Орудия труда из меди и бронзы

С введением в обиход меди процесс накопления излишков возрос. Развитие общества пошло двумя путями:

1) Установление господства путем определения размера дани или арендной платы за землю, возникновение класса рабовладельцев и рабов, создание царств, способных себя защитить и покорять с помощью армии другие местности;

2) Образование класса жрецов, которые благодаря своей особой духовной роли получили возможность распоряжаться излишками, предназначая их в дань богам, а на деле накапливая в зернохранилищах храма.

Наблюдения над свойствами медных руд, содержащих незначительные (до 2%) примеси олова, привели к важному открытию: прибавление к меди олова придает металлу лучшие качества. Так был изобретен первый искусственный сплав- бронза.

Бронза имеет более низкую температуру плавления (700-900°), более высокие литейные качества, а при охлаждении обладает значительной прочностью и твердостью. Медное орудие в основном ковалось, а бронзовое отливалось.

Этот древнейший период употребления металлов получил название бронзового века, приблизительные хронологические границы которого- начало III тыс.- I тыс. до н. э.

Бронзовое литье в Древнем Египте производилось следующим образом: на низких кострах, в которых огонь поддерживался углем и раздувался специальными мехами, металл расплавлялся в тиглях. Рабы снимали их с огня при помощи эластичных тростей. Из тиглей расплавленный металл выливался через небольшие воронки в каменные формы для выделки орудий и оружия.

Распространение металла привело к освоению ряда методов его обработки. Горячая обработка осуществлялась путем литья, паяния и сварки. Холодная обработка металла употреблялась при ковке, выделке листовой меди, при волочении медной, золотой и свинцовой проволоки.

Выплавка железа

В чистом виде железо в природе встречается в метеоритах, которые стали предметом культа у некоторых народов.

При сыродутном процессе получения железа восстановление железа из руды достигается при температуре 900°. Для получения железа сыродутном способом руда дробилась, затем обжигалась на открытом огне; после этого в ямах или небольших глиняных печах производилось восстановление металла. Для восстановления металла в горн добавлялся древесный уголь и нагнетался воздух. В результате процесса на дне глиняной печи образовывалась крица- комок пористого тестообразного и сильно загрязненного железа весом от 1 до 8 кг. Ее необходимо было подвергать многократной горячей проковке, после чего из нее изготовляли различные орудия труда и оружие. Кожаные меха, которыми нагнетался воздух в горны, были изобретены для ускорения плавки меди.

Для получения более твердого железа применялось сваривание, а также закалка железных изделий или их цементация. Способ получения сварного железа, а также методы поверхностной закалки были впервые применены в 1400 г. до н. э. в Армении, в небольшом местечке Шохдок-Карадаг, расположенном к северу-востоку от горы Арарат.

Земледелие и оросительные сооружения

Железный топор и соха с железным лемехом способствовали расширению обработки земли. Условием возникновения пашенного земледелия явились, с одной стороны, применение металлических орудий, а с другой - развитое скотоводство, давшее необходимую тяговую силу. Основным орудием был первобытный плуг - деревянное почвообрабатывающее орудие с отдельными металлическими частями. Также использовались борона, серпы и косы.

В Египте и других рабовладельческих государствах применялась залежная система земледелия. В зависимости от географических условий использовались две модификации этой системы: для степных районов - собственно залежная, а для лесных - подсечная или огневая (см. документ № 14 хрестоматии).

Природные условия земледелия в засушливых странах Востока, особенно в Египте, привели к введению искусственного орошения. 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.

В Египте для подъема воды на высоко расположенные поля наиболее широкое распространение получили так называемые шадуфы. Кожаное ведро привязывалось веревкой к концу длинного шеста, укрепленного на стойке таким образом, чтобы оно могло подниматься и опускаться. На другом конце шеста имелся груз, который уравновешивал ведро, наполненное водой. При помощи такого сооружения можно было в течение часа поднять на высоту двух метров 3400 л воды, на высоту трех метров – 2700 л, на высоту шести метров – 1550 л.

Обособление ремесла от земледелия

Большую роль в выделении ремесла сыграло гончарное дело, развитие которого было связано с изобретением гончарного круга – приспособления, позволяющего производить глиняную посуду более правильной формы и с большей производительностью труда.

Вначале был изобретен ручной гончарный круг, состоящий из вертикальной оси с вращающимся на ней горизонтальным кругом. Мастер, вращая левой рукой круг, правой лепил сосуд из жгутов глиняного теста, которые укладывались в виде спирали. В центре круга прикреплялась небольшая дощечка, позволявшая формировать дно сосуда. Более производительным явился ножной гончарный круг. В нижней части оси он имел тяжелое маховое колесо, которое приводилось в движение ногами. Это позволяло мастеру работать двумя руками. Сосуд на ножном круге вытягивался из сплошного куска глины.

