НАУКА И ТЕХНИКА В СРЕДНЕВЕКОВОМ ГОРОДЕ
В средние века наука еще не являлась производительной силой в современном смысле. Она только делала шаги в этом направлении, а одной из ее особенностей была слитность различных ее областей, их недифференцированность.
Это позволяло многим тогдашним мыслителям щеголять энциклопедичностью знаний и отражало их поверхностность. Тем не менее именно деятельность средневековых ученых, почти каждый из которых был одновременно теологом, философом, алхимиком, астрологом, механиком, математиком, физиком и врачом, явилась базой, без которой стал бы невозможным научный переворот эпохи Возрождения. Их реальные достижения и прозорливые догадки оказались вплотную связанными с успехами хозяйства и будущим прогрессом. При этом практика жизни постоянно шла впереди науки и влекла ее за собой, хотя “овеществление знания” и коэффициент их участия в общественной жизни были до XV в. еще слабыми. Прежде чем наука начала исходит ех ге (из исследуемого предмета), она долго исходила ex verbo (из словесного обрамления мысли, как справедливой, так и ошибочной). Любая истина заключалась тогда в “верном слове”. Нужно было лишь осведомиться, какой святой его изрекает, благоговейно внять ему и правильно услышать, чтобы оказаться сопричастным. Так родилось положение, что “грамматика есть колыбель всякой философии” (Иоанн Солсберийский. “Металогик”, 1159). Эксперимент, подталкиваемый житейскими потребностями, мог иногда стать источником теории, но еще крайне редко - критерием ее проверки. И когда в XI в. остийский кардинал Петр Дамиани открыто провозгласил мыслительную деятельность служанкой богословия, он лишь отразил дух эпохи.В период раннего средневековья растоптанная античная ученость сохранялась и развивалась в Западной Европе беспорядочными ростками в отдельных местах, преимущественно там, где еще оставались древние города с их культурными традициями. Ее существованию помогало наличие компиляций разнообразных сведений, заимствованных из многих старинных сочинений.
Особенно популярными были “20 книг начал или этимологий” севильского епископа Исидора (560-636).Начнем с эволюции математики и физики. Наибольшее значение для математики имели тогда арифметические счисления. Деревянная “памятка” - бирка с насечками, сопровождавшая любого купца или управляющего поместьем, превратилась затем в счетную линейку. Обломки таких линеек часто обнаруживают археологи. Из линейки получился абак - счетный прибор в виде доски, на которой отмечены пози- ции для разрядов чисел, а вычислительные камешки выкладываются по определенным правилам в бороздах или вдоль нанесенных линий. Вариантом абака являлись счеты с косточками, нанизанными на прутья. Лучшим западным абаком раннего средневековья признается соз-
© [л.Я. Шевеленко 264
Красильщики. Фламандская миниатюра. XV в.
данная в X в. Гербертом Орильякским пластина с нумерованными жетонами, позволявшая даже использовать десятеричное исчисление. Этот ученый уже решал комбинации возвратного математического ряда. Поговаривали даже о его связи с дьяволом, поскольку он умел разделить любое число. Впрочем, это не помешало ему стать папой под именем Сильвестра II.
Бытовая же арифметика опиралась на счет по пальцам. Беда Достопочтенный в книге “О системе времени” повествует, как вести счет, загибая пальцы на ладонях и при помощи жестов рук (VIII в.). Правила арифметики и геометрии давались в школьном “квадриуме” Снискал известность учебник “Задачи для изощрения юношей”, написанный в Vin в. Ф.А. Алкуином в Туре. Затем распространяется позиционная арифметика.
Настоящим средоточием учености были города арабской Испании, прежде всего Кордова X века, с ее 27 высшими школами. Там препода
вали философию по Аристотелю, математику по Пифагору и Евклиду, механику по Архимеду, астрономию по Птолемею, медицину по Галену. Туда попали с востока средневековые сочинения аль-Бируни по астрономии, аль-Хорезми по математике, Ибн Сины по медицине, аль- Хазена (аль-Хасана) по оптике, и оттуда проникли в Европу арабские цифры (фактически индийские), включая первую из них - цифирь (ноль).
