Алексей Боголюбов - Творения рук человеческих (Естественная история машин)

Каменные орудия, которые изготовлял древний человек, прошли чрезвычайно длительную эволюцию. Эпоха первоначального овладения камнем и навыками его примитивной обработки носит название палеолита. Основные занятия — охота и собирание плодов — определили типы орудия: нож, топор, скребок, игла, наконечники копья и стрелы — все это модификации клина. Палка как орудие и как рычаг также относится к древнейшим приобретениям человека. Поддержание и использование огня, рожденного стихийными силами природы, начались около четырехсот тысяч лет назад (освоение огня и изобретение средств для его добывания произошли значительно позже).

Около ста тысячелетий назад возникает изобразительное искусство, очевидно, как один из способов запоминания и ориентирования на местности. В большей мере это относится к изображениям людей и животных, в меньшей — к орнаменту, который несомненно связан с разложением понятия «много» и с появлением числа и счета. Первобытное искусство—доказательство того, что человек начал рассуждать. В борьбе за свое существование человек приобретает знания и умения, объем которых медленно, но непрерывно увеличивается.

Техника изготовления орудий совершенствуется, убыстряется освоение новых умений. Изобретается лук, т. е. орудие для метания стрел, для изготовления которого человек оценивает относительную гибкость и упругость дерева. Для охоты на зверей изобретаются и ловушки, иногда уже довольно сложной конструкции, которые срабатывают, когда зверь наступает на одно из звеньев. Позже осуществляется переход к производству продуктов питания — выращиванию злаков и иных растений, одомашниванию животных. В истории человечества это была вторая важнейшая хозяйственная революция после освоения огня. Человек получил более обильный и надежный источник пищи и начал переходить к оседлому образу жизни. Следствием был рост народонаселения. Этот период, длившийся около пяти тысяч лет и закончившийся к VI—VII вв. до н. э., был назван неолитом.

Естественно, что никаких резких границ между периодами древнего, среднего и нового каменных веков — палеолитом, мезолитом и неолитом — не было. Каменный век заканчивался у разных племен в разное время (некоторые из них живут в каменном веке вплоть до настоящего времени). Постепенно люди расселялись и осваивали новые земли. Разные условия труда и жизни определили и различия в орудиях труда: человеку, уходившему на север, надо было уделять больше внимания сооружению жилищ и изготовлению одежды, чем его экваториальному современнику.

Период неолита характеризуется все более сложной обработкой камня, осваивается шлифовка. Орудия труда умножаются качественно и количественно. Для хранения пищи изготавливаются глиняные горшки. Кости и раковины служат для изготовления рыболовных крючков, гарпунов. Из шкур вырабатываются кожи, из растительных волокон — нити. Появляются и первые ручные мельницы — два отшлифованных камня, с помощью которых растираются зерна. Осваивается вращательное движение: изобретается колесо, гончарный круг, круговая ручная мельница. Все это — путь к изобретению простейших машин.

Основные занятия племен — земледелие или скотоводство, охота и рыболовство — доступны любому из его членов. Все умеют растирать зерно, готовить пищу, шить одежду. Но рядом со всеми уже появляется кузнец, гончар, ткач. Начинается обмен изделиями, т. е. изделия становятся товаром. Первобытное общество теряет свое имущественное равенство. Пленных, захваченных в борьбе за новые территории, не убивают, а заставляют выполнять тяжелую работу, в первую очередь для старейшин племени. Возникновение частной собственности связано, таким образом, с общественным разделением труда: первобытное общество порождает рабовладельческое.

Затем появляются государства-города, государства-империи. В больших государствах возможно сложное разделение труда, выше профессиональное мастерство ремесленников, запас орудий и технических средств растет быстрее. Наконец, появляются и машины.

Машина заменяет живую силу. Пожалуй, первой машиной в современном понимании следует назвать водяную мельницу, т. е. не что иное, как преобразователь энергии водяного потока в энергию вращения. Это простейшее устройство состоит из основного колеса, двух цевочных колес и рабочего органа — двух жерновов, неподвижного и подвижного. Первые мельницы появились на горных речках и быстро распространились повсюду, где можно было создать перепад воды. Это изобретение было революционным событием: на машину был переложен тяжелый труд. Можно только представить себе, сколько людей должны были работать вручную, чтобы накормить население даже небольшого города.

Изобретение мельниц было встречено с восторгом: о мельницах слагались песни, поэты посвящали им оды—так машина входила в жизнь человека. Не лишен интереса и тот факт, что одновременно с изобретением мельниц появились и зачатки научных знаний.

Другими областями человеческой деятельности, в результате которой возникли машины, были строительство и водоснабжение. Появляются устройства для подъема и перемещения тяжестей, принцип работы которых сохранился и в современных грузоподъемных механизмах.

Совершенствование лука и пращи привело к изобретению военных машин. Были созданы два основных типа таких машин — катапульты, которые метали стрелы, и баллисты, метавшие камни. Движителем была упругая сила канатов, свитых из воловьих жил или из волос. Военные машины — первые приспособления, размеры которых рассчитывались. Расчетным модулем служила величина отверстия, через которое пропускался канат. Были малые машины, метавшие камни по два фунта весом, но строились и машины внушительных размеров, которые метали камни по двести—триста фунтов. При закручивании каната перед броском камня обе его ветви настраивались по слуху на один тон. В противоположность непрерывно действующим мельницам военные, а также грузоподъемные и водоподъемные механизмы действовали как бы дискретно.

Трудно установить время изобретения тех или иных машин, возможно, что они изобретались неоднократно, в результате эволюционного развития простейших механических приспособлений. Их можно было бы назвать приспособлениями динамическими, так как они создавались для экономии человеческой силы. Но почти одновременно с такими машинами появляются и иные приспособления, которые можно было бы назвать кинематическими, потому что они служили для преобразования не силы, а движения. Их можно назвать автоматами, происхождение которых весьма древнее и, несомненно, генетически связанное с теми звериными ловушками, о которых уже шла речь.