Величайшие рукотворные чудеса

Очевидно, что первоначально Железная колонна была посвящена богу Вишну – об этом свидетельствует надпись на столбе, сделанная старинным письмом пали. Как установил британский историк Персиваль Спир, некогда колонна стояла перед одним их храмов на востоке Индии и увенчивалась некоей скульптурой – возможно, изображением мифической птицы Гаруды. Позднее мусульманские завоеватели перенесли ее во двор мечети Кувват уль-Ислам – очевидно, как символ победы и превосходства ислама над древнеиндийскими верованиями. Ведь разительный контраст между небольшой Железной колонной и в десять раз превосходящим ее по высоте монументальным минаретом Кутб Минар бросается в глаза, так что вряд ли можно считать близость этих двух выдающихся памятников случайной. Неизвестно, как отнеслись к этой затее сопоставления огромного минарета с невысокой колонной современники, но сегодняшняя всемирная известность Железной колонны, пожалуй, превосходит славу Кутб-Минара.

Высота колонны составляет 6,7 м, ее нижняя часть уходит в землю приблизительно еще на полметра. Раскопки, проводившиеся в 1871 г., показали, что в основании колонны сделано утолщение, напоминающее луковицу, от которого отходят в стороны восемь коротких толстых прутьев, отдаленно напоминающих корни дерева. Диаметр колонны изменяется от 42 см у основания до 30 см на вершине. Вес столба – около 6,5 т.

Поверхность колонны в нижней части довольно шершава, но выше, приблизительно на уровне глаз, она выглядит гладкой и хорошо отполированной. Верхняя часть колонны имеет желтоватый оттенок и иногда ошибочно воспринимается как бронза. Бронзовый цвет колонне придает тонкий слой ферритовой окиси, рассматриваемой под наклонным углом.

Когда была изготовлена колонна? Большинство исследователей склонно считать, что не ранее V в. н. э. Во всяком случае, именно к этому времени относится надпись на колонне, прославляющая военные подвиги короля Чандрагупты II из династии Гуптов (381–414 гг.). Однако британский историк Винсент А. Смит в 1897 г. обнаружил на столбе другую надпись, расположенную внизу и менее бросающуюся в глаза. В то время как надпись наверху указывает, что это памятник победам короля Чандрагупты, другая, внизу, упоминает о подвигах короля Ананг Пала, который правил в Дели в XI столетии н. э. – то есть на полтысячелетия позже (по одной из версий, именно Ананг Пал привез Железную колонну в Дели).

Но, независимо от того, каков реальный возраст Железной колонны, она, без сомнения, представляет собой выдающийся памятник мастерству древних металлургов и наглядно демонстрирует, что как минимум 1000 лет назад индийские мастера уже владели секретами изготовления такого высококачественного железа, какое европейцы научились делать лишь столетия спустя. В 1963 г. Национальная Металлургическая лаборатория в Джамшедпуре (Индия) провела международный семинар по проблеме Железной колонны. Исследования показали, что поразительная антикоррозионная стойкость столба – не просто результат случайного стечения обстоятельств, но изделие мастеров, проявивших исключительную изобретательность.

Индийские металлурги еще в древности добились значительных успехов. Так, уже в IV–III столетиях до н. э. они научились получать металлический цинк. В Европе цинк впервые был получен лишь в XVIII в. (правда, по свидетельству Страбона, этот металл умели получать древние римляне, но позже это искусство было утеряно). Ярче всего мастерство индийцев проявилось в сфере обработки железа. Ктесий, врач персидского царя Артаксеркса (ок. 400 г. до н. э.), упоминает о мечах из индийской стали, полученных им в подарок при персидском дворе. Квинт Курций Руф, автор «Истории Александра Македонского», пишет о том, что в 326 г. до н. э. правители северо-западной Индии прислали Александру в качестве дани 100 талантов индийской стали в виде слитков, наряду с золотом и другими драгоценными вещами. Другой античный хронист, Арриан, сообщает об импорте индийской стали купцами из Абиссинии. Таким образом, из греческих и римских источников следует, что индийское железо весьма высоко ценилось в Древнем мире и пользовалось большим спросом. Исследователи считают, что особый вид высококачественной стали, позже названной «дамасской» или булатной, был первоначально получен в Индии в самом начале н. э. или, возможно, даже ранее. В древности из дамасской стали, как известно, производились знаменитые мечи и сабли. Лезвия этих сабель были способны гнуться на 90 градусов и возвращаться в исходное положение без структурной деформации. Сабля, сделанная из дамасской стали, была настолько остра, что почти невесомый шелковый платочек, легко парящий в воздухе, без труда рассекался пополам, если на своем пути встречал ее лезвие.

