Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Калюжный Дмитрий

Пирамиды Египта

Самым важным из всех достижений в металлургии доисторического периода была разработка управляемого процесса выплавки бронзы. Выше мы неслучайно писали чаще «металл», чем «медь», так как первые опыты с расплавлением медных руд давали медь с разнообразными примесями, то есть различные бронзы. Наилучшим оказался сплав меди с оловом, прежде случайно получавшегося иногда из руд, содержавших оба эти металла. Разгадка тайны этого сплава привела к коренному улучшению качества изделий из металла. Появилась возможность делать более твердые, сложные по форме и более долговечные изделия.

Кузнецы Египта изготовляли топоры, тесла, стамески, долота, сверла, ножи, пилы, гвозди, скобы, иглы, бритвы, пинцеты; плотники – челны, мебель и уже употребляли шестислойную фанеру. Об этом можно судить по находкам из египетских захоронений. Правда, неизвестно, к какому времени их следует отнести; и то же самое можно сказать о здешних пирамидах, «первом чуде света».

Время их строительства невозможно определить, исходя из технических возможностей той или иной эпохи. Выполненная строителями работа даже для технологий XVII века была бы архисложной. Здесь – загадка на загадке: не только время построения, но и назначение пирамид загадочно. В современной египтологии существует несколько версий, для чего их строили. Это или памятник утверждения власти и силы, или заупокойный ансамбль, или ритуальный комплекс, а может быть – место хранения ценностей (материальных и информационных) и т. д.

Большая пирамида Хеопса была построена примерно из двух миллионов трехсот тысяч каменных глыб общим весом 5,75 миллиона тонн. Средний вес глыбы составляет 2,5 тонны, а максимальный вес достигает 15 тонн (в то же время для других целей египтяне вырубали из скалы, обрабатывали и перевозили глыбы весом до 200 тонн). Пользуясь лишь такими простыми средствами, как полозья, катки, продольные брусья, канаты и рычаги, надо было перетащить эти глыбы от карьеров к берегу Нила, где их грузили на барки, перевозили по реке и поднимали на 30 метров, до уровня строительной площадки.

Согласно преданию, которое Геродот передал со слов местного жреца, доставкой этих глыб к строительной площадке занимались по три месяца ежегодно в течение 20 лет сто тысяч рабочих. Число рабочих на строительной площадке составляло четыре тысячи человек, и неизвестно, сколько еще работало в карьерах и на перевозке.

Бронзовым инструментом можно было дробить только мягкие скальные породы. Твердые породы разбивали сильными ударами шаров долерита (твердый нехрупкий камень). Ремесленники откалывали таким образом от всей скалы в карьере глыбу нужных размеров: решение этой задачи требовало немало сноровки, так как чересчур сильный или слишком слабый удар не дал бы нужного результата. Для откалывания каменных глыб употреблялись также металлические и деревянные клинья; для увеличения последних в объеме мастеровые прибегали к их пропитке водой.

По существу, это было использованием технических приемов, применявшихся на медных рудниках. Нужная форма придавалась блокам сперва сильными ударами шаров из долерита или остроконечными молотками и кирками, а на последней стадии обработки – пилами и трубчатыми сверлами (приводимыми в движение, по-видимому, смычковой дрелью), а также абразивными материалами.

Но выполнить столь большой объем работы, даже с помощью используемого инструмента, за указанное время было невозможно. Как же все-таки строили пирамиды? С момента, когда они попали в сферу внимания ученых, и до наших дней многие искали ответ на этот вопрос, поскольку строители пирамид не оставили никаких разъяснений на этот счет.

Первым среди таких искателей был неутомимый греческий путешественник и историк Геродот, который, как полагают, еще в середине V века до н. э. посетил Египет и предположил, что пирамиды строились с помощью деревянных машин, поднимавших блоки с уступа на уступ. Как выглядели эти машины, было неизвестно, по-видимому, и ему самому. Четыреста лет спустя Диодор Сицилийский предполагал, что подъем каменных блоков осуществляли по земляным насыпям. Затем почти 1800 лет никто этим вопросом не занимался, а потом интерес вспыхнул вновь.

Около 1719 года француз Поль Люка утверждал, что пирамиды облицованы цементом, а не камнем. Англичанин Р. Покок в 1745 году высказывает предположение о пирамидах как об облицованных каменными плитами горах. Уже в наше время, всего несколько лет назад, инженер-химик Джозеф Давидович возродил гипотезу о цементной облицовке, приведя в ее подтверждение результаты научных исследований. Но вот американский инженер Буш снова вернулся к камню, однако высказал мнение, что каменные блоки оснащались с двух сторон сегментами и таким образом превращались из прямоугольников в цилиндры. Буш успешно испытал свой способ, вкатывая почти трехтонный цилиндр по наклонной плоскости усилиями четырех человек. Есть весьма серьезная версия, что блоки – не цельнокаменные, а изготовленные из каменно-бетонной смеси.

И. В. Давиденко высказал такое мнение:

«Я стал причастен к мнению Джозефа Давидовича, утверждавшего, что пирамиды Хеопса сделаны из геополимерного бетона, а не выпилены из маккотанского известняка. Для доказательства этого я взял кусок, привезенный мне хорошим знакомым, и выковырял из этого так называемого известняка два прекрасных окатанных кварцевых зерна. В каком известняке вы найдете внутри такое окатанное зерно? Почему нет слоистости во всех этих блоках вообще, которая им присуща? Почему там нет иглокожих? Маккотанские известняки и знамениты тем, что в них обильная фауна иглокожих, то есть морских ежей. Где они? Их нет.

К чему я привожу все эти примеры: если мы хотим заниматься историей, необходимо отслеживать материальные источники – не только те, о которых нам говорят, но и те, которые есть, но которые мы не видим.

Я мог бы приводить множество таких примеров, но все почему-то заинтересовались пирамидой Хеопса: она такая большая, состоит из блоков по несколько тонн. Но рядом со сфинксом стоят два храма – Храм сфинкса и Храм пирамид, где поставлены друг на друга блоки по 200 тонн, и это никого не удивляет. Почему не удивляет? Они тоже бетонные, они никакие не выпиленные, попробуйте сорвать с основания блок 9 на 3 метра, получится ли это?»

Вот и все из известных на сегодня способов. Причем любой из них вызывает сомнение еще по одной причине. Геродот пишет о ста тысячах человек, работавших в течение 20 лет на пирамиде Хеопса. Как же они размещались на площадке всего в 5 га? Ведь на насыпи и на самой площадке одновременно должно было находиться много людей, тянувших волокуши с блоками. Об этом говорят и данные эксперимента, проведенного в 1954 году британскими археологами в Стоунхендже (Англия). Они воспроизвели перевозку полуторатонных каменных блоков. Простейшие деревянные салазки с привязанным к ним каменным блоком 32 молодых крепких парня едва тащили вверх по наклонной плоскости с уклоном 4°.

В 1978 году группа японских энтузиастов пыталась построить всего лишь 11-метровую пирамиду, используя наклонную насыпь и волокуши для подъема каменных блоков, но потерпела неудачу. Насыпь оказалась слишком крутой, чтобы втаскивать по ней волокуши с грузом, и достраивать пирамиду пришлось современной технике.

Пирамиду Хеопса, по «историческим» данным, строили тридцать лет (примерно десять тысяч дней) и уложили, как уже сказано, два миллиона триста тысяч блоков. Делим это количество на десять тысяч, получаем 230 блоков в день. В среднем в году световой день равен 12 часам. Делим 230 на 12. Получаем примерно 19,1 блока в час. Это значит, что блоки нужно подавать на площадку каждые 3,1 минуты, чтобы за час набрать 19,1 (а между прочим, каменоломни не находились рядом).

Сколько нужно одновременно обрабатывать блоков, чтобы на выходе из каменоломен в день было 230? Сколько нужно для этого работников? Чем обрабатывали? Сколько блоков должно находиться в дороге, чтобы к пирамиде подавать через каждые 3,1 минуты? Сколько для этого нужно народу? Сколько нужно километров веревок? Волоком тянуть блоки невозможно (застрянут в песке), нужны какие-то катки. Сколько для этого нужно бревен и где их брали?

Каким образом блоки переправляли через Нил? Как грузили на лодки (баржи, паромы или плоты)? Чем кормили громадную армию работников? Как осуществляли постоянные специальные поставки продовольствия?

Вопросов больше, чем ответов.

Ни одна из сторон пирамиды Хуфу не отличается от других по длине более чем на 20 сантиметров. Вся структура в целом полностью сориентирована по компасу. Между тем единственными доступными геодезическими средствами измерения в те времена, к которым относят строительство, могли быть визирование звезд, мерные рейки, возможно отвесы и вода для нивелирования.

Метод нивелирования, предположительно получивший развитие из опыта нивелирования ирригационных каналов, состоял в прорытии вокруг строящейся пирамиды небольшого рва, заполняемого затем водой для того, чтобы отсчитывать от него требующийся уровень. И, несмотря на то что эти измерительные средства были столь примитивны, наибольшая и наименьшая из граней (высотой около 249 метров) отличались друг от друга столь незначительно!

Наибольшее отклонение угла между смежными сторонами основания от прямого угла составляет около одной двадцатой градуса, а максимальное отклонение отдельных частей основания от среднего уровня было равно 1,25 сантиметра. Вероятно, египтяне использовали неожиданное техническое решение, не получившее развития в дальнейшем, а потому забытое.

