Из історії техніки: напередодні реальної історії

Из історії техніки: напередодні реальної истории

Сергей Валянский, Дмитро Калюжний.

Измерительные прилади й машины

В Єгипті, у зв’язку з будівництвом зрошувальних систем, починають використовувати деякі землемірні інструменти, і такі пристосування, як вимірювальний жердина, висок, маркет (з схилом), нівелювання з допомогою води, бий (візирна дощечка). У цей час розвивається і вимір затоплених площ, яка заклала початок геометрії. У будівництво великих об'єктів, якими були піраміди, храми, дамби, канали, потрібна була робочі креслення, ескізи.

Пожалуй, першої машиною в сучасному розумінні слід назвати водяну млин, то не що інше, як перетворювач енергії водяного потоку в енергію обертання. Це найпростіше пристрій складається з основного колеса, двох цевочных коліс та робочої органу — двох жорен, нерухомого і рухомого. Перші млини побачили гірських річках і швидко поширилися всюди, де можна було створити перепад води.

Изобретение млинів було видатною подією: з’явився новий рушій. До використанню енергії людини і тварини додалася енергія води. Поруч із винаходом млинів з’явилися б і зачатки наукових знань.

Другими областями людської діяльності, у яких виникли машини, були будівництво і водопостачання. З’являються устрою на підйом і переміщення тягарів, принцип чиїх робіт зберігся й у сучасних грузоподъемных механізмах.

Создание систем регульованого зрошення дозволило різко підвищити врожайність. В усіх життєвих сферах своєї діяльності люди змогли виробляти вулицю значно більше, ніж раніше, тому що в них досконаліші гармати й способи праці.

Пирамиды Египта

Самым важливим із усіх набутків у металургії доісторичного періоду була розробка керованого процесу виплавки бронзи. Як відомо, перші досліди з плавкою мідних руд давали мідь з різними домішками, тобто різні бронзи. Найкращим виявився сплав міді з оловом, колись випадково получавшийся з руд, мали обидві ці метала. Розгадка таємниці цього сплаву призвела до корінному поліпшити якість виробів із металу. З’явилась би можливість робити більш тверді, складні за формою і довговічніші вироби.

Кузнецы Єгипту виготовляли сокири, тесли, стамески, долота, свердла, ножі, пилки, цвяхи, скоби, голки, бритви, пінцети; теслі — човни, меблі вже вживали шестислойную фанеру. Про це можна судити з знахідкам з єгипетських поховань. Щоправда, невідомо, якого часу на їхнє слід віднести; і те самісіньке можна сказати про тутешніх пірамідах, «першому диво світла».

Время будівництва неможливо визначити, з технічних можливостей тієї чи іншого епохи. Виконана будівельниками робота навіть технологій XVII століття було б архіскладною. Тут — загадка на загадки: як час побудови, але та призначення пірамід загадково. У сучасному єгиптології є кілька версій, навіщо їх будували. Це чи пам’ятник затвердження влади й сили, чи заупокійний ансамбль, чи ритуальний комплекс, і може бути — місце зберігання цінностей (матеріальних й інформаційних), тощо.

Большая піраміда Хеопса було побудовано з майже два мільйони тисяч кам’яних брил загальним вагою 5.75 млн. т. Середній вагу брили становить 2.5 т, а максимальний сягає 15 т (до того ж час з метою єгиптяни вирубували з скелі, обробляли і перевозили брили вагою до 200 тонн). Користуючись лише такими простими засобами, як полози, котки, подовжні бруси, канати і, треба було перетягнути ці брили від кар'єрів до берега Ніла, де з їхніми вантажили на барки, перевозили річкою і порушували на 30 м, рівня будівельного майданчика.

Согласно переказам, яке Геродот передав за словами місцевого жерця, доставкою цих брил до будівельної майданчику займалися по місяці щорічно у протягом 20 років сто тисяч робочих. Кількість робочих на будівельної майданчику становила чотири тисячі людина, і невідомо, скільки як ще працювало в кар'єрах і перевезенні.