Таким образом, к V в. н. э. железное производство в Индии было достаточно развито и хорошо организовано, и индийским мастерам вполне было по плечу решение многих сложных задач – таких, например, как создание Железной колонны. Кстати сказать, этот памятник – вовсе не единственный в своем роде. В разных районах Индии сохранилось еще несколько массивных изделий из нержавеющего железа. Правда, они не так известны, как железный столб из Дели.

Один из таких памятников находится в Дхаре, древней столице королевства Малава (штат Мадхья-Прадеш). Здесь, возле мечети Джами, лежит разбитый на три части железный столб, весьма похожий на делийский. Разница лишь в том, что столб из Дхары… почти в два раза выше Железной колонны! Другой железный столб установлен в Маунт-Абу (штат Раджахстан). Его высота – около 4 м.

Сухой климат Дели и Раджастхана помогает металлу сопротивляться коррозии, но вот пример совершенно другого рода. Возвышенность Кодачадри (штат Карнатака) лежит на высоте приблизительно 1450 м над уровнем моря. Горы покрыты густыми, влажными тропическими лесами. В год здесь выпадает от 500 до 750 см осадков, дождь непрерывно идет шесть – восемь месяцев подряд. Но в здешнем храме богини Мукамбики в Коллуре тоже высится нержавеющий железный столб! Установленный на холме перед входом в храм, он достигает высоты 9,76 м при основании 10 ? 13 см.

Другой классический пример – железные балки, использованные строителями храма Джаганнтах в Пури и храма Солнца в Конараке (оба датируются IX – Х вв.). Правда, в отличие от железных колонн из Дели, Дхара и Коллура, они довольно сильно подверглись разрушительному воздействию ржавчины. Здесь впечатляет другое: огромные размеры этих конструкций. Так, балки храма в Конараке имеют длину приблизительно 7,2 м и толщину от 22 до 26 см. Самая большая балка достигает 12 м в длину при толщине 27 см. Помимо высокого качества железа, эти изделия наглядно свидетельствуют о весьма значительных масштабах железоделательного производства в средневековой Индии. Так что у мнимых «космических пришельцев» имелись в те времена вполне реальные, земные конкуренты. Техника получения железа для всех этих изделий, должно быть, была очень схожа, если не идентична, хотя методы обработки могли отличаться. Сегодня почти с уверенностью можно сказать, что делийский железный столб не был отлит, но кропотливо «построен» методом кузнечной сварки, а железо для него получено по традиционной кричной технологии, в горнах с применением древесного угля.

Особенностью Железной колонны является необычайная чистота металла. Британский археолог Александр Каннингхэм, один из первых исследователей этого «нержавеющего чуда», еще в начале XX в. отправил образцы металла колонны для химического анализа в Англию. Оказалось, что металл на 99,7 % состоит из чистого железа с незначительными примесями углерода, серы и фосфора. В этом и кроется одна из причин высокой коррозионной устойчивости делийского столба.

Впрочем, феномен коррозионной устойчивости Железной колонны – вещь довольно спорная. Дело в том, что еще в 1871 г. ученые, проводившие раскопки у основания колонны, обратили внимание на то, что та часть колонны, что находится под землей… ржавая, подобно обычному железу! Позже этот факт был забыт, и на него обратили внимание лишь сто лет спустя, когда шведские материаловеды, изучавшие колонну, вновь добрались до ее подземной части и убедились, что оно проржавело на глубину до 16 мм по всему диаметру.

