Техника: от древности до наших дней
Шрифт:
В Риме представитель Александрийской научной школы архитектор и инженер Марк Витрувий написал «10 книг об архитектуре», в которых обобщил не только опыт античного строительства, но и развитие отдельных областей науки и техники, описаны различные механизмы для поднятия тяжестей и дано определение машины. Машиной в то время называли двигатель. Это понятие также сформулировал Марк Витрувий, писавший, что машина представляет собой связное соединение деревянных частей, обеспечивающее большие преимущества для поднятия грузов. Такое понятие о машине просуществовало много веков. В современном понимании машина — это механическое устройство с согласованно работающими частями, осуществляющее целесообразные движения для преобразования энергии, материалов или информации.
Наша эра
Техника ремесленного производства эпохи феодализма (V–XV вв)
Техника производства, основанная на дешевом рабском труде, была на низком уровне, хотя и более совершенная, чем при первобытнообщинном строе. На смену рабовладельческому способу производства пришел феодальный с применением железа во всех областях техники и быта. Из железа ремесленник мог изготовить орудия высокой твердости и остроты, которым не мог противостоять ни один камень или известный тогда металл. При феодальном способе производства происходит дальнейшее развитие техники, но совершается оно медленно, с использованием ручных орудий труда и механизмов.
Процесс перехода от рабовладения к феодальному в разных странах проходил не единовременно, однако суть его везде заключалась в том, что возникшие противоречия между производительными силами рабовладельческого строя и его устаревшими производственными отношениями вели к установлению нового строя — феодального.
Феодальный строй повсеместно характеризовался крупными дворянскими землевладениями в сочетании с надельным крестьянским землепользованием. В основе производственных отношений лежит собственность феодала на землю и неполная собственность на крепостного крестьянина, то есть личная зависимость непосредственного производителя материальных благ. Без личной зависимости крестьянина от феодала было бы невозможно заставить его работать на феодала. Одним из важнейших рычагов этого принуждения была собственность феодала на землю, инвентарь, скот.
Орудия, при помощи которых ремесленники и крестьяне в это время обрабатывали почву, собирали урожай и изготовляли орудия производства, были очень просты, как очень прост был и сам труд. Примитивная агротехника, которая состояла в переложной системе земледелия, с подсекой в лесной полосе, основывалась на использовании сохи с железным лемехом, серпа, косы и лопаты. До появления мельниц зерно мололи вручную на каменных жерновах. Крестьянское хозяйство делало и предметы труда.
Техника изготовления кос, серпов, ножей, посуды, одежды и многого другого была рутинной. В то же время многие орудия труда крестьянина и ремесленника начинали получать ту наиболее рациональную форму, которая затем просуществовала без изменения в течение веков. В этом сказалась многовековая предыдущая практика, которая вынуждала придавать рациональную форму немногочисленному набору инструментов. Большинство орудий этого периода времени было деревянными, что не задерживало производительность труда.
Несмотря на медленное развитие техники, феодальная эпоха оставила замечательные памятники народного творчества, величественные строительные сооружения готической архитектуры. К X–XV векам относится строительство подъемных мостов, крупных кораблей, мельниц, плотин, создание всевозможных машин, метательных орудий. Новый строй вызвал к жизни более сложную и совершенную технику, расширялись естественнонаучные и технические знания.
В Европе появлялись трактаты по медицине, географии, переведенные с греческого, проводились наблюдения за звездами, планетами, не прекращались занятия математикой и механикой. Но переводные трактаты почти ничего не давали практике, наука была подчинена церкви, ею в основном владели монахи и иные служители культа.