Там трудились Гебер и другие алхимики. Там продолжило свое существование древнее искусство “гадания по земле” - геомантия, под мистическим покровом которой реально развивались в совокупности астрономия, математика, химия и металлургия. Там в ХП в. прагматически интерпретировал солнечные пятна Аверроэс (Ибн Рушд), предложивший материалистическое толкование наследия Аристотеля. Позднее это учение найдет своих приверженцев в университетах Парижа и Падуи. Реконкиста способствовала переносу плодов античной и арабской мудрости из Испании в другие страны Европы, особенно после отвоевания Толедо в 1085 г. Крупные шаги в этом заимствовании и дальнейшем развитии науки сделали в XII в. романские геоманты и переводчики с арабского на латинский провансалец Хуго Санталийский, италийцы Герард Кремонский и Платон Тиволийский. Они в своих манускриптах перенесли во Францию и Италию многие восточные достижения и отдельные открытия: описание маятника, число градусов в меридиане, хронологию на основе солнечного года и др. Благодаря им в нашу математику вошел метод счисления, применявшийся аль-Хорезми (алгоритм). Следующая волна учености хлынула в романские страны в XIII в., когда в испанской Мурсии возникла школа для мусульман, иудеев и христиан. столетие характеризуется появлением первых сочинений для финансистов, торговцев, чиновников, землемеров, строителей, с популярным изложением арифметики и геометрии. Обычно из страны в страну разносили их содержание странствующие клирики, которым не было места в церкви, но которые всегда находили приют у горожан и сами стали своеобразным элементом городской культуры. Большую роль в распространении технических и сельскохозяйственных новшеств сыграли монахи цистерианского ордена. Их строгий устав предусматривал непременное личное участие в руде и запрещал владеть крепостными крестьянами, что побуждало монахов проявлять изобретательность.Гуго из Парижа пропагандировал в “Дидаскаликоне” “активную математику”. Его школа в аббатстве св. Виктора слыла средоточием учености.
Джон Сакробоско из Холливуда составил энциклопедическую компиляцию “О сфере мира” и обстоятельно рассказал в “Алгоритме” о шести арифметических действиях. Складывается особое математическое направление в Англии во главе с путешествовавшим по Востоку Аделардом из Бата, пытавшимся дать математическое объяснение всему сущему. Деятельность их последователей, группировавшихся в Оксфордском университете, тесно связана с переменами, присущими всей западноевропейской науке следующего столетия.ХШ в. примечателен сочетанием взлета научно-технической мысли и робкого эксперимента. Постепенный поворот к естественному ми-
роноззрению, наметившийся тогда, прослеживается уже по находившим выход в практике сочинениям многих мыслителей. Эти веяния уловил Данте. В “Божественной комедии” Беатриче советует ему: “Тс- Oc бы опыт сделать не мешало; ведь он для вас - источник всех наук”. Л сам Данте довольно точно устанавливает ход суточных часов, поль- |уись астролого-математическими фигурами геомантов. Он писал в сиоей “Монархии”, что способность разума познать мир не может быть осуществлена одним индивидуумом или какой-то частью человечества; она реализуется совокупностью усилий всех людей. Учившийся в Италии и преподававший во Франции, Польше и Германии доминиканец Альберт Великий дал в “Большом зеркале” общее представление о природе и ее различных сферах. “Следует исследовать в природе, - го- иорил он, - не то, как Создатель творит чудеса, а то, как природа существует по своим собственным внутренним причинам”. Популярной энциклопедией тогдашних знаний служили “Тройной труд” другого доминиканца - Винцента из Бове, “Большой труд”, “Малый труд”, и “Третий труд” английского францисканца Роджера Бэкона. Последний способствовал развитию оптики, физики, химии, оружейного дела и пытался уточнить юлианский календарь, устранив один лишний високосный год через каждые 130 лет. Он наглядно показывал, как можно применить законы математики в землемерном деле, строительстве и при изготовлении орудий труда.
Роджер Бэкон был гораздо более оригинальным и углубленным из ученых своего времени и потому, вероятно, получил меньшее распространение, однако его фраза “Математика азбука философии” была широко известна.Итальянец Леонардо Фибоначчи из Пизы в “Книге квадратов”, “Практике геометрии” и “Книге абака” учил теории алгебры, включая квадратные уравнения. Он же первым начал систематически употреблять арабские цифры. Йордан Неморарий Саксонский в сочинениях “О заданных числах” и “О треугольнике” ввел буквенные обозначения чисел, популярно изложил Евклидову геометрию и арифметические действия с целыми числами и дробями. Вителлий, учившийся в Италии, Франции и преподававший в Польше (в своей работе “Перспектива”), а также англичанин Джон Пеккам математически обосновали законы оптики. Француз Робер Англе из Монпелье составил таблицу солнечных восходов и заходов. Альфонсо X Кастильский участвовал в создании астрономических таблиц, которые затем использовались до XVI в. Англичанин Роберт Гросеетет из Линкольна, комментируя Аристотеля, разработал методику установления фальсификаций в науке и достижения истины логическим способом верификации. Герард Брюссельский написал сочинение о кинематике. Все это находило затем прямое либо косвенное применение в практике, особенно для создания новых механизмов, и способствовало развитию механики. Крупными центрами научной мысли стали библиотеки коллегий Болонского, Парижского и Оксфордского университетов.
