какую роль в истории человечества сыграли металлы
Какую роль в истории человечества сыграли металлы?
Обсуждение вопроса:
На протяжении истории человечества и в современном мире металлы играют очень важную, роль. Поэтому даже историческое деление на различные периоды развития человечества обозначают по названиям металлов и их сплавов: медный, бронзовый железные века.
Невозможно представить существование цивилизации в прошлом и сегодняшний день без использования различных металлов. И в древности и в современном обществе металлы, и в частности железо составляли и составляют фундамент нашего общества. Без металлов не было ба автомобилей, самолётов, невозможно строительство, на их использовании основаны такие отрасли как транспорт, космос, медицина (приборы и медицинские инструменты), сельское хозяйство и т.д. И в быту мы постоянно пользуемся изделиями из металлов.
Оценить роль металлов в нашей жизни довольно просто – достаточно оглянуться и посмотреть вокруг себя. Металл повсюду. Кухонная утварь – ложки, вилки, ножи, кастрюли, сковородки – практически все из металла. Бытовая техника – стиральные машины, пылесосы, телевизоры, компьютеры – невозможна без металлов. Дома и улицы городов освещаются электричеством, которое подводится по металлическим проводам. Современные сооружения держатся за счет железобетонных конструкций. Между городами по стальным рельсам мчатся поезда, при создании которых использованы самые разные металлы, а по дорогам колесят машины, которые также во многом состоят из металлов. Корабли в море, самолеты в небе, ракеты и космические аппараты – все это просто невозможно без металлов и их сплавов. Да и странно было бы, если бы мы в нашей жизни обходились без того, что занимает весомую долю химической таблицы Менделеева.
Разнообразные свойства металлов – их ковкость, прочность и пластичность – давно сделали жизнь людей намного комфортней, ведь металлы используются уже на протяжении многих тысячелетий в самых разных сферах человеческой деятельности, из которых, пожалуй, наиболее значимой является создание орудий труда. Орудий, с помощью которых человек активно преобразует окружающий мир, приспосабливая его под свои нужды. Недаром с древнейших времен высоко ценились те, кто умел обращаться с металлом и изготавливать из него эти самые орудия труда.
Конечно, самые древние инструменты из металла еще не обладали теми характеристиками по твердости и прочности, какими обладают современные изделия. Но и они весьма успешно могли конкурировать с каменными орудиями труда.
Открыв для себя полезные свойства металлов, человек, конечно же, не ограничился лишь одними орудиями труда. Пожалуй, даже наоборот – первоначально, как полагают историки, блеск и цветовое разнообразие металлов послужили причиной использования их для изготовления различных украшений и культовых предметов. Именно такие изделия считаются самыми древними из известных археологических находок. Чуть позднее металл стали использовать для изготовления разнообразных предметов бытовой утвари – от мелких иголок и рыболовных крючков до зеркал и котлов для приготовления пищи. Нашли металлы свое применение и в такой неожиданном для нас прикладном использовании как медицина.
В древних манускриптах говорится о пользе ношения металлических украшений и содержатся подробные описания случаев, в которых для очищения и лечения применялись пластины из различных металлов. О том, что с помощью пластин из меди можно лечить заболевания кожи, различные язвы и ушибы, а также холеру, писали Аристотель, Гиппократ, Гален, Парацельс, Аль-Бируни и Авиценна.
Во времена каменного века человек ориентировался на использование того, что было под рукой – в ход шли камни, дерево, кости, обсидиан (вулканическое стекло) и другие материалы, которые давала природа. Постепенно человек научился их дополнительно обрабатывать, добиваясь полезного улучшения свойств этих подручных предметов. Основным же орудием труда оказывались камни, которым люди стали придавать самую разнообразную форму сначала простым откалыванием кусков камня, а позднее используя дополнительно сверление, шлифовку и полировку. Как полагают ныне историки и антропологи, камень играл главную роль в жизни человека на протяжении сотен тысяч лет.
И вот в какой-то момент человек открыл для себя металлы. Сначала, как полагают историки, в самой доступной – самородной форме.
«Открытие, вероятно, состоялось – как это иногда случается – в результате какой-то неудачной операции. Ну, например, так: доисторическому земледельцу потребовалось пополнить запас каменных пластинок и топоров. Из кучи заготовок, лежавших у его ног, он выбирал камень за камнем и умелыми движениями отбивал одну пластину за другой. А потом в его руки попал какой-то блестящий угловатый камень, от которого, сколько он ни бил по нему, ни одна пластинка не отделялась. Более того, чем усерднее он дубасил по этому бесформенному куску сырья, тем больше тот начинал походить на лепешку, которую в конце концов можно было мять, крутить, вытягивать в длину и свивать в самые удивительные формы. Так люди впервые познакомились со свойствами цветных металлов – меди, золота, серебра. » (Р.Малинова, Я.Малина, «Прыжок в прошлое: Эксперимент раскрывает тайны древних эпох»).