Бронзовым інструментом можна було дробити лише м’які скельні породи. Тверді породи розбивали сильними ударами куль долерита (твердий нехрупкий камінь). Ремісники відколювали в спосіб всієї скелі робити кар'єру брилу потрібних розмірів: що завдання вимагало чимало вправності, оскільки надто сильний або занадто слабкий удар назву б потрібного результату. Для откалывания кам’яних брил вживалися також металеві і дерев’яні клини; для збільшення їх у обсязі майстрів просочували їх водою.

По суті, це були використанням технічних прийомів, які застосовувались на мідних рудниках. Потрібна форма придавалась блокам — спочатку сильними ударами куль з долерита чи шпилястими молотками і кирками, але в стадії обробки — пилками і трубчастими свердлами (які приводилися в рух, очевидно, смычковой дрилем), і навіть абразивными матеріалами.

Но виконати такої великої роботи вистачить, з допомогою використовуваного інструмента, за зазначений час не міг. Які ж все-таки будували піраміди? З моменту, коли вони потрапили до сфери уваги учених, і по нашого часу багато шукали у відповідь це запитання, оскільки будівельники пірамід не залишили ніяких роз’яснень з цього приводу.

Первым серед таких шукачів був невтомний грецький мандрівник і історик Геродот, який, як вважають, в середині V століття е. відвідав Єгипет і припустив, що піраміди будувалися з допомогою дерев’яних машин, піднімали блоки з уступу на уступ. Як виглядали ці машини, було невідомо, очевидно, і його самому. Чотириста років Диодор Сіцілійський припускав, що підйом кам’яних блоків здійснювали по земляним насипам. Згодом майже 1800 років це питання не займався, і потім інтерес спалахнув знову.

Около 1719 р. француз Поль Люка стверджував, що піраміди облицьовані цементом, а чи не каменем. Англієць Р. Покок в 1745 р. висловив припущення щодо пірамідах як про облицьованих кам’яними плитами горах. Вже час, лише кілька тому, інженер-хімік Джозеф Давидович відродив гіпотезу про цементної облицюванні, привівши у її підтвердження результати наукових досліджень про. І ось американський інженер Буш знову повернувся до каменя, проте висловив думку, що кам’яні блоки оснащували з обох сторін сегментами отже перетворювалися з прямокутних в циліндричні. Буш успішно відчув свій спосіб, укочуючи майже тритонний циліндр під укіс зусиллями чотирьох. Є дуже серйозна версія, що блоки не цельнокаменные, а виготовлені з каменно-бетонной суміші.

И.В. Давиденка висловив така думка:

«Я став причетний до думки Джозефа Давидовича, котрий стверджував, що піраміди Хеопса зроблено з геополимерного бетону, а чи не выпилены з маккотанского вапняку. На доказ я взяв шматок, привезений мені хорошим знайомим, і виколупав від цього з так званого вапняку два чудово скачаних кварцових зерна. У якій вапняку ви знайдете всередині таке скатанное зерно? Чому в всіх таких блоках взагалі немає шаруватості, яку вона властива? Чому немає иглокожих? Маккотанские вапняки і знаменитими тим, що мені багата фауна иглокожих, тобто морських їжаків. Де вони? Їх справді немає.

К чому наводжу всі ці приклади: якщо ми хочемо займатися історією, необхідно відстежувати матеріальні джерела — як ті яких нам кажуть, а й ті, що є, проте вони ми бачимо.

Я міг би наводити безліч таких прикладів, але не всі чомусь зацікавилися пірамідою Хеопса: вона така велика, складається з блоків за кількома тонн. Але поруч із сфінксом стоять два храму — Храм сфінкса і Храм пірамід, де поставлені друг на друга блоки по 200 тонн, і нікого не дивує. Чому дивує? Вони також бетонні, вони ніякі не випиляні, спробуйте зірвати з підстави блок 9 на 3 метри, вийде це?".

Вот й з відомих сьогодні способів. Причому кожної під сумнівом ще однієї причини. Геродот говорить про ста тисяч чоловік, які у протягом 20 років на піраміді Хеопса. Які ж вони розміщувалися на майданчику лише у 5 гектарів? Адже насипу і самої майданчику одночасно мало перебувати дуже чисельна, тягнули волокуші з блоками. Про це свідчать і такі експерименту, проведеного на 1954 р. британськими археологами в Стоунхендже (Англія). Вони відтворили перевезення полуторатонных кам’яних блоків. Найпростіші дерев’яні светр з прив’язаним до них кам’яним блоком 32 молодих міцних хлопця ледь тягли вгору під укіс з ухилом 4°.

