Флеминга, чтобы изготовить достаточно пенициллина для обработки единственной воспаленной раны. Лучший источник нашли в 1942 н. э., в мусоре из бакалейной лавки Мэри Хант (Пеория, Иллинойс), – «красивый, золотистый» грибок на мускусной дыне, производивший в 200 раз больше пенициллина, чем штамм Флеминга.
В конечном счете эту плесень подвергли рентгеновскому излучению в надежде, что это вызовет искусственные мутации, ну а те породят новый штамм, который будет производить еще больше пенициллина. И по счастливому стечению обстоятельств это сработало, так что сейчас человечество является счастливым обладателем грибка, производящего в тысячу раз больше антибиотика, чем исходный штамм.
К сожалению, у вас вряд ли есть под рукой удобный источник рентгена, зато вы имеете доступ к разным видам плесени, так что время от времени повторяйте свой эксперимент, пока не найдете грибок с лучшей эффективностью. Ну и после того как вы изолируете его, вы наверняка захотите, чтобы кто-то из ваших людей занимался пенициллином на условиях полного рабочего дня.
10.3.2. Стетоскоп
Должны ли мы с этой ночи установить новое правило жизни: всегда пытаться быть немного добрее, чем это необходимо?
Вы (также Дж. М. Барри)
Что это
Медицинский инструмент, настолько простой, что его устройство можно описать с помощью одного предложения («скатайте что-нибудь в трубочку»), но ускользавший от внимания изобретательного человечества много веков и даже тысячелетий.
До того как был изобретен
Очень трудно было узнать, что происходит внутри живого организма, не вскрыв его и не заглянув под внешнюю оболочку.
Изобретен
1816 н. э.
Предпосылки
Бумага.
Как изобрести
Как мы уже сказали, для изобретения стетоскопа вам нужно всего лишь сделать трубочку и приложить ее к чьей-нибудь груди.
Сделано.
Самые первые стетоскопы изготавливали из бумаги, но вы можете сделать более надежные и долговечные из дерева или металла. Можете добавить гибкую трубку и стереонаушники, с которыми вы знакомы по современным стетоскопам, если вы чувствуете, что способны на это, но они не необходимы.
Несмотря на простоту, стетоскоп был открыт случайно, когда доктор-мужчина, не желая слишком близко подбираться к груди пациентки, обнаружил, что скатанная из бумаги трубочка позволяет ему слышать, что происходит внутри ее тела, много более четко, чем невооруженным ухом. Это изобретение позволило изучать в деталях анатомию и поведение внутренностей живых существ, что очень важно, не убивая их в процессе.
Стетоскоп стал началом коренного переворота в медицине: вместо коллекции симптомов болезнь начали воспринимать как нечто, происходящее в организме, когда отдельные его части работают неправильно – под влиянием возраста, травмы или инфекции. Люди вскоре открыли, что наши внутренности производят массу различных звуков и различие в этих звуках можно использовать как средство диагностики, особенно когда мы имеем дело с сердцем, легкими и пищеварительной системой.
Это вовсе не медицинское руководство, но если вы хотите стать врачом, то вскоре с помощью стетоскопа сами поймете разницу между тем, как звучат здоровые и больные органы, и сможете, базируясь на разнице, ставить диагноз.
Кроме того, эта же технология позволяет изобрести простейший слуховой аппарат. Базовый дизайн трубки стетоскопа в этом случае модифицируется так, что получается нечто вроде конуса, узкий конец которого вставляется в ухо, а широкий направляется на источник звука и позволяет слышать лучше.
10.4
«Природные ресурсы, которые я вижу вокруг, – полное дерьмо, хотелось бы чего получше»
Изобретения, включенные в этот раздел, являются базовыми для любого технологического общества.