Поскольку в природе в самородном виде медь и золото (по сравнению с другими металлами) встречается достаточно часто, серебро – значительно реже, а железо вообще в редчайших случаях, то первыми металлами, с которыми познакомился человек, стали как раз золото и медь. Именно из них наши древние предки стали изготавливать сначала украшения, а затем и другие предметы и орудия труда.
Роль металлов в истории человечества
Благодаря таким свойствам как твердость, прочность, пластичность, жаропрочность, коррозийная стойкость, высокая электрическая проводимость, металлы и их сплавы играют огромную роль в современной промышленности. На современном этапе развития производства число металлов, находящих применение, постоянно растет. Например, до XX века многие наиболее востребованные металлы не производились, более активно использовать металлы начали накануне и в годы второй мировой войны, а во второй половине прошлого века в промышленности применяют уже все известные металлы.
Интересно, что из наиболее ценных и важных для современной техники, лишь немногие имеются в земной коре в большом количестве. Это железо (5,1% от веса земной коры), алюминий (8,8%), магний (2,1%), титан (0,6%). Некоторые весьма важные металлы содержаться в земной коре в сотых долях процента (например, медь, марганец, хром, ванадий, цирконий) и даже тысячных долях (например, цинк, олово, свинец, никель, кобальт, церий, ниобий). Прочие металлы, обладающие ценными техническими свойствами, присутствуют в количествах, во много раз меньших.
На сегодняшний день одним из наиболее востребованных материалов является нержавеющая сталь, которая была открыта чуть более 100 лет назад. Такая сталь применяется во всех сферах человеческой деятельности:
Такая востребованность происходит из того, что нержавейка обладает высокой устойчивостью против коррозии в самых разных условиях: атмосферных, газовых средах, речной, морской воде, растворах щелочей, кислот, солей, при разных температурах.
Ввиду широкого сортимента выпускаемых сталей и сплавов существует необходимость единой системы маркировки сталей. Наиболее популярной системой является американская AISI. Для нашей же страны актуальна советская система. Кстати, она удобнее американской в плане прочтения: первые цифры в ней обозначают содержание углерода, а последующие буквы и цифры- элементы и проценты их содержания.Например, таблица 1
Металлы и люди
Практически вся жизнь человека связана с металлами. Металлы находятся в составе многих окружающих нас предметов, техники, транспорта. А металлы в свободном состоянии могут образовывать соли и даже входить в состав человеческого организма. Да что там могут — они необходимы человеческому организму для нормального функционирования и развития.
Металлы в людях
Каждый день мы сталкиваемся с металлами. Например, нажимая выключатель в комнате, мы запускаем процесс, когда электроны начинают свой путь по металлическим проводникам к металлическим деталям лампочки. И в комнате появляется свет! Гуляя по улице, мы видим множество металлических конструкций: мосты, рельсы, дома и т. д. Вокруг перемещаются автомобили и велосипеды, которые также состоят во многом из металлов. Металлы везде!
И даже в нас самих? Да, находясь в свободном состоянии, металлы могут включаться в состав солей, которые, в свою очередь, входят в состав человеческих клеток. Например, ионы калия регулируют белковый и углеводный обмен, а также необходимы для всех мышц, особенно сердечной! Соли магния оказывают антисептическое и сосудорасширяющее действие, соли кальция нужны для нормального роста скелета, а натрий помогает сохранять кислотный баланс в организме.
Таким образом, можно понять, что возможности металлов практически безграничны. Поговорим о конкретных представителях этих веществ и их значении для людей.
Золото
Золото — драгоценный металл, красивый и дорогой. Золото легко обрабатывается, не поддается коррозии. Конечно, в первую очередь это металл, важный для ювелирной индустрии. Но не только. К примеру, эксперты подсчитали, что в одном iPhone содержится 30 мг золота, которое используется при изготовлении плат.
Всё добытое золото сегодня находится в различных государственных и международных финансовых организациях, ювелирных изделиях, продукции электронной промышленности и стоматологии, а также в инвестиционных накоплениях (как известно, золото можно покупать и хранить в слитках).
