Раздел 2. Техника древних цивилизаций Востока
Достижения ремесленников
Освоение металлов. Горное дело и металлургия
В начале развития металлургии самородную медь принимали за разновидность камня и обрабатывали известным приемом — оббивкой. Так возникла технология холодной ковки. Вслед за холодной ковкой меди осваивается и ее выплавка. Заметив, что изделия из самородной меди, попадая в огонь, расплавлялись, а при остывании принимали новую форму, человек научился не только плавить, но и отливать из меди изделия в открытых формах. По-видимому, к этому времени относится открытие преимуществ ковки горячего металла.
Однако подлинное начало металлургии относится ко времени освоения выплавки меди из руды — в V тыс. до н. э. Известны древнейшие медные рудники на Синайском п-ве, в Нубийской пустыне, Малой Азии, Сирии, на Кипре (лат. cuprum происходит от названия о. Кипр), в Северном Казахстане, на Алтае и в Сибири. Месторождения медной руды открывали по выступающим на поверхности земли цветным пятнам окислов: малахита — зеленой углекислой меди, лазурита — синей углекислой меди, хризоколла — кремнекислой меди).
Руду на поверхность доставляли в кожаных мешках, затем дробили, перебирали вручную, обжигали на костре и плавили в смеси с древесным углем — здесь же, на открытой поверхности или в неглубоких ямах.
В это же время стали использовать и примитивные плавильные горны. Они представляли собой вырытую в земле яму глубиной около 75 см, окруженную каменной стенкой с двумя отверстиями. Для успешного действия такого горна необходимы были кузнечные мехи — плотно зашитые шкуры с деревянной трубкой-соплом, укрепленной в шейном отверстии шкуры. При дутье с помощью мехов температура в печи достигала 700-800 °С, что было достаточным для выплавки меди из малахита или другой углекислой медной руды.
В результате такой примитивной плавки получалась губчатая масса металла, содержавшая посторонние вещества. Металлу давали остыть, а затем дробили на куски, удобные для использования. Дальнейшая обработка была связана с приданием этой кусковой сырцовой меди нужной формы. Для этого применялась ковка.
Позже для улучшения качества изделий сырую медь научились переплавлять в тиглях. Тогда же было обнаружено, что медь можно значительно легче и быстрее формовать путем плавки и отливки в форме.
Для получения формы готовился глиняный слепок ранее сделанного медного изделия, и полученная форма обжигалась в печи. После отливки в грубой форме изделие подвергалось холодной и горячей ковке и закалке. Для понижения хрупкости меди осуществляли отжиг, или отпуск, медных изделий, т. е. нагревание их до 500—700 °С. Тогда же впервые было освоено литье в разъемных двусторонних формах.
Вначале медь употреблялась главным образом для изготовления украшений. Примерно с IV тыс. до н. э. она стала использоваться для изготовления оружия и орудий труда. Из меди изготовляли проколки, шилья, затем долота, тесла и топоры, зубила и пилы. В Междуречье в период культуры Шумера (III тыс. до н. э.) также применялись медные орудия: топоры, долота, рыболовные крючки.
В Египте в IV-III тыс. до н. э. уже сформировались типовые виды медных орудий: плоские широкие топоры и тесла, пилы с деревянными рукоятками, плоские двулезвийные ножи, массивные гарпуны, проволочные рыболовные крючки, пинцеты, а также некоторые виды оружия.
Медные изделия по твердости уступали каменным. Поэтому наряду с медными употреблялись каменные серповидные сверла (для выделки каменных ваз), тесла, бритвы и т. д. Ho орудия из меди обладали множеством достоинств. С помощью ковки или плавки меди придавали такую форму, которую нельзя было получить самой искусной обработкой камня. В отличие от каменного медного орудия были менее трудоемкими в шлифовке. Сломанное медное орудие можно было исправить — переплавить в новое. Медь стала использоваться для создания новых видов изделий: труб, гвоздей, проволоки и т. д. С ее применением появились более совершенные орудия труда: кинжалы, топоры, наконечники копий, рыболовные крючки, иглы, деревообрабатывающие инструменты.
Стремление древних мастеров повысить твердость изделий принесло результаты. Кроме упоминавшегося отжига, улучшавшего качество продукции, при плавке меди было замечено, что некоторая примесь олова делает металл более твердым, легкоплавким и красивым. Так была найдена бронза.
С III-II тыс. до н. э. бронза становится основным материалом для выделки оружия, орудий, посуды и украшений. Бронзовые орудия изготовлялись преимущественно путем отливки в открытых и закрытых формах с последующей горячей или холодной ковкой. Обычным способом литья в этот период было литье по восковой выплавляемой модели.
