Глава 3. Технический прогресс и естествознание в средние века и эпоху возрождения.

3.1. Особенности развития экономики, промышленности и техники

После крушения Западной Римской империи и вплоть до захвата крестоносцами Константинополя (1204 г.) преемником Рима и всей античной культуры стала Восточная Римская империя - Византия. Она, как и Рим, была жестко централизованным государством. К тому же развитие духовной культуры в Византии было сильно стеснено подчи­ненной императору церковью. В этих условиях византийские ученые не смогли в полной мере продолжить прерванные традиции эллинисти­ческой науки. Поэтому, как и ранее, в «классическом» Риме, успехи Византии в развитии ремесла, строительства и некоторых других обла­стей техники были обусловлены, главным образом, использованием ра­нее полученных древними греками научно-технических знаний. Наиболь­шего расцвета Восточная Римская империя достигла в середине VI в. По всей Византии строились храмы, крепости и дворцы. Одно из круп­нейших технических сооружений этого периода - храм Святой Софии в Константинополе (537 г.). Купол храма имеет диаметр 31,5 м.

Но в то же время император Юстиниан (527-565) изгнал из Афин ученых. Они нашли приют в Персии. Начиная с VII в. ближневосточные и эллинистические традиции научного мышления были с успехом про­должены в некоторых странах мусульманского арабоязычного Востока, в быстро набиравшей силу своеобразной арабской культуре эпохи ха­лифата. Многие труды античных ученых и механиков дошли до нашего времени только потому, что были в свое время переведены с гречес­кого и латыни на персидский и арабский языки. Достижения древне­греческих ученых и инженеров стали отправной точкой дальнейшего развития арабской и византийской медицины, астрономии, математи­ки. В средние века труды арабских авторов и тексты работ «довизантийских» античных ученых попадали в Европу через посредство испан­ского (кордовского) халифата, через Сицилию и Византию. Большую роль в распространении в Европе восходящих к античности рукописей и до­стижений византийских, персидских и арабских ученых и механиков сыграли крестовые походы.

Одним из главных совместных достижений ремесленников Запа­да и Востока в развитии средневековой военной техники является сна­ряжение боевой кавалерии. В VI в. было изобретено тяжелое боевое седло с жесткой лукой и одной подпругой, что создало лучшие условия для применения всадником холодного оружия. В конце VIII в. в Европе стали применять изобретенные на Востоке стремена. Это имело важ­ное значение, так как опиравшийся на стремена всадник мог более эффективно применять длинное копье. В IX в. стали использовать ме­таллические удила, а с конца XI в. также и шпоры, значительно облег­чившие управление конем. Все эти технические средства вместе с раз­работанными мастерами мечами, боевыми молотами и секирами, ком­плектом металлических шлемов, лат и других элементов защиты всад­ника и коня составили основу вооружения тяжелой конницы. Стоило это вооружение очень дорого и потому было доступно только богатым владельцам обширных земель, на которых работали крепостные кресть­яне. Из крестьян набирали легко вооруженную боевую пехоту. Но осно­вой боевых сил была рыцарская кавалерия. Она долгое время не име­ла достойных противников и выполняла на поле боя в средние века примерно ту же роль, что танковые войска в XX в.

После упадка хозяйства и культуры в V-VII вв. в Европе постепенно начался новый экономический, а затем и культурный подъем. Процве­тание европейской экономики началось с оживления сельского хозяй­ства. Подкованные лошади с грудными хомутами тянули тяжелые ко­лесные плуги с металлическими лемехами, глубоко пахавшими землю. Это техническое новшество значительно повысило урожайность зерновых культур и обеспечило население не только необходимым пи­танием, но и продуктами для обмена и торговли. Расцветающее сель­ское хозяйство выдвигало новые технические задачи в области иррига­ции и гидравлики. В Италии - это были задачи защиты от наводнений и для регуляции течения горных рек с помощью плотин и каналов; в Ни­дерландах - осушение прибрежных мелководных участков с целью уве­личения площади сельскохозяйственных угодий.

