История науки и техники. Материалы и технологии Часть 1

разная среда обитания. Пища должна быть разнообразной, и для ее добычи нужно конкурировать с другими достаточно приспособлен­ ными видами. Важна жизнь в достаточно сложно построенной группе, что вызывает необходимость построения системы взаимной сигнализации. Безусловно, громадным отрывом от остальных жи­ вотных человек больше всего обязан членораздельной речи. Посте­ пенно ценность информации, полученной от поколения к поколе­ нию посредством речи, стала не менее важной, чем информация, передаваемая с генами. Успех группы зависит не только от набора генов, но и от уровня и характера знания людей, составляющих эту группу. В таких условиях естественный отбор утрачивает свои воз­ можности совершенствования вида. Фраза «труд создал человека» не многим лучше фразы «досуг сделал человека». Дарвин, как из­ вестно, назвал свою книгу «Происхождение человека и половой от­ бор», так что можно сказать, что «секс сделал человека» [4].

Для полноты рассмотрения вопроса целесообразно обратиться к представителю гуманитарной области знания, французскому по­ эту Ронсару (перевод Левика):

Природа каждому оружие дала:

Орлу - горбатый клюв и мощные крыла, Быку - его рога, коню - его копыта, У зайца быстрый бег, гадюка ядовита, Отравлен зуб ее. У рыбы плавники, И, наконец, у льва есть когти и клыки.

В мужчину мудрый ум она вселить умела. Для женщин мудрости природа не имела И, исчерпав на нас могущество свое, Дала им красоту - не меч и не копье.

Пред женской красотой мы все бессильны стали, Она сильней богов, огня и стали.

Таким образом, будем считать, что двигателями прогресса яв­ ляются мудрость мужчины и красота женщины. Эмансипация ведь только начинает завоевывать мир.

1. КАМЕНЬ И ДЕРЕВО

1.1. КАМЕННЫЙ ВЕК

Датский коммерсант Кристиан Юргенсен Томсон (1788-1868), занимавшийся археологией сначала в качестве хобби, в 1819 году в музее города Копенгаген впервые распределил археологические на­ ходки по трем разделам, в соответствии с тремя эпохами или века­ ми: каменным, бронзовым и железным. Постепенно такой порядок распространился и в других европейских и североамериканских му­ зеях, хотя переход человечества от века камня к веку железа не вы­ зывал сомнения еще в античное время (Гесиод, Тит Лукреций Кар). Очевидно, что в качестве первых материалов наряду с камнем, а может быть и чаще, использовалось дерево. Однако изделия из де­ рева недолговечны и не сохранились до нашего времени в большом количестве. Орудия из кости и рога были распространены значи­ тельно меньше. Камень стал символом самого древнего и самого длительного отрезка в человеческой истории. Каменный век в сто раз длиннее, чем вся последующая история человечества. И в наше время каменные изделия оставили за собой заметную нишу: от шлифовальных кругов до точных часовых подшипников.

Первое живое существо, полностью освободившее передние конечности от функции перемещения по земле, был так называемый афарский австралопитек, появившийся свыше трех миллионов лет назад и вымерший около миллиона лет назад. Первую находку сде­ лал в 1974 году палеонтолог К. Джохансон. Австралопитеки ходили только на двух ногах, но каменных орудий не делали.

Первые каменные орудия находят на стоянках человека уме­ лого. Он начал обивать гальки и только гальки свыше двух миллио­ нов лет назад. Гальки брались в обе руки, и одной наносился удар по кончику другой. В зависимости от количества ударов (от одного до четырех) можно было изготовить разновидности орудия. Умелый человек создавал такие орудия на протяжении более миллиона лет без изменения, пока не вымер. Ученые не пришли к окончательному выводу, была ли эта так называемая олдовайская технология осоз­ нанной или инстинктивной деятельностью. Однако совершенно очевидно, что с помощью галечного орудия можно легко сделать палку-копалку, заострив наконечник.

