Земледелие и оросительные сооружения

Особенно большое значение имело железо для развития земледелия. Железный топор и соха с железным лемехом способствовали расширению обработки земли.

Природные условия в засушливых странах востока, особенно в Египте, привели к введению искусственного орошения (ирригационное земледелие). Обычно для задержания воды и ее поднятия использовались плотины, которые сооружались из земли, вынутой при рытье каналов, из хвороста, тростника, камыша и ила, смешанного с соломой. Большие плотины для прочности обсаживались деревьями. Камень использовался в основном для сооружения горловин плотин и при строительстве набережных.

В Египте для подъема воды на высоко расположенные поля наиболее широкое распространение получили так называемые шадуфы.

(Шадуф — это колодец, из которого вода добывалась рычаговой системой журавля и использовалась египтянами для орошения земли.)

 

При помощи шадуфа можно было в течение часа поднять на высоту 2 м 3400 л воды, на высоту 3 м - 2700 л.

Работы над созданием ирригационного хозяйства были возможны только при определенном уровне развития техники, но они, в свою очередь, должны были содействовать дальнейшему усовершенствованию сельхозтехники, а также изобретению новых орудий труда.

 

Обособление ремесла от земледелия

Специализация ремесел показала, что производительность труда зависит не только от виртуозности работника, но также и от совершенства его орудий. Возникла дифференциация инструментов. Так, в руках кузнеца появились, например, три разновидности молота: кувалда, ручник и молоточек для чеканки.

Если раньше ремесло было подсобным занятием земледельца и скотовода, то при рабовладельческом строе гончарное и ткацкое дело, обработка металла, горное дело и другие ремесла стали основным занятием определенной группы людей.

Большую роль в выделении ремесла сыграло гончарное дело, развитие которого было связано с изобретением гончарного круга.

Значительные изменения произошли в производстве одежды. Человек еще в глубокой древности умел из пальмовых листьев, лубяных волокон и стеблей травы плести корзины, циновки и другие изделия. Этот опыт постепенно был перенесен в ткацкое ремесло. Важную роль в развитии текстильного ремесла сыграло изобретение веретена. Применение веретена позволило изготовлять длинную и тонкую нить, равномерную по толщине. Применение ткацкого станка позволило изготовлять различного вида ткани. Известно много разновидностей примитивных ткацких станков.

Развитие земледелия дало для производства тканей новое сырье: лен, коноплю, крапиву и др.

 

Строительное дело

Центром технической (и инженерной) деятельности было строительное дело.

Развитие ремесел и торговли привело к образованию городов. Создание городов в Южном Двуречье (Месопотамская долина), в Египте, Малой Азии, Закавказье, Индии, Китае относится к 3-му-1-му тысячелетиям до н.э.

Обычно в центре крупного месопотамского города возвышалось сооружение с высокой ступенчатой пирамидой (заккурат), святилищем и царским дворцом. Вокруг располагался внутренний город, который обносился высоким валом или стенами, а за ними находились пригороды. В целях обороны стены сооружались очень мощными. Древний Вавилон имел, например, три оборонительных стены толщиной 8-12 м. При раскопках древних городов обнаружены замощенные улицы, водоводы, канализация.

Строительство городов способствовало развитию строительной техники. Сильной стороной технической деятельности древних египтян была развитая, единая в масштабе государства организация. Централизованная, многоуровневая система управления и контроля всех фаз производства обеспечивала высокую для того времени эффективность простой кооперации труда. Профессиональные управляющие - писцы - несомненно обладали знаниями о способах организации производства и применения технических средств. Они умели планировать и осуществлять крупные технические программы, такие, как строительство каналов, водохранилищ, храмов и пирамид. О масштабах работ можно судить по тому, что первоначальный объем одной только пирамиды Хуфу-2 520 000 м³. На ее постройку было использовано примерно 2 250 000 блоков объемом более 1 м³ каждый, общей массой 6,5-7 млн.т. Одна из экспедиций, снаряженная во времена Рамзеса IV для добычи розового и черного гранита в каменоломнях Ассуана, состояла из 5000 воинов, 2000 храмовых работников, 800 иноземных наемников, 230 каменоломов и камнетесов, двух рисовальщиков, четырех граверов и 20 писцов для решения организационных и технических задач. Изучение древней архитектуры, систем ирригации, сложных по конструкции технических средств позволяет сделать вывод о том, что на территории Древнего Египта обеспечивалось единство измерений и их достаточно высокая точность.

Значительный интерес представляет строительство Великой китайской стены, начавшееся в IV-III вв. до н.э. Постепенно протяженность ее была доведена до 4000 км. Высота стены доходила до 10м. По ее широкому верху могли ездить повозки и передвигаться колонны войск. Через каждые несколько сот метров располагались сторожевые башни, а у главных горных проходов - крепости.

Основным стройматериалом были камень, дерево, кирпич. Распространение того или иного материала во многом зависело от наличия местных ресурсов.