А. Ф. Сайфутдинов в статье «Замки на песке» задался вопросом, как добивались полного заполнения пустот и выравнивания поверхности. Идеальный случай – когда поверхность сердцевины, на которую будут укладываться блоки для ребер пирамиды, сама становится ровной по всей длине и совершенно точно принимает необходимый угол наклона ребра! Как этого добиться, используя доступные древним египтянам ресурсы? При помощи песка, которого египтяне имели сколько угодно! Автор статьи пишет:

«Если попробовать насыпать песчаный холмик, то окажется, что угол наклона его поверхности будет везде одинаков. Этот угол называется углом естественного откоса. Такое свойство присуще любому сыпучему телу. А кто, как не египтяне, живущие в окружении пустынь, мог лучше знать свойства песка?!

Песок прекрасно заменяет угломер: если поверх сердцевины насыпать слой песка, то по всей длине откоса получится ровная поверхность с ПОСТОЯННЫМ УГЛОМ НАКЛОНА.

Из любого строительного справочника известно, что угол естественного откоса песка находится в пределах 40–45 градусов в зависимости от размеров песчинок, влажности песка и примесей. Угол наклона ребер пирамиды Хуфу составляет 42 градуса, пирамиды Хафры – чуть больше 42 градусов. То есть он попадает в эти пределы! Вполне возможно, что угол естественного откоса песка, которым пользовались древнеегипетские строители, был равен именно 42. Судя по такому углу откоса, это мог быть мелкий песок, возможно с некоторыми примесями, например с илом.

А как быть с углом наклона граней пирамиды? Если строители обеспечивали с помощью песка правильный наклон ребер, то это автоматически определяло угол наклона граней. Несложные расчеты показывают, что для пирамиды Хуфу угол наклона ребер в 42 градуса обеспечивает наклон граней под углом в 51 градус 52 минуты. Для пирамиды Хафры при угле наклона в 42 градуса 29 минут наклон граней составит 52 градуса 20 минут. Именно такие угловые размеры и имеют эти пирамиды в действительности».

Железный век

Считается, что не было никаких крупных изобретений (да и число второстепенных невелико) до наступления века железа, коренным образом изменившего условия жизни. А пока он не наступил во всей красе, в ход шли порой бронзовые лезвия мотыг и лемехов. В варварской Европе было обычным использование бронзы для тяжелых и грубых работ. Рабочие медных рудников в Австрийских Альпах пользовались кувалдами и зубилами с насадками из бронзы.

Но бронза, редкий и дорогой материал, мало расширила власть человека над природой. В больших количествах из нее никогда не делали земледельческих орудий, вследствие чего земледелие оставалось почти на том же уровне, что и до появления бронзы. А значит, условия жизни в целом почти не изменялись, и прибавочный сельскохозяйственный продукт продолжал быть настолько мизерным, что ремеслом могла заняться лишь ничтожная прослойка.

Поэтому из бронзы, помимо оружия, изготовляли еще преимущественно лишь средства труда для немногочисленных ремесленников, с помощью которых они производили предметы роскоши для небольшого класса знати. В целом же производство оставалось на уровне каменного века. Даже крупные ирригационные сооружения в Египте строились в большинстве случаев каменными и деревянными орудиями. Власть государства не могла быть большой, поскольку не было средств, – их не с кого было собирать в больших количествах.

И это – канун железного века!

Легко понять, что если бы в Египте небольшие группы людей не начали в неизвестные времена сажать зерно в землю, а продолжали питаться дикорастущими финиками, то до сих пор по нашей планете бродили бы дикие племена, питаясь «дарами природы». И кстати, для природы такой ход развития событий был бы лучше того, что имеется сейчас.

А с появлением земледелия развитие в одних областях жизни подстегивало прогресс в других, и очередной скачок в технологиях несомненно был связан с использованием железа. Но выплавка железа из руд и производство из него средств труда оказалось весьма сложным делом. Ведь вся история металлургии – это, по сути, история получения все более высокой температуры. Скажем прямо, в первых примитивных печах вообще нельзя было достичь такого нагрева, чтобы расплавить металл.

А когда научились строить подходящие печи, стали получать металл в виде мельчайших затвердевших комочков (крица), затерянных в массе шлака. Эту смесь приходилось повторно нагревать и многократно проковывать, чтобы удалить шлак и получить из разрозненных капелек сплошной кусок железа. И для того времени это была сложная технология. Овладев ею, человек получил большую выгоду. Более высокая прочность железа по сравнению с бронзой, общедоступность железных руд и, наконец, более дешевый процесс производства окончательно вытеснили бронзу. Повсеместная распространенность железа в природе позволила выплавлять и использовать его на месте, без дальних перевозок и торгового обмена.

Дешевое железо в корне изменило образ жизни. Земледелец получил наконец металлические орудия, повысившие производительность труда при обработке земли. С железным топором оказалась возможной расчистка под посевы больших лесных массивов. Ведь чтобы срубить дерево каменным топором, требовался не один день работы, а теперь речь шла о часах, а иногда и о минутах!

Очень быстро появился самый разнообразный железный инвентарь для сельского работника, в том числе лопаты, заступы, вилы, кирки, мотыги, косы и секачи, ножницы для стрижки овец (до этого шерсть просто выщипывали). Ими стали пользоваться также для стрижки волос и разрезания тканей. Значительный рост производительных сил в земледелии приумножил прибавочный продукт, что позволило увеличить прослойку специалистов-ремесленников. Продукция, производимая ремесленником, стала достоянием широких слоев общества, а не только избранной кучки знати. И кстати, начался количественный рост и знати тоже.

Появились машины для производства муки, оливкового масла, вина. До этого вино давили только для домашнего потребления, и сок из винограда выжимали в мешках, скручивавшихся с концов, теперь же изобрели специальные прессы. Первым был так называемый балочный пресс.

А вот более сложный винтовой пресс появился гораздо позже, хотя официальная история и относит его ко второму или первому столетию до нашей эры. Вообще изобретение винта приписывают Архитасу из Таранто (примерно 400 год до н. э.), но проблема в том, что сама винтовая пара – очень сложное устройство. Если ход резьбы у винта не совпадает с ходом резьбы гайки, эта пара не будет работать. А как же в те времена можно было сделать их одинаковыми? Нужен был как минимум токарный станок.

С появлением железа и ремесленник получил более разнообразные орудия труда, и притом орудия лучшего качества. Плотники стали пользоваться лесопильной рамой, лучковой и двуручной пилой. Более того, различных инструментов из железа стало много больше, чем прежде из бронзы и камня. Появились бурав и рубанок. Употреблялись ручные сверла и дрели, которые приводили в движение скрученной тетивой лука. Кузнецы работали с клещами, тисками, зубилом, сверлами и более совершенными кузнечными мехами. Теперь у них имелись специальные молоты нескольких видов, чего не было у их предшественников.

Блок был изобретен, по-видимому, в начальный период железного века. Это очень нужное приспособление, казалось бы, легко могли изобрести много раньше люди, знакомые с колесом. Однако, по имеющимся довольно достоверным данным, известно, что египтяне бронзового века не поднимали паруса с помощью блока и определенно не пользовались им на крупных строительных работах. Первое, как полагают, изображение блока имеется на барельефе в Ассирии, который датируют VIII веком до н. э., но сама хронология Ассирии вызывает много вопросов, так что мы пока не будем спешить с расстановкой дат. Возможно, блок, хоть он и простейший из механизмов, и не мог быть изготовлен рано и достаточно дешевым способом, пока не появилось железо.

Появление блока вызвало коренной переворот в строительстве. Он позволил поднимать и укладывать на место камни гораздо производительнее, чем в бронзовом веке, когда их поднимали по земляной наклонной плоскости с последующим сбрасыванием на нужное место. Блок быстро превратился в элементарный подъемник; так же вошли в обиход двуноги с талями.

Считается, что на Апеннинском полуострове было сделано очень важное открытие – пуццолановый («путеоланский») раствор, изготовлявшийся из измельченной породы вулканического происхождения. Вскоре на этом растворе стал изготовляться римский бетон. Мелкий каменный щебень, битый кирпич чередовались ровными слоями с цементным раствором, образуя несокрушимую бетонную кладку, не уступавшую по прочности каменным блокам. Здесь нужно отметить, что применение вулканических пород позволило итальянцам обойтись без прокаливания сырья, поскольку в то время не было возможности достигать необходимых температур. Без вулкана никакого цемента они бы не изобрели.

При строительстве пользовались в основном ручными орудиями: коленчатыми и простыми рычагами для установки каменных плит, молотками для забивки скоб, лопатками для нанесения раствора и дощечками с рукояткой для его выравнивания. Проверочный инструмент состоял из циркуля, отвеса, наугольника, рейки и шнура. Был также известен уровень в виде открытого желобка, наполненного доверху водой.

Развитие производства стимулировало торговлю, а эта последняя в свою очередь требовала изменить характер производства. На первых порах товары даже на внешний рынок производила горстка самостоятельных ремесленников. Потом стало ясно, что производство товаров на рынок эффективно при концентрации производительных сил в крупных мастерских, где каждый работник специализируется на одной операции, а все вместе заняты массовым производством товаров. Наконец всем стала понятна полезность механизмов.