Человек прямоходящий создал другую, так называемую ашельскую технологию примерно полтора миллиона лет назад так­ же в Восточной Африке. Он делал более совершенные орудия не

только из гальки, но и из кремня, отбивая куски от больших камней. Для изготовления ашельских рубил требуется провести ряд после­ довательных операций, поэтому большинство исследователей счи­ тают, что прямостоящий человек обладал рассудком. Современный человек может освоить ашельское ремесло самостоятельно, без под­ сказки за несколько недель. Создатели ашельской технологии в те­ чение почти миллиона лет делали одни и те же орудия, не совер­ шенствуя их. Даже поздняя разновидность прямоходящего челове­ ка, хорошо известные неандертальцы, практически не смогли суще­ ственно улучшить эту технологию обработки камня.

Исследования орудий прямоходящего человека под микроско­ пом показали, что 44% имели следы разделки туш животных (в ос­ новном трупов), 34% - следы обработки дерева, 22% - резания травы.

Человек разумный начал создавать разнообразные орудия и оружие для охоты, постоянно совершенствуя технологию обработки камня. Основным материалом был кремень, отличающийся боль­ шой твердостью и одновременно способностью легко раскалывать­ ся. Однако рубила можно изготавливать из многих твердых и вы­ носливых горных пород. На палеолитических стоянках находят кремни, кварцы, кварциты, базальты, диабазы, андезиты, граниты, кальциты, доломиты, кварцевые песчаники, роговики, зеленые сланцы, обсидианы. У древних мастеров никаких приборов не было, они учитывали внешние признаки камня: цвет, блеск, зернистость, излом, массу, прочность, твердость, отличая качественное сырье от непригодного. Твердость, прочность и способность к раскалыванию были главными качествами.

Мезолитические охотники переняли от своих палеолитических предков основные способы добывания средств существования и сходные способы и производства колотых орудий и оружия. По­ требность в добротном камне многократно возросла, поэтому во многих местах Европы возникли каменоломни с широкой сетью шахтных стволов и штолен.

Неолитические и энеолитические земледельцы нашли колю­ щему камню и другое применение. Они изготавливали из него сер­ пы для резания травы и топоры для обработки дерева. Кроме раска­ лывания стала применяться техника шлифования и сверления с по­ мощью влажного песка. Сверление в доисторические времена осу­ ществлялось с помощью деревянного или костяного сверла, вра­ щаемого обеими руками или луком. Зерна влажного кварцевого песка вдавливались в сверло и образовывали эффективную режу­ щую кромку. За час современный экспериментатор углублял отвер­

стие примерно на три миллиметра. На шлифовку топоров неолити­ ческого типа из мягких горных пород требовалось от 90 до 150 ми­ нут. С нефрита, отличающегося высокой твердостью, за час шли­ фовки можно снять не более 20 грамм массы.

Первую коллекцию минералов, ~ окаменелостей и каменных орудий, которые многие считали произведениями природы, собрал старший куратор ботанических садов Ватикана М. Меркати (15411593). Этот широко образованный человек понял действительное назначение и происхождение изделий из камня. Тем не менее и сто лет спустя после открытия Меркати многие годы продолжала суще­ ствовать гипотеза о том, что каменные топоры и рубила появляются в тех местах, где молния ударила в землю. Известен знаменитый те­ зис английского государственного деятеля и философа Френсиса Бэкона (1561-1626): «Нет иного способа на пути к человеческому познанию, кроме эксперимента». Это подтверждает эксперимент немецкого ученого Андреаса Альберта Роде (1682-1743). Для того чтобы доказать, что каменные орудия произведены человеком, он сам создает каменный топор. А несколько позже Отто Тишлер дока­ зал, что каменные орудия могли быть просверлены до изобретения металла, через технологию сверления кремня с помощью деревян­ ного сверла и песка, подсыпаемого под него.