Важную роль в развитии текстильного ремесла сыграло изобретение веретена. Применение веретена позволило изготовлять длинную тонкую нить, равномерную по толщине.

Строительная техника

Создание городов в Южном Двуречье (Месопотамская долина), в Египте, Малой Азии, Закавказье, Индии, Китае относится к III – I тыс. до н. э.

Обычно в центре крупного месопотамского города того времени возвышалось сооружение с высокой ступенчатой пирамидой (зиккурат), святилищем и царским дворцом. Отсюда осуществлялся надзор за работой рабов и свободных общинников, которые обрабатывали царскую и храмовую земли. Продукты, взимаемые с сельского населения в виде налога, хранились в этих пирамидах. Вокруг располагался внутренний город, который обносился высоким валом или стенами, а за ними находились пригороды.

Строительство Великой Китайской стены началось в IV- III вв. до н.э. Постепенно ее протяженность была доведена до 4000 км. Высота стены доходила до 10 м. Эта стена прикрывала северо-восточные границы Китая от нападения кочевых народов и обеспечивала безопасность караванного пути на запад.

То обстоятельство, что камень сопротивляется изгибу в 6 раз меньше, чем сжатию, не давало возможности перекрывать при помощи его большие пролеты до тех пор, пока пользовались работающими на изгиб балкой и плитой. Это привело к господству в древних архитектурах Средней Азии, Египта и Греции балочностоечных конструкций с применением колоннады. Наибольшей каменной балкой в то время было перекрытие – вход в Афинский Акрополь – Пропилеев, не превышавшее 3,75 м, а плитой – потолок усыпальницы фараона в пирамиде Хеопса, длина которой достигала 5,2 м. Увеличить величину пролетов удалось лишь после изобретения арки и свода, в которых камень работает на чистое сжатие.

Римские строители применили изобретенный древними греками новый строительный материал – бетон. Приготовляемый из щебня и известкового раствора, который втрамбовывался в слой щебня деревянными бабами, бетон дал возможность строить монументальные сооружения в любом месте империи.

Изготовление кирпича, которое являлось одним из старейших видов ремесла, дало строительный материал, получивший применение при возведении жилищ и различных сооружений. Используя опыт гончарного ремесла, человек стал обжигать кирпич-сырец, что повысило его прочность. Обожженный кирпич впервые начали употреблять в Древней Месопотамии и Древней Индии.

Важную роль в строительном деле играло дерево. Универсальным инструментом для обработки дерева было тесло.

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 в форме колеса с желобом (ручьем) по окружности, через который перекинут канат или другая гибкая тяга. Применение блока позволило изменять направление тяги и получать выигрыш в силе или в скорости. Благодаря замене трения скольжения трением качения намного облегчалась транспортировка тяжестей.

Горное дело

Для добычи твердых пород металлическим орудием делали врубы, куда вбивали сухие деревянные клинья. Характерной особенностью горного дела при рабовладельческом строе является переход к добыче руд меди и олова.

Вплоть до XVII в. применялся огневой способ добычи руды: в забое раскладывался костер, который нагревал породу, затем пласт обливали водой, он растрескивался.

Самостоятельное значение приобрела проходка горизонтальных горных выработок, связанных со строительством водоотливных штолен, по которым подавалась вода в города и крупные крепости.

Для разработки более глубоких горизонтов стали применять водоотливные штольни, архимедов винт и различные водочерпальные колеса.

Развитие военной техники

Воины Древнего Востока, Рима и Греции были вооружены луком и стрелами, копьем и мечом. Необходимость ведения осады и обороны городов требовала создания осадных и оборонительных машин и механизмов.

При Александре Македонском инженер Диад, руководивший осадой Тира и других городов, широко применял изобретенные или усовершенствованные им военные механизмы. Он придумал разборные осадные башни, специальный бурав для сверления крепостных стен, лестницу для подъема на стены, тараны для разрушения стен.

Во время осады г. Сиракуз в 213-212 гг. до н. э. ученый Архимед построил метательные механизмы, при помощи которых можно было бросать на довольно большие расстояния огромные камни и целые бревна, топившие римские суда. Защитники города зацепляли специальными захватами неприятельские корабли, поднимали их и, бросив вниз, топили.

Были изобретены тараны для пробивания крепостных и городских стен, различные машины для метания камней, длинных стрел и зажигательных снарядов. Также 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. При их помощи можно было метать камни и стрелы на расстояние до 500-1000 м, причем вес бросаемых снарядов доходил до 150-200 кг.