Техника: от древности до наших дней

5 тыс. лет до н. э.

В Древнем Египте научились строить суда из отдельных частей – каркаса и обшивки, скрепленных друг с другом и проконопаченных снаружи по пазам и стыкам, что привело к увеличению их размеров. До наших дней дошли изображения таких судов на рисунков и рельефах.

В Древнем Египте построено одно из первых каменных сооружений – храм Сфинкса в Гизе. Конструкция храма проста: на массивные колонны квадратного сечения со стороной около 70 сантиметров уложены балки пролетом не более 3 метров и отношением длины к высоте сечения около 4 метров. На балках расположены каменные плиты. При кладке массивных каменных плит раствором не пользовались. В плане зал похож на букву Т с двумя рядами колонн в основной части и одним рядом в торцевой. Всего в храме 16 колонн. Древние строители считались с особенностями материала – каменных балок. Максимальные пропорции балок не превышали отношения длины ее к высоте сечения, равного 6. Со временем колонны начали венчать развитой капителью для более надежной и устойчивой укладки балок, а под колонны помещались специальные каменные основания.

В Южной Америке в долине Мехико появились полукочевые племена, занимавшиеся охотой, рыболовством, земледелием. Они выращивали кукурузу, плели корзины, делали глиняные горшки.

В Средней Европе участки для земледелия использовали после выжигания леса. Выращивали пшеницу, ячмень, просо, горох, лен. Практикуется выпас рогатого скота. Дома землевладельцев достигают 30 м в длину. Там предусматриваются помещения для жилья, запаса продуктов и содержания скота. Переход к земледелию, оседлый образ жизни, необходимость хранения продуктов земледелия и приготовления пищи вызвали потребность в изобретении посуды.

Древнейшие сосуды были деревянными и каменными. Глиняная посуда появляется несколько позднее, но она быстро распространяется в охотничьих и земледельческих племенах. Наиболее древнюю глиняную посуду изготавливали от руки. Сосуды изготавливали из одного куска глины или ленточным способом из нескольких полосок глины, накладывая одну полоску на другую по спирали. Концы лент или жгутов скрепляли. Чтобы стенки сосудов получались гладкими, их сглаживали кожей или тряпкой. Обжигали посуду на костре, который, однако, не давал необходимой температуры для прокаливания всего сосуда. В глину вводили различные примеси, например, траву, солому, песок, асбест, стебли для предохранения посуды от растрескивания.

При изготовлении керамических изделий применяется ручной гончарный круг. Впервые гончарный круг появляется у шумеров (на юге Мессопотамии) в конце 4 тыс. до н. э. В III тыс. до н. э. он распространился по всей Мессопотамии, в Египте, Индии, Сирии, на побережье Эгейского моря. Во II тыс. до н. э. он проник в Грецию, Китай и Среднюю Азию. Ручной гончарный круг состоял из вертикальной оси, укрепленной в опоре, на которую насаживался свободно вращающийся горизонтальный круг. На круге сосуды лепили правой рукой из глиняного жгута, круг вращали левой рукой. С изобретением ножного гончарного круга вращение круга производилось ногами с помощью большого махового колеса, при этом руки мастера могли формовать изделие. Гончарный круг значительно повысил производительность труда. Основная продукция гончаров – глиняная посуда – широко применялась в быту. Гончарным производством начинают заниматься группы ремесленников. Это первый в истории пример коллективного производства.

Развивается транспортное сообщение по рекам и, возможно, морское сообщение. Наряду с весельными судами в Месопотамии и строятся парусники. Использование парусов на судах является прогрессивным этапом в развитии техники, так как представляет пример первого использования природных источников энергии в качестве тяговой силы.

В Шумере в течение пятого тысячелетия жители, занимающиеся сельским хозяйством, научились производить значительно больше того, что им и их семьям было нужно. Они могли посвятить себя другим занятиям: ремеслам – гончарному делу и работе по металлу, службе богам и т. д.

5 – 4 тыс. лет до н. э.