Писчие материалы и инструменты для письма

Важнейшим фактором подъема культуры и начала истории – то есть такого прошлого, о котором можно судить на основе документов, – стало появление и развитие письменности. Ее начало тоже в Египте, где появились первые иероглифические (рисунчатые) значки, изображавшие целое слово или фразу.

Первыми средствами для изображения символов были рука, палка и камень. Рукой и палкой можно было рисовать на песке, а камнем – на скале. Затем человек начал использовать смоченные глиняные дощечки, при этом ручкой служила деревянная или бронзовая палочка либо кость.

Несколько слов о писчем материале – папирусе. Его изготовляли из стеблей нильской лилии. Стебли разрезали на узкие полоски, которые складывали рядами в два слоя крест-накрест на плоской каменной плите, затем покрывали куском ткани и выколачивали плоским камнем, без применения клея. Получалась цельная пленка, которую сушили, разглаживали и, наконец, лощили. С помощью такой простой техники изготовляли полосы папируса шириной 30–40 сантиметров и длиной иногда до 40 метров. На папирусе писали тушью с помощью заостренной палочки.

Появление папируса было очень важным событием, так как был получен вполне доступный материал для письма.

Появление скорописи способствовало изобретению предшественника современной авторучки. Среди сокровищ гробницы Тутанхамона была обнаружена медная ручка со вставленной в нее свинцовой трубочкой. Внутри трубочки помещалась тростинка, ее заполняли чернилами, которые передвигались по волокнам стебля к заостренному концу. Так же для письма на папирусе использовали тонкие кисти из тростника. Росписи на гробницах донесли до нас изображения этих инструментов.[11] Позже стали использовать письмо по воску, который заливался в деревянные таблетты, причем появилось и название пишущего инструмента – стилус (stylus), который делали из металла. Когда запись становилась не нужна, ее стирали с помощью плоского обратного конца стилуса.

Письмо по воску практически без изменений просуществовало до тех пор, пока не был изобретен пергамент. С появлением пергамента, используемого для изготовления рукописных книг, люди продолжали употреблять восковые дощечки для каждодневных записей и макетирования книг. Для этих целей использовался все тот же металлический или костяной стилус с расплющенным концом.

Если папирус впервые появился безусловно в Египте, то с изобретением пергамента определиться достаточно сложно. Где и когда он появился впервые? Энциклопедический словарь 1989 года сообщает о нем: «от названия г. Пергам, где во 2 в. до н. э. начали изготовлять пергамент, служивший материалом для письма». Открываем БСЭ 1975 года: «…Пергам, город в М. Азии, где во 2 в. до н. э. широко применялся» пергамент. Смотрим главу о палеографии в книге «Ключи к тайнам Клио» группы авторов, выпущенную в 1994 году: «Основным материалом для письма в XIV в. был пергамен. Пергамен получил свое название от города Пергама (ныне Бергама), расположенного в Малой Азии, где во II в. до н. э. была усовершенствована технология его изготовления».

Историки повторяют друг за другом как попугаи чье-то мнение, которое неизвестно на чем основано. Почему именно II век? Из каких соображений пергамент «привязали» к этому веку? И что тогда было: изобрели его или «усовершенствовали»? Или, быть может, «широко использовали», а изобрели раньше?

Наконец, где это было? Ведь ученые вряд ли держали в руках отчет о пуске пергаментной фабрики в малоазийском городе Пергаме (который вдруг оказывается Бергамолл). В таком случае, почему же они уверяют, что выделывать шкуры животных для нужд письменности впервые начали в Малой Азии, а, например, не в городе Бергамо, провинциальном центре Северной Италии?

Затем историки сообщают, что в VII–IX веках н. э. пергамента катастрофически не хватало. Тогда появились «палимпсесты» – пергаменты, с которых первоначальный текст стирался и заменялся новым. Возможно, в это время он и был изобретен.

В течение 600-1800 годов нашей эры происходило постепенное удешевление пергамента и его распространение, и потребовался новый общедоступный пишущий инструмент. Европейцы (впервые в Испании, то есть это могли быть и арабы) обнаружили, что при использовании определенным образом заточенного гусиного пера для письма по пергаменту можно изменить и вид письма – сделать его прописным и наклонным.

Гусиные перья просуществовали рекордно длительное время, до конца XVIII века. Они же дали название складному ножу, которым поправляли перья; на Руси его назвали перочинным.

Примерно в 1790 году независимо друг от друга австралийцы и французы изобрели грифель для карандаша и возникла индустрия пишущих инструментов; в это время уже вовсю применяли бумагу.

История с бумагой тоже не очень ясная. Есть мнение, что бумага появилась в Китае около 100 года н. э. Но мы не будем этого рассматривать, а начнем с более достоверной истории.

В арабских владениях производство бумаги из тряпья началось в VIII веке.[12] В Самарканде бумажная мастерская действовала с 751 года, в Багдаде – с 794-го. Документы, написанные в VIII веке на бумаге, найдены в Таджикистане. В Х веке бумага достигла Египта и Северной Африки, после чего в Каире бумажные мастера населяли целые кварталы. Наряду с оберточной и плотной писчей бумагой они вырабатывали тончайшие листы для голубиной почты.

Из Северной Африки бумага в 1150 году попала в Испанию. Здесь заработали первые в Европе бумажные мельницы. Высоким качеством бумаги славились Касатива (Шатива), Валенсия и Толедо. Сначала бумагу вырабатывали из хлопка, потом ее стали делать из очесов, ветхого белья, старых канатов и парусов.

Основными операциями в бумажном производстве были: очистка и промывка тряпья, толчение его в деревянных корытах пестами, разрыхление массы в чанах с водой и ее разливка на тонкие проволочные сетки. В целом технология изготовления бумаги насчитывала не менее 30 операций.

В Италии бумагу научились делать в 1154 году; центром производства стал итальянский город Фабриано, где насчитывалось до 40 бумажных мельниц. Бумажное производство развивала и Венеция. Итальянские бумажники значительно облегчили способы изготовления бумаги, применив для превращения волокнистого сырья в кашицеобразную массу так называемые толчеи. Толчея представляла собой толстое бревно с выдолбленными в нем углублениями или каменное корыто. Их заполняли измельченным тряпьем, добавляли воду и толкли деревянными, окованными железом пестами. Песты приводились в движение деревянным валом с кулачками от колеса водяной мельницы, и такие устройства применялись до конца XVIII века. Итальянцы ввели в практику проклейку бумаги животным клеем, чем повысили ее прочность и снизили капиллярность.

На первых порах бумага была рыхлой, не очень прочной, сероватого или желтоватого цвета. Она была настолько грубой и недоброкачественной, что в 1221 году германский император Фридрих II издал приказ уничтожить все акты на бумаге и переписать их на пергамент. Но со временем качество росло; с конца XIII века на бумаге европейского производства начинают появляться так называемые водяные знаки.

На Русь бумага первоначально ввозилась преимущественно из Италии и Византии.

Появившийся в XV веке печатный станок предъявил к бумаге новые требования. Она должна была стать более гладкой, ровной, прочной, упругой и эластичной, хорошо впитывать краску. И именно это стимулировало дальнейший прогресс в ее производстве. Так обычно и бывает: производство ставит задачу, и из предлагаемых решений выбирается нужное. А иначе, если оно и появится, то не получит развития, так как неясно, ради чего надо нести затраты.

В процессе изобретения книгопечатания можно наметить три главных этапа. Сначала печатали с деревянных форм, вырезавшихся из дерева по одной для каждой страницы. На следующем этапе печатали подвижными литерами, изготовляемыми из дерева или какого-либо иного материала. Имея несколько сот штук каждой литеры, печатник мог набирать из них целую страницу текста в рамку, затем перейти к набору следующей страницы и т. д. Но при таком способе печати каждую литеру приходилось вырезать в количестве нескольких сотен штук. И наконец текст начали набирать методом массового производства, отливая из металла все литеры в одной форме.

Как всегда, Китай впереди всех. Считается, что книгопечатание с деревянных форм появилось там в VI веке, затем примерно в 1045 году начали применять глиняные формы, а около 1314 года распространились деревянные литеры. Наконец в Корее с 1392 года литеры стали отливать из металла, а в 1409 году этим способом была напечатана первая книга. Но огромное количество экземпляров каждой литеры, необходимое для китайской грамоты, задерживало здесь развитие печатания металлическими литерами. Вот европейцы их и опередили в производстве книг.

Однако европейские методы печатания были совершенно иными, чем у китайцев. Поэтому нет никакой необходимости выводить ее из Китая, тем более что наборные доски и книгопечатание в Китае появилось лет на триста позже, чем в Европе.

Ведь книгопечатание отличается от просто печати наличием касс с одинаковыми знаками. Вообще же ксилография для печатания бумажных денег, игральных карт и картинок религиозного толка появилась в Европе к концу XIV века и довольно широко распространилась в начале XV. Напечатанные ксилографическим способом книги появились примерно в 1450 году. Переход к металлическим литерам произошел, по-видимому, быстро (промежуточного этапа в Европе не было). Уцелевшие в Авиньоне следы подобных попыток относились к 1444 году, а в Гарлеме они проводились, вероятно, даже несколько раньше.

