Текст книги "Древние изобретения"

Автор книги: Питер Джеймс

Соавторы: Ник Торп
сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 48 страниц)

ЛЫЖИ И КОНЬКИ

На огромных, скованных мерзлотой пространствах Европы и Азии лыжи и коньки тысячелетиями были самым излюбленным способом передвижения по суше и льду. Поскольку первые лыжи изготавливались из дерева, которое быстро истлевает, шансы найти их образцы при археологических раскопках очень невелики. Тем не менее замечательная находка была обнаружена в 1960 г. в торфяном болоте в Висе, неподалеку от Уральских гор на северо-востоке России. Благодаря содержащимся в торфе кислотам сохранилось несколько обломков лыж каменного века, сделанных не менее 8 тысяч лет назад. Один из них представлял собой передний конец лыж с великолепной резьбой в форме лосиной головы, которая должна была служить "тормозом", а также символизировать быстрое движение.

Что касается изображения лыжника, то вернемся на крошечный остров Родой на крайнем севере Норвегии. Здесь наскальный рельефный рисунок (около 2500 г. до н. э.) изображает движущуюся фигуру человека с палкой на лыжах, вдвое превышающих его рост. Человек, изображенный в обычной позе лыжника – наклонившись вперед на согнутых в коленях ногах. "Родойский человек", похоже, одет в костюм с заячьими ушами, возможно, для удачи на охоте.

Резная голова лося на передней части лыж, найденных в Висе на северо-востоке России (вид сбоку). Голова, возможно, зарывается в снег и помогает лыжнику сохранять устойчивое положение. Более важное назначение состояло в том, что она цеплялась за утрамбованный снег и служила тормозом.

К VII в. н. э. лыжи стали известны в Центральной Азии и даже в Китае. В 640 г. племя кочевников Лю Куэй в районе озера Байкал отправило представителей к китайскому двору, о чем свидетельствуют официальные записи: "Так как их страна быстро сковывается морозом и покрывается льдом, то они пользуются широкими деревянными досками 6 дюймов шириной и 7 футов длиной, которые служат для скольжения по льду и для охоты на оленей и других животных".

В Скандинавии лыжи применялись в военном деле: лазутчики на лыжах использовались в 1200 г. н. э. норвежским королем Сверре Сигурдсоном в битве при Исене, что неподалеку от Осло. Шесть лет спустя произошел один из самых драматических случаев в норвежской истории: несовершеннолетний король Хаакон Хааконсон был спасен во время гражданской войны двумя телохранителями на лыжах. В их честь в наши дни проводятся ежегодные лыжные кроссы, проходящие по 35-мильному горному пути их побега.

Костяные "коньки"

Древние коньки обычно были уменьшенным вариантом лыж и требовали использования палок при движении. С 1 тысячелетия до н. э. и до средневековых времен они делались из кости. Около 1120 г. н. э. арабский путешественник Шараф Аль-Заман посетил народ юра, который жил вдоль Волги в южной части нынешней России. Он был очень удивлен их странным, но практичным способом передвижения: "Человек не в состоянии идти по таким снегам, пока не привяжет к ногам тонкие бычьи кости и не возьмет в руки пару копий, которые втыкает сзади в снег таким образом, что его ноги скользят по льду: при благоприятном ветре за день он мог передвигаться на большое расстояние".

В конце XII в. коньки в Англии стали известны в качестве развлечения. Их популярность среди лондонской молодежи ярко описана летописцем Уильямом Фицстефаном:

"Другие, более искушенные в зимних забавах, надевают на ноги отполированные кости животных, привязывают их крепко к лодыжкам и держат в руках палки с железными наконечниками, которыми они ударяют время от времени по льду и передвигаются так быстро, словно летящая птица или стрела. Иногда по взаимному согласию двое из них, размахивая палками, соревнуются между собой на большой дистанции. Один или оба падают с каким-либо телесным повреждением, однако, если они падают, движущая сила бега продолжает нести их на большое расстояние, и где бы они ни цеплялись головой о лед, он полностью сдирает кожу. Иногда при падении можно сломать ногу или руку, однако они жаждут славы и тренируются в мнимых сражениях, чтобы вести себя храбро в настоящих битвах".

