5.4.2.Представления в области метеорологии

Метеорология, как знание погодных примет и умение определять погоду, также основывается на физических знаниях. Народное погодоведение в древней Руси было развито достаточно четко, что подтверждается сохранившимися до наших дней пословицами и поговорками: луна бледна - к дождю, дым стелется по земле - зимою оттепель, а летом дождь; столбом - к морозу и ясной погоде и др.

Определение погоды сводилось, как правило, к констатации оптических явлений солнца, луны и звезд. А установление связи между атмосферными явлениями и их предвестниками не приписывалось колдовству. Так, считалось, что роль «насоса», доставлявшего воду на «небо», выполняла радуга; дождь рассматривали как «собрание воды», пористое вместилище воды и т.д. Однако истинных причин дождя и снега, града и росы, грозы и радуги, по-видимому не знали, так как появившиеся в XV-XVII вв. на Руси переводные сборники метеорологического содержания («громовники») не получили широкого распространения. Большой комплекс разнообразных представлений связан на Руси с грозами. В пантеоне языческих богов Перун - бог грома и молнии, занимал одно из первых мест. Летописцы-христиане отдавали грозе значительную дань, описывая частые пожары, вызванные этой стихией природы. Вместе с тем причиной разрушительных действий грозы они считали гром, а молнию - производной от грома.

Практика исследования всевозможного рода предметов и явлений, находящихся на большом расстоянии от наблюдателя, ставила вопрос об определении истинных размеров объектов, что было возможно выяснить лишь на глаз путем сравнения.

В богословской литературе часто упоминаются «первоэлементы», из которых состоит видимый мир. Так, в «Шестодневе» экзарх Болгарский писал о соединении земли с воздухом посредством воды, об общем качестве воздуха и огня - теплоты и др. Об атомистике на Руси знали единицы. Атомы невидимы, но существуют реально. Они вещественны, материальны как и тело, которое они образуют. Однако по «священному писанию» не все, что человек видит и ощущает, материально, вещественно. Поэтому согласиться с тем, что природу видимых вещей составляют атомы и неделимые тела, не могло даже большинство образованных людей феодального сословия. Что уж говорить о русском крестьянине и ремесленнике, для практического склада мышления которых это было слишком парадоксальным. Невидимость атомов была сходна в их представлении с невозможностью понять и представить бездонность неба, бесконечность вселенной и т.д.

Таким образом, большинство представлений различных слоев русского общества в области метеорологии в X- первой половине XVII вв. достаточно живучи, так как вошли в легенды, песни, сказки, загадки, былины, изобразительное искусство. В ходе наблюдений за природными явлениями на Руси складывались представления, во многом сходные с тем, что несла переводная литература того периода, с которой были знакомы лишь единицы.

5.5.Механика

Для России, как и Западной Европы рассматриваемого периода характерен отрыв теоретической механики от механики прикладной. В раннем средневековье (IX-XIII вв.) Русь прошла те же этапы развития технической мысли, что и страны Западной Европы. Этому раннему периоду развития механизмов свойственно использование в них низших кинематических пар: вращательные (колесо, шарнир) и поступательные (ползун, клин), использовавшиеся в ручной технике. Получили также распространение коромысловые инструменты, повозки и механизмы подъемные, в которых использовались блоки и вороты. Так, при раскопках в Новгороде часто находят остатки грузоподъемных механизмов. О специальном типе мостов, перебрасывавшихся через рвы, а затем, в случае опасности, убиравшихся, упоминается в письменных источниках Псковщины и Новгородчины.

Первое упоминание о колесе в древней Руси относится к X в., когда в 906 г. князь Олег, идя морем на греков и приблизившись к берегу, приказал поставить корабли на колеса. Однако на протяжении длительного времени колесо воспринималось как исключительное явление. Считалось даже, что в Новгородской земле колесный транспорт вообще отсутствовал. Недавно найденное там колесо опровергает это мнение. Оно имело 9 спиц и хорошо сохранившуюся ступицу. Диаметр обода составляет 88 см, а отверстия для оси - 9 см.

О распространении гончарного круга свидетельствует сама керамика. Обломки деревянных чаш диаметром свыше 400 мм, найденные в Новгороде, подтверждают существование сравнительно мощных токарных станков, пружинных, с ножным приводом. Токарные станки применялись на Руси повсеместно, судя по находкам изделий из камня, кости, дерева.

Принцип ротационного движения был использован в сверлильных станках. Ручные мельницы, основанные на движении двух вращающихся жерновов, просуществовали на Руси до XV в. Оригинальные устройства придумывались русскими механиками для облегчения вращения жерновов, в том числе при значительном весе верхнего нижний жернов насаживался на железное веретено при помощи системы клиньев, чтобы получился зазор, что сводило трение к минимуму.

Водяные мельницы появились на Руси с XII-XIII вв. Существование ткацкого горизонтального станка подтверждено находками в Старой Ладоге. Орудия для аккумуляции и разряжения энергии - метательные орудия прошли сложный путь от лука и пращи до сложных станковых камнеметов – «пороков», «пускичей», «стрикусов». По-видимому, с «пороками» русские познакомились во время штурма городов татарами. Получив военный трофей, русские мастера быстро научились делать их сами. Самострелы датируются XI-XIII вв. Найденные запчасти от арбалета показывают, что камнеметные механизмы обладали невысокой натяжной силой, а расположение у самих стен города делало их очень уязвимыми.