Ведущим стройматериалом камень стал под влиянием потребности в монументальных сооружениях. Камень сопротивляется изгибу в 6 раз меньше, чем сжатию. Это привело к господству в древних архитектурах балочно-стоечных конструкций с применением колоннады. Наибольшей каменной балкой в те времена было перекрытие - вход в Афинский Акрополь - не превышавшее 3,75м, а плитой - потолок усыпальницы фараона в пирамиде Хеопса (Хуфу), длина которой достигала 5,2м. В тех случаях, когда приходилось перекрывать большие помещения, строители были вынуждены пользоваться длинными рядами колонн. Увеличить величину пролетов удалось лишь после изобретения арки и свода, в которых камень работает на чистое сжатие. Римские строители акведука около г. Нима (Франция) довели размер пролета арки до 24,4м. Диаметр купола в мавзолее императора Адриана в Риме достигал 13,5м.

В поисках способа сооружать монументальные здания на основе любых местных ресурсов при помощи неквалифицированной рабочей силы легионеров и военнопленных под руководством опытного, хорошо обученного инженера римские строители применили изобретенный древними греками новый стройматериал - бетон, приготовляемый из щебня и известкового раствора. Возможности этого материала были использованы при строительстве Римского Пантеона, где цилиндрической формы здание высотой 22м при толщине стены 7м, диаметром в 43м перекрыто литым куполом, изготовленным из бетона.

Блоки из известняка или песчаника вырубались, обтесывались и пригонялись друг к другу. Штукатурка производилась из извести и гипса.

Изготовление кирпича являлось одним из старейших видов ремесла. В Египте кирпич делали уже за 4000 лет до н.э. Вначале его изготовляли из нильского ила и высушивали на солнце. Обычный размер 85х52х30 см. Используя опыт гончарного ремесла, человек стал обжигать кирпич-сырец, что повысило его прочность. Обожженный кирпич впервые стали употреблять в Древней Месопотамии и Древней Индии.

Строительство крупных сооружений потребовало решить задачу транспортировки больших тяжестей и их подъема на значительную высоту. Для этого широко использовался известный уже рычаг, затем был изобретен блок, на основе которого были созданы первые подъемные механизмы. Широко использовались катки.

В то время были созданы замечательные шедевры архитектуры (семь чудес света).

Горное дело

Обширное строительство требовало большого количества камня. Мягкие камни вырубали. Для добычи более твердых пород металлическим орудием делали врубы, куда вбивали сухие деревянные клинья. Эти клинья затем некоторое время размачивали водой: набухая, они рвали крепкий камень.

Характерной чертой горного дела при рабовладельческом строе является переход к добыче руд меди и олова. Новым способом, применявшимся вплоть до XVII в., является так называемый огневой способ добычи руды ( при котором порода в подземной выработке разогревалась, а затем обливалась холодной водой... .)

Переход к разработке более глубоких горизонтов потребовал новых средств для откачки воды. Для решения этой задачи стали широко применять водоотливные штольни, а также такие простейшие водоотливные механизмы, как архимедов винт и водочерпальные колеса.

Использовались также специальные методы обогащения при извлечении золота из руд.

 

Развитие военной техники

Воины Древнего Востока, Рима и Греции были вооружены луком и стрелами, копьем и мечом. Железный меч стал основным видом оружия. Постоянная военная опасность заставляла укреплять города стенами, рвами, насыпями и другими оборонительными сооружениями. Необходимость ведения как осады, так и обороны городов требовала создания осадных и оборонительных машин и механизмов. Особенно широкое применение они получили в Древней Греции. Военная техника, развитие которой стимулировалось непрерывными войнами, в эту эпоху делает огромный шаг вперед. Уже при Александре Македонском инженер Диад, руководивший осадой Тира и других городов, широко применял изобретенные или усовершенствованные им военные механизмы. По словам греческих и римских писателей, он придумал разборные осадные башни, специальные буры для сверления крепостных стен, лестницу для подъема на стены, тараны для разрушения стен.

При осаде города Родоса в 304г. до н.э. была построена грандиозная осадная башня, высота которой достигала 53м, и передвигалась она на 8 колесах.

Во время осады г. Сиракуз в 213-212 гг. до н.э. ученый Архимед сооружал оборонительные механизмы весьма большой силы. По единодушному свидетельству его современников, он построил метательные механизмы, при помощи которых можно было бросать на довольно большие расстояния огромные камни и целые бревна, топившие римские суда. При помощи сооружений, построенных Архимедом, защитники города зацепляли специальными захватами неприятельские корабли, поднимали их и, бросив вниз, топили. В результате римляне должны были отказаться от попыток взять город штурмом и перешли к длительной осаде и, только воспользовавшись внутренними раздорами в самом городе, захватили Сиракузы.

В рабовладельческом обществе широкое применение получает осадная техника. Были изобретены тараны для пробивания крепостных и городских стен, различные машины для метания камней, длинных стрел и зажигательных снарядов. В Греции и других государствах применялись метательные машины двух типов: баллисты и катапульты. Баллисты предназначались для разрушения стен, а катапульты - для поражения противника, который укрывался за оборонительными сооружениями. Метательные машины приходилось делать очень громоздкими (они весили до 6 т). При их помощи можно было метать камни и стрелы на расстояние до 500-1000м, причем вес бросаемых снарядов доходил до 150-200 кг.