Дальнейшее развитие математики и физики “оксфордского направления” осуществляли с 1274 г. преподаватели Мертонского колледжа. В начале XIV в. Уильям Оккам, следуя номиналистическому методу Дунса Скотта (ХШ в.), показал научное и практическое значение чело-
всческих ощущений для постижения мира. Томас Брадвардин в “Трактате о пропорциях” и “Трактате о континууме” исследовал сущность скорости, понятие движения и ввел идею бесконечно малых величин, Под влиянием этих ученых складывается “школа калькуляторов”, регулярно пользовавшихся исчислениями при изучении природных явлений: Ричард Суайнсхед в “Книге калькуляций”, Уильям Хэйтсбёри в “Правилах решения софизмов”, Джон Дамблтон в “Своде логики и физики” устанавливают физико-математические значения теплоты и холода, плотности и разреженности, кинематики и динамики.
С оксфордцами соперничала “парижская школа” Жана Буридана, доказавшего суточное вращение Земли. Его ученик Никола Жак Орем, формулируя относительность механического движения, дал теорию координат, теорию ^соответствия внутренней сущности тел их внешней форме, ввел алгебраические степени с дробными показателями, а для хозяйственной практики разработал математическую концепцию денег как символа товаров и “товара товаров”. Альберт Саксонский охарактеризовал принципы свободного падения тел. Леви бен Герсон из Баньолы тригонометрически обосновал причины небесных явлений. Параллельно развивается так называемая “оптическая физика’*: Петр Перегрин в сочинении “О действии зеркал” рассматривает способы получения зажигательных линз и отражателей; Мастер Дитрих (Теодерик Фрейбургский) в книге “О радуге” дает теорию спектра; Тимон Иудей внес в нее уточнения и связал с теорией тепла.Новый шаг вперед сделали мыслители XV века. К. Кизер фон Айх- штетт дал первое систематическое описание видов огнестрельного оружия и ракет. Австрийский математик и астроном Георг Йоганн Пурбах систематизировал десятеричную систему счисления, на основе “небесной тригонометрии” составил таблицы планет и звезд. Николай Кузан- ский исправлял юлианский календарь, стал применять математический анализ, разработал принципы картографии, пришел к выводу о бесконечности Вселенной и вращении Земли. Региомонтан (Й. Мюллер из франконского Кёнигсберга) создал таблицы эфемерид, ряд астрономических инструментов, установил математические правила определения долгот и широт, разделил плоскую и сферическую тригонометрию как самостоятельные дисциплины. Чтобы опровергнуть астрономическую систему Птолемея, в которой он усомнился, Региомонтан уехал в Италию изучить греческий язык. Там он обратился к “наиболее эллинскому латинянину и наиболее латинскому эллину” кардиналу Виссариону, рассмотрел в его библиотеке Птолемеевы оригиналы, перебрался в Нюрнберг и на средства его бюргеров основал обсерваторию по наблюдению за кометами, завел мастерскую для изготовления географических карт, небесных труб, компасов и календарей. По этим нюрнбергским картам потом плавал Колумб. Итальянцы не отставали: Паоло дель Поццо To- сканелли наглядно показал шарообразность Земли; Леон Баттиста Альберти привнес в теорию архитектуры учение о пропорциях и перспективе; Лука Пачоли ввел в геометрию и строительное дело закон “золотого сечения”; Бруннеллески использовал при возведении соборов и, особенно, куполов сложные математические расчеты. Наряду с ними действовали десятки других ученых, перетряхивавших багаж прошлого.
Обратимся к механике, вплотную связанной своими успехами с до- жжениями в материальном производстве. Механизацией производст- мп служила постепенная, очень медленная в ту пору замена ручных ¦редств труда машинами и механизмами, которые преобразовывали формы движения тел, их энергию и сами материалы. Поскольку теории машин и механизмов находилась тогда в зародыше и поскольку первые машины и механизмы явились в большинстве случаев детищем сугубо экспериментальных или порою даже неожиданных житейских действий, механизацию повседневного производства и развитие механики в Западной Европе VI-XV вв. приходится характеризовать не как целостный процесс, а (в соответствии с исторической реальностью) как набор отдельных фактов, сгруппированных нами по отраслям. При !том изобретение новых орудий труда и внедрение необычных техно- иогических процессов были связаны с общим прогрессом естествознания и происходили на основе непрерывного познания природы с использованием открываемых людьми ее законов. К тому времени относится начала таких ветвей научной механики и техники, как материаловедение, тепловедение, гидравлика, машиноведение и статика.