Но почему не ржавеет верхняя часть колонны? Может быть потому, что этому способствует сравнительно сухой климат Дели? Известно, что серьезный процесс коррозии железа начинается лишь после того, как уровень относительной влажности превысит отметку в 80 %. В Дели такой уровень влажности отмечается лишь приблизительно 20 дней в году. Еще 65 дней в году уровень влажности колеблется на отметке 70–80 %, все остальное время он существенно ниже критического. Поэтому, хотя ежегодный уровень осадков здесь составляет приблизительно 15–30 дюймов, атмосферные условия Дели в целом благоприятствуют сохранности железа.

Помимо сухой окружающей среды, определенную роль в сохранении памятника могла сыграть защитная пленка окислов, покрывающая колонну и образовавшаяся в результате отжига. Другой важный фактор – большая масса железного столба. Она действует как стабилизатор температуры, предотвращая конденсацию влаги на колонне. Выше уже говорилось, что процесс коррозии активизируется после того, как относительная влажность на поверхности металла превысит критическое значение (80 %). В Дели это возможно только в предрассветные часы, когда столб на очень короткое время становится холоднее, чем воздух. Днем воздух очень сух (за исключением, конечно, тех дней, когда идет дождь), и огромная железная масса столба нагревается под лучами солнца. Из-за высокой теплоемкости столб остается теплым на протяжении почти всей ночи. Только под утро атмосферная влага способна конденсироваться на остывший металл, но капли воды мигом испаряются в лучах взошедшего солнца.

По всей видимости, секрет коррозионной устойчивости Железной колонны может объясняться совокупностью множества факторов: чистотой железа, отсутствием любых других металлов в качестве примесей, обожженным покрытием, сформированным на поверхности, сухостью климата и большой массой металла. Однако для объяснения феномена других нержавеющих творений древнеиндийских металлургов многие из этих факторов не годятся. В случае, например, с железным столбом из Коллура о сухом климате говорить не приходится. Тут надо искать другие причины.

Вот уже много столетий делийская Железная колонна, это великолепное творение мастеров далекого прошлого, продолжает стоять во дворе мечети Кувват-уль-Ислам назло всем капризам природы. В народе Железную колонну называют «столбом счастья». По поверью, каждый, кто, прислонившись к нему спиной, обхватит его руками, будет счастлив. Но слишком толст знаменитый столб…

«Модель круглого неба» и первая обсерватория

Китайцы начали вести астрономические наблюдения в незапамятные времена. В I тысячелетии до н. э. они дали названия 28 созвездиям, изучали движение солнца, луны и пяти планет по отношению к неподвижным звездам. В II в. до н. э. в Китае были написаны две самые ранние известные нам книги по астрономии, впоследствии сведенные в одно сочинение. В нем было довольно точно описано расположение 120 неподвижных звезд. Первая таблица неподвижных звезд в Древней Греции была составлена лишь много позже. А первая научная обсерватория появилась в Пекине еще во времена династии Цинь, в III в. до н. э.

Подобно всем земледельческим народам, у китайцев очень рано возникла потребность в календаре: им нужно было знать, когда и к каким сельскохозяйственным работам следует приступать. Существуют календари лунные, солнечные и лунно-солнечные. Лунный календарь берет за основу счисления времени тот срок, за который Луна обращается вокруг Земли (примерно 29,5 суток). Лунный год состоит из 12 лунных месяцев: «полных» – по 30 дней и «пустых» – по 29 дней. Он продолжается 354 или 355 дней. Солнечный календарь берет за основу срок, за который Земля обращается вокруг Солнца (примерно 365,25 суток). Лунно-солнечный календарь – это сочетание двух предыдущих. Задача его – согласовать лунные и солнечные годы между собой. С этой целью в нем применяются вставочные месяцы.

Со II тысячелетия до н. эры и до XX в. китайцы пользовались лунно-солнечным календарем. Сначала, чтобы согласовать лунный и солнечный годы, они через каждые три года добавляли по одному месяцу, или каждые пять лет добавляли по два месяца. Но между лунным и солнечным годами все равно оставалась разница в несколько дней.