В 1978 р. група японських ентузіастів намагалася побудувати лише 11-метрову піраміду, використовуючи похилу насип і волокуші на підйом кам’яних блоків, але зазнала невдачі. Насип виявилася занадто крутий, щоб витягати за нею волокуші із вантажем, і добудовувати піраміду довелося сучасній техніці.

Пирамиду Хеопса по «історичним» даним будували тридцять років (приблизно десять тисяч днів), і це укладено, як зазначалося, 2 мільйони триста тисяч блоків. Ділимо на цю кількість до 10 тисяч, отримуємо 230 блоків щодня. У середньому у року світловий день дорівнює 12 годинах. Ділимо 230 на 12. Отримуємо приблизно 19.1 блоку в годину. Це означає, що блоки потрібно подавати на майданчик кожні 3.1 хвилини, щоб протягом години набрати 19.1 (а ніби між іншим, .каменоломні не перебували поруч).

Сколько потрібно одночасно обробляти блоків, щоб у виході з каменоломень щодня було 230? скільки потрібно при цьому працівників? Чим обробляли? Скільки блоків мусить знаходитися дорозі, аби повернути до піраміді придушити через кожні 3.1 хвилини? Скільки цього потрібно народу? скільки потрібно кілометрів мотузок? Волоком тягти блоки неможливо (застрягнуть в піску), якісь котки. Скільки для цього необхідно колод, і їх брали?

Каким чином блоки переправляли через Ніл? Як вантажили на човни (баржі, пороми чи плоти)? Чим годували величезну армію працівників? Як здійснювали постійні спеціальні поставки продовольства?

Вопросов більше, ніж відповідей.

Ни жодна зі сторін піраміди Хуфу не відрізняється з інших за довжиною більш, ніж 20 див. Уся структура загалом зорієнтована за компасом. Тим більше що єдиними доступними геодезичними засобами виміру перетворилася на часи, до яким відносять будівництво, були візування зірок, мірні рейки, можливо, схили і вода для нівелювання.

Метод нівелювання, може бути який одержав розвиток з досвіду нівелювання іригаційних каналів, перебував у прорытии навколо споруджуваної піраміди невеликого рову, заповнюваного потім водою у тому, щоб відраховувати від цього требующийся рівень. І попри те, що ці вимірювальні кошти було настільки примітивні, найбільша і найменша з граней (заввишки близько 249 м.) відрізнялися друг від друга настільки незначно!

Наибольшее відхилення кута між суміжними сторонами підстави від прямого кута становить близько однієї двадцятої градуси, а максимальне відхилення окремих частин підстави від середній рівень було одно 1.25 див. Мабуть, єгиптяни використовували несподіване технічне рішення, не яке здобуло розвитку на подальшому, тому забуте.

А.Ф. Сайфутдинов у статті «Замки піску» поцікавився, як домагалися повного заповнення порожнин і вирівнювання поверхні. Ідеальний випадок — коли поверхню серцевини, яку будуть вкладатися блоки для ребер піраміди, сама стає рівній у всій довжині і немає точно приймає необхідний кут нахилу ребра! Як цього досягти, використовуючи доступні древнім єгиптянам ресурси? З допомогою піску, якого єгиптяни мали хоч греблю гати! Автор статті пише:

«Если спробувати насипати піщаний горбок, то виявиться, що кут нахилу його поверхні буде всюди однаковий. Цей кут називається кутом природного укосу. Таке властивість властиво кожному сипучому тілу. Хто це, як і єгиптяни, що у оточенні пустель, могли краще знати властивості піску?!

Песок чудово заміняє кутомір: якщо поверх серцевини насипати шар піску, то всієї довжині укосу вийде рівна поверхню з ПОСТІЙНИМ КУТОМ НАХИЛУ.

Из будь-якого будівельного довідника відомо, що кут природного укосу піску у межах 40−45° залежно від розмірів піщин, вологості і домішок. Кут нахилу ребер піраміди Хусру становить 42°, піраміди Хасрры — трохи більше 42°. Тобто вона потрапляє у межі! Цілком можливо, що кут природного укосу піску, яким користувалися давньоєгипетські будівельники, дорівнював саме 42°. Судячи з такому розі укосу, це міг стати дрібний пісок, можливо, з декотрими домішками, приміром, із мулом.