Общее наблюдение для этой эпохи заключается в том, что машины, вытеснявшие ручной труд, находили сравнительно малое применение вследствие низкого уровня научной мысли и техники. Практика средневековья наглядно доказывает, что машина рациональна лишь в случае, когда затраты труда на ее производство не превышают экономию труда от ее использования. Такие возможности формировались тогда очень долго. Плюсами средневековых механизмов являлись удобство их обслуживания и небольшая стоимость, минусами - слабая производительность, невысокий коэффициент полезного действия, не- равнопрочность составных частей и недостаточная жесткость конструкции. Они уже состояли, как всякая настоящая машина, из двигателя, передаточной части и исполнительного механизма. Двигателем служили силы тяжести или давления: человек, животные, жидкости, ветер. Передачи были необычайно разнообразны. Встречались рычажные, шарнирные, зубчатые, червячные, пружинные, винтовые, кулачковые, кривошипно-латунные, клиновые и ременно-цепные элементы, обычно в простейшем виде. Рабочая часть оставалась примитивной. Однако по функциональному назначению механизмы VI-XV вв. тоже весьма разнообразны: весовые, грузоподъемные, нажимно-штамповальные, стопорящие, рычажные, измерительные, соединительные, захватные и вибрационные. Их внедрение особенно плодотворно сказалось на прогрессе добычи полезных ископаемых, металлургии, строительного и военного дела, транспорта. В книжных миниатюрах классического средневековья отражены “семь механических искусств” - агрикультура, ювелирное дело, торговля, охота, строительство, хирургия и музыка с их инструментами - косой, напильником, весами, ловчей сетью, циркулем, ланцетом и трубой.
Одной из сфер применения механизмов была астрология, пытавшаяся определять судьбы людей по поведению небесных тел. Положение светил в момент рождения человека фиксировалось. На этой основе составлялся гороскоп (“взгляд на метку”), регистрировавший, в какой
точке эклиптики находились светила, и “показывавший” место новорожденного в мире и проистекавшее отсюда его будущее. Астрология упиралась в наблюдения за небесными телами и тем способствовала экспериментальному зарождению научной астрономии, а будучи тесно связана с математикой и картографией неба и Земли, помогала также географии и геодезии. Первый земной европейский глобус создал Мартин Бехайм в Нюрнберге в 1492 году. Небесные глобусы появились раньше: воспроизведение восточного глобуса осуществлено в 1080 г. во Флоренции, а европейский 1444 г. был делом рук и мысли Николая Ky- занского. Геодезические измерения осуществлялись с помощью экеров инструментов для визирования взаимно перпендикулярных направлений и складными наугольниками для переноса углов с одного предмета на другой. Небесные измерения выполнялись угломерами в восьмую (октант), шестую (секстант) и четвертую (квадрант) часть диска с градусной шкалой, в центре которого высится алидада - линейка с диоптрами для определения угловых значений высоты светил и расстояний между ними. Усовершенствованный прибор превратился в металлическую астролябию с вращающимися алидадой, решеткой (проекция небесной сферы с 12 созвездиями Зодиака и ярчайшими звездами на плоскость экватора со стороны Северного полушария) и неподвижными планисферами - круглыми пластинками, рассчитанными на конкретную географическую широту, по сторонам которых вырезаны элементы неба. Алидада, решетка и планисферы помещались на общей оси. Такой прибор позволял находить длительность дня и ночи, время, координаты небесных светил для разных стран Европы, а также высоту крупных объектов на местности (горы, крепости, колокольни).
Успехи оптики облегчили наблюдения за светилами. Впервые сферические стекла применил с этой целью в конце X в. Герберт Орильяк- ский внутри неизвестной нам конструкции, схематическое описание которой (если судить по тексту, получался как будто бы прототип телескопа) относится к ХШ в., когда Раймунд Луллий изготовил на о-ве Майорка “Ноктурнал” для ночных наблюдений за звездами. Ему же принадлежала “думательная машинка”, вращая ручку которой, он получал варианты силлогизмов. Дальнейших успехов в астрономии добились англичанин Ричард Уоллингфорд, создавший в 1324 г. примитивный планетарий с Землею в центре, и Региомонтан, в 1473 г. демонстрировавший посредством колесного приспособления движение звезд. Важнейшим географическим прибором стал компас. Принцип его действия описал в 1100 г. Ричард Кёр из Лиона. Прежняя тайна итальянских моряков г. Амальфи, он превратился в общее достояние после того, как в 1195 г. магнитная стрелка на оси была опробована в горном деле Италии для обнаружения залежей железа. А когда в 1269 г. Петр Перегрин из Марикура систематизировал в сочинении “Письма о магните” первые наблюдения магнитных явлений, компас получил наивное теоретическое обоснование и вскоре обрел на корабельных установках рычажный механизм для арретирования стрелки. В 1302 г. Фла- вио Джойя придал компасу современный вид.
