Сидней Уитингтон - История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

Римляне часто оставляли завоеванные территории местным жителям, обязав их платить дань, но месторождения – никогда. Даже будучи общественной собственностью и отданные в аренду пришельцам поля плодоносили и для местного населения, и для римлян. Но с полезными ископаемыми все было иначе. Республика присвоила себе практически все минералы: те, что принадлежали бывшим правителям, – по праву победителей, те, что находились в частном владении, – посредством конфискации или принуждения к продаже. И преемники республиканцев, императоры, отождествлявшие себя с государством, поступали так же, в первую очередь думая о личном обогащении, а уж потом об общественном благе.

Независимо от изменения титула и уровня дохода, римские власти, республиканцы и императоры, не сомневались, что природные ресурсы – монополия государства и должны разрабатываться государством для себя. Так оно в целом и было, хотя некоторые месторождения не самых ценных металлов оставались в частном владении или позже, после упадка республики, были отданы в собственность семействам фаворитов-патрициев, которые аккумулировали огромные состояния, якобы работая на государство. Едва ли можно было ожидать от этих, по сути, мародеров обеспечения прогресса и охраны рабского труда – разве что проводилось минимальное содержание и техническое обслуживание. Владельцы месторождения стремились как можно скорее и дешевле извлечь металл из земли. Человеческая жизнь практически ничего не значила для римлян, тем более когда речь шла о рабах, трудившихся в шахтах. Понятно, что они использовали водяные винты и барабаны для очистки галерей и штолен, но они должны были работать постоянно, чтобы разработка не была затоплена и сами рабочие не утонули.

Нет никаких сомнений в том, что в Риме были опытные и умелые металлурги. Это наглядно показывает их продукция, которая сейчас хранится в разных музеях мира. Но нет никакой современной литературы, описывающей методы их работ и формулы. Такие технические сведения передавались только устно от поколения к поколению мастеров. Практически все сведения получены на основе исследования образцов готовой продукции. Римляне творили волшебство из металла, но как они это делали – никто не знает. По-видимому, не было налажено сотрудничество между теми, кто писал, и теми, кто работал с металлом, по крайней мере до того, как монах Феофил около 1050 года написал трактат о металлургии – руководство для рабочих. Плиний Старший попытался сообщить некоторую информацию в «Естественной истории», завершенной в 77 году, но его наблюдениям не хватало как технических знаний, так и практического опыта. Его теория относительно вреда меди в железе просуществовала до недавнего времени, хотя сейчас медь успешно используется в стали там, где необходимо повышенное сопротивление коррозии. Витрувий также писал о металлах, особенно об использовании свинца для изготовления труб, но его вклад в наши знания о римской металлургии ничтожен в сравнении с его информацией об архитектуре и машинах.

Представляется очевидным, что инженерное искусство вошло в новую стадию повышенного интереса к себе и практической важности, когда лидерство в западном мире в VI веке переместилось от Рима к Константинополю. Стены византийской столицы, поднимающиеся ряд за рядом на высоту свыше 40 футов, – одна из европейских достопримечательностей. В течение тысячелетия они успешно отражали нашествия варваров. Во многих местах их толщина достигает 14 футов, при этом сердцевина делалась из бетона. Прочная каменная кладка не требовала особой облицовки и на отдельных участках покрыта обычными кирпичами. Однако в самых уязвимых местах имелись тесаные камни, скрепленные железными скобами. В дополнение к этим фортификационным сооружениям в разные времена через бухту Золотой Рог были протянуты тяжелые железные цепи. Части цепи, которая использовалась в 1453 году, когда город в конце концов сдался туркам, до сих пор можно увидеть в церкви Святой Ирины в Стамбуле.

Для организации водоснабжения инженеры Константинополя копировали римские работы. Их наиболее впечатляющие творения – акведук, названный в честь Юстиниана, хотя он, вероятнее всего, был построен двумя веками раньше при Константине и после этого перестраивался. Константинопольские инженеры продемонстрировали свое мастерство при создании подземных резервуаров внутри городских стен. Историк Прокопий описал, как император Юстиниан велел вырыть котлован на очень большую глубину – до скальной породы, чтобы обеспечить запасы воды на сухой сезон и на случай осады. Украшенная цистерна, известная как 1001 колонна, располагается на глубине 50 футов ниже уровня земли и вмещает более 9 миллионов галлонов воды. Остатки другой цистерны, названной подземным дворцом, имеют 336 колонн в 28 рядах.

Рассказ Прокопия, датируемый примерно 560 годом, является одним из самых ранних описаний инженерии, практиковавшейся в течение многих веков. У Юстиниана была защищенная гавань там, где раньше не было ничего. Его инженеры опустили на дно огромные срубы, или ряжи, а поверх – тяжелые камни, расположив все это в виде сходящихся линий, протянувшихся с берега. На этих основаниях – кессонах – строились волноломы из грубо обработанных камней. Метод был, по сути, тем же, что использовали инженеры Клавдия в Остии пятью веками раньше.

Дамба в районе византийского города Дара на персидской границе была намного важнее, поскольку демонстрировала отход от установившихся инженерных практик. Подобный тип можно видеть в каньонах запада Соединенных Штатов. Хрис из Александрии, один из инженеров Юстиниана, соединил концы дамбы в Даре со скалами и повернул ее вверх по течению полумесяцем или аркой, так чтобы давление воды шло горизонтально вдоль арки к краям. Ворота плотины на верхнем и нижнем уровнях давали возможность сбрасывать излишки воды. Как эти ворота открывались и закрывались, Прокопий не объяснил. Он счел более важным сообщить, что, когда Хрис услышал новость о катастрофическом наводнении в Даре, он отправился спать, крайне огорченный, и видел сон. Результатом стал план, чудесным образом совпавший с тем, что пришел в голову императору, безусловно вдохновленному свыше. Инженерам Анфимию и Исидору оставалось только скромно замолчать, поскольку Бог стал партнером императора во всех делах, которые приносили пользу государству, и план Юстиниана и Хриса был принят.

Рис. 4.16. Структура собора Святой Софии, Стамбул

Анфимий из Тралл, что в Лидии, и Исидор из Милета оставили видный след в истории реконструкцией церкви Святой Софии, точнее, Хагия София, церкви Божественной мудрости (рис. 4.16). Реконструкция началась в 532 году по распоряжению императора Юстиниана. Как и Архимед, Анфимий был математик и опытный экспериментатор в области механики и оптики. Он описал, как Архимед сжег корабли с помощью системы зеркал, и, как утверждают, изучал параболу. Традиционно считается, что он открыл использование пороха. До нас дошли только отдельные фрагменты его трудов. Об Исидоре известно лишь то, что он был известным математиком, а также коллегой и преемником Анфимия в реконструкции собора Святой Софии.