Несчастный случай при катании на коньках со святой Ледви, покровительницей конькобежцев, описанный в ее биографии в 1498 г. спустя столетие после происшествия.

Даже с изобретением современных коньков со стальным лезвием, прикрепленным к подошве деревянного башмака, катание на коньках не стало безопасным. Пятнадцатилетняя датчанка по имени Ледви зимой 1395 г., столкнувшись с другим конькобежцем, была сбита с ног и сильно ушиблась. Она удалилась в монастырь и до своей смерти в 1443 г. посвятила себя религии, в результате чего стала святой, покровительницей конькобежцев.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЙДЕННОГО РАССТОЯНИЯ

Один из основных элементов автомобиля одометр[8]8
  Счетчик оборотов, сделанных колесом экипажа во время пути.


[Закрыть], должно быть, принадлежит к наиболее широко используемым приборам в мире. Как видно из пристрастия древних людей к картам, они, так же как и мы, стремились узнать точное расстояние между точками назначения. Поэтому неудивительно, что в древнем мире и в средние века было изобретено несколько конструкций одометра.

Китайская книга, относящаяся примерно к 300 г. н. э., описывает приспособление для измерения расстояния при поездках, ссылаясь на то, что описание работы прибора можно найти в труде ранней эпохи династии Хань. К сожалению, этот древний труд утерян. Гораздо позже в книге "Сун Шин", или придворных записях о династии Сун (960– 1279 гг. н. э.), описано изготовление передвижного средства, известного под названием "повозка с барабаном для записи ли" (ли – китайский эквивалент мили).

Первая повозка была сделана инженером Лу Даолонгом в 1027 г. н. э. Когда повозка трогалась с места, основные механизмы приводили в движение систему шестерен из зубчатых колес с цепью. Расстояние дороги измерялось верхней частью устройства следующим образом: последняя из шестерен в системе делала только один оборот, когда весь механизм преодолевал расстояние в один ли. Затем стопор приводил в движение руки механической деревянной фигуры, чтобы она ударяла в барабан каждый раз, когда был пройден один ли. Наличие других зубчатых колес означало, что новая деревянная фигура ударяла в колокол через каждые 10 ли. Несмотря на некоторые математические проблемы, Ван Зендуо, специалисту в области древней китайской науки, в 1950-х гг. по описаниям оригинальных текстов удалось сделать точную рабочую копию устройства.

Римский одометр

Древнейший сохранившийся чертеж одометра в трудах римского архитектора Витрувия до 1981 г. не поддавался расшифровке. В начале I в. до н. э. Витрувий сделал описание одометра (от греческого hodos – "путь" и metron – "мера") как конструкции, которая позволяет нам, путешествуя в коляске, знать, сколько миль мы проехали. Витрувий описывал систему механизмов одометра и разъяснял, каким образом прибор, установленный в верхней части коляски, отмечает пройденный в милях путь: через каждую милю в коробку со звоном падал камень, в конце поездки коробку открывали и, чтобы определить пройденное расстояние, подсчитывали камни.

Описания Витрувия на бумаге, по-видимому, не лишены смысла. Главная шестерня представляла собой колесо с четырьмя сотнями зубцов, которые прокручивались единственным зубом, прикрепленным к главному колесу коляски. Таким образом, 400 оборотов соответствовали одному движению фиксирующего обороты механизма. Однако возникли проблемы при попытках воплотить описание Витрувия в рабочую конструкцию. Даже великий изобретатель эпохи Возрождения Леонардо да Винчи (1452—1519 гг.) столкнулся с трудностями. Леонардо, сопоставив расчеты Витрувия и свои собственные, составил два эскиза одометра.