Но заслугу разрешения многих технических проблем процесса печатания историки отдают, хотя и не единодушно, жителю немецкого города Майнца Иоганну Гутенбергу. Он начал работу в этом направлении с 1436 года и стал печатать свои книги приблизительно с 1450 года (с точностью до двух лет в ту или другую сторону от этой даты). В 1500 году книгопечатание проникло уже в двенадцать европейских стран; к этому времени было издано около 40 000 экземпляров книг.

Это была такая же революция, как и открытие железа. Оно стало в последующие столетия важным моментом в убыстрении темпов технического прогресса.

История механизмов

Машина – это двигатель, передача, рабочий орган. Говоря попросту, разные машины состоят из разных или сходных механизмов. И вот оказывается, что человек постоянно стремится применить машину там, где требовалась физическая сила, чтобы заменить человека, то есть увеличить свою энерговооруженность.

К 1975 году было известно 4746 видов механизмов. Почти двумястами годами раньше, в начале 1800 года, как установлено достоверно, люди знали не более двух сотен видов механизмов. Таким образом, увеличение – почти в 24 раза. А за двести лет до XIX века, в начале XVII столетия, их было известно около ста, то есть за двести лет изобретатели всего лишь удвоили их количество.

По конструктивным признакам основные механизмы можно свести в следующие группы:

1) стержневые, или рычажные (шарнирные) механизмы;

2) фрикционные механизмы;

3) зубчатые механизмы;

4) кулачковые механизмы;

5) механизмы с гибкими звеньями;

6) винтовые механизмы;

7) механизмы с упругими звеньями;

8) комбинированные механизмы;

9) механизмы переменной структуры;

10) механизмы движения с остановками;

11) гидравлические механизмы;

12) пневматические механизмы;

13) электромагнитные механизмы;

14) электронные механизмы.

Поговорим об истории развития механики. Мы, конечно, не будем рассматривать все перечисленные группы, тем более что некоторые из них появились лишь в последнее время. Но обратим внимание на важность развития техники. Недавняя история человечества показывает, что страны, обладающие техническими и технологическими преимуществами, достигают военного и политического могущества. Эту формулу можно перевернуть: могущественные страны обязательно обладают передовой для своего времени техникой и технологиями. Так мало того: общее могущество предполагает идеологическое превосходство, развитие литературы и искусства.

Этот вывод верен для нашего времени, тем более он должен быть верен для прошлых веков, когда связи между наукой и техникой, между военной силой и политическим могуществом были более очевидными и прозрачными.

Однако традиционная история допечатных времен предлагает нам весьма противоречивую и даже парадоксальную картину. Античные греки обладают высочайшей литературой и наукой, которая никак не реализуется в реальной технике и производстве. Описания технических устройств есть, в образцах – нет. Древние римляне имеют потрясающую армию, которая завоевала весьма культурные страны, а потом… безвозвратно проиграла германским «дикарям». А всю науку римляне «заимствуют» у греков. Монголы в XIII веке, не имея ни науки, ни техники, ни письменности, ни производства, ни идеологической основы хотя бы в религии, побеждают вообще всех подряд, являя невиданное ни до, ни после могущество, не подкрепленное ничем.

Но самый удивительный случай – Византия, центральная область Ромейской империи. Ее история, насчитывающая тысячу лет, в отличие от монгольской истории отнюдь не мифична. Византия объединяет вокруг себя все страны Средиземноморья, Западной и Восточной Европы, Русь, многие страны Азии. Византия (Царьград, Константинополь) – крупнейший центр международной торговли, через нее идут пути с севера на юг и с запада на восток; здесь концентрируются богатства всего мира. Ее император – общепризнанный помазанник Божий, что дает Византии колоссальное идеологическое преимущество.

Империя успешно воюет и на Востоке, и на Западе, а потерпев в 1204 году поражение от объединенных германцев в ходе 4-го Крестового похода, находит силы, чтобы вернуть свои земли.

Даже после того, как в 1453 году власть взяли мусульмане и Ромейская империя превратилась в Румский султанат, а в дальнейшем в Турцию, страна вплоть до XIX века была сильнее всей Западной Европы, во всяком случае, была не слабее. Это значит, что она превосходила других в производстве и лишь вследствие промышленной революции на Западе потеряла свое преимущество.

Но вот здешних ученых за всю длинную историю Византии можно пересчитать по пальцам (и они только и делали, что комментировали «антиков»), искусство выглядит достаточно убогим, а идеология представлена лишь с религиозной стороны. Все это противоречит новейшей истории человечества, в которой могущество обязательно вызвано научным, техническим, технологическим и идеологическим превосходством, – а ведь больше действительно нечем объяснить могущество любой страны.

Чтобы свести концы с концами, нам придется вспомнить, что государственным языком Византии на протяжении почти всей ее истории был греческий, что на Руси всех византийцев чохом, вплоть до XVII века, звали греками, а сами себя они не называли иначе, как ромеями, то есть римлянами. Итак: греки имели науку, римляне армию, а византийцы – греки и одновременно римляне – производство и были самым могущественным народом в мире. А единую хронологию, которая разделила греков и римлян с византийцами, высчитали даже не в Византии, а в Западной Европе почти через полтора столетия после того, как империя исчезла с карты мира. И уже на базе этой хронологии создалась история, грешащая, скажем прямо, изрядным европоцентризмом.

Иначе говоря, историю Византийской империи растащили по разным странам и временам, причем наиболее колоритные «куски» достались Европе, и это сделало ее диковатое прошлое возвышенным и благородным.

Поскольку традиционная хронология первоначально была рассчитана Иосифом Скалигером по каким-то математическим правилам, постольку можно было ожидать, что алгоритм расчетов хоть как-то, но проявится. И действительно, А. М. Жабинский, анализируя стили искусства разных эпох, сумел так выстроить века хронологии на своей схеме, которую назвал «синусоидой», что стало возможным свести по «линиям веков» эпохи, отличающиеся ярко выраженным стилистическим параллелизмом произведений изобразительного искусства.

Это открытие А. М. Жабинского безусловно будет полезным для разоблачения неверной хронологии, которая пока составляет костяк традиционной истории. Но, к сожалению, из одной неверной истории нельзя сделать другую, «верную», переставляя отдельные части. Если это и удастся когда-нибудь, то только применительно к истории Западной Европы. Так что историю всего человечества придется восстанавливать иными методами. Один из них, но не единственный – анализ эволюции науки и техники.

Античные механики

Герон из Александрии (умер, как считается, приблизительно в 70 году до н. э.) оставил потомкам не только трактаты, в которых описываются многие бывшие тогда в употреблении механизмы, но и первое сочинение об автоматах. Фигуры и их элементы двигались по прямой линии, по кругу, по произвольной кривой. Каждое движение производилось при помощи нитей, навернутых на барабаны или блоки различного диаметра и натягиваемых грузиками. В некоторых местах нити имели ненатянутые участки (петли) для того, чтобы одно движение запаздывало относительно другого.

С помощью таких автоматов проводились театрализованные и религиозные действия; наряду с малыми автоматами были и большие, управлявшие движениями статуй. Современный торговый автомат по принципу действия очень напоминает героновский автомат, выдававший святую воду в обмен на монетку. Есть утверждение, что Герон писал и о военных машинах, но это его сочинение до нас не дошло.

Кем он был? Предполагают, что землемером. Основания для такого предположения довольно смутны: якобы одно из наиболее полезных его изобретений напоминает теодолит, а другое – шагомер, прибор для определения пройденного расстояния.

Этот шагомер механически подсчитывал число оборотов вращающегося колеса; его можно уподобить современному счетчику километров на автомашине. Правда, никто этого прибора не видел, есть лишь сообщения, что он имел зубчатую передачу, причем изобретение зубчатой передачи иногда приписывают Архимеду. В свое время Леонардо да Винчи пытался сделать этот шагомер по описанию и понял, что прибор не работоспособен. То есть это могло быть некоторое теоретическое рассмотрение, которое никогда и не пытались сделать и никогда не применяли, так что вопрос о времени «изобретения» тоже чисто теоретический. Да и сама зубчатая передача для тех случаев, когда была нужна определенная точность, в те времена просто не могла быть сделана, а почему – рассмотрим позже, в главе об истории часов.

Сообщают, что Герон в трудах своих описал насосы, приспособление для автоматической регулировки фитиля и уровня масла в лампах, пожарную помпу и пожарную машину. Другие героновы механизмы в большинстве случаев представляют собой не более как механические фокусы или игрушки. Опять же, в натуральном виде этих приборов нет. Да и заявление, что их «описал Герон», сделал не сам Герон.

Историки науки пытаются объяснить такое положение тем, что ремесло было отделено от изобретательства (называемого «решением теоретических задач»). Любой «теоретик» хотел бы видеть воплощение своих задач в практике и старательно их описывал, желая привлечь внимание ремесленника или спонсора. Но если автор просто фантазирует, его фантастические приборы, естественно, не могли быть воплощены в практику. А описания остались.

Герону приписывают изобретение простейшей паровой турбины и ветряной мельницы, хотя существуют некоторые сомнения в правильности перевода текста, упоминающего мельницу. Но нам важно то, что здесь мы встречаемся с двумя устройствами, которые действительно можно было превратить в эффективно действующие первичные двигатели, однако это так и не было сделано до новейшего времени.