Если золото смешать с другими металлами, оно не потеряет своих свойств и не впустит их в свою структуру, поэтому золото используют чистым. При этом золото легко выделить из любого вещества, так как оно не переходит из одного состояния в другое. Даже находясь в составе воздуха, золото останется золотом.
Говорят, что золото обладает магической силой и дает ее человеку. При этом поклоняться золоту нельзя, иначе у человека может начаться депрессия и даже болезнь, но если человек не одержим этим металлом, то оно помогает духовному росту. Так гласят легенды.
Серебро
Серебро также является редким металлом, но оно не вызывает в людях помешательства и в целом воспринимается более спокойно и в истории, и в наши дни.
Ценность серебра заключается в том, что оно может очищать — воду, воздух. Так, например, часто используются ионизаторы воздуха с серебряными частичками.
В то же время серебро быстро окисляется, когда взаимодействует с кислородом. Поэтому украшения из него делают реже, чем из золота, и они дешевле. Зато оно активно участвует в создании зеркал, елочных игрушек и т. д.
Говорят, что серебро обладает лечебными свойствами как раз в силу своей способности очищать. Народная медицина гласит: если настоять воду в течение суток на серебре и пить ее, можно очистить организм от шлаков.
Железо
С железом всё понятно: в быту и в жизни без него никуда, нужно железо и организму. При недостатке железа в организме возникает железодефицитная анемия. Препараты с содержанием железа использовали еще в древних Китае, Египте, Греции.
При этом опасен и переизбыток железа. Так, если в питьевой воде повышенное содержание железа, это, напротив, может привести к заболеваниям печени, крови и вызывать аллергические реакции.
Медь
Медь обладает редким свойством, которого нет у других металлов. Она не реагирует на электромагнитные бури, которые вызывают скачки давления. Это свойство легло в основу создания лечебных медных браслетов, которые часто носят люди с гипертонией.
Конечно же, много меди и в различных деталях окружающей нас техники. К примеру, в холодильниках, электродвигателях, газовых плитах содержится примерно по 1 кг меди.
Медь также входит в состав катализаторов окислительных процессов в человеческом организме. Известно более 50 белков и ферментов с содержанием меди. При этом медь и железо в живых организмах тесно связаны. Медь ускоряет окислительные реакции клеток, способствует образованию гемоглобина, накоплению железа впрок.
Чтобы получить достаточное организму количество меди, человеку нужно правильно питаться. К примеру, медь содержится в морепродуктах, в печени палтуса и трески, в гречневой и овсяной каше, в ржаном и пшеничном хлебе и т. д.
Алюминий
А вот «космический» алюминий вреден организму. Он парализует нервную и иммунную системы, способствует развитию болезни Альцгеймера. Алюминий может попасть в организм с продуктами питания, питьевой водой, солью и т. д.
Металлы и окружающая среда
Загрязнение металлами особенно возросло с всеобщей индустриализацией и глобализацией.
Из токсинов, попадающих в организм человека, 70% поступает из пищи, 20% — из воздуха, 10% — из воды. Токсины в виде металлов, не нужных организму в своем основном состоянии, как правило, попадают из воздуха в виде мельчайших частичек, образующихся при сгорании угля, нефти, торфа и другого горючего, а также в результате выбросов отдельных производств.
Кроме того, одним из основных источников токсичных загрязнений также является автотранспорт. Автомобили выбрасывают в атмосферу соли свинца, серу, углерод. От отравления свинцом у человека может даже начаться депрессия.
В связи с особенностями влияния металлов на окружающую среду, современные металлургические предприятия повсеместно заботятся об экологической безопасности производства и активно внедряют «зеленые» технологии. Речь идет и об инвестициях в проекты, направленные на минимизацию воздействия компаний на окружающую среду, и о закупке оборудования для природоохранных мероприятий. А крупнейшие металлурги проходят сертификацию по международному экологическому стандарту ISO 14001.
Таким образом, металлы в жизни людей сегодня могут играть различные роли: от важных составляющих конструкций и жизненно необходимой человеку техники до незаметных частиц в рассеянном состоянии, от микроэлементов человеческого организма до токсичных веществ, вызывающих аллергию и болезни. И если в промышленности управление металлами лежит на плечах металлургов, то в природе и живых организмах движение металлов регулируется законами биологии. Возможно, когда речь пойдет об освоении космоса и других планет с другими формами жизни, работа с металлами приобретет какие-то иные, новые образы и смыслы.
