1.3. Изобретения и открытия каменного века

1.3.1. Орудия и технологии палеолита

Как уже говорилось, важнейшим отличием хабилиса от австралопитека стало его стремление, а затем и умение производить простейшую обработку каменных обломков с целью придания им формы заостренного рубила, скребка или сечки. Эти чопперы стали первыми рабочими инструментами пречеловека (1.5-1 млн. л.н.), резко расширив его возможности и мастерство. Так рубило служило для снятия древесной коры, долбления и сваливания деревьев, дробления костей животных. Скребло использовалось для снятия и очистки шкур животных, сечка – для разделки мяса и других продуктов. Отсутствие в этом реестре орудий охоты говорит о том, что почти на всем протяжении палеолита архантропы оставались трупоедами, занимаясь собирательством пищи и поисками падали. Эти операции в немалой степени способствовали росту мозговой мощи и коммуникабельности архаитропа, увеличивая его превосходство над хищниками.Из сечки с зазубринами постепенно возникла кремниевая пила, пригодная для распиливания дерева, костей и даже некоторых камней. Изготовление этих орудий требовало больших усилий: чтобы сделать каменное рубило, нужна была сила рук, превосходящая силу современного мужчины. И только к концу палеолита был достигнут качественный скачок в этом направлении – изобретение деревянной рукоятки, – которая многократно (до 10 раз) увеличила эффективность рабочих операций при рубке деревьев, костей, при охоте на диких животных и защите от них и т.д. Вместе с каменным топором появился каменный молоток, копье с каменным или костяным наконечником, гарпун и другие рычажно–ударные инструменты. Их появление было связано с изобретением способов крепления каменного наконечника к рукоятке (привязыванием, забиванием в отверстие). Весьма оригинальный способ крепления каменного топора к деревянной рукоятке придумали индейцы Мезоамерики: они забивали каменный топор внутрь щели расщепленного растущего дерева, а когда трещина зарастала, дерево срубали и вытесывали из него топор с рукояткой.

Рукоятка и копье сделали древнего человека самым эффективным охотником, положив вместе с тем начало производству охотничьих орудий и инструментов. Возникли операции распиловки и сверления камня, его шлифовки и сопряжения с деревянными и костяными элементами. Сверление осуществлялось верчением полой кости животного, заполненной кварцевым песком, внутри выбитой в камне луночки. Интересно, что этот метод «кольцевого сверления» был впоследствии уже в XIXв. изобретен заново для сверления пушечных стволов! После освоения огня луночка делалась более остроумным способом: камень нагревался на костре, после чего в ту его точку, где делалась луночка, сцеживались капельки холодной воды, из-за чего от камня отскакивали мелкие осколки. Постепенно стали появляться вкладышевые орудия и инструменты, в которых каменный наконечник по мере износа заменялся другим аналогичным. Особую значимость такие инструменты получили в мезолите, когда начавшаяся аграрная революция потребовала новых инструментов для обработки земли и сбора злаков. Наибольшую известность и распространение получили т.н. «жатвенные ножи», предназначенные для быстрого срезания стеблей, колосьев, трав и прочих растений. Фактически они выполняли функции современного серпа, представляя собой дугообразную деревянную или костяную оправу с канавкой, в которую плотно друг к другу вставлялись острые кремниевые микролиты одинаковой формы (треугольной, трапециевидной, ромбовидной). Одинаковая форма и размер микролитов обеспечивали простоту их замены при потере или поломке любого из них. Такие микролиты характерны для всех стоянок мезолитического человека, и именно они позволили ему почти полностью отказаться от охоты и существовать за счет земледелия и скотоводства.

Важнейшим прорывом культуры хабилиса стало использование огня, начавшееся около полумиллиона л.н.. Сначала «дикий» огонь (точнее – тлеющие угли) переносили в специальной корзине, обмазанной глиной. Однако 150 тыс. л.н. кроманьонцы научились сами добывать огонь, высекая искры от удара кремней на сухую солому и листья (неандертальцы так и не овладели этим искусством). Затем они научились добывать огонь трением, вращая ладонями палочку, нижний конец которой упирался в сухую щепу. После изобретения лука этот способ был усовершенствован, и для вращения палочки стала использоваться тетива лука. Этот же способ стал использоваться и для сверления отверстий в камне. Так возникло одно из великих изобретений каменного века – смычковая дрель. Для создания продольной силы палочку нажимал второй человек, однако к концу мезолита кто-то догадался использовать вместо него нажимной рычаг с каменным грузом на конце (рис. 1.1) Это – первый в истории станок, сочетающий вращение режущего инструмента с его осевой подачей! Еще одним достижением неолита стал коленчатый рычаг (кривошип), служащий до сих пор в качестве коловорота. Завершающей технологической операцией каменного века стала шлифовка изделий, благодаря чему человек смог придавать камню любую форму и гладкость. Делалась шлифовка посредством подсыпания кварцевого песка между шлифовальным камнем и заготовкой. Позднее была освоена мокрая шлифовка и даже полировка изделий (при использовании вместо песка пемзового порошка, а вместо шлифовального камня – лоскута кожи), позволившая изготавливать даже каменные зеркала!