Использование нового сырья – металлов, развивающееся домашнее ремесло, обмен требовали новых производственных отношений. Начинается переход к рабовладельскому строю, который впервые произошел в странах Древнего Востока. Древний Восток охватывал страны Северо-Восточной Африки, Восточного Средиземноморья, Передней, Южной и Восточной Азии. Наивысшего развития рабовладельческий строй достиг в Древней Греции и Риме. Однако рабовладельческий строй сложился не повсеместно. Многие народы перешли от первобытного строя непосредственно к феодальному.

В период родового строя распространение мотыжного земледелия в районах Западной и Средней Азии постепенно привело к делению земли на участки, которые становятся собственностью отдельных семей. Продукты сельского хозяйства перестают делить среди членов общины. Они становятся собственностью отдельных семей. С возникновением частной собственности на смену родоплеменной общине пришла земледельческая. Однако структура общин изменялась медленно. Пережитки общинного строя сохранялись долгое время, так как большая часть обрабатываемой земли оставалась общинной собственностью. Но постепенно процесс имущественного и общественного расслоения в общинах усиливается. Получение избыточного продукта позволило одним людям кормиться за счет труда других. Начали оставлять в живых военнопленных и пользоваться их трудом.

В долинах Ефрата, Тигра и Нила развивается хорошо налаженная организация труда при строительстве широкой сети ирригационных систем. Ирригационное земледелие основано на обработке почв, плодородие которых каждый год восстанавливалось благодаря илу, приносившемуся во время разлива, стало возможно получение избыточного продукта.

Используются геометрические методы замера земельных участков и землемерные инструменты: жерди, отвесы, нивелировка с помощью воды, ориентация по звездам. Возникает разветвленная сеть каналов, куда вода подается рычажными черпательными устройствами – шадуфами. Крупнейшие ирригационные сооружения в бассейне рек Амударьи, Сырдарьи и Зеравшана созданы к середине первого тысячелетия до н. э. Избыточный продукт, получаемый от ведения ирригационного земледелия, создал предпосылки для выделения ремесла в самостоятельную отрасль производства. Переход от домашнего ремесла к специальному ремесленному производству явился крупнейшим изменением в развитии производительных сил.

Жители этих земельных регионов выращивали ячмень, рис, пшеницу, хлопчатник, занимались различными ремеслами, торговлей, возводили города и прокладывали дороги. Они обладали значительными практическими навыками в области горного дела, металлургии, керамического производства, ювелирного искусства, ткацкого дела, имели представление о движении небесных светил, системе счета времени, некоторых приемах вычислений.

С выделением ремесла в самостоятельную отрасль производства связано возникновение древнейших городов, которые становятся центрами ремесленного производства. В крупных городах возводятся храмы. Появляется специализация ремесел. Развиваются искусство, основы науки. Происходит знакомство с другими цветными металлами – золотом и серебром.

4 тыс. лет до н. э.

Начинается освоение цветных металлов. Отдельные украшения из меди появились очень рано. Трудно сказать, где впервые начали плавить руды или где впервые получили бронзу – сплав меди с другими металлами. Однако, когда было обнаружено, что куски медной руды при сильном нагревании начинают плавиться, а при охлаждении вновь становятся твердыми, был открыт процесс выплавки металла. Новое свойство меди стали использовать для создания орудий с заранее обдуманной формой, то есть был изобретен литейный процесс. С освоением плавки меди возрос интерес к ней как к новому материалу для изготовления орудий труда, а не только украшений. Однако медь в самородках на поверхности земли встречается редко, поэтому стали разрабатывать окисленные медные руды, жилы которых выходили на поверхность.

Одним из самых больших городов становится Урук на юге Месопотамии. В центральной части города воздвигнут крупнейший для того времени храм длиной 75 метров, шириной 29 метров. Площадь застройки составила около 2 тысячи квадратных метров. При храме находились ткацкие мастерские и мастерские с печами для обжига и плавки.

Появляются первые образцы рисовального письма (египетские иероглифы) и чисел, которыми пользовались прежде всего в экономических подсчетах для учета натуральных налогов.

Шумеры изобрели эффективный способ, «залечивающий» трещины и препятствующий разрушительной работе воды – глазурованную керамику. Сейчас этот метод применяется при изготовлении голубого египетского фаянса.