Металлы в истории человечества
Металлы в истории человечества
Человек издревле занимался собирательством: рвал плоды с деревьев, искал целебные травы, гнезда птиц и норы зверей, копал съедобные корешки, так почему бы и золотинки не пособирать? Золото вошло в человеческий обиход около 10 тысяч лет назад и использовалось тогда только для украшений и предметов культа.
Вторым металлом, который узнал и полюбил человек, стала медь. Она тоже известна в самородном виде, но основное ее количество входит в состав различных минералов. Меди на Земле много больше, чем золота, и она использовалась более широко. Из нее делали топоры и ножи, другие орудия древнего труда. Медный век охватывает в истории человечества время 6000-5000 лет назад.
Медный век человечества сменился эпохой бронзы. Бронза — это сплав меди со свинцом, оловом и другими металлами. Возможно, бронзу человек получил впервые случайно, чисто опытным путем: выплавлял медь из разных руд, и сварилось что-то новенькое. Бронза прочнее чистой меди, и искусство ее получения высоко ценилось в древние времена. Она довольно быстро распространилась по всем закоулкам человеческой цивилизации.
Эпоха бронзы началась 6000 лет назад и длилась около 3000 лет.
На смену бронзе пришло железо — ныне самый распространенный и необходимый человеку металл. В самородном виде железо практически не встречается: его надо выплавлять из руды. А что такое руда? Скопление определенных минералов. Из них теми или иными способами можно получить металл или сплав металлов. Руды различают по составу минералов, технологическим свойствам, содержанию полезных компонентов, примесей.
Судьба металлов и сплавов в истории была переменчива. Например, алюминий, полученный в виде чистого металла лишь в XIX веке, вначале использовался для изготовления ювелирных изделий и ценился выше серебра, а сегодня из него изготавливают самолеты и дешевые походные кровати.
Из уральской платины в 1828-1845 годах чеканили монеты достоинством 3, 6 и 12 рублей, а потом весь запас платины продали в Англию за ненадобностью. А ведь платина сегодня — один из ценнейших металлов, благородных и уважаемых. Сегодня российские платиновые монеты XIX века — заветная мечта коллекционеров. В честь XX Московской Олимпиады (1980 г.) выпустили новые платиновые монеты достоинством 150 рублей.
Серебро в начале своей карьеры в мире людей ценилось выше золота.
Из свинца в Древнем Риме изготавливали трубы для водопровода. А сегодня свинец признан как ядовитый тяжелый металл.
Долгое время не могли найти применение урану, многим редким и редкоземельным элементам. Но с того самого дня, как был открыт первый урановый рудник, уран стал задачей номер один для многих геологов мира. Уран пытались найти во всех мыслимых и немыслимых природных образованиях: почвах, водах, растениях, горных породах и минералах. И конечно, нашли. Урановой рудой, оказывается, могут быть ископаемые угли, фосфориты, кости давно вымерших рыб.
Один исторический курьез был связал с первыми попытками найти применение сурьмяной руде — минералу антимониту. Его в средние века в Италии стали помногу добавлять в пищу свиньям, те быстро жирели, набирая вес. То-то хозяева радовались! Но когда настоятель одного монастыря попробовал добавлять антимонит в пищу монахов, то многие из них отравились и умерли. Отсюда минерал и получил свое название «противомонаший».
Познакомимся поближе с другими рудами, которые ищут настойчивые геологи и которые так необходимы для жизни человечества.
Читайте также
Где и когда появилась первая в истории человечества письменность?
Где и когда появилась первая в истории человечества письменность? Первая в истории человечества письменность – клинопись – появилась в Месопотамии в середине IV – начале III тысячелетия до нашей эры и использовалась по I тысячелетие до нашей эры. Древнейшая урукская
Кто и когда создал древнейший в истории человечества свод законов?
Кто и когда создал древнейший в истории человечества свод законов? Древнейший в истории человечества свод законов был создан в Месопотамии шумеро-аккадским царем Ур-Намму около 2064 года до нашей
Какая империя в истории человечества была самой долгоживущей?
Какая империя в истории человечества была самой долгоживущей? Самой долгоживущей в истории человечества империей был Древний Египет. Эта империя просуществовала три тысячелетия – дольше, чем какая-либо другая. Уже около 3100 года до нашей эры возникло два крупных царства
Первая война в истории человечества?
Первая война в истории человечества? Возможно, первая война в истории человечества разыгралась пять с половиной тысяч лет назад. Именно тогда был стерт с лица земли цветущий город Хамукар. Следы тех событий обнаружены археологами осенью 2006 года на границе Сирии и Ирака.