Простоты ради на одном из его рисунков изображены главные зубчатые колеса механизма, на которых было 40 зубцов вместо 400, как в римском тексте. В принципе его конструкция представляла собой правдоподобную рабочую модель. Однако, скорее всего, он понял, что такой механизм, по– видимому, не будет работать при 400 зубцах, даже если колесо будет 6 футов в окружности: такие маленькие зубцы едва ли смогут зацепляться за единственный зубец колеса. Леонардо решил эту проблему на втором рисунке одометра, истолковав "единственный зубец" как червяк или червячную передачу (которая скорее напоминает удлиненный зубец на цилиндре).

Недостаток модели Леонардо, хотя она и работала, заключается в том, что после всех модернизаций она была очень мало похожа на систему зубчатой передачи Витрувия. В 1963 г. профессор А. Дж. Дрэчманн, ученый и эксперт в области классической древней механики, тоже зашел в тупик и объявил, что эти проблемы неразрешимы. Одометр Витрувия был отнесен к древнеримскому "кабинетному изобретению", которое никогда не было реализовано на практике.

Возможно, это не совсем честно по отношению к старому Витрувию. Известно, что другие сложные механизмы, описанные им (см. "Водяные и ветряные мельницы" в разделе Обработка земли и добыча полезных ископаемых и "Клавиатуры" в разделе Спорт и отдых) были изготовлены в сотнях экземпляров. Более того, другая, хотя гораздо более простая, конструкция одометра была описана греко-египетским инженером Героном Александрийским спустя 100 лет после Витрувия. Таким образом, нет никакого основания сомневаться в том, что римский одометр существовал как рабочий механизм.

Проблему разрешил инженер Андре Слисвик, который в 1984 г. развернул новую дискуссию. Витрувий достаточно ясно указал, что этот механизм был "передан (нам) нашими предшественниками". Это наводит на мысль, что он описывал известное ему устройство, которое, вероятно, никогда нс исследовал сам. Имея это в виду, Слисвик все начал сначала. Зубцы древнегреческого счетного устройства с острова Андикитира (см. "Счетные устройства" в разделе Техника и технологии) имели не квадратную форму, с которой был знаком Леонардо, а остроконечную треугольную. Используя зубцы этой формы, добавив глубокую бороздку к колесу с единственным зубцом и расположив его под углом в 50 градусов по отношению к колесу с 400 зубцами, Слисвик решил задачу. Добавление второго одиночного зубца на широкое колесо позволило ему управлять третьим горизонтальным колесом на верху механизма.

Затем Слисвик по другим деталям Витрувия сделал в четыре раза уменьшенную модель. Он просверлил ряд отверстий в верхнем горизонтальном колесе, чтобы удерживать шарики. Когда отверстие через каждую четверть мили проходило над щелью, в нее падал шарик. Одометр Витрувия мог работать лишь в том случае, если не допускалось никаких отклонений в конструкции.

Постедняя задача заключалась в том, чтобы установить подлинного конструктора этого механизма, который, как упоминал Витрувий, пришел из древнейших времен. В самом деле, какой был прок от одометров в Италии во времена Витрувия, когда на дорогах уже два века устанавливались мильные камни? Ответ, возможно, кроется в арабской рукописи, описывающей похожий роняющий гальку механизм в конструкции водяных часов, приписываемых Архимеду (287—212 гг. до н. э.). Величайший инженер классического мира Архимед, возможно, был способен создать механизм с зубчатой передачей. Он был главным научным советником сиракузского царя на Сицилии, ближайшего союзника Рима на протяжении 36 лет рабочей карьеры Архимеда (см. "«Клешни» Архимеда" в разделе Военная техника). За этот период в Италии было завершено строительство сети римских дорог. Возможно, Рим поручил великому научному гению помочь в осуществлении дорожного строительства и создать механизмы правильного измерения и деления расстояния для установки мильных камней. Предположение

Слисвика опирается на косвенную улику, однако она вполне убедительна.

