Текст книги "Древние изобретения"
Автор книги: Питер Джеймс
Соавторы: Ник Торп
Жанры:
История
,сообщить о нарушении
Текущая страница: 9 (всего у книги 48 страниц)
Реконструкция синана – древнейшей формы китайского компаса из Научного центра Онтарио, Торонто. Ковш, указывающий южное направление, вырезан из магнетита и вращается на полированной бронзовой пластине.
Плавание "по стрелке "
Поскольку очень многое в древней науке было неразрывно связано с изучением оккультных явлений, то неудивительно, что следующий главный успех в технологии компаса приписывается китайским магам. В работе, написанной в 1086 г. н. э. одним из величайших китайских ученых Шэнь Куа, описывается, "как маги натирали кончик иглы магнетитом, после чего он способен был указывать на юг".
Сегодня многие магниты изготавливаются путем помещения кусочка железа в электромагнитное поле, образующееся при прохождении электрического тока через проволочную спираль (электромагнитная индукция). Однако до конца XIX в. главным оставался способ, которым пользовались древние китайские маги, – поглаживание кусочка железа о магнетит или о кусочек намагниченного железа. Альтернативой использованию электрического тока является ковка нагретой полоски железа, направленной в сторону севера; ковка сотрясает молекулы, которые в магнитном поле земли выстраиваются по одной линии в ссверо– южном направлении. Другой метод заключается в том, чтобы сильно нагреть железный брусок, который устранит выровненное положение молекул, а затем, удерживая один его конец по направлению к северу, быстро охладить, погрузив в воду.
В средневековом Китае эти три метода использовались для производства магнитов. Небольшие фабрики занимались их производством для использования в различных моделях компасов (см. "Магниты и магнетизм" в разделе Техника и технологии). Самой простой была "рыба, указывающая на юг", описанная в тексте начала XI в. Рыба была вырезана из листа железа, достаточно тонкого, чтобы держаться на поверхности воды в кубке, где она поворачивалась до тех пор, пока ее конец не указывал на юг. Или наоборот, крупный магнит закреплялся на деревянной рыбе и плавал в воде, или намагниченная стрелка подвешивалась на нитке или покачивалась на ногте большого пальца.
В путеводителе, написанном во времена южной династии Сун (1127—1279 гг. н. э.), приводится описание первого настоящего прототипа современного компаса – магнитной черепахи. Это был "сухой" компас с фиксированной осью, совсем как современный.
Реконструкция древнейшего "сухого" компаса по описанию в китайском тексте XII—XIII вв. н. э. Игла, прикрепленная к магниту внутри модели черепахи, указывала северное направление. Модель вращалась на бамбуковой булавке.
Единственное отличие его заключалось в том, что вместо покачивающейся иглы использовалась достаточно яркая модель черепахи на бамбуковой булавке с небольшим магнитом внутри. Другое усовершенствование того же времени включало добавление к имеющимся моделям компаса (рыба, игла или черепаха) нижней доски, взятой из старого образца ковша (синан) с 24 направляющими точками. В результате появился легкий для ориентирования морской компас.
Растущее доверие мореплавателей к компасу отражено в китайских текстах начала XII в. Самое раннее описание приводится в тексте, написанном около 1113 г. н. э., и касается событий в порту Гуанчжоу (Кантон) в 1090 г.: "Лоцманы ориентируются по ночным звездам, а днем по солнцу, в кромешной тьме они смотрят на иглу, указывающую на юг". Во времена правления южной династии Сун использование компаса стало обычным во всех длительных путешествиях. К XIII в. китайцы исследовали и составили карту морей Восточной и Юго-Восточной Азии, подготовили учебники по мореплаванию на основе точных направлений компаса, известные под названием "гиды по стрелке компаса".
О глубоких знаниях мореплавателей в средневековом Китае можно судить по тому, что они явно понимали то, что магнитный север вовсе не совпадает с географическим. Это явление, известное под названием магнитного отклонения, было понято на Западе только в 1492 г. во время путешествия Колумба в Новый Свет. Еще раньше, в 1086 г., Шэнь Куа, описывая изготовление магами магнитных игл, отметил, что "игла часто немного отклоняется на юго-восток, а не указывает точно южное направление". Ко времени правления династии Юань (1271—1368 гг.) отклонение магнитного севера от географического было ясно зафиксировано на досках-компасах.