Массовое строительство крепостей и городов потребовало механизмов подъемных, дорожных и землеройных. Уже в XI в. применя-
цись во всей Европе такие простейшие машины, как рычаг, полиспаст, м пин, винт и ворот. В XII в. к ним добавились неравноплечие весы (безмен). Марко Поло привез с Востока известия о правилах сооружения поенных машин. Источники упоминают о простом домкрате француза Жсрве (1250); винтовом домкрате (1270); многочисленных колесных домкратах (XIV в.); подъемном кране на колесных ступенях (Прага в.); действовавших с 1438 г. на крупных кораблях цепных колесах для подъема якорей; плавучем одноковшевом экскаваторе итальянца Цж. Фонтаны 1420 г. (судя по чертежу, это была ковшедолбежная зем- нечерпалка); очищавшем от ила каналы Венеции ,грейфере с грузо- ннатной рабочей частью (XV в). Украшением строительной техники гой поры была землеройная машина, которую в 1500 г. применил великий Леонардо да Винчи при рытье оросительной магистрали в засушливой Миланской долине. Широкое применение нашли блоки, рычаги, пороты, ладьи, а также “малая механизация” вроде колесных тачек и плечевых носилок. Разнообразными были ручные педальные ножные станки: токарные по металлу (Франция, IX в.), точильные (с XI в.), панки разных фасонов в монастырских мастерских Германии XII в., днухиедальные со шкивом в Шартре (1240). Неизвестный немецкий мастер соорудил в 1427 г. сверлильную машину для расточки деревянных иодопроводных труб. На станках XV в. вытачивались даже фигурные профили. Распространение рычажных прессов позволило Й. Гутенбергу изобрести в XV в. печатный стан, в тимпане которого использована схема виноградной давильни. Добавим из сферы акустики английские педальные органы (1418); педальный клавесин (1472); и однострунный монохорд для обучения музыкальным интервалам, ставший к XV в. четырехструнным клавикордом с органными клавишами. В 1496 г. итальянец Ф. Гафори изобрел звуковой вибратор. Особое месго среди изо- Гфетений той эпохи занимают нашедший подражания в Западной Европе гидравлический автомат из Константинопольского императорского дворца (X в.), насос Пизанелло (1456) и шлюзовый замочный замыкатель на Миланском канале (1497).
Наконец, назовем такие изобретения, без которых невозможно представить себе даже современные нам машины. Они находили применение преимущественно в городском хозяйстве: кривошипный направляющий механизм для вращения жернова (описан в Утрехтской нсалтири 834 г.) и в шарманке (Клюни, 942), кулачковый механизм на мельнице с приближенно-равномерным движением ведомого звена (Тоскана, 983), кардановые подвесы (с XII в.), зубчатые передачи на домкратах (с XIV в.), кривошипные механизмы для связи рабочего инструмента с вращающимся колесом (с XIV в.), шестерни с косыми зубьями (с XV в.), шатун для качения рычага и маховое колесо на мельнице (Германия, 1430), шплинтовая цапфа (Англия, 1483), регулирующий клапан Ф. ди Джорджо в центрифуге (Италия, 1490).
Ho принципиальную базу развития машинной индустрии составили только мельница и часы. Более древней мельницей была водяная. Ее колесо оборачивалось в среднем за 6 секунд. Сначала появилось ниж- небойное колесо, погруженное в поток, с коэффициентом полезного действия 0,3 и диаметром, превосходившим ширину напора. Его смени
л о более прогрессивное среднебойное, у которого вода поступала в се* редину конструкции, диаметр почти сравнялся с напором, а КПД под* нялся до 0,6. Потом научились делать наливные колеса, иначе верхи* бойные, с диаметром меньше напора и КПД до 0,75. Постав приспособления был и горизонтальным, и вертикальным. Первые европейские водяные колеса в Европе восходят к римским. После двухвековой ла« куны в источниках мы находим упоминания о нижнебойных устройствах в Галлии (VI в.) и на р. Тибр возле Рима (536). Идентичными были мельницы в немецком Оденвальде (732) и в Англии для помола зерна (762). В них ящики вращались вместе с пестом, а размолотая масса сваливалась в мукосейки с ситами. “Книга Страшного суда” зафиксировала в Англии XI в. уже 5624 водяные мельницы. Цистерцианцы, обеспечивав ими с XII в. каждое сооружение, часто отводили от рек каналы и ставили на них малые вертушки.
Ho в ту пору и позднее мельницы составляли неотъемлемую часть не столько сельского, сколько городского пейзажа. Водяные мельницы трудились в кожевенном деле (французская Роман-сюр-Изер, XI в.), при молотах (верхнепфальцекий Шмидмюлен, 1010), для открытия ворот в порту (Дувр, XI в.), в железоделательном производстве (возле Барселоны, 1104, датское аббатство Соре, 1197), в гидравлическом устройстве (шампанская Эрви, 1203, долина Среднего Рейна, 1226), на обточке бревен (швейцарская Юра, 1268, Тулуза, 1303, Аугсбург, 1322), в металлообрабатывающем производстве (болгарская Добри-Лаки, 1320), для верчения токарных станков (французская Визий, 1347), на волочильном стане (Германия, 1351), при красильных мастерских (Италия, XIV в.) и обработке сахарного тростника (Сицилия, 1449). В Польше они известны не позднее XIV века. Любопытно, что в их конструкции учитывался межень - ежегодный минимальный уровень речной воды. Нечастым их вариантом являлась мельница, работавшая от морских приливов и отливов (венецианская лагуна, 1044, Дувр, 1070, побережье Сэффолка, 1170).