Одометр Витрувия, реконструированный Андре Слисвиком. Единственный зубец на ступице коляски передвигает вертикальную зубчатую передачу на один ход при каждом обороте колеса. Подобное приспособление приводит в движение горизонтальную зубчатую передачу, перемещая её на один ход после каждых 400 оборотов колеса коляски, равных расстоянию в 5000 футов, или одну римскую милю. (Для ясности на колесной зубчатой передаче изображено менее 400 зубцов.) Отверстия в верхней части предназначены для круглых камешков; после каждой мили один камешек падает в отверстие ящика (за вертикальной зубчатой передачей), показывая пройденное расстояние.

ПАРУСНЫЕ

И РАКЕТНЫЕ ЭКИПАЖИ

Идея использования более надежного и мощного, чем лошадь или осёл, источника энергии для транспортных средств была очень привлекательной, и средневековые инженеры изобрели различные способы ее реализации. Самым древним и наиболее практичным было использование силы ветра. Неудивительно, что это изобретение принадлежит китайцам, издавна запускавшим воздушных змеев.

Виньетки воздушного автомобиля на китайской карте (1577 г.), нарисованной португальским картографом Луисом Джордже де Барбуда.

Самая древняя ссылка на "плавание по земле" под парусами сделана знаменитым ученым императором Луань (правил в 552—554 гг. н. э.) в "Книге мастера Золотого зала". Он писал, что выдающийся философ Каоцян By Шу сконструировал коляску, приводимую в движение ветром, способную перевозить до 30 человек на сотни миль в день. Более крупный образец под парусом, который везли лошади, по-видимому, был сделан в 610 г. н. э. для императора Ян из недолго правившей Китаем династии Суй. Утверждали, что потребовалось помещение на несколько тысяч пассажиров, что, по-видимому, является преувеличением. Более распространенными были паруса, которые устанавливались на тележки и даже на плуги, чтобы их легче было толкать. На севере Китая силу ветра приспосабливали к условиям природной среды, устанавливая паруса на яхты, которые передвигались по льду на небольших колесах.

К концу XVI в. европейские путешественники, вернувшись из Китая, привозили отчеты о парусных автомобилях, неожиданно вызвавших сенсацию, их повсюду копировали, о них говорили. Великий английский поэт Джон Мильтон, например, в своем шедевре "Потерянный рай" (1663 г.) пишет: "...На степи Сериканы, где легкий тростниковый свой возок китаец, парусами оснастив, по ветру мчится"[9]9
  Перевод Аркадия Штайнберга.


[Закрыть]. Парусные автомобили достигали скорости 30 миль в час и были намного быстрее первых паровозов начала XIX в. Это, очевидно, навело некоторых людей на мысль об использовании силы ветра на железных дорогах, но так как не было другого источника энергии, который мог бы использоваться в безветренные дни или при движении в обратном направлении, то эта идея никогда не была воплощена в реальность.

Автомобиль-ракета Джованни ди Фонтана из рукописи 1425 г.

Существовали и другие идеи о том, как управлять движущимся средством без помощи животных. Венецианский инженер Джованни ди Фонтана приводил две взаимоисключающие конструкции в рукописи 1425 г. Первая – "самоходная коляска", где водитель тянул на себя веревку, соединявшую зубчатые колеса с колесами автомобиля. Это едва ли могло оказаться практичным, поскольку веревка быстро перетиралась, а руки водителя уставали еще раньше. Другая конструкция представляла собой реактивный автомобиль на двух роликах, напоминавший летучую мышь. Он должен был приводиться в движение топливом на пороховой основе, точный рецепт которого ди Фонтана держал в секрете. Неизвестно, пытался ли какой-нибудь безрассудно храбрый инженер построить автомобиль-ракету ди Фонтана, но водитель, несомненно, никогда не пожелал бы иметь ничего общего с подобным изобретением.

ПЛАВАТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА

Как ни странно, первое известное науке свидетельство о морском путешествии на десятки тысяч лет старше древнейших останков судов. В конце ледяного века, примерно от 40 до 10 тысяч лет до н. э., охотники расселились по всем континентам, за исключением Антарктики. Низкий уровень моря говорил о том, что в Америку можно было попасть по перешейку суши между Сибирью и Аляской. С Австралией дело обстояло по-иному. Хотя Австралийский континент в ледяном веке простирался на север до самой Новой Гвинеи, миллионы лет он был отделен от Юго-Восточной Азии водой. Даже самая древняя археологическая находка доказывает, что первые поселенцы достигли берегов Новой Гвинеи и Австралии за 40 тысяч лет до н. э. Таким образом, остается только допустить, что этот древний человеческий род уже сделал первые шаги к освоению водных пространств.

Это означает, что лодка является древнейшим из всех человеческих изобретений. Можно только догадываться о том, какой сноровкой обладали первые австралийцы, чтобы добраться до своего будущего дома, однако они, должно быть, были достаточно искусными. Тогда как часть путешествия представляла собой относительно легкий "островной пролет", предстояло также преодолеть расстояние от 50 до 60 миль в открытом море. Бытует мнение, что рыбаки с юго-восточного побережья Азии обнаружили, что связывание полых стволов бамбука с рангоутными деревьями обеспечивает устойчивость и маневренность, необходимые, чтобы выйти в открытое море. Этот принцип и сейчас используется при строительстве катамаранов.

Назовем еще несколько версий доисторического путешествия человека по морю, прежде чем перейдем к найденным остаткам самих лодок. Был обнаружен постоянный морской контакт между поселениями на побережье Эгейского моря. В пещере Франхти на юге Турции археологи обнаружили большое количество обсидиана в нескольких последовательных культурных слоях почвы, относящихся к 13 тысячелетию до н. э. Вулканическое стекло – обсидиан – очень высоко ценилось в доисторическом времени (см. Личные вещи и украшения). Лабораторный анализ обсидиана из пещеры Франхти выявил, что он был привезен за сто миль с острова Милос (см. карту на с. 83). Как показывают находки милосского обсидиана на севере Греции, эта морская торговля, еще не появившаяся нигде в мире, продолжалась и развивалась в следующие тысячелетия.

Морские путешественники эпохи мегалита

На другой стороне Европы около 5000 лет до н. э. была развита глубоководная рыбная ловля. Археологи, работавшие в местах поселения каменного века на побережье Ирландии и Шотландии (к примеру, Обан в Стратклайде), обнаружили множество костей трески и других видов рыб, которые редко приближаются к берегу. Очевидно, чтобы достигнуть глубоководья, использовались лодки. Эти суда, скорее всего, были сделаны из плотно сшитых шкур животных, поскольку раскопки Обан не обнаружили признаков существования инструментов для обработки дерева.

Первые останки реальной лодки были найдены в Западной Европе. Самое древнее известное нам весло (примерно 8500 лет до н. э.) было найдено в Стар Карр (Йоркшир). Примерно на 1000 лет позже появилась древнейшая дошедшая до нас лодка. Простой чёлн, выдолбленный из соснового бревна, был найден в Пессе (Голландия).

Выдолбленный чёлн из Пессе (Голландия) относится

к 7400 г. до н. э. (10 футов Афиной).