Китай или Америка?
Самые ранние китайские упоминания об использовании иглы для оказания помощи мореплавателям примерно на столетие опережают первое европейское упоминание об этом в произведении английского ученого Александра Некама (около 1190 г. н. э.). Первенство китайцев в разработке компасов, начиная от магнитных "ковшей", используемых на земле, до игл, предназначенных для моря, могло бы показаться бесспорным, если бы не одно удивительное открытие: подобные инструменты использовались на много веков раньше в Центральной Америке.
В середине 1960-х гг. на месте поселения ольмеков в Сан-Лоренцо, в районе города Веракрус, Мексика, были проведены раскопки. Ольмеки, подобно своим более поздним потомкам ацтекам, не умели выплавлять железо из руды. Тем не менее среди находок в Сан-Лоренцо и в других местах периода раннего становления ольмеков, относящегося не позднее чем к 1400—1000 гг. до н. э., есть находки, свидетельствующие об удивительных знаниях ольмеков о природном железе. Еще до железного века они полировали железную руду и вырезали из нее ювелирные изделия и даже зеркала высокого качества.
Самым загадочным предметом из найденных в Сан-Лоренцо является аккуратно вырезанный брусок из гематита (красного железняка) длиной около 1,25 дюйма с выемкой посередине. Руководитель археологического проекта Майкл Коуэ предположил, что это, возможно, часть компаса. Чтобы проверить свое предположение, он поместил находки на пробковом поплавке в емкость с водой и обнаружил, что "поплавок постоянно поворачивался в одном и том же направлении, которое слегка отклонялось к западу от магнитного севера. При изменении направления стрелка всегда выравнивалась в направлении немного восточнее магнитного севера".
Этот случай он обсудил с физиком Джоном Б. Карлсоном, который в процессе исследования обнаружил, что для полировки такого хрупкого материала и придания ему формы бруска с выемкой требуется высочайшее мастерство. "Насколько мне известно, [он] является единственным в морфологии среди всех известных образцов обработанной руды красного железняка." Его собственные попытки отполировать подобные руды "не увенчались успехом". Загадочный предмет все еще в большой степени сохранял магнитные свойства, и, когда его погружали в ртуть или воду (на пробке), он постоянно поворачивался на 35,5 градусов западнее магнитного севера, отклоняясь всего на полградуса. При проведении Карлсоном опытов предмет раскололся надвое, однако это случилось кстати. Опыты показали, что магнитные направления двух частей значительно отличаются от целой части, и позволили Карлсону сделать следующее заключение: если ольмекский обломок был первоначально в два раза длиннее (около 2,5 дюймов), то, "вероятнее всего, он должен был выравнивать себя ближе к магнитному северу—югу". Выемка вдоль верхней части, должно быть, служила указателем. При помещении в воду или ртуть (которая также была известна ольмекам) он становился надежным компасом. Его изготовление, возможно, было вызвано интересом ольмеков к ориентированию своих строений, кладбищ и ритуальных мест – многие из них были тщательно выровнены на 8 градусов западнее севера.
Хотя окончательных доказательств нет, доводы достаточно убедительны. Нет оснований полагать, что загадочный ольмекский предмет не был компасом. Он был сделан не позже 1000 г. до н. э. и опередил древние китайские образцы почти на тысячелетие. История компаса является удивительным примером того, как одинаковые приспособления могли быть самостоятельно изобретены двумя культурами, отдаленными друг от друга временем и пространством.
МАЯКИ
Неподалеку от северного побережья Египта находится небольшой островок под названием Фарос. Он расположен напротив города Александрия, резиденции греческой династии Птолемеев, которые правили Египтом с конца IV века до тех пор, пока в 30 г. до н. э. он не вошел в Римскую империю. Остров Фарос должен был играть важную роль в планах Птолемеев по оживлению экономики Египта. Огромный мол связал остров с материком, образовав на Средиземном море две безопасные гавани для торговых кораблей. Около 270 г. до н. э. Птолемей II поручил греческому архитектору Сострату из Книда построить на восточном берегу острова первый в мире маяк. По замыслу он должен был направлять суда в Александрийскую гавань, а также служить величественным символом возрождения египетской монархии.