Прогресс технологии древнего каменного века (от архантропа до кроманьонца), можно проследить на примере эволюции техники изготовления каменных зубил – самых распространенных орудий труда и охоты. Так если в самых ранних найденных образцах из 1 кг камня получали 10 см острой кромки, то в эпоху неолита ее общая длина достигала нескольких метров! Это означает, что производительность труда каменотеса возросла в 50–60 раз! Кроме того, «человек умелый» постепенно стал переходить от изготовления первичных орудий (рукоятки, биты, зубила) к изготовлению инструментов, т.е. орудий, служащих для изготовления других, более сложных орудий. Стоит заметить, что лезвие каменного ножа, изготовленное из обсидиана, может быть более острым, чем современная стальная бритва или скальпель. Каменный нож и сегодня находит применение у некоторых народов при совершении ритуальных действий (таких как обрезание крайней плоти, возникшее еще у древних египтян, а позднее перенятое иудеями, арабами и другими народами). Результатом этих достижений стала большая экономия времени изготовления каменных орудий: к эпохе неолита для изготовления и шлифовки топора из твердого нефрита требовалось всего 25–40 часов.

Отдельного внимания заслуживают многочисленные деревянные поделки древнего человека: это обычная палка, позднее ставшая основным орудием охоты – палицей, утыканной острыми зубцами (каменными или костяными), это бумеранг, до сих пор используемый некоторыми туземцами при охоте, это всевозможные виды ловушек (изгибные, крутильные, вздергивающие). Именно от ловушек ведут свое происхождение лук со стрелами (около 15–12 тыс. л.н.), праща, арбалет, а позднее и щипковые музыкальные инструменты. Эти охотничьи ловушки стали первыми машинами в истории человечества, т.к. в них впервые был использован процесс преобразования потенциальной энергии в кинетическую. И как в любой нынешней машине здесь возникли такие понятия как её КПД (под которым, очевидно, следует понимать отношение кинетической энергии стрелы к потенциальной энергии лука), устойчивость древка стрелы при ее разгоне на тетиве (эта проблема аналогична современной проблеме изгибной устойчивости корпуса ракеты на ее активном участке) и др. Вопросами оптимизации статических, геометрических и динамических характеристик лука занимались на протяжении тысячелетий мастера многих стран и континентов. В результате им удалось добиться замечательных результатов. Так у тяжелого индейского лука стрела длиной 1м. могла поражать цель на расстояниях до 450 м. (тетиву его приходилось натягивать посредством ног)! Секрет такой эффективности лука заключался в том, что его древко делалось из трех слоев так, что волокна сердцевины и двух наружных слоев располагались ортогонально друг другу. Фактически это был композитный материал! Широко композитные материалы применялись и при строительстве глинобитных жилищ в Месопотамии (тростниковое армирование сырой глины), а также при изготовлении кирпичей (армирование соломой), о чем упоминается даже в Библии.

Заканчивая разговор о луках, стоит упомянуть, что в средневековой Европе наиболее совершенные луки были у англичан – длина такого лука лежала в пределах от 180 до 220 см, дальность стрельбы – от 200 до 250 м, а скорость вылета стрелы приближалась к 100 м в секунду. При хорошем наконечнике тяжелая стрела (массой 100–150 г.), выпущенная из такого лука, могла пробивать рыцарскую кольчугу! Однако стрелять из английского лука можно было только стоя. Для стрельбы с лошади наиболее удобными были турецкие и монгольские луки длиной 70 см, допускавшие скорострельность 10–12 выстрелов в минуту (из пешего положения). В конце палеолита и начале мезолита появились первые прототипы духовых музыкальных инструментов – флейты, свистки, дудки и пр.