Краткая история технологий. Идеи, процессы и устройства, при помощи которых человек изменяет окружающую среду с древности до наших дней

Серебро и золото стали мерилом стоимости, однако для тех же целей ранее применяли медь и свинец, которые по-прежнему были самыми распространенными средствами платежа в сравнении с драгоценными металлами. Медь – один из первых металлов, освоенных человеком. В свободном состоянии и больших количествах она встречается редко, хотя известно о находках глыб весом в несколько сотен тонн. Огромный спрос на медь вызвал ее масштабную добычу: в Малой Азии, Армении и Эламе, где шумеры добывали медь еще в 3500 году до н. э., на острове Кипр, откуда медь вывозили жители Италии и называли ее купрум (лат. Cuprum), в египетских центрах, описанных в Книге Иова, и во многих регионах Европы. В древности шахтеры пользовались каменными орудиями, а позже бронзовыми. Рудная жила разрабатывалась в скале горизонтально, иногда на 50 ярдов; однако в результате раскопок в Венгрии обнаружили вертикальные стволы до 6 футов в диаметре, иногда сдвоенные для вентиляции, в которые спускались по зазубренному стволу дерева или даже (в одной шахте) с помощью трехступенчатой лебедки. Шахтеры работали по системе разработки парными штреками, оставляя целики руды нетронутыми для поддержки кровли проходов, которые они прорезали в жиле. Если мешала скала, ее устраняли огневыми горными работами – разводили костер, нагревали скалу и раскалывали ее, поливая холодной водой. Ранние методы добычи металлических руд, несомненно, основаны на опыте кремнедобытчиков, работавших на глубинах около 12 метров.

Извлечение металла из различных типов медных руд подразумевает сложный процесс плавления. Например, в Восточных Альпах, где около 20 тысяч тонн меди добыли за период 1300–800 годов до н. э., руда и топливо сваливались вместе для плавления, и после трех последовательных этапов очистки чистота меди составляла только 95 процентов. Для дальнейшей очистки медь следовало расплавить с древесным углем и обработать струей воздуха.

Хотя очевидно, что в Египте примерно до 2000 года до н. э. продолжался медный век, в течение которого утилизировали всю чистую медь, история этого металла с древности неразрывно связана с оловом. Медь относительно мягкий металл, поэтому некоторые из его сплавов ценятся гораздо выше. Самый знаменитый среди них бронза – сплав меди и олова, ее точные свойства зависят от относительных пропорций этих двух металлов. Как впервые появилась бронза, доподлинно неизвестно; вероятно, она по-разному создавалась в различных регионах. Однако разумно предположить, что впервые ее получили случайной переплавкой смешанных руд, содержащих медь и олово; различные виды руд четко различили намного позже. Но вскоре медную и оловянную руды стали намеренно смешивать в заданных пропорциях европейские плавильщики.

Альтернативный способ получения бронзы – расплавить вместе определенное количество металлической меди и олова; похоже, такой способ применялся на Ближнем Востоке. Легко извлечь довольно чистое олово из его основной руды – касситерита; к 1500 году до н. э. производством олова занимались в Европе, откуда его вывозили на Ближний Восток.

Для получения бронзы медь сплавляли с сурьмой, полученной из кавказских руд; египтяне иногда добавляли мышьяк. Цинксодержащие бронзы хорошо известны, но этот металл стали четко различать только в XVI веке, поэтому его присутствие в древних бронзовых сплавах случайно. Анализ таких бронз доказал присутствие многих других металлов, бывших в исходной руде как примеси и проходивших процесс плавки: их присутствие часто определяло свойства сплава.

В сравнении с кремневыми орудия из меди или бронзы не обязательно были острее, но дольше сохранялись, были менее хрупкими и делались любой желаемой формы. Самые маленькие и простые медные орудия ковались прямо из куска металла, но чаще всего расплавленная медь разливалась в каменную или глиняную форму, где изделие принимало грубые очертания: для таких целей бронза подходила лучше всего из-за более низкой температуры плавления. Затем изделие дорабатывалось молотом и при необходимости раскалялось в процессе обработки. При помощи молота заострялся край топора, кинжала и других орудий. Отливка в формы из двух частей (рис. 41), позволяющая воздействовать на металл со всех сторон, с чистой медью была затруднительна. Медь поглощала газы, создававшие пустоты при охлаждении, и портила отливку; с бронзой такой метод литья действовал безотказно. Сама форма изготавливалась из бронзы (для точности), а также из камня, глины или керамики; для отливки орудия труда или оружия делался разъем для рукоятки – в форму добавлялось глиняное ядро.

Самые искусные бронзовые отливки делались благодаря литейному воску. Восковой литник по форме будущего металлического изделия обмазывался глиной – создавалась форма для отливки. Форму прокаливали на огне – воск плавился и вытекал. Форма обжигалась, затем в нее разливалась расплавленная бронза; после того как металл остывал, форму разбивали.