Начинают использоваться первые повозки на колесах, видимо, впервые в Шумерском государстве (некоторые источники называют Индию). По некоторым сведениям, в Европе повозки на колесах известны с 3-го тысячелетия до н. э. Прообразом для создания колесных повозок послужили конструкции простых приспособлений для перевозки тяжелых грузов, когда под груз подкладывали крупные бревна. Первым колесом было бревно.

Колесо является одним из главнейших изобретений человечества.

Оно использовалось в различных отраслях производства и во многих технических устройствах в течение всей истории развития техники.

Использование повозок на колесах потребовало создания упряжек для животных, которые передвигали повозки. Первые примитивные упряжки позволяли использовать тягловую силу животных не в полную меру. В большинстве случаев упряжка состояла из веревки, прикрепленной к рогам животных. Использование животных в качестве тягловой силы является решающим моментом в истории развития техники. Вплоть до XIX века тягловая сила животных занимает ведущее место в наземном транспорте и в сельском хозяйстве.

Начинается приручение лошадей, которые, однако, еще не использовались как источник тягловой силы.

Возникают города. Ведутся разработки меди, развиваются ремесла, что требует развития транспортных средств – повозок, парусников, весельных судов. Сырье, главным образом медь, необходимо было перевозить на большие расстояния. Поэтому распространяется караванный способ перевозки грузов по суше. Углубляется разделение труда. Обмен продуктов питания на товары потребления осуществляется специальными торговцами, которые состоят в штате хозяина, который занимается перевозками товаров и грузов.

В Местопотамии, в Египте и в других странах возводятся постройки со сводчатыми потолками и арочного типа.

Появляются изделия и украшения из железа – бусы из железных звеньев и т. п. Состав железа свидетельствует, что оно имеет метеорологическое происхождение.

Начинается разработка медных руд на Балканском полуострове, где шахтные выработки достигали более в глубину более 20 м. Чтобы отколоть куски руды, нужно было породу сначала разогреть, а затем облить водой. В результате получались трещины, в которые вставляли деревянные клинья, пропитываемые водой. При разбухании деревянные клинья разрывали руды на куски. Неподалеку от разработок руды обогащали. Вначале применяли сухой способ обогащения, при котором добытую руду отделяли от пустой породы и дробили каменными молотками. Позднее стали применять мокрый способ обогащения. При этом способе раздробленную руду укладывали в деревянные лотки с водой. Лотки трясли, в результате куски руды как более тяжелые оседали на дно, а более легкая пустая порода всплывала наверх. Ее сгребали, в лотке оставались куски медной руды. Окисленные руды перед плавкой обжигали на кострах. Плавили руду рядом с разработками в специальных глиняных печах. Для получения в печи более высокой температуры через воздухонадувные трубки вдували воздух. С развитием металлургии цветных металлов технический прогресс стал совершаться быстрее.

Начинается производство стекла. Уже в ранний период человек оценил достоинства вулканического стекла – обсидиана. Одно из его достоинств была чрезвычайная хрупкость, которая была использована для создания путем скалывания наконечников копий, резаков, ножек, проколок и скребков.

Впервые стекло начали получать в Египте. В египетских захоронениях периода 3,5 тыс. лет до н. э. обнаружен стеклянный жемчуг, что свидетельствует о производстве примитивного стекла. Однако техника стеклоделия оставалась на низком уровне. Изготовлялись только стеклянный жемчуг и изделия из связок стеклянных палочек. В более поздний период стекло в Египте начали плавить в тиглях и отливать в формы. В первую очередь формовали украшения, а затем посуду. Особенно распространенным было голубое и бирюзовое стекло, окрашенное медью, а в начале нашей эры стало известно синее стекло, окрашенное кобальтом. В тиглях из-за недостаточно высокой температуры выплавляли непрозрачное стекло. Чтобы улучшить внешний вид изделия, прибегали к красителям. Со II тыс. до н. э. уже была известна техника прессования стекла в открытых формах. Египет оставался центром стеклоделия вплоть до нашей эры. Кроме Египта стеклоделие было известно в Сирии, Китае, Причерноморье, Финикии. Стеклянными бокалами гордился римский император Нерон, а мастера его времени могли создавать из стекла даже портретные скульптуры, например, изображение головы Цезаря Августа.