Достаток повысил уровень потребления населением продуктов ремесленного производства. Значительно возрос спрос на текстиль и шерстяные ткани, что, в свою очередь, привело к быстрому развитию овцеводства и сукноделия, ткачества и красильного производства, ре­месел и торговли. Расцветает строительство дорог и мостов. Возника­ют и быстро растут новые центры ремесленного производства и тор­говли - города. Это привело к расширенному строительству жилых до­мов, дворцов, храмов и замков оборонительных сооружений и систем водоснабжения. С 650 по 1340 гг. население Европы выросло с 18 млн. до 73,5 млн. человек. В 737 г. только пять городов - Алексан­дрия, Константинополь, Антиохия, Басра и Дамаск - имели население более 25 тыс. человек. К 1212 г. таких городов было уже 11.

Постепенно на территории Европы начинают складываться нацио­нальные государства. В XII-XIII вв. в Италии успехи в развитии ремесла ста­новятся очевидными. В XII-XIII вв. сукноделие развивается особенно быст­ро в Италии и Фландрии. В XIV-XV вв. оживленная техническая деятель­ность и торговля охватывают Францию, Нидерланды, Германию, Англию.

Большое значение для развития промышленного производства того времени имело широкое распространение водяных и ветряных мель­ниц. Оба этих технических средства были давно извест­ны. Но применялись они главным образом для помола зерна жернова­ми и гораздо реже как силовой привод более сложных рабочих машин. В античную эпоху экономия рабского труда не имела смысла. В сред­невековой Европе мельницы стали основным источником энергии. В Англии первые водяные мельницы известны с 340 г., в Богемии - с 718 г. Во Франции они стали широко применяться в IX в. В 1086 г. на реках Англии работали 5624 водяные мельницы, что говорит уже о серьезной их роли в экономике. Ветряные двигатели появились впервые в Персии около VII в., в IX-X вв. - в Европе. С X-XI вв. ветряные мельницы (техни­ческие устройства для преобразования энергии ветра в работу, исполь­зуемые как двигатель рабочих машин и механизмов) стали особенно широко использоваться в Нидерландах как силовой привод осушитель­ных насосов. С их помощью осушались мелководные участки моря, от­гороженные от моря дамбами. Так крестьяне увеличивали площади по­лей, пригодных для ведения сельского хозяйства. Со временем, когда были изобретены разнообразные механические силовые передачи, мельницы стали использовать везде, где нужна была дешевая энергия для работы машин: технических устройств для преобразования энер­гии и вещества (материала) при производстве сукна и пороха, для дроб­ления руды и ее промывки, для откачки воды из шахт и приведения в действие кузнечных молотов и воздуходувных мехов. Мельничные механизмы как бы объединили две линии развития древней техники. Одна из них идет от пяти «простых машин» древнос­ти, от практики применения примитивных рабочих орудий. Другая – от механических автоматов Ктесибия и Герона. Чтобы использовать один водяной двигатель для приведения в движение сразу двух и более ра­бочих машин, создавались механизмы со все более сложными кинематическими схемами - линиями передачи движения от вала водяно­го или ветряного колеса к рабочим орудиям. Применение водяных и ветряных двигателей имело большое значение для развития техники и подготовило переход к мануфактурному производству товаров.

Другое более позднее техническое изобретение, сыгравшее вы­дающуюся роль в истории науки и техники и также ведущее свою ро­дословную от античных автоматов, - механические часы с зубчатыми колесами и гирями (но еще без маятника), известные в Европе с XI в. Простейшие механические часы были установлены на городской баш­не в Милане в 1335 г.

Широкое изготовление и использование сложных по тем време­нам мельничных и часовых механизмов привело к постановке ряда но­вых технических проблем, давших толчок развитию знаний о природе. Для решения практических задач количественной оценки и учета сил трения, сопротивления материалов, коэффициента передачи усилий в сложных кинематических цепях и зубчатых зацеплениях потребовалось развитие новых направлений физики, механики и других областей на­учных знаний.