Изготовленную из воска модель предполагаемого изделия обмазывали глиной и высушивали. Полученную форму нагревали, в результате чего воск вытекал через отверстия. Через эти же отверстия в глиняную модель заливали расплавленный металл. После остывания металла форму разбивали, и отливка обрабатывалась при помощи зубила, напильников и т. д.
Любопытно, что нередко для ковки бронзовых изделий употреблялись каменные молоты (в Египте — даже без рукояток) и каменные наковальни. Вообще, следует отметить, что каменные орудия еще долго употреблялись наряду с бронзовыми и медными.
Горное дело и металлургия железного века
Железную руду добывали в открытых поверхностных разработках болотных, луговых и озерных руд. Затем стали шире использовать глубоко залегающие месторождения. Техника устройства таких выработок посредством прокладки вертикальных шахт или пологих штолен (галерей, выходящих на поверхность), соединенных подземными штреками, получила развитие в связи с добычей медных и оловянных руд. Для предотвращения обвала подземных выработок применялись деревянные, каменные или грунтовые крепления. Для отвода грунтовых вод использовали водочерпалки и водоотводные галереи.
Часто применялся огневой способ добычи руды, при котором порода в подземной выработке разогревалась, а затем обливалась холодной водой. Возникшие в породе трещины увеличивались с помощью деревянных клиньев, затем порода вырубалась бронзовыми (позднее железными) кирками, кайлами и т. п.
Руду в заплечных мешках поднимали по лестницам, сделанным на укрепленных в стенах шахт распорах, или по выдолбленным в породе наклонных шахт ступеням. Спущенные в рудники и прикованные к своим киркам или тачкам, рудокопы обычно считались обреченными на подземный труд до конца жизни.
Добытая руда измельчалась, обжигалась и готовилась к плавке. Железо выплавлялось в небольших сыродутных горнах. Дутье осуществлялось кожаными мехами, приводимыми в движение руками или ногами. В таких горнах железо могло быть восстановлено из руды (процесс восстановления требует температуры 900 °С) и превращено в мягкую тестообразную массу. До жидкого состояния, однако, железо не могло быть доведено, так как для этого требуется температура 1530 °С.
Полученная железная крица представляла собой пористый ком железа, загрязненный шлаками. Вначале его пытались обрабатывать теми же способами, что медь или бронзу, т. е. пробовали ковать в холодном состоянии. Тщетные попытки обрабатывать новый металл старыми способами закончились, когда мастер случайно ударил по полуостывшему железу. Пришло понимание того, что железо нужно обрабатывать в раскаленном состоянии.
Для придания большей твердости железо стали подвергать дальнейшей обработке. Было обнаружено, что при неоднократном нагревании в древесном угле с тщательной проковкой после каждого нагревания и закалкой в воде железо становилось тверже меди и бронзы. Так появились сварка и закалка железа. С этого момента оно стало приобретать большое практическое значение.
В Египте метеоритное железо было известно с 2800 г. до н. э. и вплоть до XVI в. до н. э. считалось драгоценным металлом. Искусство получения железа из руды было принесено хеттами на рубеже XIII—XI! вв. до н. э. прежде всего в Закавказье. По-видимому, в Закавказье впервые было получено сварочное железо. Характерно, что по-гречески слово «сталь», или «сталистое железо» 1, звучит как «халюпс», «халюбос», по имени халибов — одного из народов, некогда обитавшего на стыке Западного Закавказья и Малой Азии и славившегося своей металлургией. Освоение добычи и обработки железа стало великой технической победой, наложившей отпечаток на всю дальнейшую историю человечества.
1 Первоначально сталью называли различные сорта железа. Гомер упоминает как «железное» оружие, которое, судя по описанию, было сделано из стали или сталистого железа.
Однако широкое распространение железа в Передней Азии и Египте относится к более позднему периоду — XII - XI вв. до н. э. В Южной Европе железо научились выплавлять в X в. до н. э., в Восточной и Центральной Европе — с VIII - VII вв. до н. э.
Впрочем, железные орудия применялись вначале наряду с бронзовыми и даже каменными. Железный век утверждался постепенно.
Развитие техники других ремесел
Дальнейшему расцвету ремесел способствовала их специализация. Ремесленные изделия становились все более разнообразными и совершенными. Тщательность отделки достигалась за счет огромных затрат труда и времени на изготовление каждого предмета. Немаловажное значение имело усовершенствование орудий и иных средств ремесленного производства.
Археологические находки подтверждают применение гончарного круга в Междуречье шумерского и вавилонского периодов, а на Крите и в Египте — в IV-II тыс. до н. э. Ножной гончарный круг появился во II-I тыс. до н. э. Впоследствии такой круг стали снабжать особым маховым колесом для придания вращению большей инерции.