Александрийский маяк, первый известный в мире; воспроизведен по древним описаниям.
О Фаросском маяке позднее вспоминали как об одном из семи чудес света древнего мира. Это было массивное сооружение 350 футов высотой, состоявшее из трех частей. Нижняя часть, покоившаяся на гигантской каменной платформе, имела форму квадрата; средняя была восьмиугольной, а верхняя имела круглую форму. На вершине башни находился огонь, который можно было увидеть с моря за 30 миль. Моряки иногда называли сооружение Фаросом, и это название вошло во многие языки как маяк (по-гречески pharos, по-итальянски faro и по-французски phare).
Находчивые римляне первыми создали сеть маяков. Самый древний был построен в 50-е гг. н. э. в древнеримском порту Остия по приказу императора Клавдия. Четырехэтажный маяк находился на искусственном островке, образовавшемся в результате заполнения камнями и бетоном остова старого деревянного корабля размерами 320 на 65 футов, который первоначально использовался для перевозки огромного обелиска из Александрии в Рим. Маяк в Остии служил до XV в. н. э.
Самые известные римские маяки за пределами Италии находились в Jla-Корунье, Булони и Дувре. Ла-Коруньский маяк на северо-западе Испании называли финикийским, однако его на самом деле построили по приказу Траяна в начале века. По конструкции он был похож на Александрийский и имел прямоугольный фундамент и купол на вершине. Под куполом размешался ночной сторож с запасом топлива для жаровни, которая горела на вершине сооружения. Маяк в Булони во Франции был первоначально построен в 46 г. н. э. безумным императором Калигулой как памятник в его честь, но в 191 г. н. э. стал использоваться по назначению. Он был примерно 200 футов высотой и имел 12 или 13 этажей, сужаясь кверху. На другой стороне канала были построены два маяка в форме восьмиугольника (около 1000 г. н. э.). Один из них сохранился еше наполовину, его первоначальная высота была более 890 футов.
К 400 г. н. э. сеть примерно из 30 маяков покрывала Римскую империю. В главных маяках яркий свет, направлявший корабли, исходил от огромного металлического зеркала, отражавшего свет большого костра.
На рисунке XVI в. изображена осада англичанами Булони (Франция) в 1544 г., а также римский маяк.
С закатом империи мастерство организации и содержания маяков было утрачено, многие из них обветшали, другие превратились в военные сторожевые башни.
Арабы и индийцы позаимствовали способы безопасности на море от римлян и к 800 г. н. э., по свидетельству китайского географа Ча Тана, они построили ряд маяков по береговой линии Индийского океана. Несмотря на традиционное пренебрежение китайцев к мореходству, даже они построили несколько маяков в портах, куда чаще всего заезжали иностранные торговцы.
Тем временем морские путешествия в Северную Европу становились все более опасными. Большинство из прибрежных огней, которые замечали капитаны, было зажжено грабителями морских судов, надеявшихся завлечь их на скалы. Король Ричард Львиное Сердце, возвращаясь из Святой Земли в 1190 г., сам стал жертвой такого кораблекрушения и ввел суровое наказание для грабителей, особенно тех, кто будучи лоцманом, брал взятки и сажал суда на мель:
"Все лоцманы и любые другие лица, виновные в кораблекрушениях, должны сурово и беспощадно караться смертью и вешаться на высоких виселицах, тогда как виновных в подкупе необходимо привязывать к столбу посреди собственных жилищ, которые затем надлежит поджечь с четырех сторон, чтобы они сгорели дотла со всем содержимым".
Однако даже подобные угрозы не помогали. Эффективным оказалось только возобновление строительства маяков в XII в. Они были построены после возвращения крестоносцев, перенявших опыт строительства маяков у арабов. Для отражения света в них использовались крупные зеркала.
ВОДОЛАЗНОЕ СНАРЯЖЕНИЕ
Человечество долгое время пленяла идея свободного передвижения под водой. В средневековой Европе обычной темой рыцарских баллад (или романов) об Александре Македонском был его спуск в стеклянном колоколе на океанское дно для беседы с царем рыб. Эта история, конечно, часть средневековой научной фантастики. Как бы ни страдал реальный Александр (336—323 гг. до н. э.) манией величия, он не питал иллюзий насчет завоевания подводного царства.