А як бути з кутом нахилу граней піраміди? Якщо будівельники забезпечували з допомогою піску правильний нахил ребер, це автоматично визначало кут нахилу граней. Нескладні розрахунки доводять, що з піраміди Хусру кут нахилу ребер в 42° забезпечує нахил граней під кутом 51° 52 ". Для піраміди Хасрры при вугіллі нахилу в 42°29 «нахил граней становитиме 52°20 ». Саме через такі кутові розміри і мають ці піраміди насправді".

Железный век

Считается, що було ніяких великих винаходів (та й число другорядних невелика) до наступу століття заліза, докорінно змінила умови життя. Поки що ж він не настав під всієї красі, у хід ішли часом бронзові леза мотик і лемешів. У варварської Європі була звичайним використання бронзи для важкі крейсери та грубих робіт. Робітники мідних рудників в Австрійських Альпах користувалися кувалдами і зубилами з насадками з бронзи.

Но бронза, рідкісний та найдорожчої матеріал, мало розширила влада людини над природою. У у великих кількостях з її будь-коли робили землеробських знарядь, унаслідок чого землеробство залишалося на тому рівні, як і до появи бронзи. Отже, умови життя жінок у цілому майже змінювалися, і прибавочний сільськогосподарський продукт продовжував бути настільки мізерним, що ремеслом могла зайнятися тільки незначна прошарок.

Поэтому з бронзи, крім зброї, виготовляли ще переважно лише праці для нечисленних ремісників, з допомогою яких виробляли предмети розкоші для невеликого класу знаті. А загалом виробництво залишалося на рівні кам’яного віку. Навіть крупні іригаційні споруди Єгипті будувалися здебільшого кам’яними і дерев’яними знаряддями. Влада держави не можна було сильної, бо було коштів, — їх з кого було збирати у великих кількостях.

И це — переддень залізного віку!

Легко зрозуміти, якби в Єгипті невеликі групи людей не розпочали на невідомі часи саджати збіжжя у землю, а продовжували харчуватися дикорастущими фініками, то досі з нашої планеті бродили б дикі племена, харчуючись «дарами природи».

А з її появою землеробства розвиток тільки в сферах життя надихало прогрес в інших, і черговий стрибок в технологіях безсумнівно був із використанням заліза. Але виплавка заліза з руд і на виробництво з нього коштів праці були дуже складно. Адже всю історію металургії — це, власне, історія отримання дедалі більше високої температури. Скажемо відверто, у перших примітивних печах взагалі не міг досягти такого нагріву, щоб розплавити метал.

А коли навчилися будувати підходящі печі, почали отримувати метал у вигляді дрібних затверділих грудочок (цвісти), загублених у своїй шлаку. Цю суміш доводилося повторно нагрівати й багато разів проковывать, щоб видалити шлак і отримати гроші з розрізнених крапельок суцільний шматок заліза. І часу це було складне технологія: Оволодівши нею, людина одержала велику вигоду. Більше висока міцність заліза проти бронзою, загальнодоступність залізних руд і, нарешті, дешевший процес виробництва остаточно витіснили бронзу. Повсюдна поширеність заліза у природі дозволила виплавляти і використати його дома, без далеких перевезень й торговельного обміну.

Дешевое залізо докорінно змінила спосіб життя. Землероб отримав, нарешті, металеві гармати, повысившие продуктивності праці при обробці землі. З залізним сокирою виявилася можливої розчищення під посіви великих лісових масивів. Адже щоб зрубати дерево кам’яним сокирою, була потрібна чимало день роботи, тепер йшлося і про годиннику, котрий іноді про хвилинах!

Очень швидко з’явився найрізноманітніший залізний інвентар як на сільського працівника, зокрема лопати, заступи, вила, кирки, мотики, коси і сікачі, ножиці для стрижки овець (доти шерсть просто вискубували). Ними став користуватися також для стрижки волосся і розрізування тканин. Значне зростання продуктивних наснаги в реалізації землеробстві збільшив прибавочний продукт, що дозволило збільшити прошарок специалистовремесленников. Продукция, производимая ремісниками, стала надбанням широкої суспільства, Не тільки обраної купки знаті. І до речі, почався чисельне зростання і знаті теж.