В Южной Америке, в Андах, в империи инков находились постройки храмовых комплексов, среди которых находился храмовый комплекс Тиауанако. В раскопках развалин возле озера Титикака археологи обнаружили три храма и четыре административных здания, установленных на возвышающихся платформах. Каменная кладка этих сооружений была монолитной. Техника строительства вызывала изумление. Некоторые блоки весили до 100 тонн. Их разрезали и подгоняли с удивительной точностью. Массивные ворота — Ворота Солнца были сделаны из одного каменного блока. На их перемычке вырезана фигура божества с круглыми выпученными глазами, а над ней шел нимб из змеи и голов животных семейства кошачьих. В каждой руке статуи было по жезлу, один из которых увенчан головой кондора. Такое изображение божества обнаружено во многих районах Анд. К северу от Тиауанако лежали империя Уари, где были отлично спланированные города и сети хороших дорог. Когда инки завоевали королевство Чимуор, то обнаружили, что столица Чан-Чан, один из самых крупных городов в Южной Америке, насчитывала 36 тыс. жителей. Поля Чиму орошались с помощью такой системы ирригации, которой не было равных по масштабам и эффективности. Ремесленники Чиму считались одними из лучших в Америке. Большая часть золотых изделий инков, позже так поразивших конкистадоров, была выкована руками местных мастеров. Инки были изумлены таким богатством и таким разнообразием талантов покоренного народа. Они поглотили эту культуру, заставив работать на себя и сами стали учениками. Градостроительство покоренных народов было использовано при реконструкции столицы империи инков Куско. Были построены дворцы и храмы, включая храм-крепость Саксауаман. За образец повелитель империи инков взял гражданские памятники из более ранних культур. Строители Уари стали первыми городскими планировщиками в Южной Америке. Инки переняли их искусство. Каменная кладка инков была удивительно прочной. Они готовили камни одинакова размера и укладывали их в ряд, но чтобы добиться абсолютной точности кладки и ее прочности, они делали верхнюю поверхность каждого блока слегка вогнутой, образуя похожую на губку впадину, в которую должен был входить верхний камень с выпуклой нижней поверхностью. Их стены свободно выдерживали любые землетрясения, сохранившись до наших дней. Инструментами строителям служили бронзовые ломики и булыжники. Никаких других инструментов у инкских каменщиков не было. Города инков отличались исключительной чистотой, а поля поражали испанцев сложностью систем орошения. У инков существовали высокие стандарты чистоты, хотя у многих из них не хватало воды для мытья.
Около 1120 г. В Англии монах Ательгарт перевел с арабского «Элементы Эвклида».
1150 г. В Германии в монастыре в Дизибоденберге настоятельницей написана «Физика» из четырех книг, содержавшая первые ростки немецкой ботаники и зоологии.
1200 г. В Италии Леонардо Пизанский (Фибоначчи) завершил переводы математики арабов. Его труд «Книга абака» («Книга счета») рассказывает о действиях над дробями, о тройном правиле и многом другом. По этой книге учились поколения купцов и ремесленников в средние века.
Для переноса и подъема тяжелого груза строятся подъемные краны с блоками, приводимые в действие педальным устройством.
В течение всего первого тысячелетия н. э. заметно преимущество китайской техники над европейской. При строительстве каналов в последний период до н. э. и в начале нашего летоисчисления китайцы использовали однокамерные шлюзы. В тот же период в Китае построены часы, действующие с помощью водяного колеса. В 67 г. н. э. в Китае построен первый известный мост на цепях. При транспортировке груза или материалов использовались ролики — важное изобретение, которое стало известно в Европе только в следующем тысячелетии. Китайский астроном Чанг-Шэнг сконструировал звездный глобус и изобрел сейсмограф.
В Риме правителем Веспасианом заложен Колизей — круговой амфитеатр, вмещающий более 50 тыс. зрителей (по другим источникам, до 90 тыс.). Ко времени строительства Колизея у архитекторов накопился большой опыт создания таких огромных зрелищных сооружений, однако Колизей превзошел все, что было до него. Его овальная эллиптической формы арена имела оси длиной 54 и 86 метров, длина общий осей здания — 156 и 188 метров, высота наружных стен — 48,5 метра. Сидения были мраморные, концентрические стены — из травертина, радиальные — из туфа и бетона, некоторые арки — из кирпича. Для защиты публики от дождя и палящего солнца над ареной можно было натягивать полотняный тент, который крепился на высоких мачтах, вставленных в консоли четвертого яруса. В нишах этажей стояли беломраморные статуи. Арена имела деревянный, обычно засыпаемый песком пол, который мог подниматься и опускаться. Иногда она заполнялась водой с помощью подходившего к зданию рукава акведука, и тогда в Колизее устраивались настоящие морские сражения с подлинными кораблями.
На праздник в честь торжественного открытия Колизей съехались гости со всего света. Продолжался праздник 100 дней. В народ бросали тессеты, по которым счастливцы получали различные подарки — от 10 головок салата до 10 фунтов золота. Публику обносили корзинами с угощениями — печеньем, домашней птицей, сливами, орехами, финиками. В Колизее проводили и спортивные состязания и показывали прирученных зверей. В нем происходили жестокие бои гладиаторов.
После падения Римской империи Колизей постепенно разрушался. В конце XIII века Колизей был превращен в каменоломню. Из него было построено 23 дома видных фамилий, в XIV и XV веках — шесть церквей, в 1495 году из материала Колизея была построена папская канцелярия, в XVI веке из квадров Колизея строили мосты, в 1704 году материал Колизея использовали для постройки гавани. И все это это уникальное сооружение поражает своим величием.