Где и когда произошло самое разрушительное землетрясение в истории человечества?
Где и когда произошло самое разрушительное землетрясение в истории человечества? Предполагается, что самое разрушительное из всех землетрясений, имевших место в исторические времена, произошло в Северном Китае (провинции Ганьсу и Шэньси) в 1556 году. Количество его жертв,
Роль полиграфии в истории человечества. Рождение книгопечатания
Роль полиграфии в истории человечества. Рождение книгопечатания До изобретения книгопечатания делали надписи на камне, глине, дереве, бересте, коже, пергаменте, папирусе, ткани или восковом слое.С изобретением технологии изготовления папируса и пергамента были свитки, с
Крупнейшие извержения вулканов в истории человечества
Крупнейшие извержения вулканов в истории
Крупнейшие землетрясения в истории человечества
Крупнейшие землетрясения в истории
Самые страшные эпидемии в истории человечества
Самые страшные эпидемии в истории
Краткая хронология истории человечества
Краткая хронология истории человечества Ок. 3000 до н. э. Объединение Верхнего и Нижнего Египта под властью фараона Мины.3000–2800 до н. э. Египет, Раннее царство, столица Мемфис.3000–2300 до н. э. Шумер (Южная Месопотамия), первые города вокруг храмов Мари и Ашшур.2800–2250 до н. э.
Хронология важнейших изобретений в истории человечества
Хронология важнейших изобретений в истории человечества Эпоха палеолита 2,4 млн лет до н. э. Обработка камня (Африка)1,65 млн лет до н. э. Топор1 млн лет до н. э. Владение огнем (Африка)100—500 тыс. лет до н. э. Пошив одежды400 тыс. лет до н. э. Краска400 тыс. лет до н. э. Копье
Уроки истории заключаются в том, что люди ничего не извлекают из уроков истории
Уроки истории заключаются в том, что люди ничего не извлекают из уроков истории Из эссе «Случай добровольного невежества» (1959) английского писателя Олдоса Леонарда Хаксли (1894— 1963).В оригинале: Главный из всех уроков истории заключается в том, что люди не слишком многое
Кто и когда создал древнейший в истории человечества свод законов?
Кто и когда создал древнейший в истории человечества свод законов? Древнейший в истории человечества свод законов был создан в Месопотамии шумеро – аккадским царем Ур – Намму около 2064 года до нашей
Металлы в истории человечества
Кажется, что все технические достижения возникли совсем недавно. А древние-древние наши предки долго довольствовались палкой и каменным топором. В школьном учебнике истории древнего мира приведена «лента времени», из которой следует, что в VII тысячелетии до новой эры возникло земледелие, а в IV — появились медные орудия. Промежуточные VI и V тысячелетия до новой эры на этой «ленте времени» остаются пустыми. Новые открытия отодвигают время зарождения человеческой культуры и ее отдельных элементов все глубже и глубже в историю. Более того, сама история теперь предстает перед нами как единый процесс — непрерывная лента, а не кинопленка с отдельными удачными и большинством пустых кадров. Давнее прошлое как бы приближается к нам. Настолько, что в общем тумане тех далеких лет проступают очертания людей, которые очень многое умели. Они, например, были уже хорошо знакомы с металлами. Поэтому время и место возникновения века металла, то есть того самого века, в котором мы живем до сих пор, превращается в проблему как бы сегодняшнюю.
Но сегодня мы можем подойти к этой проблеме, используя громадный объем знаний и методов современной науки. В наш век, когда все замечательные открытия совершаются на стыке наук, и история не составляет исключения.
Экспериментальное воспроизведение древних металлургических процессов в современных лабораториях помогает нам понять, как люди научились плавить металлы и как постепенно они переходили от одного металла к другому. Химия и физика предлагают новые методы анализа (такие, как спектральный и металлографический), с помощью которых мы можем точно установить, какой металл содержится в археологических находках.
Лингвистика указывает названия металлов и изделий из них на разных языках. Сравнив их, мы поймем, где эти термины родились, кем были заимствованы и как потом путешествовали по миру.
Основные герои века металла — медь, бронза, железо. В описании процесса развития древней металлургии эти герои будут появляться на сцене в том порядке, в каком их использовал человек.
Экспериментальная археология
Археология до недавнего времени только описывала дошедшие до нас результаты человеческой деятельности. Именно описывала, этим отличаясь от таких естественных наук, как физика, химия, биология, основанных на эксперименте.
В последние десятилетия эксперимент все шире распространяется и в археологии: ученые начинают моделировать реальные условия труда первобытного человека.