Горное дело необходимо, если вы хотите получить доступ к ресурсам, не находящимся на поверхности, печи для обжига, плавильни и горны не только обеспечивают вас новыми материалами, но и открывают дорогу к различным технологиям, начиная от металлических изделий и заканчивая паровой машиной. Печи могут превращать песок в одно из самых полезных веществ, что только известно человечеству, – стекло, материал, способный сам по себе изгибать свет. Оно не только поможет людям вашей цивилизации видеть лучше и спотыкаться реже, но и откроет новые области для научного изучения, от микроскопических форм жизни до колоссальных звезд в космосе.
И пусть другие технологии обычно занимают место под софитами, многие из них просто не могут существовать без того, что описано в этом разделе. Изобретя их, вы сделаете себя наиболее выдающимся, влиятельным и крутым человеком земной истории.
Кстати, неплохой вариант.
10.4.1. Горное дело
Дедушка однажды сказал мне, что бывает два типа людей: те, кто всегда работает, и те, кто присваивает себе лавры. Он сказал мне, что лучше оказаться в первой группе: там меньше конкуренция.
Вы (также Индира Ганди)
Что это
Извлечение всяких штук, которые вы находите полезными, из земли.
До того как было изобретено
Если вам вдруг не повезло обнаружить то, что вам нужно, на поверхности, то вам типа не везло.
Изобретено
41 тыс. до н. э. (первые шахты: гематит, из которого делали красный пигмент для рисования и макияжа);
4500 до н. э. (огневые горные работы);
100 до н. э. (размыв жилы);
1050 н. э. (прокладка шахт с помощью ударного бурения);
1953 н. э. (настоящие горные работы на полигонах с твердыми бытовыми отходами: появились, когда мы сообразили, что содержание алюминия в завалах на таких полигонах больше, чем в месторождениях алюминия; спасибо выкинутым банкам);
2009 н. э. (основана первая компания по добыче полезных ископаемых с астероидов).
Предпосылки
Свечи (чтобы видеть под землей), металлические инструменты (чтобы выкапывать шахты), одомашнивание животных (для выведения птиц вроде прирученных канареек).
Как изобрести
Если вам вдруг не повезло – а людям в нашей историй порой везло[82], – горное дело будет связано для вас с передвижением большо го количества породы, тяжелой земли и еще более тяжелых камней. Все это обещает суровую работу, и обойтись без нее трудно. Утешить[83] себя можно тем, что если то, что вам нужно, расположено неда леко от поверхности, вы можете попробовать добывать его открытым методом – копая обычные ямы, в которых у шахтеров, в отличие от других вариантов, будет изобилие солнечного света и чистого воздуха.
Но не все, что вы захотите, будет находиться близко к поверхности, и в определенный момент вы докопаетесь до твердой породы, которую придется разбивать и вытаскивать наружу. Ниже представлено несколько технологий, способных облегчить вам этот процесс.
Размыв жилы: запасите воды в резервуаре неподалеку от места, где хотите копать, и освободите ее разом. Пролившаяся вода большой массы действует как мгновенная искусственная эрозия, унося камни и почву с поверхности, оставляя только коренную породу. Если вам повезет, то вместе с ней раскроются и жилы необходимой вам руды.
Огневые горные работы: разожгите огонь в стволе вашей шахты поблизости от камней, потом плесните воды на перегревшиеся камни. Резкое охлаждение приведет к образованию трещин и сделает породу более хрупкой, но этот процесс включает разведение огня в шахте, там, где кислород в большом дефиците, и выжигать его дальше…
Клинья: эту технологию можно использовать и саму по себе, и после огневых работ, когда камень потрескается. Вбивайте клинья в трещины, вынуждая скалу разваливаться на куски, а если клинья из дерева, то поливайте их водой после того, как они вбиты. Дерево расширяется, давит на породу с еще большей силой и разрывает скалы.
Ударное бурение: поставьте вертикально тяжелый стержень с острым железным или стальным наконечником (см. раздел 10.10.2) и роняйте его в одно место снова и снова. Рычаги или шкивы[84] можно использовать для того, чтобы механизировать эту операцию, поднимать стержень после опускания, ну а кожух из дерева или металла пригодится, чтобы увериться: удары всегда приходятся в одно место.