Однако, как это ни странно, первое настоящее свидетельство существования технических средств для длительных подводных исследований исходит из сочинений личного наставника Александра – великого философа и ученого Аристотеля. В его работе "Органы животных" мимоходом упоминаются дыхательные трубы, которыми пользовались ныряльщики его времени. "Точно так же, как ныряльщики иногда пользуются инструментами для дыхания, через которые они получают воздух с поверхности воды и таким образом остаются долгое время под водой, так и слоны, имея от природы длинный хобот, всякий раз, когда им необходимо пройти по воде вброд, поднимают его над поверхностью и дышат."
Последующие ссылки на дыхательные трубки и маски встречаются в немецких балладах XII в. и в китайских описаниях ловцов жемчуга с острова Хайнань на южном побережье. В самом деле, более детальные описания водолазного аппарата имеют отношение к новому оснащению, которым пользовались ловцы жемчуга в Аравийском заливе. В начале XI в. аль-Бируни описывал, как ныряльщики крепили вокруг грудной клетки кожаный капюшон, который перед спуском заполнялся воздухом. Он полагал, что аппарат мог бы стать более совершенным, если бы связать его с поверхностью для постоянного снабжения воздухом.
Спуск Александра Македонского на дно из описания в рыцарском французском романе конца XIII в. По версии романа, Александра сопровождают собака, кот и петух.
"Более подходящее приспособление следует прикрепить к верхнему концу этого механизма, ко лбу – кожаную трубку, похожую на рукав, запечатанную по швам воском и битумом [асфальт], длина которой равна глубине погружения. Верхний конец трубки нужно приладить к широкой тарелке с отверстием в дне. К тарелке привязываются один или несколько надутых мешков, чтобы удержать се на плаву. Ныряльщик сможет дышать через трубу столько времени, сколько захочет оставаться в воде, даже сутки."
К сожалению, автор не уточняет, опробовали ли ловцы жемчуга на практике это приспособление.
Должны были быть исследованы также военные возможности длительного подводного путешествия. Конрад Кейсер, немецкий знаток в области военного дела, привел в своем учебнике около 1400 г. н. э. иллюстрацию с изображением двух сражающихся под водой водолазов. Природа их водолазных приспособлений, увы, не выяснена. Через поколение другая рукопись с иллюстрациями, написанная неизвестным военным гением, участником чешских гуситских войн, явно изображала водолаза в костюме и шлеме.
На манускрипте времени гуситских войн (около 1425 г.) изображен водолаз в костюме с ластами, его кожаный шлем соединен с надводной поверхностью дыхательной трубкой. Бочонок и коробка, вероятно, предназначены для черного пороха.
Примерно в конце XV в. великого изобретателя Леонардо да Винчи захватила идея далекого подводного путешествия, и хотя существовал чертеж подводной лодки, она так никогда и не была построена. Первый проект действительно пригодного для плавания под водой судна был изложен английским столяром, пушечных дел мастером и писателем Уильямом Буэном в его находчиво озаглавленных "Изобретениях и приспособлениях, очень нужных генералам, капитанам или предводителям" (1578 г.).
ВОЗДУШНЫЕ ЗМЕИ И ПАРАШЮТЫ
Воздушные змеи, достаточно прочные, чтобы выдержать человека, были изобретены чрезвычайно неприглядным путем во времена династии Ци, которая, к счастью, недолго правила Северным Китаем. Первый император династии Ци Као Ян (550—557 гг. н. э.) проводил систематические опыты над вельможами, правившими при прежней династии. За год он умертвил не менее 721 человека, причем самым страшным способом. В это время Као Ян жил в башне высотой 100 футов и обучался буддийской вере. Одним из добрых поступков буддизма является освобождение, а не убийство попавших в капкан животных. Согласно официальным историческим сведениям, император придумал свою извращенную версию этого акта милосердия: он заставлял привозить к нему обреченных на смерть узников, приказывал привязывать им большие циновки из бамбука в качестве крыльев и требовал прыгать с башни на землю. Это называлось "освобождением живых существ". Все узники погибали, однако император "созерцал это зрелище с наслаждением и хохотом".