В конце пятидесятых — начале шестидесятых годов прошлого ХХ века историк С. А. Семенов исследовал сравнительную эффективность каменных и медных орудий. Считалось, что медь слишком мягка для обработки дерева. В таком случае трудно было понять, почему металл (а медь была первым таким металлом) вытеснил долго и верно служивший человеку камень.
После экспериментов Семенова стало ясно, что медь — вполне подходящий материал для замены камня при обработке дерева. Но совсем не ясно было, можно ли медными орудиями обрабатывать медь же. Проверкой этого занялась историк металлургии Н. В. Рындина с сотрудниками. Медный «литок» разогревали до 850°, затем на каменной наковальне, ударяя по медному пруту, проделывали отверстие в слитке — втулку для топора. Известно, что ковка была основным видом обработки меди в древности. В Египте, например, сохранилось много орудий из кованой меди. Почему так распространен был этот метод?
Если ковать самородную медь, ее твердость повышается вдвое, но возрастает и хрупкость. Было поставлено много опытов, прежде чем нашли оптимальные условия: бросали кусок меди в костер, он раскалялся, затем остывал — металл становился мягким и легко гнулся. Теперь можно было ковать его холодным. Каждый новый обжиг повышал и твердость, и пластичность меди.
Вероятно, именно так наши предки изготовляли простейшие орудия из самородной меди. Этими орудиями они могли обрабатывать и дерево, и медь. Но уже, во всяком случае в VI тысячелетии до новой эры, человек умел и плавить медь. Очень интересны попытки воспроизвести древний процесс выплавки меди из медных руд в костре. В 1938 году английский ученый Г. Р. Коглен перемешал куски малахита с древесным углем и поджег. Температуры раскаленного угля (700—800°) должно было хватить для восстановления металла из окислов. Однако исследователь получил лишь окись меди.
При повторных опытах ту же смесь руды и угля Коглен заложил в горшок, прикрыл крышкой, горшок засыпал древесным углем и поджег. На этот раз он получил медь. В первом опыте причиной неудачи был избыток кислорода и отсутствие окиси углерода, необходимой для восстановления меди из окислов. Заметим: Коглен исходил из того, что в воспроизводимую им эпоху уже была керамика. Таким образом, медеплавильное производство возникает при переходе от костра к горну.
В начале XX века австрийский исследователь М. Мух проверил возможность получения меди в костре из медных сернистых руд (главным образом халькопирита). Он складывал куски руды в кучи и разводил огонь. При горении сульфидов температура повышалась, и медь начинала восстанавливаться. Однако Мух установил, что медь таким образом можно получить лишь в ничтожных количествах (в виде тонких волосинок или мха). Лучший результат давало нагревание вторичных сульфидов — медного блеска и синего колчедана. Остатки такой плавки обнаружены в древнем горне на Тиммне (Палестина).
После чистой меди наступает время изобретения и использования медных сплавов. Вопрос об изобретении бронзы до сих пор остается нерешенным.
В 1910 году историк металлургии Гоулэнд загрузил в плавильную печь пирог, состоящий из древесного угля, малахита, оловянной руды (касситерита) и известковых добавок. Получив, таким образом, бронзу, Гоулэнд счел, что его эксперимент достоверно воспроизводит процесс открытия бронзы в древности. Само же открытие он приписал случайной удаче.
Были проанализированы десятки найденных образцов, которые древний литейщик вынимал из печи. Ни один из них не содержал более сотой доли процента примеси олова. Такое количество олова не могло быть добавлено специально: совершенно очевидно, что столько его было в исходной руде. Рядом с медными заготовками на складах древнего металлурга были найдены готовые изделия, содержащие олово, мышьяк, сурьму или другие искусственные примеси в больших количествах. Значит, лигатура добавлялась уже после выплавки чистой меди.
Гоулэндовский вывод о случайности изобретения бронзы, вероятно, следует понимать лишь в том смысле, что не было предварительного замысла получить именно бронзу. Для ранних периодов истории металлургии вообще чрезвычайно характерны разнообразные поиски. Залежи медных и оловянных руд (в частности, малахита и касситерита) нередко сопутствуют друг другу. Поэтому в том, что медь и олово попробовали плавить одновременно, ничего удивительного не было. А когда получили сплав, который оказался много тверже меди, да еще с более низкой температурой плавления, то, естественно, такие опыты повторяли и усовершенствовали. Так, примеси стали вносить в уже выплавленную медь, а не плавили их одновременно с медью, как это сделал Гоулэнд. Из его же опытов следовало, что половина легкоплавкого олова в процессе такой плавки просто выгорала.