В VII–VI вв. до н. э. китайцы научились производить это согласование более точно. К каждым девятнадцати лунным годам теперь начали прибавлять семь дополнительных месяцев, получая таким образом период времени, приблизительно равный девятнадцати солнечным годам. В ту пору в Афинах, в Греции, где тоже пытались согласовать лунный год с солнечным, достигли гораздо меньшей точности в этом деле. Только в 433 г. до н. э. грек Метон создал календарь, в котором на каждые девятнадцать лет приходилось семь дополнительных месяцев.

Сначала китайцы определяли четыре времени года по появлению или исчезновению некоторых звезд на ночном небе. Позднее был изобретен гномон – вертикально установленный бамбуковый шест высотой около 13 м, отбрасывавший тень на землю. Пользуясь им, в VII в. до н. э. китайские ученые определили дни зимнего и летнего солнцестояния, весеннего и осеннего равноденствия. А в IV–III вв. до н. э. они уже довольно точно высчитали длительность солнечного года.

Позже китайские ученые усовершенствовали этот метод, построив в 1276 г. башню-обсерваторию для наблюдений за движением Солнца. Эту башню, где производились для измерения тени в период зимнего и летнего солнцестояния, китайские астрономы стали считать центром мира. Гномон вертикально помещался в нише по центру башни, а тень от него измерялась по 40-метровой горизонтальной каменной линейке. Дошедшая до наших дней башня-обсерватория была реконструирована во времена династии Мин (1368–1644).

Еще в III–II вв. до н. э. в Китае было твердо установлено деление года на 24 сезона. Оно было связано с солнечным годом. Китайские натуралисты внимательно изучали жизнь природы в течение года. Они подмечали и фиксировали, когда появляются, цветут и увядают разные растения, когда впадают в спячку и просыпаются животные, когда зной сменяется прохладой, когда идут дожди и замерзают реки. Их наблюдения отразились в названиях 24 времен года: «начало весны» (5—18 февраля), «дождевая вода» (19 февраля—4 марта), «пробуждение насекомых» (5—19 марта), «весеннее равноденствие» (20 марта—4 апреля), «чистота и ясность» (5—19 апреля), «хлебные дожди» (20 апреля— 4 мая), «начало лета» (5—20 мая), «наливающееся зерно» (21 мая—5 июня), «зерно в колосе» (6—20 июня) и т. д. Такое деление года на 24 сезона было исключительно удобно для земледельцев: они могли прекрасно ориентироваться в том, когда какие сельскохозяйственные работы нужно производить, и им не нужны были для этого какие-то специальные наблюдения за небом. Такое деление года на 24 сезона было принято только в Китае.

Непрерывного летосчисления, начинавшегося с какой-нибудь знаменательной даты, китайцы не применяли. Они считали годы по «кругам» (циклам) или по царствованиям императоров. Китайский цикл – это период времени в 60 лет, в котором каждый год имеет свое определенное название. После окончания одного 60-летнего цикла начинается новый цикл. Согласно преданию, эту систему изобрел легендарный император Хуанди в 2637 г. до н. э. Современные ученые выяснили, что в действительности до I–II веков н. э. в Китае летосчисление велось по годам правления императоров. Понятия «неделя» китайцы прежде не знали, месяц они делили на три декады, а сутки – на 12 ч (по 120 мин в каждом).

Китайцы начали очень рано и исключительно точно фиксировать астрономические явления. Хроника «Весна и осень» (VI–V вв. до н. э.) уже зарегистрировала 37 солнечных затмений, причем 33 из них совершенно точно. В Китае раньше, чем в других странах, были отмечены появления комет и пятен на Солнце.

Самая ранняя запись о комете, которая теперь носит имя кометы Галлея, была сделана в Европе в 66 г. н. э. Между тем в Китае, видимо, еще в 611 г. до н. э. наблюдали, как эта комета вошла в область созвездия Большой Медведицы. А с 240 г. до н. э. и до 1682 г., когда комету наблюдал Галлей, китайские ученые сделали записи обо всех двадцати пяти случаях ее появления.

В Европе пятна на Солнце впервые были зарегистрированы в 807 г. Между тем задолго до того, как в Европе обнаружили солнечные пятна, китайцы успели отметить более ста раз это явление. Самым ранним упоминанием о таких наблюдениях считаются записи Гань Дэ, одного из трех первых известных астрономов Древнего Китая, жившего в IV в. до н. э. Его современники Ши Шэнь и У Сянь составили первый большой звездный каталог. Этот труд с полным основанием можно сравнить с работой древнегреческого астронома Гиппарха, но появился он на два века раньше.