К 559 г. он нередко использовал осужденных в качестве пилотов-испытателей управляемых с земли воздушных змеев. Одному узнику, принцу Юань Хуан Toy, удалось пролететь около двух миль. Жестокий Као Ян не вознаградил его за подвиг свободой, а заморил голодом.
Изготовление воздушных змеев в Китае восходит по крайней мере к III в. до н. э. Философ Мо Ти писал, как потратил 3 года, чтобы сделать такую игрушку. Змеи становились обычным зрелищем в азиатских небесах и были описаны в разных вариантах в сохранившихся текстах. Воздушные змеи были детскими игрушками, однако их также использовали и в развлекательных состязаниях, таких как "битва воздушных змеев", где побеждал тот, кто пересекал нить управления воздушного змея соперника. Военные часто пользовались змеями, в частности, для распространения листовок во вражеских армиях или в качестве временных наблюдательных платформ для выслеживания противника.
Японцы тоже использовали воздушных змеев в военных целях, вероятно, для доставки и вывода людей из осажденных городов. Самая известная японская легенда повествует о герое-самурае Минамото но Таметамо. Он был сослан из Японии на остров вместе с сыном. Согласно легенде, Таметамо привязал сына ремнями к змею и сумел переправить его по воздуху обратно. Менее удивительным, но более реальным было использование японцами воздушных змеев для доставки кирпича рабочим на крышу высоких зданий.
Однако решающую роль воздушный змей играл в процессе ворожбы. Венецианский купец Марко Поло в конце XIII в. описал представление, виденное во время путешествия в Китай:
"Когда корабль должен отправиться в путешествие, они проверяют, будет ли удачной торговля. Экипаж сооружает прямоугольную раму... из гибких ивовых прутьев, к каждому углу рамы привязывают восемь веревок, их концы связывают длинным канатом. Находится какой-нибудь глупец или пьяница, которого привязывают к рамс, потому что нормальный человек или даже бедняк ни за что не захочет подвергнуть себя опасности. А она существует, если поднимется сильный ветер. Рама ставится против ветра, тот поднимает ее и несет в небо, а люди держат змея за длинный канат. Если в воздухе рама наклонится по ветру, то веревка слегка натягивается и рама выравнивается. Веревку немного отпускают, и рама уносится ввысь. Если она опускается вниз, то веревку натягивают до тех пор, пока рама не выровняется и не поднимется выше. Если веревка была достаточно длинной, то рама поднималась так высоко, что исчезала из виду. Таким образом, если рама улетает в небо, то судно, ради которого проводится это испытание, совершает быстрое и удачное путешествие, и тогда все купцы сбегаются к нему, чтобы отправиться в путь. А если рама не может подняться вверх, то ни один купец не пожелает подняться на корабль, ради которого проводилось испытание, потому что он не сможет окончить путешествие и множество несчастий обрушится на него. И корабль в этом случае остается в порту".
То, что поднимается вверх, должно опускаться вниз, поэтому неудивительно, что древние люди интересовались также парашютами. Легендарный китайский император Шунь, по-видимому, воспользовался соломенными шляпами, связав их вместе, чтобы выпрыгнуть из горящей башни. Более правдоподобным является свидетельство дерзкого китайского разбойника и местной знаменитости о его побеге в 1180 г. н. э. из огромной арабской мечети для торговцев в Кантоне с ногой, отломанной от ее величайшего сокровища – золотого петушка. Застигнутый на вершине минарета со своей добычей, он ускользнул, "держась на двух зонтиках без ручек. После того как я прыгнул вниз, сильный ветер открыл их полностью и превратил в мои крылья, и таким образом я приземлился, не причинив себе никакого вреда".
Конический парашют из ткани. Рисунок из альбома итальянского инженера 1480 г.
Чтобы узнать о настоящем древнейшем парашюте, вернемся на Запад. Парашют пирамидальной формы изображен великим Леонардо да Винчи в его дневниках около 1485 г., и идея парашюта долгое время приписывалась ему. Однако несколькими годами ранее в дневнике неизвестного итальянского инженера был изображен, вероятно, более практичный конусообразный парашют из ткани. У прыгуна во рту губка, чтобы при приземлении предохранить челюсти от удара. К сожалению, нам неизвестно, помогло ли это отважному пионеру.