В результате получится узкое отверстие вроде колодца, лучше подходящее для добычи жидкости (рассола из раздела 10.2.6), чем твердых веществ.
В число простейших шахт входят так называемые колоколообразные ямы (рис. 17), получившие имя по их форме. В этом варианте ствол прокапывается (обычно вертикально, иногда под уклоном) на уровень, где находится руда, и тут шахтеры начинают рыть во все стороны от шахты, постепенно формируя отверстие в форме колокола. Никакой крепеж не используется, а значит, в определенный момент шахта начинает осыпаться.
В этот момент (или в идеале несколькими минутами ранее) шахту покидают для того, чтобы выкопать другую по соседству, и процесс продолжается.
Рис. 17. «Колоколообразные ямы» (изображены перед неизбежным обрушением)
Если вы не желаете отправиться по маршруту под девизом «копайте до тех пор, пока не станет слишком опасно копать», то для вас сгодится альтернативная шахта, сделанная методом камерно-столбовой разработки. Здесь вы роете горизонтально, но оставляете вертикальные столбы из породы для того, чтобы они держали «крышу» тех камер, из которых вы извлекаете руду.
Опасность обрушения здесь в том, что, если один из столбов падает, больше нагрузки достается остальным, что может вызвать настоящую цепную реакцию. Вместо таких столбов (или вдобавок к ним) вы можете использовать крепеж из дерева, на который будет приходиться тяжесть каменного свода.
Но даже в наше время почти невозможно на сто процентов исключить обрушение в шахте. Горное дело содержит неизбежные элементы риска, помимо завалов, дело в опасности затопления и токсичных газах, последние могут привести к тому, что вы задохнетесь, взорветесь или все это вместе в быстрой последовательности.
Вы можете снизить угрозу удушения, взяв с собой ручную птицу в клетке.
У многих птиц метаболизм очень быстрый и дыхание тоже, так что они поглощают угарный газ и другие токсичные газы скорее, чем люди. Особенно полезны канарейки, которые теряют сознание в присутствии угарного газа на двадцать минут раньше, чем человек. Возьмите канарейку в шахту и поглядывайте за ней, так вы получите шанс узнать, что вредные газы накопились в выработке, и у вас останется время удрать!
Это куда лучше того способа, который использовался много тысяч лет: люди вокруг начинают умирать, а значит, в шахте скопились токсичные газы.
Такой простой, но очень эффективный способ использования домашних птиц не пришел никому в голову до 1913 н. э. (достаточно поздно, чтобы мы смогли изобрести пылесосы, целлофан и телевидение). Так что, прихватив с собой в шахту канарейку или иного пернатого товарища сходного размера задолго до этой даты, вы поступите куда умнее, чем поступали мы много тысячелетий.
10.4.2. Печи для обжига, плавильни и горны
Первобытные списки, вероятно, высекались в камне и сохранялись длительные периоды времени. В них были пункты вроде «Добыть больше глины. Сделать печь получше».
Вы (также Дэвид Вискотт)
Что это
Способ получать больше тепла от вашего огня, что позволит вам использовать материалы новыми методами, и в том числе создавать глиняную посуду, керамику и стекло и даже плавить металлы. Более вкусные новости касаются того, что с помощью печей вы сможете делать настоящую пиццу.
До того как были изобретены
Никакой плавки металла, никакого искусственного стекла, никаких горшков из керамики, обливной посуды или фарфора.
И что хуже всего – пиццу сделать очень-очень трудно!
Изобретены
30 тыс. до н. э. (обжиг на кострах);
6500 до н. э. (плавка свинца на кострах);
6000 до н. э. (печи для обжига);
5500 до н. э. (плавка меди в печах);
5000 до н. э. (глазирование);
4200 до н. э. (производство бронзы);
500 до н. э. (доменная печь);
997 н. э. (вкусная пицца).
Предпосылки
Глина, дерево, уголь для топок, известняк для плавки железа, строительный раствор (для лучших печей), горное дело (для добычи руды).