Пожалуй, самыми популярными и весьма распространенными механизмами являлись замки - позиционные механизмы с упругими элементами. К концу XII-XIII вв. русские замочные мастера изготовляли 12 типов разнообразных замков всевозможного назначения. Наиболее распространенными были навесные (кубические и цилиндрические). Древнерусские замки с лабиринтообразной замочной скважиной пережили даже татаро-монгольское нашествие и послужили прототипом замков XIV-XVII вв.

В ловушках, капканах, как самоловных механизмах, использовалась сила тяжести. В петлях и силках - спусковой и силовой принцип, так как они действовали при движении самого животного, стремящегося освободиться. В XIV-XV вв. на Руси совершенствуются механические устройства в результате расширения энергетической базы - за счет водяного колеса. На водяных мельницах с помощью него создаются механизмы, передающие движение от двигателя к рабочему инструменту: механический рычажный молот, толчейные устройства (преобразование вращательного движения в прерывно-поступательное); пороховые мельницы с кулачковым валом (переход непрерывно вращательного движения в возвратно-поступательное); сверлильные и расточные станки. В XVI в. мельницы строятся при казенных заводах, в монастырях. Например, в 1566 г. в вотчине Соловецкого монастыря возник железоделательный завод, где многие механизмы приводились в движение вододействующим молотом. Зубчатые передачи между вращающимися осями, пересекающимися между собой, позволяли передавать движение в рабочую мощность - кинетические цепи с большими передаточными отношениями. Первые башенные часы Московского Кремля были основаны на длительном непрерывном равномерном вращении за счет механических аккумуляторов энергии.

Таким образом, в XIV- первой половине XVII вв. на Руси совершенствуется превращение непрерывного (равномерно-вращательного) в колебательное (непрерывно- и равномерно - прерывное) или в прямолинейное возвратно-поступательное движение.

Значительный запас знаний по строительной технике демонстрировали русские мастера при возведении соборов, колоколен, крепостных сооружений, а также арок и башен: церкви Вознесения в селе Коломенском под Москвой (1532), собора Василия Блаженного (Покровский) на Красной площади (1560), колокольни Ивана Великого (82 м) в Кремле и др.

Для равномерного распределения давления массы собора на грунт в стенах сооружались специальные деревянные конструкции, впоследствии замененные металлическими (Воздвиженская и Петропавловская церкви Пскова). С XVI в. русские мастера изобрели «крещатый» свод, толщина которого зависела от толщины стен, а это давало возможность погасить силу распора шатра массой кладки стен. Творческая деятельность Ф. Колычева, служившего в середине XVI в. игуменом Соловецкого монастыря, нашла воплощение в целой системе озер, соединенных каналами, на которых до сих пор видны остатки плотин с подъемными механизмами; изобретении решета и т.д. Достаточно сложная задача решалась при сооружении и перевозке на большие расстояния осадных башен, поставленных на колеса (использованы при осаждении Казани в 1552 г.); приведении в движение фигур медных львов часовым мастером П. Высоцким (львы рычали, разевали пасть и вращали глазами).

Знакомство с гидродинамикой можно проследить по распространению и развитию системы водоотвода и водоснабжения русских городов. Остатки водоотводной системы в Новгороде относятся к XII в. В Москве самостоятельный водопровод датируется XV в. Вода в него шла из-под родника Собакиной (Арсенальной) башни Кремля. Для того, чтобы создать гидравлический уклон, часть камней была положена уступами - на разной высоте. Напорный водопровод в Москве появляется в 1631-1633 гг., когда в Свибловой (Водовзводной) башне была поставлена водоподъемная машина.

Переводная литература богословского направления этого периода рассматривала проблемы механики постольку, поскольку они способствовали задаче восхваления «мира», целесообразно устроенного творцом. В то же время западноевропейская естественнонаучная литература за небольшим исключением не отражалась на развитии отечественной прикладной механики вплоть до XVII в. Попытка соединения теории и практики была сделана в 1620 г. в русском «Уставе ратных, пушечных и других дел» на основе трактата «Воинская книга». «Устав» давал много сведений по математике и химии, физике и механике. В ходе разбора теории стрельбы прослеживалась прямая зависимость дальности полета ядра от длины и наклона орудийного ствола. Параллельно говорилось о различных подъемных приспособлениях, употребляемых при штурмах крепостей. Впервые физические явления были описаны количественно: сообщалось об измерительных инструментах, компасе, об удельном весе веществ. Главное же, «устав» впервые обобщил в письменном виде знания, копившиеся столетиями и передававшиеся из поколения в поколение изустно. Тем ни менее, неграмотность части русских ремесленников была препятствием для ознакомления с этим трактатом.

Таким образом, русская техническая мысль до XVIII в. развивалась в основном применительно к практическим потребностям. Ни православная церковь, ни монголо-татарское нашествие не могли затормозить этот процесс. Временный союз русской церкви и монгольских ханов способствовал продолжению работ по созданию оригинальных летописей и переводов в православных монастырях естественнонаучных трудов Запада и Востока. Однако стремление церкви «запретить» мирянам рассуждать о вере, трактовать положения священного писания, распространять апокрифы; неграмотность части ремесленников и крестьян привели к изоляции Руси от зарубежных научных идей, к отрыву от них отечественной практической технической мысли. Благоприятные условия, сложившиеся к концу XV в. в связи с образованием Московского государства, способствовали большему признанию и косвенному усвоению в дальнейшем естественнонаучных знаний Европы в XVI-XVII вв.