При производстве гончарных изделий наряду с прежним обжигом на открытых очагах применялись специальные горны. Украшение керамических изделий глазурью, по-видимому, начали применять в Египте с Ill тыс. до н. э.
С этого же времени появляются предметы из фаянса. Основой для фаянсовых изделий служили толченые кварц, горный хрусталь и белая кварцевая галька. При изготовлении в специальных формах будущее изделие лепилось на каркасе из деревянных стержней или медной проволоки. После обжига изделия проволоку вытаскивали. В зависимости от добавок примесей различных оксидов металлов (железа, свинца и т. д.) изготовлялись изделия из черного, красного, синего и зеленого фаянса.
Для обточки и сверления камня, дерева, кости, рога и металла употреблялись лучковые и шнуровые токарные и сверлильные устройства, в которых обрабатываемой детали вручную придавалось вращательное движение либо тетивой лука, либо шнуром.
Довольно высокого уровня достигли прядение и ткачество. Вертикальный ткацкий станок, развившийся из рамы для плетения циновок и сетей, представлял собой приспособление из двух вертикально стоящих столбов с перекладиной вверху. К перекладине подвязывали нити основы. Грузы, подвешенные снизу к нитям основы, обеспечивали их натяжение. Дальнейшее развитие станков этого типа бьто связано с изобретением накопителя основы и ткани (товарного валика).
Помимо вертикального ткацкого станка в Азии начинают появляться горизонтальные ткацкие станки с двумя неподвижными навоями и с подножкой, а также горизонтальные ткацкие станки с ремизками 2.
2 Ремизка — подвижное приспособление, раздвигающее нити основы и позволяющее ткачу (в то время вручную) пробрасывать челнок с нитью утка в образуемое отверстие.
О размахе ткацкого производства свидетельствует тот факт, что со времени Среднего царства (ок. 2050-1700 гг. до н. э.) в Египте во владениях фараонов, храмов и крупных землевладельцев существовали большие ткацкие мастерские, в которых ткачи работали под наблюдением специальных надсмотрщиков — «начальников ткачей». Ткани выделывались из конопли, льна и шерсти.
К I тыс. до н. э. в Египте и Южном Двуречье были известны гладкие ткани полотняного и саржевого переплетения, мелкоузорчатые с фоном полотняного переплетения, махровые ткани, парча, вышивка, а также круглоузорчатые ткани, выполненные в гобеленовой технике. Для изготовления последних, по- видимому, использовались как вертикальный гобеленовый станок, так и горизонтальный льноткацкий, в том числе и станок с педалями.
К VIII в. до н. э. относится появление коврового производства, сосредоточенного в Персии.
О мастерстве древних ковроделов свидетельствует шерстяной узелковый стриженый ковер V в. до н. э. с изображением всадников и грифов, обнаруженный в Пазырыкском могильнике Горного Алтая. В этом же кургане были найдены ткани, изготовленные на горизонтальном ткацком станке, с расположением вертикальных линий узора вдоль утка.
Родиной хлопкоткацкого производства стала Индия. Если судить по находкам хлопчатобумажных тканей в Мохенджо-Даро, то хлопкоткачество появилось там в 3250-2750 гг. до н. э. Отсюда, по-видимому, хлопок распространился и в другие страны. Из Индии хлопчатник перекочевал в Китай (около 2600 г. до н. э.), потом в Двуречье (VII в. до н. э.), затем в Египет (VI в. до н. э.) и Грецию (II в. до н. э.).
Первое упоминание о шелкоткачестве связано с Китаем. Китайская традиция относит предание о богине шелковичных червей Си Лин-Чи к 2640 г. до н. э. Этой богине китайцы приписывают и изобретение ткацкого станка.
В течение многих столетий китайцы хранили секрет получения шелка. Корейцы познакомились с шелководством только во II в. н. э. От них о нем узнали и японцы. Затем шелкоткачество распространилось в сопредельные государства. Первыми европейцами, увидевшими шелкоткацкое производство, были воины Александра Македонского.
Одним из выдающихся центров древнего ткачества было Перу. Его жителям были известны хлопок, шерсть и лубяные волокна (кроме льна). Самые ранние ткани, обнаруженные там, относятся к 2500 г. до н. э. Это грубые хлопчатобумажные, иногда шерстяные ткани, выполненные в гобеленовой технике. В I тыс. до н. э. перуанцы научились изготовлять парчовые, ворсовые и махровые ткани; была широко распространена орнаментация тканей, вышивка, отделка бахромой.
Зачатки химической технологии
Едва ли египетские, вавилонские или финикийские мастера глубоко понимали химическую природу изготовляемых ими красок, протрав, лаков, связующих растворов, консервирующих средств, глазурей, эмалей, сплавов, разных видов стекла и т. д. Все это было найдено эмпирически, путем проб и ошибок. Тем не менее отрасли ремесла, которые мы теперь именуем химической технологией, успешно развивались в древности.