Как изобрести
Все, что вы изобретете в пределах этого раздела, начинается с обычной глины. Глиной именуют мелкозернистую почву, которая содержит силикаты алюминия, связанные с кислородом, и, к счастью для вас, ее полно вокруг практически в любой период времени.
Глину сложно найти только на раннем этапе истории Земли, после того как сформировались камни, но еще не возникли почвы[85]. Глины обычно прячутся под верхним слоем почвы (так что вам придется копать), а на поверхность выходят у берега реки или моря, где эрозия обнажает глинистые слои.
Глину легко опознать, когда она сырая: это вязкая, тяжелая, мелкозернистая и легко меняющая форму субстанция. Но в сухом виде она может просто напоминать камни. Сухую глину от скалы можно отличить, поскребя ее ногтем – если легко получить немного порошка, то это сухая глина, и немного воды позволит вам проверить догадку.
Вы можете найти глину, загрязненную разными примесями или даже галькой, и существуют два способа ее очищения.
Один состоит в том, чтобы глину высушить, разбить на куски, а потом размолоть в порошок: частички глины окажутся мельчайшими, так что можно будет отсеять их, пропустив материал через решето, но это требует много энергии.
Более легкое решение сводится к тому, чтобы взять «грязную» глину, поместить в контейнер и добавить в два раза больший объем воды. Раздавите собственными руками большие комья, оставьте «раствор» на несколько часов, а потом как следует его перемешайте. Несколько минут, и смесь разделится на слои: осадок на дне и более легкая смесь воды и глины сверху. Вылейте эту глиняную воду в другой контейнер и позвольте ей постоять еще какое-то время – день или около того.
Теперь глина соберется на дне, и вы можете просто слить воду.
Если какие-то загрязнения еще остались, то нужно несколько раз повторить процесс. Когда вы закончите, вы получите сырую глину, которой нужно посохнуть на солнце несколько дней, после чего она годится в дело. Простейший способ протестировать, насколько хорош ваш материал, – сделать из него колбаску (спорно… но это простейшая фигура, которую можно изготовить из глины) и обернуть вокруг пальца.
Если она изогнется без трещин, то вы добыли реально хорошую глину.
Проблема в том, что вы не можете просто сделать сосуд[86] из глины и ждать, пока он высохнет, поскольку изготовленная таким образом посуда хрупка и непрочна и, как вы только что видели, при намачивании она опять становится мягкой. Волшебство случается, только когда глиняная заготовка нагрета правильным образом[87]. При температуре примерно от 600 до 1000 °C (в зависимости от глины) она превращается в терракоту: обладающий более высокой прочностью материал, не становящийся глиной, сколько его ни замачивай в воде.
И хотя терракота лучше сухой глины для того, чтобы делать кирпичи или статуэтки, она все же не так хороша для сосудов: этот материал не размокает, но он пористый и охотно поглощает воду. Чтобы избавиться от этого, вам нужно обжечь терракоту второй раз, уже при температуре 950 °C.
В этой точке происходит другая трансформация: глина начинает сплавляться, так же как и загрязнения в ней, и все это позволяет заполнить малейшие поры и трещины. В результате получается еще более прочный, плотный, водонепроницаемый материал: другими словами, вы, мой друг, только что изобрели керамику.
Нагрейте терракоту еще сильнее (до 1200 °C), и вы изготовите обливную керамику, более стойкую к ударам, чем обычная. Бросьте некоторое количество соли во время обжига, и получите глазурь на боках сосуда, иначе говоря – тонкий слой стекла: при такой температуре соль испускает газообразный натрий, который вступает в реакцию с терракотой, результатом которой и становится стекло на поверхности терракоты.
Добавление минералов позволяет придавать этому стеклу разный цвет: костяная зола обеспечивает красный и оранжевый, медь – зеленый оттенок.