Более молодой была ветряная мельница, в I тысячелетии н.э. горизонтальная, во II тысячелетии вертикальная, истинное детище средневековья. В ее применении держала примат с VII в. арабская Испания. Нидерландские ветряки с X в. использовались на водоотливных установках для осушения приморских земель. Их жернова обладали тормозами в виде привода с зубчатыми колесами. В других странах ветряки прослеживаются позднее. Французский ветряк начала XII в. из монастыря св. Бертина возле Сент-Омера трудился на полевом разливе воды p. Aa. По-видимому, мукомольными являлись мельницы: английская 1170 г. в Суайнсхеде, польская 1330 г. и шведская 1334 года. Во всех случаях размалывающий аппарат состоял из цилиндрических жерновов либо валиков.
Исключительное значение для развития техники имели часы как первый автомат, созданный для достижения практических целей, основанный на утилитаризации физических свойств равномерного движения. Механическим часам предшествовали известные издревле водяные, солнечные (вариант - лунные) и песочные. Солнечные представляли собой так называемые солярии - окружности на плитах с делени-
ими и центральным стержнем, отбрасывающим тень (Англия, 613), прологии - вертикальные стелы с такой же разметкой (Ирландия), кадри нм - циферблаты с указателем азимутальной дуги и перпендикулярным гномоном (Галлия, VIII в.). В 875 г. в Англии пустили в ход часы, и которых время исчислялось по скорости таяния восковых свеч. В XV в. появляются переносные солярии из слоновой кости, ориентиро- ианные относительно меридиана, снабженные отвесом для приведения м I оризонталыюе положение, установочной шкалой и магнитной меридианной стрелкой. Крупная клепсидра - водяные часы - были гор допью Веронского дьяконства в IX в.: вода из верхнего сосуда сочилась п нижний, а шкала демонстрировала время по уровню накопления жидкости. Реже использовалась в качестве двигателя сила падения иных жидкостей: масла, ртути, виноградного сока. Ртутные часы модельно и юбразил в 1250 г. Виллард д’Онекур, а в 1276 г. Альфонсо X Кастильский описал их действие. Песочные часы - непременный спутник моряков. Их наземное воплощение с механической переверткой известно из рассказа Франциско де Берберино от 1313 г.
Однако подлинный переворот в средневековой технике связан с механическими часами, постепенно совершенствовавшимися и обраставшими новыми деталями. По ним прослеживаются общие успехи технологии, опиравшиеся на повышение скорости труда, усиление рабочего эффекта инструмента, уплотнение операций и сокращение испомогательных действий. По-видимому, начальным шагом к изобретению часового механизма нужно считать изготовление в XI в. таких основополагающих его частей, как веретено и коромысло для язычка колокольчика. В ХП в. уже имелись колесные часы с боем. Какая-то серия мелких открытий была использована мастерами до в., после чего в 1250 г. мы встречаем гиревой механизм с подтяжкой груза и упоминание о профессии часовщика. Составленные по распоряжению вышеназванного Альфонсо “Таблицы” содержат под 1272 г. упоминание о храповике как регуляторе хода. В 1335 г. башенные часы такого типа установили Дж. Донди на миланском дворце Висконти (их копия 1364 г. - на падуанском дворе Капитанио) и П. Лайт- фут в сомерсетском аббатстве Гластонбери. Они быстро завоевали небывалую популярность. Все лучшие города Европы стремились иметь у себя такие же. А в XV в. часы становятся карманными (работа нюрнбергского мастера П. Хенляйна). Для этого ранее понадобились дополнительные изобретения: в 1405 г. была применена улитковидная навойка в виде скалкообразного усеченного конуса с желобом, по которому скользит тяга; тогда же появился червячный шуруп (в часы вставлен, по-видимому, не ранее 1480 г.); в 1459 г. - спиральная пружина; в 1475 г. — шариковый регулятор вращения и фиксатор механизма с множественными позициями. Наряду с ткацкими станами, мельницами, химикалиями, домницами и оптическими приборами, часы образовали тот технический фундамент, на котором возникает систематическая экспериментальная наука.
