Древние изобретения
Шрифт:
В поисках золота египтяне вели разведку в основном в восточной пустынной местности Египта и на юге Нубии. Поскольку археологами открыты лишь некоторые данные о практике египтян по добыче золота, то показательным может считаться колоссальное количество этого металла, передаваемого фараонами своим храмам. Примерно в 1450 г. до н. э. Тутмос III преподнес в дар храму Амена в Фивах 13,5 тонны золота стоимостью примерно в 150 миллионов долларов по сегодняшней рыночной цене. Нубийские золотые прииски по-прежнему действовали во времена династии Птолемеев (III—I вв. до н. э.), последней и самой известной правительницей из которых была царица Клеопатра. Древнегреческий писатель Диодор оставил подробный рассказ о нубийских приисках. В отличие от медных и бирюзовых рудников на севере, где использовался труд профессионалов, на золотых приисках работали каторжники и политические диссиденты, посылаемые туда в наказание. Скованные цепями, они работали
Работающим греческим шахтерам на веревке опускают еду. Сцена на глиняной декоративной тарелке VI в. до н. э., найденной в Коринфе.
Угольные шахты существовали в Китае еще в период западной династии Хань (202 г. до н. э.—9 г. н. э.) и были хорошо разработаны к 1000 г. н. э. Древняя шахта в Хеби (провинция Хунань) имеет основной вертикальный ствол глубиной 150 футов и ряд штреков. Добытый уголь клали в корзины и поднимали при помощи канатов. В другом конце света, в Британии, римляне добывали уголь, начиная с 100 г., хотя до сих пор не обнаружены конкретные места разработок. Уголь использовался как топливо для гипокаустовых [22]систем (см. "Центральное отопление" в разделе Дом и его обустройство), а также в кузницах и мастерских. Тонны угля найдены в фортах на Адриановом валу, оставленных примерно в 400 г., когда римские легионы покинули Британию. В форте Хаусстедс даже караульное помещение было превращено в склад угля примерно в 300 г.
Значение рудников как источника благосостояния в экономике древнего мира можно наглядно продемонстрировать на примере Афин. Серебряные и свинцовые рудники поблизости Лавриона разрабатывались с 2000 г. до н. э., но в 483 г. до н. э. открыли новую жилу, богатую серебром. Это позволило выделить деньги на постройку флота, который спустя три года разгромил огромную персидскую армаду в великой битве при Саламисе. Рудники находились в ведении государства, но сдавались в аренду частным подрядчикам, которые использовали как свободный труд, так и труд рабов. Штреки тянулись на 330 футов в длину с одной стороны холма вдоль пластов. Они настолько мелкие и узкие, что человек мог пробраться по ним, лишь полуприсев. Лаврион находится в очень сухой зоне, так что была тщательно разработана целая система обеспечения водой, необходимой для промывания руды (важный момент добычи серебра), а также рабочим для питья. Она состояла из вырытых в скате больших забетонированных водохранилищ, где зимой скапливалась дождевая вода, использовавшаяся в летние месяцы.
Римские рудники обычно работали под контролем государства, а рабочая сила состояла главным образом из рабов и каторжников. Испанский медный рудник в Кордобе имел глубину шахты 688 футов, тогда как римские рудокопы в Эль-Сентенильо прорезали штреки длиной 3500 футов и глубиной 650 футов, пока добирались до свинцовых пластов, содержащих серебро. В таких местах, как Лас-Херридас в Испании, металлы добывали в больших количествах — спустя 350 лет разработок месторождения там осталось 27 тысяч тонн пористой лавы после извлечения серебряной руды.
Римляне не имели себе равных в технике ведения горных работ вплоть до конца средневековья. Согласно Джорджу- Сартону. специалисту по древней науке, "они разрабо тали новые способы гидравлической закладки, шурфова ния, проходки штреков, опускания шахтных стволов, осве щения и вентилирования, осушения, закрепления стойка ми, откатки и геологических изысканий", а также создали лучшие инструменты из железа.
На развалинах испанских рудников были найдены винты к устройству, изобретенному Архимедом для подъема воды (см. "Садоводство" в разделе Спорт и отдых), а также водяные колеса диаметром 15 футов. И винты, и колеса запускались вручную, с помощью рабочей силы. Благодаря им в рудниках обеспечивалась непрерывная откачка воды и, следовательно, можно было осуществлять проходку на большую глубину.
С другой стороны, условия работы шахтеров были просто ужасные, хотя и предпринимались некоторые усилия для их улучшения.