Можно предположить, что сам Герон не понял смысла своих собственных изобретений. Такое случается, хоть и редко. Но его работы читали другие и тоже не сделали никаких выводов. Такое могло быть только в двух случаях. Или на самом деле эти изобретения уже не только известны, но и воплощены в металл, – тогда Герон обычный популяризатор. Или, наоборот, технологии не позволяют создать такой механизм, – и тогда Герон обычный фантазер.

В любом случае для Герона техника была просто забавой. Турбина вращается сама по себе и ничего не приводит в движение. Ветряные лопасти крутят особое приспособление, но это не мельница, а всего лишь хитроумная безделушка.

В восточных (условно говоря мусульманских) землях ветряные мельницы появились приблизительно в VII веке, в Западной Европе – ближе к концу XII века. Поскольку Герон жил в Александрии, на византийской территории, то самая, на наш взгляд, возможная хронологическая точка для него – VI век, незадолго до появления мельниц в мусульманских странах, которые, понятно, при Героне еще не могли быть мусульманскими, поскольку пророк Мухаммед жил позже.

Изобретение пневматики историки отдают другому александрийскому механику – Ктесибию (100 или 150 год до н. э.) Он изобрел двухцилиндровый пожарный насос (который ни в чем существенном не отличается от современного), водяные часы, водяной оргбн, а также аэротрон – военную машину, в которой роль упругого тела играл сжатый воздух. Как пожарный насос, так и аэротрон представлял собой цилиндр с движущимися внутри них поршнями, так что в трудах Ктесибия мы имеем первое в истории техники упоминание о кинематической паре «цилиндр-поршень». Но опять неизвестно, когда это было написано, и опять нечто подобное есть у Леонардо да Винчи.

Далее вспоминают математика и механика Архимеда, который родился в Сиракузах на острове Сицилия, учился в Александрии, а погиб на родине: согласно легенде, во время осады его родного города римлянами он создал новые военные машины, которые надолго задержали превосходящие силы врага под стенами Сиракуз. Но все же город пал, и Архимед был убит. Когда много лет спустя в Сиракузы приехал Цицерон, он не сумел убедить местных жителей, что у них жил такой выдающийся механик.

Архимеду приписывают изобретение винта, усовершенствование зубчатого колеса, формулировку закона его имени, а также создание многих новых машин. Если учесть, что в начале XVII века, через 1800 лет после Архимеда, было известно всего лишь около сотни механизмов, то человечество должно быть ему неизбывно благодарно. Правда, само его имя еще в XV веке не было широко известно.

Важным источником, из которого черпают представления об античной технике, стали «Десять книг об архитектуре» римского архитектора и инженера Марка Витрувия Поллиона (считается, что он жил в I веке до н. э.). Десятая книга его сочинения посвящена машинам, и здесь же дано определение машины: «Машина есть сочетание соединенных вместе деревянных частей, обладающее огромными силами для передвижения тяжестей». Согласно Витрувию, машины и орудия различаются тем, что машины для выполнения работы требуют большого числа рабочих или применения большой силы (таковы, например, баллисты и давильные прессы), орудия же выполняют задание умелой рукой одного человека.

Здесь мы находим еще одно противоречие. Раннее Средневековье знало водоподъемное колесо. Оно было вертикальным, с прикрепленными к нему черпаками, которые перекачивали воду в оросительный желоб. На первых порах колесо вращал человек посредством топчака или ворота, потом стали использовать вола, затем – силу воды. Столетиями применение водяного колеса ограничивалось мукомольным делом, но в конечном итоге оно стало главным источником двигательной силы, на фундаменте которого протекали начальные стадии развития современной цивилизации. Так же много позже Витрувия применяли горизонтальное водяное колесо, вращающееся на вертикальном валу под действием потока воды, направляемого желобом.

А у Витрувия описана усовершенствованная разновидность водяной мельницы, с вертикальным колесом и горизонтальным жерновом, связанными между собой зубчатым (цевочным) зацеплением, похожей на нашу современную водяную мельницу. Уместно отметить, что зубчатое зацепление здесь было таким же, как и у водоподъемного колеса, которое вращал вол, но с передачей усилия в обратном направлении. Между тем ввести водяное колесо во всеобщий обиход выпало на долю средневековых механиков, что показывает: если Витрувий и был античным ученым, то эта античность непосредственно предшествовала Средневековью. Можно предположить, что жил он в XI или XII веке.

В одной поэме, которую относят к IV веку, упоминается приводящаяся в движение водой пилорама для резки мрамора. Однако трудно представить себе, чтобы какому-то изобретателю удалось использовать силу воды для сложного процесса резки мрамора задолго до того, как ее догадались применить даже для помола зерна.

Многие историки культуры считают Средние века (500-1450 годы) мрачной эпохой: она привела цивилизацию к гибели. Действительно, в рамках традиционной хронологии так оно и выглядит: на протяжении всей этой эпохи не было почти никакого прогресса, пока в период довольно-таки чудодейственного Возрождения люди не открыли повторно изящные искусства и науки Древней Греции и античного Рима, чтобы на их основе вернуться в лоно цивилизации.

Арабские и византийские достижения

Между арабской и византийской культурами, при всем сходстве все же существовал языковой барьер. Это привело к существенному расхождению в результатах научной работы, прежде всего в теоретических построениях. В то же время невозможно даже предположить, что арабские и византийские ученые не знали о работах друг друга.

Ученые арабского мира совершили немало открытий; принято считать, что в освоении знаний они опережали Запад на несколько веков. При дворе халифа аль-Мамуна в конце VII века было основано специальное учреждение – Дом мудрости, в котором он собрал ученых, владевших различными языками, во главе с известным математиком аль-Хорезми. Но чем же они занимались? Они переводили на арабский язык труды античных авторов по философии, математике, медицине, алхимии, астрономии!

Античные мудрецы в нашей улучшенной хронологии – это ученые Византии, творившие не в VI–I веках до н. э., а в IV–XII веках н. э., а значит, они просто современники арабских ученых. И в самом деле, арабский мир, непосредственно граничащий с землями Византии, вполне мог получать оттуда научные труды и переводить их. Ведь в Византийской империи уровень познаний в области практической механики был достаточно высоким; известно, что в Константинополе был арсенал с большим количеством военных машин.

Одновременно в границах Арабского халифата создавалась новая наука, причем ее создателями были все народы, населявшие халифат, – хорезмийцы, сирийцы, тюрки, египтяне, арабы, испанцы. И ведь все они были недавними подданными Византии, их земли отделились от империи лишь в VII веке, после зарождения ислама. Объединяющим для всех них был арабский язык, язык науки и религии. Поэтому совершенно справедливо считается, что главным источником знаний арабоязычных народов в области практической механики на начальном этапе были сочинения, переведенные с греческого на арабский язык. Но это был язык не мифических «древних» греков, а грекоговорящих византийцев.

Полученные знания были не только усвоены арабами, но и развиты ими. Так, в средневековом арабском сочинении IX века «Ключи науки» сообщаются сведения о простых машинах, о водяных и ветряных мельницах, о военных машинах и об автоматах. При чем же тут, спрашивается, «древние» греки?

Название «простые машины» в течение очень длительного времени применялось для обозначения простейших подъемных приспособлений – рычага, блока, наклонной плоскости, клина и винта. Строго говоря, ни одно из этих приспособлений нельзя в полном смысле назвать машиной, и произошел этот термин, вероятно, от неправильного перевода того слова, которым Герон Александрийский обозначил эти простейшие приспособления. Вплоть до конца XIX века и само понятие «машина» было неопределенным.

При халифах Харун-ар-Рашиде и аль-Мамуне (VIII–IX века) научная деятельность была на подъеме: строились астрономические обсерватории, здания для научной и переводческой работы, библиотеки. Получило развитие школьное дело, причем в некоторых случаях труд учителей очень хорошо оплачивался; предпринимались даже специальные путешествия учеников с учебными целями.

Было разработано много разных типов водоподъемных машин, приводимых в движение силой воды или силой животных. В Х-XI веках было повсеместно прекращено производство муки на ручных мельницах: их сменили водяные мельницы, которые устанавливались не только на реках и в устьях каналов, питавшихся водой за счет прилива, но даже были выстроены мельницы, которые приводила в движение вода, отступавшая во время отлива. В Месопотамии на Тигре действовало много плавучих мельниц. Мельницы Мосула висели на железных цепях посредине реки; каждая мельница Багдада имела по сто жернопоставов.

Подробный перечень химического оборудования, применявшегося арабами при перегонке, возгонке, растворении, кристаллизации веществ, описал в своих трудах ученый ар-Рази (865–925), знаменитый врач и алхимик иранского происхождения, работавший в Багдаде. Ар-Рази упоминает различные типы горнов, жаровни, фитильные и пламенные (нефтяные) горелки, литейные формы, мензурки, колбы, склянки, тазы, тигли, банки, литейные ковши, напильники, шпатели, молотки, щипцы и т. д.

Крупнейшим математиком и астрономом IX века был Сабит Ибн Корра. Именно в его переводах дошли до нас сочинения Архимеда, которые не сохранились в греческом оригинале (если такие были).

Известен трактат «Книга о механике», принадлежавший знаменитым астрономам и математикам Багдадской школы – трем братьям Бану Муса (IX-Х века). Среди механических устройств, описанных в их книге, имеются сведения о приспособлении для поддержания постоянного уровня воды в сосуде. Трактат братьев Бану Муса породил целый ряд комментариев и трактатов.