В энеолите мастерство шлифовальщиков камня достигло вы­ сочайшей степени. С концом века энеолита, уже в эпоху бронзы, люди продолжали использовать каменные и деревянные орудия в мирном и ратном труде, так как нового материала было мало. Ка­ менными молотами для горных работ и дробления материалов во многих районах Евразии пользовались вплоть до средневековья, а в кузнечном деле на Урале в петровское время. Постепенно металл завоевывал господствующее положение и вытеснил камень в облас­ ти основных орудий и оружия. Многие каменные предметы сохра­ нились и дальше: шлифовальные бруски, кресала, точила, зернодро­ билки, мельничные жернова, сосуды. Появились новые - например, изложницы для получения литых деталей. Однако главное приме­ нение камня в наши дни —это строительство.

1.2. ДЕРЕВО И ЕГО ОБРАБОТКА

Дерево занимает очень важное место среди сыры* материалов, пригодных для производства предметов обихода. При помощи дере­ ва человечество удовлетворяет большое число потребностей. Это, наряду с камнем, самый древний материал, и нигде люДи не будут в

состоянии обходится без этого продукта леса. Инструментами для обработки дерева служили раковины, зубы животных, кости и кам­ ни. Современная техника обработки дерева мало отличается от пер­ вобытной, пока работа идет с помощью таких инструментов, как то­ поры, долота, стамески и пилы. Только изобретение рубанка упро­ стило отделочные операции. Можно рассматривать две основные операции: раскалывание и резание. Древесина как материал делится на мягкие породы (хвойные, липа, тополь, ива, береза) и твердые (в порядке возрастания: груша, орешник, бук, дуб, клен, ясень, вишня, вяз, черное дерево, железные деревья). Следует отличать также тех­ нологии обработки корня, ствола и коры.

Древнейшее человеческое орудие палка-копалка представляет собой вилообразный сук или заостренную снизу и после изобрете­ ния огня обожженную палку. Древнейшим охотничьим оружием было деревянное копье. В Азии бамбуковое копье вымачивают предварительно в масле, а потом закаляют в горячей золе. И сейчас такие копья с успехом конкурируют с современным холодным ору­ жием. Широко распространена также палица, начиная с простого сука или корневища и кончая великолепными изделиями, расписан­ ными и украшенные резьбой. Знаменитые бумеранги также изготав­ ливались из дерева. Щит возник из палки, поднятой кверху, чтобы отбить удар. В ходе дальнейшего развития одна из оптимальных конструкций щита изготавливалась из дерева, обтянутого кожей. Следует отметить также великолепно отделанные стены домов, тан­ цевальные маски, барабаны, застежки для одежды. Для еды упот­ реблялись деревянные сосуды, ложки и вилки (так, у полинезийских каннибалов трезубая вилка употреблялась только для поедания че­ ловеческого мяса). Почти у всех народов распространены всевоз­ можные головные скамейки, скамейки для сидения, кровати, разно­ образные ящики и лари для хранения припасов. Многие народы до сих пор изготавливают деревянную обувь (голландцы, японцы). Ба­ рабаны и лодки-однодеревки выдалбливаются из древесного ствола или выжигаются огнем.

Бочка относится к наиболее знаменитым созданиям человече­ ства. Ее не оставляли своим вниманием ни поэты, ни ученые. Свою первоначальную форму она заимствовала от более древнего сосуда - кожаного меха или бурдюка.

Плиний приписывал изобретение бочки жителям Пьемонта, описывая деревянные сосуды, скрепленные обручами. Однако уже микенские греки были знакомы с бочкой: древнейший греческий глиняный сосуд содержит элементы, которые совпадают по форме с

обручами. Только дороговизна дерева в безлесной Греции позволи­ ла амфорам вытеснить деревянную бочку. Основная часть бочки, ее боковые части носит название клепки. Они изготавливаются из ду­ ба, каштана, ясеня, бука. Размеры бочек росли с развитием навыков обработки дерева. В 1591 году была изготовлена бочка вместимо­ стью в 158000 бутылок. В 1728 году пальма первенства перешла к бочке, длина клепки которой была 62 фута. Такую же величину имел и диаметр. Самой большой деревянной винной бочкой счита­ ется всемирно известная «Гейдельберг тан», построенная в 1751 го­ ду в подвалах Фридрихсбау (Гейдельберг, Германия). Ее емкость составляет 283200 бутылок, а масса при полном заполнении состав­ ляет 266000 килограмм.