Обычного пламени достаточно, чтобы изготовить терракоту – максимальная температура открытого пламени около 850 °C, – но для керамики его уже не хватает. Поэтому вам необходима печь, в которой вы запрете огонь, чтобы сохранить и преумножить выделяемое тепло.
Печи для обжига отличаются от обычных, но не сильно, и с их помощью вы откроете не только лучшую глиняную посуду, но и стеклянную, металлические изделия и еще много чего. Целый мир различных, более полезных материалов распахнется перед вами в тот момент, когда вы научитесь пользоваться огнем более осмысленно, чем просто сваливая дрова в кучу и радостно поджигая их.
Чтобы сложить печь, вам придется использовать костер для изготовления терракотовых кирпичей из глины. Кирпичи хорошо держат тепло, не горят, у них чрезвычайно высокая точка плавления, и это делает их идеальным материалом для решения вышеобозначенной задачи.
Как только печь готова, вы сможете уже с ее помощью изготовлять кирпичи более высокого качества, а их, в свою очередь, использовать для складывания печей более высокого качества.
Простейшая печь не более чем прямоугольный ящик, с одной стороны внутри которого горит огонь, а с другой торчит труба, и выглядит все это примерно следующим образом (рис. 18).
Рис. 18. Ваша новая печь
Труба на дальней части сооружения вытягивает горячий воздух от огня, позволяя этому воздуху проходить мимо того, что вы поместите внутрь. Используйте раствор, чтобы замазать щели между кирпичами и сделать сооружение воздухонепроницаемым, оставив несколько кирпичей свободно лежащими, чтобы вы могли контролировать поток воздуха и подкидывать дрова.
Все, вы только что сделали свою первую печь.
Помимо обжига разных гончарных изделий ее можно также использовать для быстрого (за пару минут) выпекания тонких раскатанных штуковин из теста, на которые сверху накидана всякая съедобная всячина, и называется эта штука, если вы не догадались, изумительно вкусной пиццей на дровах.
Печь подобного типа может давать температуру около 1200 °C, и этого достаточно, чтобы плавить медь. Люди открыли этот факт, обнаружив, что некоторые камни буквально тают, если сунуть их в печь. Слегка измените дизайн, чтобы собирать жидкий металл и выводить его за пределы печи, и вы получите первый материал для металлургии.
Такая слегка измененная печь именуется плавильней, это устройство по извлечению металла из руды, и вы только что его придумали. Понятно, что технически плавильни были изобретены в тот день, когда некто бросил кусок породы, содержащей свинец или олово, в костер, а на следующий день обнаружил в кострище лужицу расплавленного металла в смеси с пеплом (олово плавится при 231,9 °C, свинец – при 327,5 °C, и эту температуру обеспечивает обычное пламя), но ваша плавильня дает возможность собирать металл осознанно.
Плавильни можно использовать даже для получения металла, который они не в силах расплавить. Железо плавится при нежных 1538 °C, далеко за пределами обычной печи, но если добавить известняк в железную руду[88] – раздробив то и другое и хорошенько перемешав, – известняк вступает в реакцию, снижая температуру плавления нежелезистых фракций породы. В этом случае плавильня работает наоборот, она выплавляет то, что вам не нужно, и оставляет позади чистое железо, которое затем можно спокойно вынуть и обработать в горне.
Чтобы построить специализированную плавильню для железа, возведите печь в форме широкой печной трубы, оставьте дыру сверху и натыкайте по сторонам множество трубок (сначала из глины, а потом из металла, как только он у вас появится), чтобы вытягивать воздух с боков. Начните процесс получения древесного угля в яме (см. раздел 10.1.1), разбейте свою руду на маленькие кусочки и, едва огонь разгорится, добавьте чередующиеся слои руды и древесного угля одинаковой толщины до самой верхушки.
Не расплавившееся железо падает на дно, образуя комья, покрытые рыхлой окалиной (это те самые загрязнения, которые вам не нужны). Все, что вам требуется, – ликвидировать окалину, собрать железо и очистить его, последнюю операцию проделывают, расплющивая молотом металл, пока он еще горячий, затем сгибая лист и повторяя процесс.