Средневековая химия берет начало от алхимии. Горожане, ожидавшие полезных для промышленности и торговли результатов, часто помогали материально алхимическим затворникам, которые в уединении
и соблюдая величайшую тайну, разрабатывали искусство добывания “красного льва” - философского камня, обладающего способностью трансмутации: превращения обычных металлов в любые благородные (“универсальный камень”), либо в один из них (“партикулярный камень”) - и способ получения “магистерия”, т.е. эликсира, возвращающего молодость. Городское простонародье боялось алхимиков и славило их как чернокнижников. Отдельную отрась алхимии составляло производство ядов органического или минерального происхождения. Большинство ядовитых веществ изготовлялось в Италии, а бытовое применение они находили чаще всего при магических действиях или н ходе политических интриг. Реже встречаются упоминания об использовании сильнодействующих веществ для обезвреживания болезнетворной з^аразы, причем обычно в сочетании с огнем. Алхимическим исчислениям потребной дрожжевой массы и размеров перегонной аппаратуры обязано также превращение народных традиций получения алкогольных напитков в массовое производство. Знатные и богатые горожанки покровительствовали тем мастерам, которые готовили по их заказам либо на продажу косметические благовония и притирания.
Зачинателем алхимии в Европе считается Гебер (Джабир ибн Хай- ан Ал-Турусуси, 721-815), обосновавший теорию химического состояния вещества, добавивший к издревле известным четырем свойствам тел (сухость, влажность, тепло, холод) еще три (металличность, стойкость, горючесть), разработавший пять методов аналитической химии (осаждение, возгонка, очищение, фильтрация, кристаллизация) и научившийся изготовлять кислоты и щелочи. Он систематически применял в своих опытах ляпис, сулему, окись ртути и хлоридное золото. Его продолжателем в той же Испании был Разиус (Абу Б акр Мухаммед ибн Захарийа Ар-Рази, 865-925). Их труды были переведены с арабского на латинский, а во И тысячелетии появились собственно западноевропейские теоретики алхимии: Альберт Великий (1193-1280) - “Книжечка об алхимии”, Р. Бэкон (1214-1294) - “Зеркало алхимии”, Арнольд из Вилановы (1235-1311) - “О ядах”, Раймонд Луллий (1235-1315) - “Путеводитель по алхимии”, Дж. Рипли (1415-1490) - “Книга 12-ти врат”, Базилий Валентин, положивший начало в 1413 г. регулярному производству соляной кислоты и сурьмяных препаратов, и др. Они и их последователи уже осуществляли лабораторно такие действия, как ферментация, сепарация, сублимация, дистилляция, растворение, коагуляция и кальцинация. Исходя из бытовой практики, они сами открывали дорогу дальнейшей практике. О том, насколько общеизвестными стали эти процедуры, свидетельствуют “Кентерберийские рассказы” Дж. Чосера (1340-1400), содержащие в повествовании слуги каноника детальное описание приемов химии. Ее успехам содействовало также покровительство правящих особ, включая Генриха VI Английского и Карла VII Французского, при дворах которых возникали хорошо оснащенные лаборатории.
Среди использовавшихся тогда химических приборов и оборудования главную роль играли колбы и реторты, а также появившиеся в XI в. двойные кипятильники и металлические фляги. К XV в. освоенность азотной, серной и соляной кислот вместе с производными от них
юлнми, а также щелочей составила начальный фундамент иромыш- игиной отрасли, именуемой сегодня “основная химия”. Из препаратов, приобретших в те столетия особое значение, назовем соединения мышьяка (введены ок. 800 г. Гебером), купорос (Германия, 1250), селедочный рассол (Нидерланды, 1260), сернистую ртуть и углекислый аммоний (ок. 1270), эфирное масло (Италия, 1280), аммиак (Балеарские
о па, ХП1 в.), хлористый кальций (1380), разнообразные квасцы (Тоскана, 1470). В XV в. появились пособия по стехиометрии с указанием ко- чичества потребных для реакций различных веществ, наставления по очистке металлов и пробирному искусству. Научились изготовлять комбинированные зажигательные составы, и в 1360 г. небо Флоренции осветилось первым фейерверком. Около 1100 г. служители Салернской хиругической больницы получили чистый алкоголь, а с 1320 г. в Модене было налажено широкое его производство.