Изобретенные метательные установки, использующие силу скрученных веревок, были усовершенствованы. Древние воины добились дальности метания камня весом в 30 кг на расстояние более 180 м.

В Египте используется папирус. На нем не только писали. Из папируса изготовляли одежду и циновки.

В конце IV тыс. до н. э. в земледелии начинают применять примитивную однозубную соху.

3500–2000 гг. до н. э.

В южных пределах Эгейского моря процветают кикладская и минойская (2000 1600 гг. до н. э.). цивилизации. Название «Киклады» («лежащие кругом») отражает расположение островов относительно храма Аполлона на острове Делос. Археологи поражены достижениями этой доисторической державы. Найденные мраморные вазы, статуи, керамические чаши, серебряные украшения поражали своей тонкостью работы и высочайшим техническим уровнем ее исполнения.

Около 3000 лет до н. э.

Изобретен плуг.

Долгое время для вспашки земли на Древнем Востоке использовали тяжелый деревянный плуг. Лишь к концу бронзового века в начале I тыс. до н. э. деревянные плуги были заменены бронзовыми. Тягловой силой служили быки и нередко – рабы. На более поздних вавилонских и древнеегипетских изображениях воспроизведены плуги. Их обслуживали три человека: погонщик быков, пахарь и сеятель. Впоследствии плуг усложняется – его снабжают удлиненными рукоятками со специальными отверстиями для рук. Во время пахоты при нажиме на рукоять лемех врезался в землю.

Наряду с серпами с кремниевыми вкладышами появляются медные и бронзовые серпы. Начинают применять металлические кирки и мотыги.

Начали изготовлять инструменты и орудия из бронзы. Раньше использовали только медь. Инструменты, изготовленные из сплава меди и олова, стали намного тверже, увеличился срок их работоспособности. Распространяется способ литья в формах. Если руду плавили неподалеку от мест добычи, то медные и бронзовые изделия отливались на поселениях. Для получения бронзового сплава медь и олово или медь и мышьяк, отлитые в определенных пропорциях, помещали в глиняные тигли, которые ставили в печь. Расплавленный металл из тиглей разливали в формы из песка, камня или дерева. Сначала использовали открытые, а затем и закрытые створчатые формы. В формах отливали оружие, орудия труда, инструмент. Начали изготовлять проволоку и листовой металл из бронзы.

Время расцвета ранней цивилизации

3 тыс. лет до н. э.

В 3–2 тыс. до н. э. в Египте и Вавилоне появляются наиболее древний измерительный прибор – весы. Простейшие весы в виде равноплечего рычага изображены на египетских, вавилонских и более поздних греческих памятниках. Впоследствии совершенствование конструкции весов дало возможность их использовать не только в торговле, но и научных исследованиях и в промышленности.

Значительно повышается качество отливков, изготовленных из бронзы. Художественные и ювелирные изделия отливались по восковой модели. Модель лепили из воска, потом воск покрывали слоями тонкоотмученной глины и форму разогревали. Воск вытапливался и вытекал по специальным отверстиям, оставалась глиняная форма. После остывания, чтобы извлечь предмет, глину разламывали, а для получения новой отливки процесс повторяли заново.

В Средиземноморье появились парусные суда.

В Египте процветает искусство чеканки по золоту и изготовление ювелирных изделий. Найдена золотая фольга толщиной около 0,001 мм.

От бронзового периода сохранились предметы, свидетельствующие о том, что они были обработаны на токарных станках. Обрабатываемый предмет приводился во вращение с помощью петли из тетивы от лука. Токарное устройство на протяжении всей истории развития техники является важным инструментом для обработки различных элементов механизмов и машин. Некоторые исследователи допускают существование токарного станка только после 1000 г. до н. э. и утверждают, что различные предметы и изделия обрабатывались инструментами типа напильника.

В Месопотамии применялись поворотные замки, которые могли закрываться на 8 поворотов.