Появились машини для борошна, оливкової олії, вина. Доти вино тиснули лише домашнього споживання і сік з винограду вичавлювали в мішках, скручивавшихся з кінців, а тепер винайшли спеціальні преси. Першим був такий званий балковий прес.

А от понад складний гвинтовій прес з’явився набагато пізніше, хоча офіційна історія та відносить його до другого чи першому століттю до нашої ери. Взагалі винахід гвинта приписують Архитасу з Таранто (приблизно 400 рік до її н.е.), але й у цьому, що саме гвинтова пара — дуже складний пристрій. Якщо хід різьби у гвинта не збігаються з ходом різьби гайки, ця пара нічого очікувати працювати. А як у часи можна було зробити їх однаковими? Це мала бути принаймні верстат.

С появою заліза і ремісник отримав борошна понад різноманітні знаряддя праці, і притому гармати найкращої якості. Теслі набули лісопильної рамою, лучковой і дворучної пилкою. Понад те, різних інструментів з заліза стало значно більше, ніж раніше з бронзи і каменю. З’явилися бурав і рубанок. Вживалися ручні свердла і дрилі, які наводили в рух скрученою тятивою цибулі. Ковалі працювали з кліщами, лещатами, зубилом, свердлами і більше досконалими ковальськими хутрами. Тепер в них були спеціальні молоти кількох видів, чого в їх попередників.

Блок було винайдено, очевидно, в початковий період залізного віку. Це дуже потрібна пристосування, начебто, легко могли винайти набагато раніше люди, знайомі з колесом. Проте, за наявними досить достовірним даним, відомо, що єгиптяни бронзової доби не піднімали вітрила з допомогою блоки і точно не користувалися їм у великих будівельних роботах. Перше, як вважають, зображення блоку є на барельєфі в Ассирії, який датують VIII століттям е., але сама хронологія Ассирії викликає багато запитань, отже, ми доки поспішатимемо розважливо дат. Можливо, блок, хоч і найпростіший з механізмів, було бути виготовлений рано і дешевий спосіб, доки з’явилося залізо.

Появление блоку викликало корінний переворот у будівництві. Він дозволив піднімати й вкладати цього разу місце каміння набагато продуктивнішими, ніж у бронзовому віці, коли їх піднімали по земляний похилій площині з наступним скиданням на потрібне місце. Блок швидко перетворився на елементарний підйомник; увійшли ще невеликі в ужиток двуноги з талями.

Считается, що у Апеннінскому півострові було зроблено дуже важливе відкриття — пуццолановый («путеоланский») розчин, изготовлявшийся з подрібненої породи вулканічного походження. Невдовзі у цьому розчині став виготовлятися римський бетон. Дрібний кам’яний щебінь, битий цегла чергувався рівними верствами з цементним розчином, створюючи непохитну бетонну кладку, не уступавшую по міцності кам’яним блокам. Тут треба відзначити, що «застосування вулканічних порід дозволило італійцям уникнути прокаливания сировини, що у то час було можливості досягати необхідних температур. Без вулкана ніякого цементу вони не винайшли.

При будівництві користувалися переважно ручними знаряддями: колінчатими і простими важелями для установки кам’яних плит, молотками для забивання скоб, лопатками для нанесення розчину і дощечками з рукояткою щодо його вирівнювання. Перевірочний інструмент складалася з циркуля, виска, наугольника, рейки і шнура. Було також відомий рівень у вигляді відкритого желобка, наповненою догори водою.

Развитие виробництва стимулювало торгівлю, а ця остання своєю чергою вимагала змінити характер виробництва. На початковому етапі товари навіть у зовнішній ринок виробляла купка самостійних ремісників. Потім стало ясним, що виробництво товарів ринку ефективно при концентрації продуктивних сил у крупних майстерень, де кожен працівник спеціалізується в одній операції, а усе разом зайняті масовим виробництвом товарів. Нарешті, всім прояснилася корисність механізмів.

Но історія механізмів — окрема тема і заслуговує на окремий оповідання.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.