Из новых химических процедур наибольшее значение для жизни горожан имели варка мыла из смеси жиров с моющими ингредиентами, инотовление пороха и красок. В “Записке о ремеслах” Теофила (XII в.) краскам посвящена целая глава. Наличие конкретных красок определялось природными возможностями каждой местности и торговым ассортиментом. Источники содержат следующие сведения. В чернилах связующей основой служили яичный белок и камедь, собираемая с древесных надрезов. Ее растворяли в воде, смешивали с железной ржавчиной, сажей, выделениями из дубовых наростов и настаивали на отваре ольховой коры. Для краснил собирали на стеблях касатика кошениль (травяную тлю), сушили ее и отваривали с белком; выходил кармин. Вываривая кору боярышника и крапп (корни марены), получали сгущенный осадок - крапплак. Менее стойкие краснила появлялись из отваров зверобоя, черники, ежевики, крушины, плюща и золотнянки. Любимой красной краскою была киноварь. Сырьем для нее служили соединения сурика или ископаемый циннобер, куски которого вывозились из месторождений общеевропейского значения по словенским берегам Изонцо, баварским берегам Рейна и в испанской Альмадене. Руду прокаливали при низкой температуре воздуха, отделившиеся кристаллы погружали в кислотно-щелочной состав и выдерживали в подвалах. Такой краской рисовали миниатюры (по-латыни сурик - minium).
Синила получали из настоя толченой ляпис-лазури и голубого шпата, отваренных цветов василька и листьев вайды. На желтила шли настой охры и отвар шафрана; на зеленила - отвар листьев бузины, березы и манжетки. Из последней извлекали также росу, накапливавшуюся в воронкообразных листьях. Ее пускали на раствор для эликсира молодости. Коричневую краску давал раствор болюсовой глины, густо-коричневую - сепия (жидкость из околосердечного мешка каракатицы), оранжевую - сок авиньонских зерен, бурую - уксусный настой самок дубового червеца, малиновую - отвар медуницы. Пурпур получали из выделений ввозимой из Леванта улитки-мурекса: I г сухого красителя от 8 тысяч улиток. “Серебряную” краску изготовляли из раствора измельченных цинка и олова, “золотую” - из цинка и меди. Когда научились получать отгонкой сырой смолы качественный скипидар, а из развара смолы с льняным маслом - олифу, начали произ
водить и масляные краски. В 1230 г. в Англии была написана первая картина маслом.
Общая картина развития науки той поры свидетельствует о том, что постепенно наука все смелее вторгалась в жизнь и сама руководст» вовалась ею. Достижения накапливались, открытия следовали одно за другим, и разносторонний гений Леонардо да Винчи, развернувшийся во второй половине XV в., появился не на пустом месте, а был порожден всей эпохой средневековья, а непосредственно - духовной атмосферой от конца Столетней войны и краха Византии в 1453 г. до окончания Po* конкисты, открытия Америки в 1492 г. и морского пути в Индию вокруг Африки в 1498 г. - временем, наполненным рядом теоретических инноваций и значительным сдвигом в прогрессе производительных сил.
ЛИТЕРАТУРА
Возникновение и развитие химии с древнейших времен до XVII века. М., 1980.
Гайденко В.П., Смирнов ГЛ. Западноевропейская наука в средние века. М., 1989.
Кириллин В Л. Страницы истории науки и техники. М., 1994.
Очерки истории и теории развития науки. М., 1969.
Приборы и инструменты исторического значения. М., 1968. Т. I.
Bdrner И. el al. Geschichte der Technikwissenschaften. Leipzig, 1990.
Brentjes S. et al. Geschichte der Naturwissenschaften. Leipzig, 1983.
Gascoine R.M. A Historical Catalogue of Scientists and Scientific Books from the Earlest Time to the Close of the XIXth Century. N.Y., 1984.
Kibre P. Studies in Medieval Science. L., 1984.
Mappae clavicula. Philadelphia, 1974.
Piltz A. Die Gelehrte Welt des Mittelalters. K6ln, 1982.
Lot G. Grandes inventions. P., 1967.
A History of Technology and Invention: Progress through the Ages / Ed. by M. Daumas N.Y., 1969. Vol. 1-2.
Science in the Middle Ages / Ed. by D.C. Lindberg. Chicago, 1978.
A Source Book in Medieval Science / Ed. by E. Grant. Cambrige (Mass.), 1974.
Еще по теме НАУКА И ТЕХНИКА В СРЕДНЕВЕКОВОМ ГОРОДЕ:
- АЛЕКСАНДРИЙСКАЯ НАУКА
- ПРОГРЕСС 24
- 1. Религиозный переворот и формирование новых личностных установок
- АВАРЦЫ
- СПЕЦИФИКА СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
- АПОГЕЙ СРЕДНЕВЕКОВОЙ КИТАЙСКОЙ ЦИВИЛИЗАЦИИ
- ТЕХНИКА ГОРОДСКИХ РЕМЕСЕЛ
- НАУКА И ТЕХНИКА В СРЕДНЕВЕКОВОМ ГОРОДЕ
- РАННЯЯ СРЕДНЕВЕКОВАЯ АРХИТЕКТУРА И ИСКУССТВО
- Комментарии и примечания
- «Анатомия» города. Блаеоустройстео. Развитие инфраструктуры вородсково хозяйства
- РАБОТА С УЧЕБНОЙ ИСТОРИЧЕСКОЙ КАРТИНОЙ