Такая процедура позволяет выдавить остатки окалины и уплотнить железо, но она требует того, чтобы железо оставалось горячим все время, пока вы с ним работаете. Именно для этого требуется горн.
Горны являются близкими родственниками печей, и вам понадобятся те же самые кирпичи для их создания, но они более открытые и, подобно плавильням, работают на древесном угле. Под тем местом, где горит огонь, находится выходное отверстие трубы, направляющей воздух прямиком в пламя с помощью мехов, присоединенных к противоположному концу трубы: чем больше воздуха получает уголь, тем большую температуру он дает[89].
Металлы, помещенные в горн, могут быть нагреты в достаточной степени, чтобы стать гибкими, и это позволяет вам придавать слиткам более полезную форму с помощью молота, а затем охладить то, что получилось, в воде. Только поглядите на это: глина, которую вы поначалу обжигали на костре, не только открыла вам доступ к лучшим печам, но позволила плавить металл и наделила способностью делать из него различные штук! Подобное же умение переносит вас прямиком из каменного века через бронзовый в железный век, а это чертовски хороший результат для грязи, которую можно найти на берегу реки.
Печи для обжига появились около 6000 до н. э., но ничто не мешает вам придумать их в любой момент истории, если у вас есть нужные знания. А знания у вас теперь есть, и поэтому ничто не может послужить оправданием вашему бездействию… вы еще здесь? Немедленно за дело[90]!
10.4.3. Стекло
Не говори мне про свет луны. Покажи мне лучше мерцание света на треснутом стекле.
Вы (также Антон Чехов)
Что это
Прочное, теплостойкое, химически неактивное, годное ко вторичной переработке (бесконечное число раз), аморфное твердое вещество[91], через которое можно видеть, что делает его одной из бешено полезных субстанций на нашей планете.
До того как было изобретено
Если вам требовались контактные линзы, то вы не могли получить их и должны были всю жизнь страдать от плохого зрения. И в дополнение к буквальной невозможности видеть нормально вы также фигурально не могли видеть преимущества миллиона технологий, которыми можно пользоваться только с помощью стекла, в число их входят, например, микроскопы, лампы накаливания и пробирки.
Изобретено
700 тыс. до н. э. (природное стекло использовали для инструментов);
3500 до н. э. (искусственное стекло, большей частью на бусины);
27 до н. э. (технология выдувания стекла);
100 н. э. (прозрачное стекло);
1200 н. э. (оконные стекла).
Предпосылки
Никаких (для природного стекла), печи, поташ или кальцинированная сода, негашеная известь (для искусственного стекла).
Как изобрести
Стекло – одно из наиболее полезных веществ, которые вы можете изготовить, и, чтобы подчеркнуть это, мы опишем все удивительные вещи, какие вы можете сделать со стеклом, и только потом расскажем, как его произвести. Поэтому, когда вы доберетесь до способа изготовления, ваша реакция будет: «Это просто, я рвусь заняться делом», а вовсе не: «О, фу, стекло для лузеров, я лучше перепрыгну этот раздел и почитаю о чем-нибудь, что взрывается» (этот вариант наблюдался при чтении ранних вариантов текста[92]).
Вот краткий перечень вещей, которые вы можете сделать с помощью стекла: глазированная посуда, очки, микроскопы, телескопы, бокалы и пробирки (последние очень широко применяются в науке, поскольку стекло мало с чем вступает в реакцию, так что в нем можно хранить даже серную кислоту), призмы, вакуумные камеры, лампы накаливания, термометры, барометры и многое другое. Стекло позволяет вам изгибать свет (с помощью рефракции), преломлять его (с помощью дифракции) и собирать его вместе (направляя пучок лучей в одну точку).
Какая польза в изгибании света?
Сделайте выпуклую линзу, и вы заставите лучи света сходиться, изобретя тем самым увеличительное стекло. Сделайте вогнутую линзу, и вы заставите их расходиться, и это поможет корректировать близорукость.