Эти ранние свидетельства строительства лодок относятся к периоду мезолита, или среднему каменному веку. В сменившем его новом каменном веке начало развиваться земледелие, которое сопровождалось взрывом технической и социальной организации. Самым удивительным был быстрый рост культур мегалита вдоль западного побережья Европы после 4500 г. до н. э. Подобные культуры в Португалии, Испании, Франции, Ирландии, Англии и Северной Скандинавии оставили после себя сооружения из грубо обтесанных камней на местах погребений и для религиозных ритуалов. Высшей точкой развития этих монументальных сооружений стали линии и круги камней, классическим примером которых является Стонхендж. Возведенное здесь сооружение предназначалось отчасти для астрономических наблюдений, однако археологи все еще не установили его настоящего назначения (см. "Календари" в разделе Средства информации и связи). Распространение архитектурных

сооружений эпохи мегалита, которые сосредоточились на побережье, способствовало развитию теорий о господствовавшей когда-то великой морской цивилизации Атлантиды. Легенда о ее исчезновении привлекательна, однако, к сожалению, не найдено неопровержимых доказательств существования такой цивилизации.

Лопасть весла из Стар Карр; Англия, 8500 лет до н. э.;

длина – 17 дюймов.

Тем не менее общие элементы мегалитических культур, должно быть, распространялись морским путем: находки археологов указывают на контакты между такими отдаленными районами, как Португалия и Ирландия. Лодки, которыми пользовались моряки в эпоху мегалита, несомненно, сделаны из кожи. Поздние пелатские племена снискали известность своими лодками из кожи, особенно одноместными рыбачьими, которые Юлий Цезарь увидел при вторжении в Британию в 55 г. до н. э. Римляне были изумлены, что кельты не боялись плавать в штормовых морях Атлантики в таких явно хрупких лодках. Однако дело в том, что сшитые куски кожи, натянутые на деревянную раму, превращались в чрезвычайно крепкую морскую лодку. Одним из ее достоинств был легкий вес: кожаной лодкой длиной в 40 футов с водоизмещением 2 тонны легко могли управлять два человека.

Длинная лодка из кожи (curragh – с ирландского "рыбачья лодка") была излюбленным средством передвижения по морю ирландских кельтов. Этим судном пользовались ирландские монахи-мореплаватели в средние века во время длительных путешествий через Атлантику. Несомненно, они достигли Шотландских островов и Исландии, тогда как легенда о святом Брендане рассказывает о том, как он с группой бесстрашных монахов предпринял долгое путешествие по Атлантическому океану на рыбачьей лодке и достиг таинственных земель далеко на западе. Описание в средневековом тексте путешествия святого Брендана позволяет предположить, что, возможно, он даже достиг берегов Нового Света в VII в. н. э. Эта возможность была проверена исследователем Тимом Северином в 1978 г. в необычайном археологическом эксперименте. Используя технику, существовавшую до развития промышленности, вместе со своей группой он построил рыбачью лодку "Брендан" и пересек на ней Атлантический океан. Когда они достигли берегов Америки, экипаж и лодка были в хорошей форме.

Древнеегипетский корабль, изображенный на горшке (3100 г. до н. э.). Треугольники на заднем плане обозначают холмы, так как картина нарисована задолго до строительства пирамид.

Лодки из кожи времен мегалита и бронзового века очень похожи на эти поздние рыбачьи лодки, если судить по гравюрам и наскальным рисункам, найденным в Дании (см. "Бритвы" в разделе Личные вещи и украшения). На других наскальных рисунках в Дании видно, какими широкими должны быть челноки, выдолбленные из бревен. Остается невыясненным, когда на побережье Атлантики были построены первые обшитые досками лодки, однако кельты, будучи всегда искусными мореплавателями, превзошли их в своей конструкции. Большие лодки племени венетов произвели неизгладимое впечатление на Юлия Цезаря, когда в 56 г. до н. э. он достиг северо-западного побережья Франции. Лодки из прочного дуба с гигантскими кожаными парусами могли легко противостоять самым сильным штормам в Атлантическом океане. "Поперечные балки, – отметил Цезарь, – шириной в фут служили траверсами и крепились железными болтами толщиной с большой палец руки, а их арки были выше римских галер... Мы не могли повредить их тараном, потому что они были в высшей степени прочны, высота делала их труднодосягаемыми для снарядов и не поддающимися абордажу с помощью крюков."