Идея использования примесей первоначально могла быть вызвана чрезвычайно заманчивой окраской руд, содержащих эти примеси. Сам цвет ярко окрашенных руд заключал в себе магический смысл искусства кузнеца, которое в древности считалось колдовством.
Вероятно, человек вообще впервые обратил внимание на металлы благодаря их внешнему виду: блеску и цвету. Об этом свидетельствует самое раннее использование золота и серебра как украшений (часто священных). И это было гораздо раньше первых технических применений металла.
Освоение человеком металлов и их сплавов можно в каком-то смысле рассматривать как подготовку к производству железа и наступлению «железного века», длящегося до сих пор. Поэтому особый интерес вызывают опыты по моделированию древнейшего метода выплавки железа.
Сыродутный способ получения железа известен из этнографических описаний народов, у которых он сохранялся на протяжении многих веков: у басков в Пиренеях до XVIII века, у многих народов Африки и Южной Азии — до наших дней.
Попытки воспроизведения выплавки железа были начаты давно инженерами-металлургами. Но только сочетание археологических находок с этнографическими данными помогло оживить то, что было абстрактно и мертво.
Исследователь Б. А. Колчин провел серию экспериментов по моделированию сыродутного процесса производства железа с максимальным приближением к условиям древнего производства. Глиняная печь древнерусского типа, хорошо известная по многочисленным описаниям, была построена на территории раскопок в Новгороде. Руда доставлялась из отвалов древних выработок старого Сосновского рудника (Урал). Были учтены все необходимые технологические подробности (предварительная сушка руды, разогрев печи и т. д.). В семнадцати проведенных плавках получили губчатое железо. Многократные попытки превратить железную губку в крицу, то есть в монолитный кусок железа без шлака и пустот (а именно в таком виде железо некогда поступало к кузнецам для дальнейшей обработки), не увенчались успехом. Впоследствии Гиллесу удалось получить такую крицу, однако и он описывает эту операцию как крайне трудоемкую.
Так или иначе, человеку удалось получить железо, и теперь он пытается улучшить его качества. Для этого он пробует добавлять разные примеси, точно так же, как раньше добавлял к меди,— так ведь и были получены в свое время бронзы. Об этом свидетельствуют остатки шлаков, найденные в древних печах.
В 1975 году американские ученые Р. Меддин и Д. Гаскелл опубликовали очень интересные результаты опытов. Они изучали влияние примеси костей животных (апатита) на температуру размягчения железа. Исследователи установили, что примеси, состоящие из 7 процентов апатитов и 93 процентов каолина, дают резкое понижение (до 960°) температуры, при которой железо можно ковать (без такой примеси железо куется при температуре не ниже 1075°). Основанием для постановки этих опытов служили описания недавних находок в Мецаморе (Армения), датируемых концом II — началом I тысячелетия до новой эры.
Армянский археолог А. А. Мартиросян на материале аналогичных раскопок урартской кузнечной мастерской в Аргиштихинили (Армения, начало I тысячелетия до новой эры) установил при помощи спектрального анализа, что в зависимости от количества добавленной костной примеси получалось железо разной степени твердости. Так, подобно тому, как в палеонтологии давно уже возможна по мертвым остаткам реконструкция древнего животного, его образа жизни и поведения, сейчас по конкретным археологическим находкам удается восстанавливать древнейшие производственные процессы.
Путь открытий
Подход к истории как к процессу в его динамике был сформулирован ученым Н. И. Вавиловым: «…проблемы происхождения земледелия, происхождения культурных растений и домашних животных нас интересуют главным образом с динамической стороны… Нас сравнительно очень мало интересует, что в гробницах фараонов первых династий найдены пшеница и ячмень. Более близки нам конструктивные вопросы — вопросы, интересующие инженера». На основании такого подхода Вавилов заново разработал проблему происхождения культурных растений: «В отличие от XIX века исследователь подходит ныне к проблеме происхождения организмов прежде всего как экспериментатор, как инженер… Любопытные исторические и археологические изыскания есть только один из многих вспомогательных способов в познании путей созидания видов и форм… Наша цель — научиться восстанавливать исторический процесс… Другими словами, проблему происхождения культурных организмов мы ставим ныне не только как историческую, но и как динамическую, пытаясь, прежде всего, овладеть ею экспериментально… Мы, очевидно, стоим накануне ревизии наших представлений об истории культуры человечества».