Легче всего из древесных материалов подвергается обработке кора. Из нее изготавливались жилища, лодки, корзины и сосуды (вспомним «Песню о Гайявате» Лонгфелло). У индейцев Лабрадора и сейчас почти все предметы домашнего обихода делаются из дере­ ва и коры. Важнейшей область применения коры является ее пере­ работка в материал, который служит полноценным заменителем ткани. Это так называемая «тапа» в Индонезии и Полинезии, где она широко используется и поныне. Не забыли этот материал и в Афри­ ке и Южной Америке. В доисторические времена тапу изготавлива­ ли и азиаты, и европейцы. Она изготавливается из коры деревьев с большим содержанием луба: хлебного, фигового или тутового. Кора обрабатывается с помощью специальных колотушек до тех пор, По­ ка она не превратится в легкий и гибкий материал.

Перечислим современные отрасли деревообрабатывающей промышленности и применения дерева: плотничье дело; столярйое дело; выделка паркетов; модели, ящики, деревянные инструменты; резьба по дереву; токарное дело и пуговицы; тележное и каретйое производство; лучина и спички; деревянные гвозди; ширмы и пГГоры; карандаши; пробочное производство; бочки; фанера; деревян­ ные; рояли, скрипки; сапожные и башмачные колодки; игрушки; применение древесных отходов.

Одно из последних изобретений в области использования дре­ весных отходов было сделано в двадцатых годах двадцатого в^ка ученым и инженером из штата Миссисипи Уильямом Мейсоном. Он начал экспериментировать с возможностями использования отбро­ сов лесопилок и бумажных фабрик. К успеху привела обработка во­ локон паром высокого давления и прессование с помощью старой печатной машины. Отдельные волокна превратились в плотный и упругий лист, стойкий к атмосферным воздействиям. 1 сентября

1925 года для производства первой в мире древесноволокнистой плиты, названной изобретателем «мейсонитом», была образована компания.

1.3.БУМАГА

ВКитае производство тапы привело к одному из крупнейших открытий - изобретению бумаги. Традиционно это достижение свя­ зывают с именем придворного сановника Цай Луня, жившего в на­ чале нашей эры. Однако древнейшие археологические находки по­ зволяют отнести создание бумаги ко второму веку до нашей эры. Производство бумаги в древнем Китае связано с другим знамени­ тым китайским ремеслом - производством шелка, так как из луба шелковицы, измельченного и истолченного с водой в деревянной ступе в кашицу делалась первая бумага. Кашица затем вычерпыва­ лась ситом из шелковых нитей, выливалась на гладкую деревянную доску и клалась под пресс. Отжатые листы подвергались сушке. Для изготовления бумаги использовались также обрезки шелковой ткани

икоконы шелкопряда. Новый материал применялся не только для письма. Из него изготавливались веера, зонты, шторы, ширмы. Вскоре бумага проникла из Китая в Корею и Японию, а с VII века стала известной в Индии, совпав с распространением здесь мировой религии: буддизма и расцветом религиозной литературы. Распро­ странение бумаги на Запад связано с другой величайшей цивилиза­ цией и религиозной системой: исламом. В 751 году арабы после од­ ной из своих победоносных битв захватили в плен китайских масте­ ров по изготовлению бумаги. Вскоре она стала изготавливаться сна­ чала в Самарканде, а затем во всем арабском мире, вытесняя папи­ рус и пергамен. Арабы использовали для производства бумаги дру­ гое сырье: хлопок, так как луб шелковицы у них был редок. Для из­ готовления бумажной массы они стали применять мельничные жер­ нова. Несколько веков арабы сохраняли монополию на изготовле­ ние бумаги. Только в 1150 году производство бумаги появилось в Испании, а в 1154 году - Италии. В средневековье бумага стала из­ вестна во всей Европе, но изготавливалась она из старого тряпья. Существует легенда, что эта технология возникла случайно, когда один монах-буян, за какую-то провинность заключенный в итальян­ ский монастырь, грыз в ярости свою рубашку и плевал на печь. Ут­ ром он обнаружил бумагу, на которой можно было писать пером и чернилами. Лишь в середине девятнадцатого века в качестве бу­ мажного сырья стала повсеместно использоваться древесина.