Просвещенный император Адриан (117—138 гг.) распорядился на всех римских рудниках соорудить бани, чтобы рабочие могли хотя бы помыться.Огонь и винный уксус
Существование в древние времена химического способа бурения скал подтверждается интригующей историей, записанной римским историком Ливием. Описывая известный переход Ганнибала через Альпы в 218 г. до н. э. (см. "«Клешни» Архимеда" в разделе Военная техника), Ливий утверждает, что спуск с гор был слишком крутым:
"Необходимо было пройти через скалу. Проблему эту они решили оригинальным способом, применив тепло и вла гу: срубили большие деревья и сложили их по кругу, затем воздвигли огромную кучу из бревен, все это... подожгли и, когда скала достаточно нагрелась, выплеснули на нее полагавшийся на паек уксус, чтобы придать ей хрупкость. После этого приступили к разработке нагретой скалы и проделали нечто наподобие зигзагообразной тропы для уменьшения крутизны спуска. Таким образом они смог ли... спустить вниз многих животных и даже слонов".
Часть описания легко понять. "Горячие горные работы" представляют собой стандартный и старинный способ. Если имеется в достатке древесина, то поверхность скалы может нагреваться до того, что станет крошиться и ломаться, облегчая работу проходчиков. Данный метод упоминается в описании Диодором находящихся под контролем Египта золотых приисков в Нубии. Но какую же роль сыграл уксус в истории с Ганнибалом?
Данный абзац озадачил историков и стал предметом давнишних противоречий. Слово, использованное Ливием, lacetum, определенно означает "винный уксус". Верно, что уксусная кислота, содержащаяся в уксусе, может разъедать некоторые камни, например известняковые породы, и было высказано предположение, что если скалы, вставшие на пути армии Ганнибала, являлись известняковыми, то уксус мог быть использован для их разрушения. На практике, однако, на каждую тонну известняка, растворяемого таким способом, Ганнибалу понадобилось бы 24 тонны уксуса! Кроме всего прочего, Альпы образовались не из известняка. Другие специалисты утверждают, что текст Ливия недостоверен и что исходным словом было laceta, которое переводилось как "пешня для льда" или "паяльная трубка". Герберт Гувер, 31-й президент Соединенных Штатов и опытный горный инженер, рискнул предположить, что первоначально на латыни писали не infuso aceto ("разливание уксуса"), а in/osso acuto ("яростное копание"). Однако он допускал, что его версия, хотя и имела смысл с точки зрения шахтера, не соответствовала латыни. И наконец, шведский инженер Гёста Сандстрём считал, что запах кислот, исходящий от дерева при его сжигании ("древесный уксус"), доносился до солдат, которые, будучи несведущи в горных работах, считали, что использовался настоящий уксус. Их рассказ передавался из уст в уста, и Ливий, следовательно, лишь записал "байку 200-летних ветеранов".
Ни одна из этих теорий не принимает во внимание другие классические ссылки на использование уксуса в горном деле. Римский энциклопедист Плиний Старший также упоминает о подобном применении уксуса: "Тоннели прокладываются в горах... Если встречается кварц, то пытаются разрушить его с помощью огня и уксуса... Появляющиеся в результате пар и дым зачастую заполняют тоннели". Аналогично римский архитектор Витрувий писал: "Даже скалы из лавы, которые не могут разрушить само по себе ни железо, ни огонь, раскалываются на куски при нагревании огнем и последующем обрызгивании уксусом".
Было бы глупо предполагать, что такие ученые, как Плиний и Витрувий, просто следовали недостоверному тексту или неправильно толковали Ливия. Очевидно, что они повествовали об известной практике ведения горных работ. Нагревание скал, богатых кварцем, и затем быстрое охлаждение их водой, конечно же, может сделать их более хрупкими.
Кроме того, согласно Джону Хил и, автору классического труда по римскому горному делу, добавление уксуса в воду могло бы значительно ускорить разрушение, обусловленное действием тепла. Однако, пока выполняется практическая экспериментальная работа — единственный фактор, который опускают в путанице дискуссий и разных мнений, — мы по-прежнему не смеем быть уверены в том, действительно ли Хили наконец-то обнаружил правильное решение.
О пользе зеркал в горном деле
Другая загадка касается того, каким образом освещались шахты. Конечно, использовались факелы и масляные лампы, но в ограниченных пространствах они задымляют воздух и делают его малопригодным для дыхания. Стены многих египетских гробниц, врезающиеся глубоко в горы (см. "Устройство тоннелей"), окрашены в белый цвет, и на них нет ни малейшего следа копоти от ламп. Тогда как они освещались для художников, расписывавших их?