Китайский астроном Чжан Хэн, живший в I–II вв. н. э., составил первую в Китае карту звездного неба. В те времена в ходу были три астрономические теории. Одна рассматривала небо как пустоту, в которой плавают Солнце, Луна и созвездия. Другая уподобляла Землю перевернутому блюду, а небо – крышке, к которой «прикреплены» Солнце, Луна и звезды. «Крышка» эта все время вращается, а вместе с ней – и небесные светила.

Наконец, третья теория – «круглого неба» – сравнивала Землю с яичным желтком, а небо – с вращающейся вокруг него яичной скорлупой, к которой прикреплены Солнце, Луна и созвездия. Чжан Хэн считал, что последняя теория ближе всего к истине, потому что больше других согласуется с законами движения Солнца, Луны и звезд.

Конечно, эта теория не была научной, но она помогла Чжан Хэну сделать ряд верных астрономических выводов. С точки зрения теории «круглого неба» Чжан Хэн объяснил, почему летом день бывает долгий, а ночь короткая, зимой же наоборот. Он знал, что Луна не излучает свет сама, а светится отраженным солнечным светом. Он правильно усмотрел причины лунных затмений в том, что земной шар заслоняет собой свет Солнца, падающий на лунную поверхность.

Чжан Хэн стал создателем очень важного астрономического прибора – небесной сферы, которую он назвал «моделью круглого неба». Точное устройство этой модели неизвестно, но описания ее сохранились. На медной сфере прибора были выгравированы небесный экватор, эклиптика, Южный и Северный полюсы, 24 сезона года, Солнце, Луна и созвездия. Остроумное устройство соединяло сферу с водяными часами. Сила равномерно капающей воды непрерывно вращала сферу, так что на ней можно было наблюдать движение Солнца, Луны и созвездий. Показания «модели круглого неба» полностью совпадали с движением небесных тел.

В VIII в. ученый буддийский монах И Син значительно усовершенствовал «модель круглого неба». Изобретатель применил системы зубчатых колес, приводивших в движение двух деревянных человечков, из которых один каждые четверть часа автоматически ударял в барабан, а другой через каждые два часа бил в колокол.

И Син первым в мире вычислил длину градуса долготы и длину меридиана. Он обнаружил, что положение звезд по отношению к эклиптике изменяется. Например, одна из звезд в древности отстояла на 0,5 на север от эклиптики, а во время И Сина – уже на 4,5. Это перемещение неподвижных звезд (прецессия) было открыто в Европе только в начале XVIII в. английским ученым Галлеем.

Китайские астрономы сделали еще много других поразительных открытий. Их успехи до сих пор вызывают восхищение ученых.

Китайский сейсмограф

Древние китайские хроники времен династии Хань (206 г. до н. э. – 220 г. н. э.) изобилуют сообщениями о землетрясениях, то и дело происходивших в разных районах Китая. Нередко после этих катастроф властям пострадавшей области приходилось отправлять к императорскому двору гонцов с просьбой о помощи. На то, чтобы добраться до столицы, им требовались дни, а иногда и недели. При этом у центрального правительства далеко не всегда имелись под рукой необходимые запасы, чтобы помочь пострадавшему населению. Нередко эта помощь настолько запаздывала, что уже была не нужна…

Около 132 г. н. э. выдающийся китайский математик и астроном Чжан Хэн изобрел первый в мире сейсмограф – прибор для регистрации землетрясений. В то время Чжан Хэн занимал при дворе должность великого астролога и по обязанности должен был регистрировать все землетрясения.

Устройство этого первого в мире сейсмографа до нас не дошло, однако в анналах династии Хань сохранилось довольно подробное его описание. Судя по нему, прибор имел овальную форму и напоминал сосуд для вина. На его поверхности были симметрично расположены восемь бронзовых драконов, повернутых головами в восьми направлениях: на север, на юг, на запад, на восток, на северо-запад, на северо-восток, на юго-запад и на юго-восток. Каждый дракон держал в пасти медный (или глиняный) шарик. Под драконами сидели восемь бронзовых лягушек с раскрытыми ртами.