А до этого бумага была дорога, и ее не хватало. Во время Ве­ ликой Французской революции конвент постановил, чтобы гражда­ не посвятили себя полезной профессии бумажника. Поэтому неуди­ вительно, что именно в это время, в 1799 году, Никола Луи Робер, бывший корректором, изобрел бумагоделательную машину. Это был гигантский скачок. Основным элементом машины был барабан с лопатками, которые подавали массу на сетку, одетую на бесконеч­ ный ремень. Сетка была длинной, поэтому бумага успевала просы­ хать на валках. Позже валки стали нагревать изнутри. Подобная машина в Англии была независимо создана Брайаном Донкиным в 1803 году.

В настоящее время производятся тысячи различных сортов бумаги. Вот история одного из многих. В 1873 году братья Ирвин и Кларенс Скотт, как и многие другие предприниматели, открыли в Филадельфии фабрику бумажных изделий, на которой в начале века начали выпускать новинку - туалетную бумагу. В 1907 году на фаб­ рику была возвращена крупная партия бумаги. Бумага была слиш­ ком тяжелой, морщинистой и не отвечала своему названию «мягкая, как старинный лен». Тогда сын Ирвина Артур предложил порезать эту тяжелую бумагу на рулоны размером в ширину полотенца с по­ перечной перфорацией. Идею Артура реализовали, и на рынке поя­ вились первые бумажные полотенца, которые вскоре завоевали ры­ нок.

Копировальная бумага на основе графита была изобретена в 1906 году англичанином Ведвудом.

А научный работник одной из американских фирм Арт Фрай изобрел бумажные листочки с клеем, которые достаточно прочно держались и при необходимости легко отклеивались. Он любил по воскресеньям петь в хоре своей церкви. Однако клочки бумаги, ко­ торыми Фрай закладывал нужные гимны, все время выпадали. То­ гда он вспомнил о клее, созданным доктором Спенсером Силвером. «Отклеивающий клей», изобретенный Силвером, достаточно крепко прикреплял, но не оставлял следов. В 1974 году Фрай нанес этот клей на бумагу для заметок, создав « post-it notes» (прикрепляемые записки). К 1990 году это изделие вошло в пятерку канцелярских товаров, пользующихся самым большим спросом в Америке. Сего­ дня эти памятные маленькие записки можно видеть повсюду.

2. СОБИРАТЕЛЬСТВО И ОХОТА

Собирательство не требует многих приспособлений: корзинки из прутьев и коры, раковины для жидкости. Так на стол наших пред­ ков попадали ягоды, плоды, грибы, орехи. Для добывания съедоб­ ных корней, клубневых растений и мелких животных использова­ лись каменные клинья, копалки из дерева, кости, рогов. Небольшие группы - два-три десятка - предков человека бродили по тропиче­ ской саванне, вблизи водоемов и рек. Дохлая рыба, объедки со стола хищников, моллюски, почки, молодые побеги деревьев, ягоды, оре­ хи, черви, насекомые, птичьи яйца, изредка мелкие зверьки. Немно­ гие деликатесы из старинного набора используются в современной кухне. Но почти у всех народов имеются блюда с разными оттенка­ ми запаха тухлятины: сыр рокфор у французов, яйца по-китайски, эскимосский копальхен.