Механическим устройствам для поднятия воды посвящен трактат Абу-ль-Изза Исмаила аль-Джазари (XII–XIII века) «Книга о познании инженерной механики». Такого же рода устройства рассматриваются в трактате Мухаммеда Ибн Али аль-Хурасани «О водяных колесах». Многочисленные описания всевозможных механических устройств, применявшихся в разных странах ислама, содержатся в трактатах аль-Кинди Якута и Ибн Халдуна.

Важным районом научно-технического развития была Южная Испания, составлявшая Кордовский эмират Арабского халифата, а с 1-й четверти Х века сделавшаяся особым Кордовским халифатом. В результате взаимодействия культур многонационального местного населения в IX–XV веках там шел быстрый подъем общей культуры. В высших школах Кордовы, Барселоны, Гранады, Саламанки, Севильи, Толедо и других городов, помимо мусульманских официальных богословско-схоластических премудростей, преподавались философия, математика, астрономия, медицина и другие науки.

В библиотеке кордовского халифа Хакама II (2-я половина Х века) имелось до 400 тысяч рукописей. Здесь же были открыты и общеобразовательные школы. В научных центрах халифата велась большая работа по переводу античных рукописей с греческого на арабский и с арабского на латинский язык. В Кордовский халифат приезжали ученые не только со всех концов мусульманского мира (в том числе из Средней Азии, Ирака и т. д.), но и из христианских стран Европы. Так, изобретатель часов Герберт учился в школах Барселоны и Кордовы и великолепно знал арабский язык.

Ветряные мельницы впервые появились в Афганистане в IX веке: лопасти ветряного колеса располагались в вертикальной плоскости и были прикреплены к валу, который и приводил в движение верхний жернов. Почти одновременно с ветряными мельницами были изобретены и регулирующие устройства, необходимость в которых диктовалась тем, что крылья мельницы были связаны с жерновом напрямую, и скорость его вращения сильно зависела от силы ветра. В Афганистане все мельницы и водочерпальные колеса приводились в движение господствующим северным ветром и поэтому ориентированы только по нему. На мельницах были устроены люки, которые открывались и закрывались, чтобы сила ветра была то больше, то меньше, поскольку при сильном ветре мука горит и выходит черной, порой даже жернов раскаляется и разваливается на куски.

В странах Арабского халифата большое распространение получило ткацкое искусство. В Египте производились льняные и шерстяные ткани, и это мастерство перешло затем в Персию. Хлопок совершил обратное движение; его начали ткать в Индии, откуда он перешел в страны Средней Азии и Египет. В Х веке хлопчатобумажные ткани из Кабула вывозили в Китай и в Персию. Центром шелкопрядения была Византия, шерстяные ковры ткали в Армении, Персии и Бухаре, причем армянские ковры считались лучшими.

Такое массовое производство тканей для рынка явилось результатом совершенствования техники прядения и ткачества. Преобразование поступательного движения во вращательное с помощью педального механизма, первоначально освоенное в гончарном производстве, вошло в конструкцию прядильного механизма, а это улучшило качество пряжи и ускорило производство.

Была усовершенствована конструкция ткацкого стана, который в античные времена (легко предположить, что незадолго до изобретения этого ткацкого механизма) представлял собой примитивную деревянную раму с простейшими механическими приспособлениями. Теперь станок с подвижными шнурами для поднятия и опускания нитей после каждого пролета челнока был освоен ткачами Средней Азии и Ближнего Востока.

Крупнейшим ученым был руководитель Константинопольского университета (с 863 года) Лев, получивший прозвище Математика. Он изобрел систему световой сигнализации, с помощью которой сообщалось во дворец о событиях, происходивших в государстве. Также с именем Льва связано изобретение «рычащих львов» и «поющих птиц», приводимых в движение струей воды. Огромное значение имело применение Львом букв как арифметических символов: так он, по существу, подошел к основам алгебры. Лев составил медицинскую энциклопедию, включавшую выписки из старых книг.

К сожалению, нашествия внешних врагов нанесли византийской культуре огромный урон. В 1204 году крестоносцы взяли Константинополь и варварски разграбили его. Хотя через 60 лет Михаилу Палеологу удалось восстановить Византийскую империю, но ее экономика была подорвана, ремесло стало отставать от западноевропейского, а византийское купечество должно было уступить позиции купцам Венеции и Генуи. Вот почему византийские научно-технические достижения предшествовавшего периода приходится в значительной степени отнести к открытиям, по большей части безрезультатно исчезнувшим либо приписанным другим.

Начало прогресса в Европе

В Средние века, кроме силы животных и воды, начали осваивать, «механизировать» еще и силу ветра, что позволяло людям не ограничивать свою техническую смекалку лишь теми местами, где можно использовать водный поток. Казалось бы, вовлечение в технический прогресс все больших территорий и количества людей должны были инициировать подъем изобретательства.

Но нет: историки науки уверяют, что средневековые механики ничего не изобретали, а придуманные в античности машины почти не изменились. Даже когда появлялись новые машины, они по принципу действия не отличались от старых. Что интересно, как в годы Витрувия, так и тысячу лет после него машины делаются в основном из дерева, металлические детали крайне редки. Число механизмов, используемых при их построении, остается одним и тем же.

Западная Европа черпала свои технические знания из трех источников. Первым было развитие собственной техники. Второй источник – исламские сочинения XI–XIII веков. Третий – труды византийцев, которые попали в Западную Европу несколькими путями: в XIII веке в результате грабежа крестоносцами византийских ценностей, в том числе и культурных, или в XV веке после захвата Константинополя турками, когда многие ученые бежали на Запад, прихватив с собой свое наиболее ценное достояние – рукописи на греческом языке. Причем историки прямо сообщают, что эти византийские иммигранты привезли с собой в Европу целые библиотеки античных трудов.

Применение техники в Европе началось с использования водяного колеса. Оно упоминается почти во всех письменных свидетельствах VI и VII веков; видимо, новинка потрясла воображение летописателей. Затем шло постоянное внедрение колеса в практику. Например, на юге Трента и Северна (Англия) в 1086 году работали 5624 водяные мельницы, по одной приблизительно на каждые пятьдесят хозяйств. Этого, несомненно, было достаточно, чтобы коренным образом изменить условия жизни людей. Новая разновидность мельницы, приводимая в движение силой прилива, появилась на побережье Адриатического моря в 1044 году, а в Довере между 1066 и 1086 годом.

На первых порах водяное колесо, как и якобы в Древнем Риме, только мололо зерно. Но уже в XI веке кому-то пришла в голову мысль заменить рабочие органы мельницы – жернова – другими органами, предназначенными для выполнения иной работы. В простейшем случае на главном валу мельницы вместо цевочного колеса был жестко закреплен кулак, он «управлял» рабочим органом. Его стали применять для самых разнообразных нужд, например на сукноваляльном производстве для отбивания сукна в воде, чтобы становилось плотнее и прочнее. Прежде валяли руками, ногами и даже палками, но теперь это стали делать силой воды, которая поднимала падающие молоты посредством кулачков, установленных на валу колеса. В XIII веке подобные мастерские уже перестали быть редкостью. По такому же принципу в XI и XII веках стали строить кузнечные молоты и кузнечные мехи, в XIII веке появились бумажные фабрики, а в XIV – рудодробилки.

Силу воды применяли для толчения вайды (растения, дающего синюю краску) и дубовой коры. К концу XI века водяное колесо пришло в мелиорацию, в XIII – на лесопилки. Тогда же его стали использовать для затачивания ножей, а в XIV веке – для волочения проволоки, растирания красок и привода токарных станков. Зодчий Виллар де Оннекур из Пикардии, о котором известно, что он занимался строительством соборов, оставил эскиз с изображением мельницы, которая вместо жерновов имела пилу, приводимую в движение с помощью шарнирного четырехзвенника.

Итак, за триста-четыреста лет реального использования, а не в фантазиях историков, водяное колесо претерпело эволюцию от устройства, пригодного исключительно для размола зерна, до универсального двигателя, повсеместно используемого в различных отраслях промышленности.

Вслед за тем и ветряные мельницы, появившиеся в Европе к концу XII века, совершили быстрый количественный и качественный прогресс. Мы писали уже, что в странах ислама ветряные мельницы встречаются уже с VII века. Но устроены они были совсем иначе, нежели европейские: к ободу горизонтального колеса с жерновом, вращавшегося на вертикальном валу, крепили лопасти. Европейская же конструкция походила на современную ветряную мельницу, ее крылья отходили от горизонтального вала, вращение которого передавалось жернову парой зубчатых колес. По сути дела, это была водяная мельница Витрувия, в которой двигатель подняли наверх, и с лопастями для улавливания ветра вместо водяного колеса. Вряд ли она была простой копией восточной мельницы. Возможно, это был отклик людей, уже знакомых с водяными колесами, на рассказы, скажем, крестоносцев о том, что сарацины «запрягли ветер».

О ветряной мельнице в Европе впервые упоминается приблизительно в 1180 году в одном документе из Нормандии. До конца столетия она уже применяется от Йоркшира до Леванта. Конечно, приспособить ветряной двигатель для обслуживания каких-либо процессов, кроме мукомольного, было не так легко, но приблизительно с 1400 года она становится основой водоподъемных работ при осушении земель в Нидерландах. Иногда ее использовали как привод различных механизмов, например для рудничного подъемника в Чехии в XV веке.