Принцип действия прибора не вполне ясен. Как полагают современные исследователи, внутри прибора на поперечной перекладине висел массивный медный столбик. Предположим, что волна от землетрясения распространялась слева. В таком случае колебания земной коры чуть-чуть качнули бы прибор вправо, а вместе с прибором – и медный столбик. При этом нижняя часть столбика отклонилась бы влево. По системе стержней ее движение передалось бы рычагу, один конец которого представлял собою верхнюю часть головы дракона, обращенной в сторону центра землетрясения. В результате пасть дракона раскрылась бы и шарик со звоном упал бы прямо в рот сидевшей под ним лягушке. Особое приспособление автоматически помешало бы медному столбику снова откачнуться вправо. Услышав звон, наблюдатель, следивший за прибором, мог узнать, в каком направлении находится эпицентр землетрясения.

Прибор Чжан Хэна был установлен в Лояне – тогдашней столице Китая – и скоро завоевал всеобщее признание. Сейсмограф позволял, во-первых, зарегистрировать землетрясение, а во-вторых, определять направление, где оно произошло. И еще задолго до приезда гонцов из пострадавшего района власти могли начинать сбор необходимых запасов и мобилизацию рабочих для помощи пострадавшим. Трудно подсчитать, сколько жизней спас прибор Чжан Хэна.

Современные сейсмографы начали свое развитие только в 1848 г.

Карданов подвес

Этот механизм лежит в основе конструкции современных гироскопов, применяющихся в авиации и столь необходимых при вождении самолетов, в частности, при полете в режиме «автопилот». Свое название «карданов подвес», или универсальный шарнир, он получил по имени итальянского инженера и ученого Джироламо Кардано (1501–1576). Однако сам итальянец не был его изобретателем. Он даже не претендовал на авторство, а просто описал это устройство в своей получившей широкую известность книге «De subtilitate rerum» («Хитроумное устройство вещей», 1550 г.). В реальности универсальный шарнир был изобретен еще в II в. до н. э. – в Китае.

Те, кто когда-нибудь видел старинные крытые цыганские повозки, мог заметить на их стенках устройства, удерживающие лампы в вертикальном положении даже при самой сильной дорожной тряске. Соединенные между собой, эти медные кольца могли вращаться в любом направлении, однако закрепленная в центре лампа никогда не переворачивалась. В этом и заключается основная идея карданова подвеса: несколько колец, расположенных одно внутри другого, соединяются в двух противоположных точках, что дает им возможность вращаться относительно друг друга. Если в центре колец поместить груз, например лампу, то он будет сохранять вертикальное положение. Какие бы движения ни совершали кольца, лампа останется неподвижной, поскольку кольца гасят колебания.

Первое письменное упоминание об этом приспособлении встречается в «Оде к красавицам», которая датируется приблизительно 140 г. до н. э. Более чем три столетия спустя, около 189 г. н. э., механик Дин Хуань изобрел этот механизм вторично. В XV в. китайские мореплаватели уже использовали компасы, закрепленные на «кардановом подвесе». На показания таких приборов не влияла морская качка.

В Европе карданов подвес появился спустя 1000 лет после его изобретения. А еще через 800 лет известный ученый Роберт Гук и другие изобретатели стали использовать этот принцип не для стабилизации центрального элемента, а для приложения внешних сил. Этому изобретению дали название универсального шарнира. Именно оно легло в основу механизма силовой передачи современных автомобилей.

Механические часы и часовые башни

Когда в XVII столетии прибывшие из Европы миссионеры увидели при дворе китайского императора механические часы, они не могли сдержать своего изумления. Известно, что первые механические часы появились в Европе в 1310 г. Но, оказывается, китайцы изобрели их на шесть веков раньше!

Различные виды приборов для отсчета времени существовали у разных народов со времен глубокой древности. Вавилон считается родиной водяных часов – клепсидр. Вероятно, отсюда водяные часы попали в Китай. Именно китайцам принадлежит пальма первенства в изобретении механических часов.