Собирательством занимались в основном женщины и дети. Мужчины должны были решать другую задачу: силой, ловкостью, хитростью добыть такое количество дичи, которое обеспечило бы их полноценным белком, необходимым для полноценного развития и функционирования людей. Охотники начинали с добычи мелких зверей и трупов крупных млекопитающих. Анализ костей живот­ ных, сохранивших следы каменных рубил, показал, что в основном это кости трупов (Современный городской человек и сейчас ест трупы неизвестно где и кем забитых животных.). Человек накапли­ вал достаточно знаний о поведении животных и учился использо­ вать их в своих целях. В африканской саванне трупоедение - совсем не простое занятие, так как трупами питаются многие виды живот­ ных. Обнаружить труп нелегко, еще труднее отбить его у других.

Вот как это могло происходить по реконструкции В.Р. Дольника [4]. Выше всех парят в небе и лучше всех видят гри­ фы. Обнаружив труп, они подают друг другу сигналы и начинают снижаться. Сипы сами выслеживают труп, и следят за грифами. Ма­ рабу не ищут труп с воздуха, а следят за грифами и сипами. Затем, угадав, куда надо лететь, устремляются к добыче. С земли за птица­ ми следят гиеновые собаки, гиены и шакалы. Чтобы медленно хо­ дящий человек смог получить свою долю, он должен следить за по­ ведением птиц и зверей и угадать направление, в котором нужно идти. Сбегаться на труп нужно стадом, окружить его плотной обо­ роной, быстро разделать на части и унести. Для такой деятельности нужно было поддерживать связь на расстоянии и передавать друг другу достаточно сложную информацию.

Разделывание туши убитого животного не было проблемой уже в период раннего палеолита. Луис Лики, первооткрыватель многих древнейших представителей человеческого рода в Африке, на одном научном конгрессе на глазах изумленных археологов и ан­ тропологов разрезал тело антилопы с помощью простейших галеч­ ных инструментов за несколько минут.

Усовременного человека остался инстинкт собирателя. Иногда

-это сбор бесполезных, но красивых камешков на морском берегу, а иногда - страсть к грибной охоте. Инстинкт собирателя содержит в себе стремление искать, различать, классифицировать, учиться и получать удовлетворение. Этот инстинкт проявляется не только в атавизме - сборе даров природы. Он и в азартном коллекционирова­ нии марок и этикеток, значков и растений, драгоценностей и брилли­ антов. Не отсюда ли идет прямая дорога к созданию музеев?

Многие годы школьные учебники украшала репродукция мо­ нументального панно В.М. Васнецова «Каменный век» для истори­ ческого музея в Москве. Мамонт провалился задом в какую-то яму. На него набрасывается беспорядочная орда мужчин, женщин, детей. Одни бросают дротики, другие куда попало тычут копьями, третьи швыряют огромные камни. Кто-то в ужасе бежит, многие убиты и ранены, а до гибели мамонта еще очень далеко. Но на самом деле охота происходила совсем не так. В древних охотах главное - отто­ ченные приемы, основанные на знании слабостей животного и его уязвимых мест. Разумеется, женщины в охоте не участвовали. Они оставались на стоянках с маленькими детьми или занимались соби­ рательством.

Вот как сейчас происходит охота на слонов у одного из пигмейских племен Камеруна. По всей вероятности, таким же образом охотились на мамонтов люди ледниковой эпохи [5]:

«Сначала они намазывают себе тело свежими слоновьими ис­ пражнениями, для того чтобы животное не чуяло опасности, а чув­ ствовало только свой запах, когда люди приближаются к нему. Пол­ зя на животе, если не представляется иной возможности, они мед­ ленно подкрадываются к ничего не подозревающему животному, пока не оказываются под ним, и внезапно со всей силой втыкают отравленное копье в мягкую часть живота, после чего животное па­ дает. Затем они острыми ножами быстро отрубают слону хобот, чтобы он истек кровью».

Экспериментаторы-археологи установили, что действенность камня, брошенного рукой человека, для реальной охоты ничтожна. Бросание камня могло играть только вспомогательную роль: вспу­