Возникновение стекольного дела связано с выделкой глазури в керамическом производстве. Древнейшие стеклянные изделия в Египте и Двуречье относятся к III тыс. до н. э. Основными материалами для изготовления стекла служили кварцевый песок, природная сода или растительная зола. Вначале стекло применяли для бисерных украшений.
Бусы изготовлялись вручную, поштучно. Тонкую стеклянную нить обвивали вокруг медной проволоки, обламывая нить после каждой готовой бусины. Позднее при производстве бисера вытягивали стеклянную трубку нужного диаметра и затем разрезали ее на бусины.
В I тыс. до н. э. одним из центров стеклоделия становится Финикия. Стеклянные изделия финикийцев были широко распространены во всем Средиземноморье.
Краски, применявшиеся в I тыс. до н. э., имели минеральное и животное происхождение. Примером минеральных красок может служить широко используемая в Египте красная и желтая охра, которую получали из окиси железа. Синие красители получали из синего карбоната меди или путем прокаливания соединения кремнезема, малахита, углекислого кальция и соды. В Древнем Двуречье использовались зеленая ярь-медянка и синяя ляпис-лазурь, получаемые из окислов меди. Черную краску изготовляли из сажи, толченого древесного угля и черной марганцевой руды.
Из красок растительного происхождения была известна синяя краска индиго — по названию растения, произраставшего в Индии. Для ее получения использовали искусственную ферментацию (сбраживание) листьев.
В древнем производстве и в быту находили широкое применение хорошо известные нам соль, сода, квасцы, известь, клей и жиры. Уже с III тыс. до н. э. были известны обезвоживающие свойства соды, которая считалась важнейшим очистительным, моющим средством и использовалась для разложения жиров.
Сода употреблялась как для гигиенических, так и для медицинских целей, для приготовления пищи, благовонных курений, для отбеливания холста, изготовления стекла, глазурей, красок, а также являлась основным средством бальзамирования.
Соль использовали не только как приправу к пище, но и для засола рыбы. Добывали ее в искусственных солончаках (Египет), выпаривая из морской воды.
Клей был известен уже в III тыс. до н. э. Он извлекался из костей, кожи, сухожилий и хрящей животных. Полученный при их кипячении отвар выпаривался, разливался в формы, где, охлаждаясь, превращался в твердую массу.
С древнейших времен известно производство различных сортов растительного масла: касторового, льняного, оливкового, конопляного и др. К началу II тыс. до н. э. относятся первые упоминания о производстве сливочного масла. В этом ряду следует упомянуть и сыр, появившийся, по-видимому, не позднее III тыс. до н. э.
Помимо перечисленных веществ древними мастерами широко использовались поташ, гипс, селитра, слюда, смола и т. д.
Немаловажное значение для развития химических технологий имели косметика и фармакопея. Ароматические вещества в древности употреблялись в основном в виде душистых масел и жиров (умащений). Для их приготовления использовались душистые вещества растений: лепестки цветов помещались между слоями твердого жира или замачивались в масле. Для приготовления ароматических веществ использовались лилии, горький миндаль, маслины, кардамон, мед, вино и др. Благовония готовили из аравийского ладана, мирра и гальбана (ферулы камеденосной).
Самое раннее свидетельство о пивоварении относится к Месопотамии и датируется первой половиной III тыс. до н. э. Для приготовления пива использовали ячмень, просо, пшеницу и другие злаковые культуры. Зерно отбирали, в течение суток вымачивали в воде, затем рассыпали, проветривали и размалывали. Из этой смеси замешивали тесто, добавив в него дрожжи. После того как сусло (водный раствор экстрактивных веществ растительного сырья) перебраживало, пиво процеживали и разливали по кувшинам.
Виноделие с незапамятных времен было известно в Месопотамии, Древнем Египте и других странах Востока. Любопытно, что в Китае иероглиф, обозначающий давильный пресс, употреблялся еще в период I династии (начало III тыс. до н. э.).
Вопросы и задания:
1. Сравните описание техники добычи руды и сделайте собственное заключение.
2. Составьте таблицу «Ремесла Древнего Востока», включающую название стран, важнейшие технические изобретения или усовершенствования, примерные даты. Сделайте выводы на основе анализа полученных данных.
3. Составьте краткие тезисы о том, что нового вы узнали о развитии гончарного ремесла из данного текста.
4. Из текста выпишите специальные термины, характеризующие различные технологические приемы, используемые в ремесле, и объясните их значение. Объясните специальные технологические термины, встречающиеся в тексте.
5. Поставьте вопросы к данному тексту.