Что-то вроде того (рис. 19).
Рис. 19. Формы стеклянных объектов, необходимых, чтобы изогнуть свет полезным образом
Выпуклые линзы изготавливать легче, чем вогнутые, поскольку выдувание стеклянной сферы производит такие линзы автоматически. Поэтому вы найдете, что изначально корректировать дальнозоркость (неспособность четко видеть предметы вблизи) проще, чем близорукость.
Очки были изобретены около 1200 н. э. в Индии и попали в Европу через Италию. Примерно в то же время солнечные очки оказались придуманы в Китае, и они были даже тогда много круче всяких простых стеклышек для ботанов, которые мы здесь обсуждаем[93].
Тем не менее понадобилось пять столетий, до XVIII века н. э., на то, чтобы кто-то предположил, что «стеклышки» можно с удобством держать на месте с помощью дужек, зацепленных за уши. Прежде вам приходилось постоянно задействовать руки или насаживать очки плотно на нос.
Просто изобретя дужки, вы дадите своей цивилизации столетия преимущества!
Но очки – только начало, ведь, взяв две поставленные бок о бок выпуклые линзы из очков и расположив одну впереди другой (обычно с помощью удобного полого цилиндра), вы можете создать микроскоп, идея которого впервые осенила человечество в начале XVII века н. э. Скомбинировав выпуклую линзу на одном конце с вогнутой на другом, вы получите телескоп, полезный для разглядывания далеких земель, постижения тайн космоса и шпионажа за вашими извращенными соседями.
Поместите два телескопа рядом, и вы изобретете бинокль!
Посмотрите на себя: мы дали вам несколько линз, и вы уже изобретаете как сумасшедший!
Телескопы и микроскопы – крайне важные приборы, они ведут к открытию ранее неизвестных форм жизни (бактерии), новому пониманию того, как эта жизнь устроена (клетки), как эта жизнь размножается (клеточное деление, а также секс, при котором крохотные сперматозоиды встречаются со столь же крохотными яйцеклетками), как люди защищают себя от болезней (белые кровяные тельца), и это не упоминая открытие макроскопических планет, звезд и галактик, что все вместе позволит фундаментальным образом изменить науку, медицину, биологию, химию, теологию и цивилизацию в целом. В нашей временной линии все эти инновации потребовали изобретения линз, ну а для тех нужно прозрачное стекло, для него – горячие печи, но инструкции в этом разделе дают вам все необходимое, чтобы изобрести все вышеперечисленное в любой момент истории[94] (рис. 20).
Рис. 20. Схематическое изображение телескопа и микроскопа
Чтобы изобрести зеркала – полезные как в области продвинутой науки, так и в области продвинутого ухода за собой, – поместите слой отражающего металла вроде меди, алюминия или олова на заднюю поверхность стеклянной пластинки[95].
С широким распространением зеркал возникает и мода на селфи – до появления доступных всем зеркал в Европе в XV веке н. э. не существовало традиции автопортретов. Но они же ведут за собой перископы, продвинутые телескопы, плиты для готовки пищи на солнечных батареях и миллиард разных штучек для украшения тела, которые становятся доступными только при наличии постоянной возможности тщательно изучать собственную внешность.
Сделайте пирамидку из стекла, и вы получите призму, способную раскладывать свет на составляющие (то есть создавать искусственные радуги). Поместите ее в темный ящик, чтобы на призму через крохотную дырочку попадал только один луч света, и вы изобретете спектроскоп.
Каждый элемент во вселенной при нагревании испускает набор световых волн разной частоты: нечто вроде неполной радуги, которая может служить «отпечатком пальца». Вы можете использовать свой спектроскоп, чтобы узнать, что именно горит прямо перед вами, или в комбинации с телескопом, чтобы разобраться в элементном составе звезд, расположенных за тысячи световых лет от нас.
Не так плохо для расплавленного песка.
Читать бесплатно другие книги:
