Раздел 5. От ремесла к мануфактуре
Содержание раздела
Старая соха, картофель и кофе. (Техника сельскохозяйственного производства)
«Кузнец без клещей, что без рук»
Колумбы и каравеллы. (Транспорт и связь)
Военная техника на суше и на море
Техническое наследие ремесленного периода
В XIII-XV вв. количество изобретений и открытий в западноевропейских странах увеличивается от десятилетия к десятилетию.
Хотя основной сферой материального производства на протяжении всего периода Средних веков оставалось сельское хозяйство, наряду с ним значительное развитие получили различные виды подсобных промыслов и городского (в основном цехового) ремесла. Ремесленное производство специализируется: растет количество по большей части городских ремесленных профессий. В ряде отраслей средневекового производства широко используется простая кооперация. Наряду с ручными орудиями все шире применяются мускульные приводы, а также устройства, использующие силу животных (чаще лошадей), силу ветра (с IX-X вв.) и силу воды. В XIII-XIV вв. возникает чугунолитейное производство. В XV в. появляются доменные печи, дающие чугун для дальнейшего передела на железо. Большой прогресс наблюдается в транспортной технике, особенно в кораблестроении. Все это были зачатки новых технических средств, характерных для наступающей мануфактурной эпохи.
Средневековый ремесленный период был временем великих открытий, прежде всего компаса, пороха и пороховых ракет, книгопечатания и бумаги, механических часов. Большая часть этих изобретений была сделана в странах Востока. Однако господство в этих странах феодальных порядков с сильными пережитками рабовладельчества и гнет деспотизма воспрепятствовали практическому применению этих достижений технической мысли.
Иное положение сложилось в странах Западной Европы, где развитие городских промыслов и торговли привело к усилению экономического и политического влияния горожан и зарождению буржуазных отношений. Технические достижения послужили важной предпосылкой для дальнейшего развития производства в новых экономических формах, для перехода от ремесла к мануфактуре.
Общая характеристика мануфактурного производства
Мануфактурное производство с применением наемного труда зарождается в XIII-XIV вв. в городах-государствах Италии (Флоренции, Сиене, Венеции, Генуе), на Пиренейском п-ове, во Фландрии и некоторых других областях Западной Европы. 1 В России зачатки мануфактур известны с XV-XVI вв., например «пушечные избы» (литейные), устраиваемые правительством в Москве при Иване NI и его преемниках. 2 При развитом мануфактурном производстве весь технологический процесс разбивается на операции, или выработку отдельных деталей, которые потом собираются воедино. Каждая операция становится исключительной функцией особого работника.
1 Мануфактура — «рукодельня» (от лат. manu Iacere — «делать руками»).
2 Термин «мануфактура» вошел в русский язык при Петре I. Позднее в разговорном языке его обычно стали относить к предприятиям легкой промышленности, тогда как, скажем, горно-металлургические предприятия продолжали именовать «заводами». В просторечии впоследствии мануфактурой стали называть ткани («принесли мануфактуру»).
Мануфактура представляет собой кооперацию, основанную на разделении труда, хотя на раннем этапе развития мануфактурного производства еще наблюдаются и пережитки простой кооперации. Наряду с капиталистической мануфактурой, использующей принудительный труд лишь в дополнение к наемному, в странах Центральной и Восточной Европы получили широкое развитие также и мануфактуры, принадлежащие феодалам (светским и духовным), а также государственным, церковным и иным организациям. Эти мануфактуры были основаны на крепостном, каторжном или ином принудительном труде.
Техника мануфактурного производства
Уклад техники, характерный для мануфактурного производства, является переходным от ремесленной ступени к машинной. На протяжении своего существования этот уклад претерпевал значительные перемены.
Вначале техника мануфактуры почти не отличалась от ремесленной. Господствовало применение ручных орудий труда, шло их дальнейшее усовершенствование и специализация. Орудия и средства производства были в основном деревянными. Железо, медь, чугун и бронза применялись только для изготовления отдельных деталей машин и ручных инструментов. Стальные изделия встречались редко (более широко металлические изделия применялись только в военном деле).
Однако в ходе дальнейшего развития мануфактурного производства наряду с ручными орудиями труда в нем начинают применяться некоторые элементарные машины и механизмы, приводимые в движение силой животных, воды или ветра.
Передаточные механизмы мануфактурного периода, изготовленные преимущественно из дерева, отличались неуклюжестью и громоздкостью. Применялись разнообразные рычажные и зубчато-колесные передачи, как деревянные, так и металлические (например, в токарных и сверлильных станках). С XVI в. в практику все больше входит маховое колесо. С начала XVII в. стали известны также канатная и ременная передачи.
Изобретения мануфактурного периода
К началу XVI в. относится изобретение карманных механических (шпиндельных) часов немецким мастером И. Хенлейном. Большую роль в развитии маятниковых часов сыграли труды Г. Галилея и X. Гюйгенса, специально посвященные этому вопросу (середина XVII в.). В 1675 г. Гюйгенс изобрел балансовый регулятор часов.
В XVII—XVIII вв. мастера (умельцы, художники, как их называли в России) изготовляли самые разнообразные часы: настенные, настольные, карманные, башенные, — часто соединенные со сложными автоматами художественного характера. Характерно, что такие разносторонние изобретатели, как Ж. Boкансон во Франции или И. П. Кулибин и Е. Г. Кузнецов в России, начинали свою деятельность в качестве создателей часов с самодвижущимися декоративными устройствами и лишь позднее создали прославившие их механизмы производственного назначения.
Мануфактурный период был временем появления, с одной стороны, автоматических математических машин, предшественниц нынешних арифмометров и иных вычислительных устройств (изобретения Б. Паскаля в 1642 г., Г. Лейбница — в 1673-1694 гг. и т. д.), а с другой — автоматов, которым придавалась внешняя форма животных и людей. Обычно эти автоматы приводились в действие пружинным механизмом наподобие часового. Ж. Вокансон в 30-40-х гг. XVIII в. создал весьма художественно выполненные человеческие фигуры, одна из которых играла на флейте, а другая — на барабане. В 1764 г. Ф. Клаусе демонстрировал в Вене пишущего «андроида» (буквально — «человекоподобного»). Швейцарцы отец и сын Жаке-Дро конструировали в те же годы изящнейшие автоматы, способные играть на клавесинах, писать, рисовать и т. д.
Идеи паровой машины
Примерно с последней трети XVII в. в странах с развитым мануфактурным производством зарождаются элементы новой машинной техники, которым предстоит получить полное развитие в период промышленного переворота. Это относится, прежде всего, к освоению силы пара.
Первые проекты использования пара для приведения в действие различных механизмов мы можем встретить в работах изобретателей XVII в.: Дж. Бранка, С. Де Ко, Э. Сомерсета-Вустера и др. В конце XVII столетия в разработках проектов первых паровых машин видное место занимает Д. Папен. Однако идея машины Папена могла быть подана ему ученым X. Гюйгенсом.
В 1673 г. X. Гюйгенс представил в Парижскую академию наук проект порохового двигателя в форме цилиндра с поршнем, предвосхитивший идею двигателя внутреннего сгорания. Порох, взрываясь под поршнем, должен был толкать его вверх. Предполагалось, что после остывания пороховых газов обратное движение поршня будет происходить под действием атмосферного давления. Эксперименты с моделью двигателя проводились два года, но не дали существенных результатов. Папен помогал Гюйгенсу в его опытах и в 1687 г. опубликовал описание изобретения Гюйгенса со своими конструктивными дополнениями. Отметим, что X. Гюйгенс не ограничился предложением об использования силы пороховых газов. Еще в 1666 г. он в самой общей форме писал о необходимости «исследовать силу воды, разреженной силою огня», т. е. силу пара.
В 1690 г. Д. Папен предложил паровую поршневую машину, сходную по конструкции с двигателем Гюйгенса. Паровой котел, цилиндр и конденсатор не были отделены друг от друга (вода и кипятилась, и охлаждалась в рабочем цилиндре). Папен предполагал, что новый двигатель может быть применен не только «к подъему воды или руды из шахт», но и «для множества других подобных вещей». Однако проекты и модели изобретателя не получили практического применения, несмотря на то что в своих последних работах Д. Папен уже учитывал опыт английского инженера Т. Севери.
В 1698 г. Т. Севери построил первую практически применимую паровую машину («огневой насос») своеобразной конструкции. Изобретатель назвал ее «Друг горняка». Машины Севери имели очень узкое назначение — откачку воды из подземных выработок, хотя теоретически ученый допускал возможность иного их применения.
В машине Т. Севери котел был отделен от рабочего сосуда, но работа пара (перегонявшего воду из сосуда вверх по трубе непосредственным давлением на ее поверхность) и его конденсация происходили в одном и том же сосуде. Ни цилиндра, ни поршня в машине не было.
В 1715 г. французским физиком Ж. Т. Дезагюлье машина Севери была усовершенствована. Она стала первой паровой машиной, появившейся в России: в 1717—1718 гг. Петр I выписал ее для обслуживания фонтанов в Летнем саду.
В 1711-1712 гг. английский изобретатель и кузнечный мастер Т. Ньюкомен построил совместно с Дж. Колли (Коули) первую паровую (точнее, пароатмосферную) поршневую машину. Двигатель Ньюкомена вначале также предназначался лишь для откачки воды. Посредством балансира он был соединен с насосной установкой. Движение поршня вверх (холостой ход) в открытом сверху вертикальном цилиндре совершалось под действием пара, поступающего к поршню из котла, расположенного под цилиндром. Подъему поршня содействовала также тяжесть насосной штанги и добавочного груза (противовеса), прикрепленного на противоположном конце балансира. Движение поршня вниз (рабочий ход) совершалось силой атмосферного давления, после того как пар под поршнем охлаждался путем впрыскивания в цилиндр (под поршень) холодной воды. Однако даже после усовершенствований, внесенных в конструкцию машины Ньюкомена следовавшим по его пути Бейтоном Смитоном и, наконец, знаменитым английским изобретателем Дж. Уаттом (1769-1774 гг.), паровая машина Ньюкомена все еще сохраняла свое узкое назначение водооткачивающей установки.
Паровые машины не применялись для приведения в движение каких-либо заводских или транспортных механизмов, хотя теоретически такая возможность допускалась рядом изобретателей. Когда в середине XVIII в. предпринимались попытки использовать силу «огня» (пара) для приведения в действие заводских механизмов (сверлильных станков, воздуходувок и т. д.), паровую машину (систем Севери или Ньюкомена) заставляли поднимать воду в резервуар. Затем эту воду направляли на колесо, которое и приводило в движение данный механизм.
Идея применить силу пара для «продвижения судов против ветра» впервые была выдвинута в 1690 г. Д. Папеном (в развернутом виде, с описанием парового судна — в 1708 г.). Затем, в 1736 г., проект парового судна с двумя гребными колесами за кормой разработал англичанин Дж. Халз (часто именуемый Гулльзом или Гуллем). Однако к осуществлению обоих проектов так и не приступили.
Открытия в металлургии и горном деле
В области металлургии важным нововведением, также получившим систематическое применение лишь в период промышленного переворота, была выплавка металла на минеральном топливе.
Следует отметить, что разработка каменноугольных месторождений быстро развивалась на протяжении всего мануфактурного периода. С начала XVII в. первое место по добыче каменного угля перешло к Англии. Уголь применялся для выпарки соли, для производства кирпичей и черепицы, в красильном, рафинадном и пивоваренном деле, для домашнего отопления и пр.
Еще в XVI-XVII вв. в Англии выдвигались различные проекты использования каменного угля при выплавке чугуна из руды и производились соответствующие опыты. Однако эти попытки не могли иметь успеха до тех пор, пока из каменного угля не научились удалять серу и преодолевать его спекаемость путем коксования, что было достигнуто к началу XVIII в.
Окончательного успеха в этом деле добился владелец английских металлургических Коулбруксдельских заводов (г. Шропшир) А. Дерби, осуществивший в 1713-1717 гг. удачные доменные плавки на коксе. Затем опыты прекратились и были возобновлены А. Дерби-младшим лишь в 1730-1735 гг. С середины XVIII в. доменная плавка на коксе получила систематическое распространение.
Важным усовершенствованием воздуходувных приспособлений в доменном процессе было введение в 1760 г. английским инженером Смитоном цилиндрических поршневых воздуходувок, приводимых в движение водяным колесом. В результате их применения производительность домен возросла в четыре раза.
Немаловажное значение для будущего имели также нововведения в получении стали. Например, английским часовщиком-изобретателем Б. Хантсменом (40-е годы XVIII в.) был усовершенствован способ получения литой стали в тиглях.
Идеи рельсового транспорта
В горном деле при добыче полезных ископаемых зародились элементы будущего рельсового транспорта, сыгравшего важную роль в период промышленного переворота.
С XV-XVI вв. при подземной откатке полезных ископаемых в Чехии, Саксонии и Англии стали применять деревянные лежневые пути. Поперечины (предшественницы шпал) на таких путях были введены около 1630 г. В дальнейшем лежневые пути были вынесены на поверхность. Они соединили копи и рудники с заводами. Грузовые повозки или их составы передвигались по таким деревянным путям конной тягой.
В 20-х годах XVIII в. повозки на этих дорогах были снабжены чугунными колесами с закраинами (ребордами). Несколько позже деревянные лежни стали покрывать железными полосами или чугунными профильными набойками (прообраз будущих рельсов).
Идеи летательных аппаратов
В мануфактурный период выдвигалось немало идей, а иногда и детальных проектов (сопровождаемых опытами), которые смогли реализоваться лишь в конце XIX в. или даже позднее. Это относится, прежде всего, к творчеству Леонардо да Винчи. В 80-90-е годы XV в. он разрабатывал проекты парашюта, а также выдвинул идею использования воздушного винта для вертикального подъема. Леонардо производил многочисленные опыты по созданию летательных аппаратов тяжелее воздуха. Однако он не предусматривал для своих аппаратов иных двигателей, кроме мускульной силы человека или силы пружины.
Т. Кампанелла, автор романа-утопии «Город Солнца» (1602 г.), писал, что жители его идеального государства «уже изобрели искусство летать — единственно, чего, кажется, недоставало миру». Выдающийся английский мыслитель и общественный деятель Ф. Бэкон в утопии «Новая Атлантида» (1627 г.) нарисовал картину общества, где наука и техника достигли наивысшего уровня. В частности, там, по словам Бэкона, «подражали полету птиц и знали несколько принципов полета».
Иногда смелые догадки о будущих открытиях высказывались писателями в виде шутки. Так, в середине XVII в. французский поэт и ученый Сирано де Бержерак написал фантастико-приключенческий роман «Иной свет, или Комическая история об империях и государствах Луны». Там, между прочим высмеивая библейские легенды, он писал, будто один из праведников наполнил дымом два сосуда и с их помощью полетел на небеса. Сирано, конечно, не предвидел, что один из столь нелюбимых им иезуитов, итальянец Терци де Лана, двадцать лет спустя совершенно всерьез разработает проект летающего судна, которое должно было подниматься вверх посредством четырех шаров, из которых был бы выкачан весь воздух.
Итак, Сирано в шутку, а Терци де Лана всерьез писали о летающем аппарате легче воздуха. Неосуществимость обоих проектов очевидна. Разница в массе пустых или наполненных дымом сосудов и таких же сосудов с воздухом совершенно ничтожна, и они не взлетят. Тем не менее упоминание в сатире Сирано жертвенного дыма получило неожиданное применение на практике: первые воздушные шары были наполнены горячим дымом. Кстати, любопытно, что не Сирано, человек военный и большой забияка, а иезуит Лана указал на возможность военного применения летательных аппаратов. Ни один город не оказался бы застрахованным от нападения, доказывал Лана. В морской войне летающие лодки стали бы сверху атаковать суда противника и т. д.
Почти сто лет спустя, в 1755 г., французский монах-доминиканец Ж. Гальен в своем проекте огромного корабля, наполненного «легким воздухом» верхних слоев атмосферы, писал, что его аппарат предназначается для «плавания по воздуху и для перевозки, если мы пожелаем, многочисленной армии вплоть до глубин Африки или иных стран, столь же неизвестных». Рассуждения Лана и Гальена были характерны для эпохи колониальных захватов и постоянных войн между державами.
Идеи применения реактивных устройств
В XIV-XV вв. в Западной Европе ракеты применялись как боевое оружие.
В то же время предпринимались попытки использовать реактивный принцип для других целей, прежде всего при создании автоматов. С XV в. изобретатели проектировали или строили автоматы в виде птиц и фантастических демонических фигур, которые поднимались в воздух под действием встроенного в них реактивного двигателя. Все тот же Сирано де Бержерак описал в комическом духе летательный аппарат, к которому привязали ракеты. На нем герой рассказа вознесся на Луну. Пусть в форме шутки, но Сирано первым высказал мысль о возможности использования ракет для полетов. В 1633 г. И. Ньютон выдвинул идею использования реактивной силы пара в своем проекте паровой самодвижущейся повозки.
В первой половине XVIII в. ряд изобретателей (Дж. Аллен в Англии —1729 г., Д. Берпулли во Франции — 1753 г. и др.) предложили использовать реактивный принцип для создания водометных судов. Паровая машина или иной двигатель должны были набирать в резервуар, а затем с силой выбрасывать воду из кормовой части судна, двигая его вперед. Этим проектам, однако, также не суждено было осуществиться.
Идеи подводных судов и скафандров
В собрании рисунков первой половины XV в. было найдено изображение водолаза в кожаном костюме с водолазным шлемом и воздушным шлангом. Это показательный пример технического предвидения, учитывая, что скафандры с подачей воздуха по шлангу вошли в практику лишь в 60-х годах XIX в., т. е. 430 лет спустя. Набросок водолазного шлема со шлангом был обнаружен и в рукописях Леонардо да Винчи.
В 1460 г. Р. Вальтурио разработал проект подводного судна с гребными колесами, приводимыми в движение мускульной силой (кстати, в «Новой Атлантиде» Ф. Бэкона также предусматривались «суда и лодки для плавания под водой»).
Производились и практические опыты в этой области. Первый опыт применения воздушного колокола для водолазных работ был сделан в 1535 г. в Италии. В конце XVI в. Б. Лорини разработал проект воздушного колокола для производства строительных работ под водой.
Изобретатель мануфактурного периода
Среди изобретателей встречались представители самых различных слоев населения, в частности выходцы из дворянства и духовенства. Однако чаще всего это были работники производства: гидротехники, горные мастера, ткачи, кузнецы, часовых дел мастера, строители военных сооружений.
Много было также изобретателей-любителей, мечтавших прежде всего о быстром обогащении и славе. Как и в Средние века, среди них нередки были алхимики, астрологи и т. п. Возможно, к их числу относился и исторический прототип гетевского доктора Фауста — странствующий врач, прорицатель и фокусник XVI в. И.-Г. Фауст. Чудеса таких магов совершались не только с помощью профессиональной ловкости рук, своим преемникам они передавали секреты технических приспособлений и химических составов. Некоторые из них, надо полагать, обладали и гипнотическими способностями.
Для изобретателей (как и для ученых) этой эпохи была характерна энцик- лопедичность, разносторонность интересов. Так, талантливый французский ученый-изобретатель Д. Папен приобрел известность созданием в 1681 г. парового котла, работающего под повышенным давлением. Кроме того, он предложил новую конструкцию центробежного насоса, занимался вопросами пропитки деревянных конструкций, консервацией продуктов и т. д. И. П. Кулибин занимался приборостроением, часами, деревянными и металлическими мостами, вододействующими установками, паровыми машинами для судов и промышленности, оптическим телеграфом, оборудованием солеваренных заводов и многими другими отраслями техники.
Выдающиеся новаторы науки и техники гармонично сочетали занятия наукой, техникой и искусством. Таков был Леонардо да Винчи. Поражает разносторонность интересов М.В. Ломоносова. «Соединяя необыкновенную силу воли с необыкновенною силою понятия, Ломоносов обнял все отрасли просвещения, — писал о нем А.С. Пушкин. — Жажда науки была сильнейшею страстию сей души, исполненной страстей. Историк, ритор, механик, химик, минералог, художник и стихотворец, он все испытал и все проник». 3
3 Пушкин А.С. Полн. собр. соч. — Т. VII. — С. 28.
Изобретатели сталкивались с крайне враждебным отношением со стороны цеховых организаций. Так, в XVI—XVIII вв. ленточные станки и вязальные машины, механически производившие операции по выделке лент и галунов, вязке чулок и т. д., вызывали возмущение цеховых ремесленников в Германии, Голландии и других европейских странах. С другой же стороны, против технических нововведений выступали дельцы, которые вложили средства в раннекапиталистические предприятия, основанные на ручном труде с применением примитивной техники. Они опасались конкуренции со стороны предприятий, вооруженных более совершенными орудиями и средствами производства.
Изобретателям приходилось сталкиваться с трудностями не только в промышленности. Так, талантливый гидротехник М.И. Сердюков, несмотря на покровительство Петра I, вел многолетнюю борьбу с Вышневолоцким «ямом», т. е. с местной корпорацией ямщиков, перевозивших людей и товар на строительство водных путей, а также со светскими и духовными землевладельцами и извозопромышленниками.
На последней стадии ремесленного периода были предприняты первые попытки юридической защиты интересов новаторов техники путем выдачи им привилегий (патентов) на изобретения. Некоторые общие правила таких привилегий стали разрабатываться с XV в. в Венеции и с XVI в. — в Германии и Англии. Ho патентное законодательство впервые оформилось лишь в 1624 г. в Англии. В других странах соответствующие законы были приняты еще позже. Получение привилегий облагалось высокими пошлинами. Поэтому изобретатели-бедняки часто не могли добиться патента без помощи богатого компаньона. Это усиливало зависимость подлинных изобретателей от дельцов. Владельцы предприятий: купцы, спекулянты нередко покупали технические открытия, порой добавляя к ним свои любительские выдумки, и оформляли патенты на свое имя. Установление патентных пошлин явилось новым источником дохода государства.