Самые первые ветряные мельницы в Европе были козловыми, то есть весь корпус поворачивался на козлах для наведения колеса с лопастями на ветер. Это очень жестко ограничивало размеры мельниц. Затем появились шатровые мельницы, в которых ходовая часть помещена в неподвижный корпус, а поворотный шатер несет лопасти и шестерни. Ее мощность была уже в два-три раза больше, чем у козловых. По-видимому, такая мельница появилась к концу XIV века, но широкого распространения не получала вплоть до XVI века, пока голландские инженеры не усовершенствовали ее, использовав все потенциальные возможности механизмов. После этого стало возможным ее применение для многих производственных нужд.

Упряжь для скота

На протяжении многих столетий, вплоть до появления парового двигателя, только животные обеспечивали человеку скорость передвижения и перевозку грузов. Ясно, что разработка приспособлений для использования скота была очень актуальной.

Древняя упряжь была придумана для запряжки быков. Ее главным элементом было ярмо, покоящееся на холке быков, – к счастью, форма бычьей шеи позволяла сделать эту упряжь весьма рациональной. Однако она не годилась для онагра (это дикий осел), и в особенности для лошади. Шея у них неподходящая. Поэтому ярмо, когда оно лежало на холке лошади, прихватывали ремнем или хомутом вокруг шеи. По сравнению с современной упряжью, в которой хомут покоится на лопатках, эта упряжь была очень неудобной. Когда лошадь тянула повозку или плуг, ремень давил ей шею и душил, вынуждая становиться на дыбы или закидывать назад голову.

Кроме того, лошадей не умели ковать, а кожаные накопытники надевали только на сбитые ноги. В результате по меньшей мере две трети энергии лошадей тратилось впустую. Лошадиной тягой люди пользовались только для перевозки легких грузов, а тяжелые грузы продолжали перетаскивать вручную ценой неимоверных страданий.

А историки говорят, что коня широко применяли еще во времена Древней Греции и Рима! Но ведь в те времена не было упряжи. Очень долго не было ее ни для езды верхом, ни для одноконной, ни для многоконной езды; лишь в Средние века вошла в употребление рациональная и удобная упряжь.

Профессор Ярослав Кеслер высказывает вот какое мнение:

«…Посмотрим XI век. И что мы видим в источниках? Первый пример: на территории Италии в XI веке, в пересчете на сегодняшний курс, одна лошадь стоила 30 тысяч долларов. В настоящее время в Европе много народа может позволить купить себе лошадь за 30 тысяч долларов? Нет. В бартерном эквиваленте, в товарном, одна лошадь была эквивалентна 45 коровам, то есть лошади были исключительно дороги в XI веке и так же редки, как слоны сейчас. Второй пример, в том же XI веке. Вильгельм Завоеватель со своим полутысячным отрядом всадников, собранных со всей Европы с помощью папы Григория VII, высадившись на Британские острова, наголову разбивает на порядок превосходящую по численности армию Гарольда, пешую. Почему? А не было лошадей в Англии. Дело в том, что англосаксы пахали на быках, о лошадях и не слышали. Так что традиционная теперь английская любовь к лошадям возникла после Вильгельма Завоевателя. Это он их научил ценить лошадей.

А что же у нас на Руси, Русская Правда Ярослава Мудрого? Да там высшая мера устанавливается не за убийство свободного человека, не за измену, а за конокрадство. И в наших былинах мы читаем: «В одну сторону пойдешь – себя потеряешь, в другую сторону – коня потеряешь». Ни один наш былинный богатырь не шел туда, где «коня потерять». Летопись снабжена прекрасными иллюстрациями. Вот на этих иллюстрациях вы увидите, что на борзых конях сидят всадники, натягивают луки, поднимают сабли, только одна деталь – стремян нет у этих лошадей. А теперь те, кто занимался когда-нибудь верховой ездой, скажите, что произойдет, если у вас стремена отсутствуют, что произойдет, если вы будете пытаться натянуть лук или замахнуться саблей? Воевать так можно?…»

История развития современной упряжи весьма запутана. Считается, что в Китае сумели ее значительно усовершенствовать самое позднее ко II веку до н. э., введя мягкий хомут (форейтор). Он охватывал грудь лошади ниже, чем бычий, а приблизительно посередине его крепился горизонтально ременный тяж, что освобождало шею животного от давления. Но к китайским сообщениям надо вообще подходить очень осторожно, не слишком-то им доверяя.

Большего доверия заслуживают сообщения, что к VII–VIII векам у народов Передней и Центральной Азии, а также Сибири вместо дышловых повозок, в которые лошадей запрягали с помощью ярма либо нагрудных и нашейных ремней, появились повозки с оглоблями и постромками. Были наконец изобретены и такие важные части упряжи, как хомут, состоящий из деревянного остова – клешни с подшитой под него прочной (вначале обычно войлочной) подушкой-валиком. Хомут надевался на шею лошади и крепился таким образом, чтобы не стягивать животным дыхательного горла.

Вслед за Византией и в Европе в какой-то момент вместо ярма и дышла лошадей стали запрягать в оглобли. Упряжь подобного рода появилась здесь к IX веку и скоро прочно вошла в обиход. Современная упряжь с мягким хомутом, постромками и оглоблями распространяется повсюду в этом своем окончательном виде к XII веку.

Тогда же вошли в обиход подковы (X век), прибиваемые к копытам лошадей гвоздями, ведь в античную эпоху (то есть в предшествующий период) были известны лишь защитные сандалии с металлической подошвой, надеваемые на копыта животных. Правильно подковать лошадь – непростое дело!.. В XI веке появились стремена. В XII веке подковами и стременами стали пользоваться повсеместно. Запрягание лошадей цугом тоже распространилось лишь в Средние века.

Таким образом, люди научились наконец полностью использовать тягловую силу животных. В итоге снизились расходы на сухопутные перевозки. Теперь на сельскохозяйственных работах малоэффективных волов можно было заменить лошадьми и ослами. Лошадь в усовершенствованной упряжи заменяла 10 человек, а хорошее водяное колесо или хорошая ветряная мельница – работу 100 человек.

Военная техника

• Каждое племя спешит со своим оружием в битву,
• Римлянин – каждому цель: там стрелы летят отовсюду,
• Факелы, камни летят и от воздуха жаркие ядра,
• Что расплавляются в нем, разогретые грузным полетом.
• Тьмы итурейцев, мидян и вольные шайки арабов,
• Грозные луки у всех и стрелы пускают не целясь;
• Мечут их в небо они, что над полем раскинулось битвы.
• Сыплются смерти с небес; обагрен, не творя преступленья,
• Тот чужеземный булат; беззаконие все собралося
• К дротикам римским теперь: весь воздух заткан железом,
• Мрак над полями навис от стрел, несущихся тучей.

Марк Анней Лукан (39–65)

Теперь перейдем к описанию военной техники. Отвлечемся от хронологии, посмотрим, что о ней вообще сообщалось.

Итак, совершенствование лука и пращи привело к изобретению военных машин. Среди них называют катапульты, которые метали стрелы, и баллисты, метавшие камни. Движителем этих машин была упругая сила канатов, свитых из воловьих жил или из волос. Считается, что военные машины – первые приспособления, размеры которых рассчитывались, причем расчетным модулем служила величина отверстия, через которое пропускался канат. Были малые машины, метавшие камни по 0,8 кг весом, но строились и машины внушительных размеров, которые метали камни по 80-120 кг.

Китайский древнейший камнемет представлял собой упругий шест, вкопанный в землю, к которому крепилась праща, несущая «снаряд» – камень. В Европе некое подобие такого камнемета называлось фрондиболой.

Мощной метательной машиной для бомбардировки крепостей по высокой траектории и на значительном расстоянии был монанкомн или, по латинским источникам, онагр. В основе этого сооружения лежала очень прочная горизонтальная рама с натянутым внутри него толстым жгутом, скрученным из воловьих жил или волос. В этот канат вставлялся прочный рычаг, к свободному концу которого подвешивалась праща с камнем. Посредством особых приспособлений рычаг заводился вниз, при этом витой канат приходил в боевое положение, затем освобожденный рычаг мгновенно выпрямлялся, а находившийся в праще камень выбрасывался с большой силой.

Палинтон (баллиста) также бил навесным огнем. Это устройство имело более сложную конструкцию. Внутри двух прочных вертикальных рам, по обеим сторонам боевого желоба, имевшего наклон 45°, натягивались толстые канаты. В пучки витых канатов вставлялись прочные рычаги, свободные концы которых соединялись крепкой тетивой, ходившей вдоль боевого желоба. С помощью приспособления натягивали тетиву, при этом рычаг и канаты приводились в боевое положение. Перед тетивой помещали камень. Выстрел производился спуском тетивы: канаты принимали первоначальное положение, тетива выпрямлялась, и камень, следуя направлению боевого желоба, выбрасывался с большой силой.

Если эти устройства были рассчитаны для стрельбы камнями, то евтитон, или катапульта, предназначался для метания дротиков и громадных стрел. Устройство евтитона было близко к палинтону, однако находившийся между рамами желоб был расположен под углом не 45°, а горизонтально. Эта метательная машина использовалась для ведения настильного огня.

Метательные машины, в зависимости от их мощности и характера снарядов (каменные ядра, стрелы, зажигательные сосуды, корзины с ядовитыми змеями, зараженная падаль и т. д.), обслуживались командой от 4 до 10 специально обученных механиков и их помощников. Камнеметы и тяжелые стрелометы предназначались для разрушения не очень прочных укрытий противника, его орудий и кораблей. Легкие стрелометы поражали живую силу противника. Снаряд, выпущенный из метательного устройства, мог точно попадать в цель на дистанции 100–200 шагов, дальность стрельбы составляла около 300 метров. Существовали специальные прицельные приспособления и приборы для изменения траектории.

Историки утверждают, что такую технику имели древние – китайцы, греки и римляне. Но точно о таких же устройствах сообщают средневековые источники, и что важно: только в эту эпоху для их производства были соответствующие материалы, а главное, большое количество городов, населенных ремесленниками, производителями техники. Так что здесь, скорее всего, ошибка в датировке.

Но не менее интересно, что многие военные машины в том виде, как они описаны, в реальном применении или не могли быть полезными, или попросту не могли действовать.

Например, византийский механик Деметрий Полиоркет изобрел для осады крепостей большое количество осадных сооружений. Среди них были специальные укрытия от метательных снарядов – черепахи для земляных работ, черепахи с таранами, а также галереи, по которым можно было безопасно проходить и возвращаться с этих работ. В это можно поверить. Но самым значительным сооружением, изобретенным Полиоркетом, была гелепола – движущаяся башня пирамидальной формы на восьми больших колесах, окованных железными шинами. Вот возможность построения такой башни представляется весьма сомнительной.

Башня была девятиэтажная, до 35 метров и выше. На каждом этаже располагались камнеметы и стрелометы, а также отряды воинов для штурма крепости. Фасад ее, обращенный к неприятелю, был обшит железным листом, что предохраняло сооружение от зажигательных снарядов. Когда гелепола с помощью 3400 человек пододвигалась вплотную к крепостной стене неприятельского города, а сопротивление защитников было подавлено градом камней и стрел, с гелеполы на стены перекидывались мостки, по которым воины устремлялись на приступ.

Но если земля неровная, ни двигать эту махину, ни управлять ею нельзя. Те, кто это описывал, не знали о трении в осях. Неслучайно сегодня огромные подъемные краны ездят по рельсам, уложенным на ровной местности. Правда, подобные устройства применялись в позднее Средневековье, но были они не столь массивными, имели железные ступицы и оси, и представляли собой, по сути, защищенные тяжелые штурмовые лестницы.

Наряду с динамическими военными приспособлениями, созданными для экономии человеческой силы, описаны иные приспособления, которые можно назвать кинематическими: они служили для преобразования не силы, а движения. Это своего рода автоматы, происхождение которых полагают весьма древним. Вершина военной инженерной мысли античных греков – полибола, метательная машина для горизонтальной автоматической стрельбы. В полиболе натягивание тетивы, подача стрелы и выстрел производились автоматически, с помощью бесконечной цепи, которая приводилась в движение вращением особого ворота.

Основным оружием дальнего действия и греков и римлян служила машина, напоминающая артиллерийскую установку, в которой использовалась не сила взрывчатого вещества, а упругость скрученных веревок. Историки утверждают, что установки подобного рода были изобретены в начале IV века до н. э. После целого ряда усовершенствований они стали бросать камень весом до 30 килограммов на расстояние 180 метров. Архимед, говорят, значительно усовершенствовал конструкцию таких механизмов.

В дальнейшем Ктесибий (приблизительно 100–150 года до н. э.) и Фило из Византии (примерно 180 год до н. э., весьма недостоверные даты) пытались усовершенствовать подобную артиллерию. Фило, в частности, предлагал заменить скрученные веревки бронзовыми пружинами или сжатым воздухом. Ни одна из этих попыток не увенчалась успехом, так, может быть, многие из описаний – плод труда научно-технических «фантазеров» Средних веков?…

В 1982–1983 годах журнал «Техника и Наука» провел дискуссию, обсудив достоверность сообщений о военной технике древности. Начал дискуссию Д. Зенин (№ 5, 1982), объявивший военные машины античных и татаромонгольских воинов вымыслом, затем к ней присоединились военные, историки и просто рукастые ребята, не поленившиеся собрать катапульту.

И. Старшинов, поддерживая традиционную версию истории военной техники, пишет:

«…Непонятно, что хочет сказать Д. Зенин, приводя величину импульса силы: то, что выбрасывание более тяжелых снарядов требует и большего импульса силы, ясно и без того. Очевидно, правильная постановка вопроса будет следующей: могла ли аккумулирующая система, использованная в машине, накопить энергию, необходимую для вылета снаряда с определенной скоростью. Но этот вопрос Д. Зенин обходит молчанием. Вместе с тем в свое время П. Львовским были проведены достаточно глубокие теоретические исследования устройства торсионных машин (баллист и катапульт), на основании которых им были выведены формулы, позволяющие оценить не только дальнобойность орудий и скорость вылета снаряда из установки, но и такие характеристики, как вес и размеры этих орудий, а также силу, которую необходимо приложить для взвода устройства…

Учитывая, что знания древних по баллистике находились на довольно низком уровне, Львовский вполне резонно предположил, что основным видом стрельбы из метательных машин должна быть прямая наводка, в силу чего угол вылета снаряда из установки был, в общем, небольшим (очевидно, не более 20–25°). Приняв этот угол равным 20°, Львовский получил, что скорость вылета снаряда составляла для катапульт 44 ± 4 м/с и для баллист 65 ± 5 м/с. Соответственно дальность полета снаряда была 100–150 м для катапульт и 230–320 м для баллист. Это, в общем, не так уж мало, особенно если учесть, что дальнобойность античного лука не превышала 100 м.

Если считать, что метательная машина взводится механизмом с передаточным отношением 1:4 и что максимальная сила, развиваемая человеком, составляет 80 кгс и непосредственно на взводе машины работают 4 человека, то получаем, что этих усилий достаточно для стрельбы катапульт, метающих снаряды весом до 30 кг, и баллист, метающих снаряды весом до 2 кг. Кроме того, более сложные передаточные устройства, а также большее количество обслуживающего персонала делает возможной эксплуатацию более мощных машин. Так что в машинах Архимеда, метавших камни весом до 80 кг, нет ничего неправдоподобного, хотя результаты, показанные ими, были для своего времени безусловно рекордными».

Подполковник П. Солонарь, отвечая, сообщает такое мнение:

«Труд, затраченный П. Львовским, бесспорно, заслуживает самого глубокого признания, но для баллист не учтен опрокидывающий момент, возникающий при соприкосновении метательного рычага с опорной балкой при выстреле, и такой важный компонент, как сопротивление воздуха снаряду. Кроме того, П. Львовский своими расчетами прежде всего доказал, что более или менее транспортабельными были весьма посредственные установки, рассчитанные на вес снаряда до 5 кг. Если бы снаряды этой массы могли поражать групповую цель, применение метательных установок было бы вполне рентабельно.

Создание же деревянного сооружений массой в 9,6 т, способного переносить ударные нагрузки, при всем уважении к гению Архимеда находится до сего времени за пределами даже наших технических возможностей.

Само использование «сложных передаточных устройств» делает систему мало пригодной для боевого использования по причине низкой надежности. Уровень сложности техники должен соответствовать уровню подготовки обслуживающего штата.

Конечно, с позиций последней четверти XX века вес боевой системы в 0,5 т можно считать умеренным, особенно если ее поставить на колеса с пневматическими шинами, но время вероятного практического их применения было эпохой деревянных ободов, к тому же отсутствовали амортизаторы, я уже не говорю о дорожных покрытиях. Кроме того, большие габариты чудо-машины ограничивали маневр, исключая всякую неожиданность для противника. И поэтому для ведения боя совершенно бесполезны».

Далее П. Солонарь высказывает сомнения в пользе метательных машин при осаде крепостей, кроме случаев использования зажигательных снарядов, и пишет:

«Применение установок в полевых сражениях более чем бесперспективно, поскольку предельная дальность стрельбы этих грозных орудий – 150–250 м – расстояние, которое легкая конница, рыцари и пехота пройдут за считанные минуты. Поэтому если первый залп и выведет из строя несколько бойцов противника, то второго залпа не будет, ибо, пока прислуга будет перезаряжать свои орудия, атакующие успеют подойти к противнику вплотную и вступить в рукопашную.

Обеспечение переправ при указанных расчетных дальностях стрельбы представляется бесполезным.

Защита берегов от высадки десантов могла бы иметь место, если бы обороняющимся заранее было известно точное место высадки десанта, и одного залпа установок было бы достаточно для нанесения ощутимых потерь десантно-высадочным средствам противника. Но поскольку уже первый залп выдавал бы присутствие грозного оружия, то перенос плацдарма метров на пятьсот полностью выводил бы десантников из-под обстрела.

Утверждения о хорошей обученности и большом опыте осад и штурмов, которым обладали рыцари и кнехты (активные бойцы Средневековья), не верно. Рыцари обучались в домашних условиях как единоборцы, так же подготавливались и стрелки, кнехтов никто ничему не учил.

Штурмы стали возможными только с появлением взрывчатых веществ, до этого осадное дело сводилось к разорению окрестностей и прекращению подвоза продовольствия блокированному объекту.