Установленные Вавиловым основные центры происхождения культурных, растений получили мировое признание и развитие во многих новейших работах других наук. Это направление исследований согласуется с общим выводом о диффузии всех основных достижений цивилизации из первоначально строго ограниченного центра. Многие современные исследователи сходятся в том общем подходе к проблеме диффузии культурных достижений, который отчетливо сформулировал Г. Гариссон: «Общепризнано, например, что фундаментальные элементы культуры, на которых были основаны все цивилизации Старого Света, обязаны своим происхождением тем сдвигам, которые были сделаны на Ближнем Востоке около семи тысячелетий назад, а не независимым и спорадическим вспышкам гения в ряде районов Европы, Азии и Северной Африки».
В частности, теперь не подлежит сомнению, что существовал единый центр распространения меди.
Медь исторически засвидетельствована в очень четко очерченной области древнего Ближнего Востока. Так, в докерамическом поселении близ Чайону-Тепези в Малой Азии обнаружены медные проколки и куски малахита, датируемые VIII—VII тысячелетием до новой эры. Рядом расположено огромное и богатое медное месторождение Эргани-Маден.
Под остатками шумерской цивилизации открыта дошумерская — убейдская культура, датируемая серединой V тысячелетия до новой эры. Шумеры, которые к середине IV тысячелетия до новой эры пришли в Месопотамию, очевидно, заимствовали дошумерские слова «симуг» — кузнец, «(б)уруду» — медь. Многие ученые полагают, что в конечном счете наше «руда» (а также украинское «рудый» — красный) происходит именно от этого корня. А древнее название Евфрата — Урутту — «медная река»!
В Иране (провинция Керман) раскопана медеплавильня конца V тысячелетия до новой эры, в которой обнаружены глиняные тигли с накипью медной руды.
В северо-восточном Иране (Сузы) найдены медные предметы такого же типа, как в позднем Убейде: плоское медное зеркало, медный топор. В Палестине (гессульская культура, конец V тысячелетия до новой эры) обнаружено большое количество медных изделий. Исследователи называют это время «палестинским медным веком». В местечке Нахал-Мишмар найден клад металлических изделий, зашитых в соломенный матрац: 240 медных зубил, 10 корон (по два килограмма каждая), 80 скипетров. И примеров таких масса.
Представление о древних границах области распространения медной металлургии к рубежу IV тысячелетия до новой эры существенно расширено в настоящее время благодаря недавнему открытию сербского археолога Б. Йовановича. Он обнаружил медный рудник шеститысячелетней давности недалеко от города Майданпека (северо-восточная Сербия). Это еще одно подтверждение того, что в древней культуре Балкан видят прямое продолжение более ранних цивилизаций Малой Азии.
Даже из этого, очень краткого перечня находок древних изделий из меди видно, что распространение ее шло из одного строго определенного центра, постепенно охватывая прилежащие области Ближнего Востока.
Бронзовый век и его истоки
Следующий наш герой — бронза. Где она была изобретена? Основную трудность в решении этого вопроса составляет проблема олова. Над ней бьется не одно поколение ученых. Но загадка не разгадана и поныне. Откуда, откуда древние брали олово?
Известно, что в центрах изготовления меди, о которых только что говорилось, олова вовсе не было или было очень мало. Большинство ученых считает, что его везли с Британских островов (через промежуточные порты Средиземного моря) и из древней Иберии (Испания). Однако ни в одном из этих районов бронзы не было, и она не могла быть изобретена, так как там еще не было медной металлургии.
Спектральный анализ закавказских бронзовых изделий позволил высказать гипотезу о том, что олово вывозили и из юго-восточной Азии.
В юго-восточной Азии примерно в это же время известен крупный очаг распространения целого ряда культурных достижений (культурные растения, одомашненные животные и т. д.).
Предметы из бронзы уже в IV тысячелетии до новой эры изготовлялись в Таиланде. Промежуточными пунктами на пути из Таиланда к древнему Ближнему Востоку и Закавказью могли служить древние порты Индии и Персидского залива. Сами названия металлических изделий в шумерском языке обнаруживают явное сходство с восточноазиатскими терминами: древнебирманское: кге — медь, малайское кепэ — клинок.
Интересно, что в древнюю Малую Азию (а возможно, и в страны близ Эгейского моря) олово доставлялось с Востока — из Ассирии. Кажется несколько усложненной выдвигаемая многими археологами гипотеза, по которой в бассейне Средиземного моря олово сначала везли с запада (из Иберии и Британии) на восток, а затем обратно. Стоит, однако, оговориться, что очень многие и весьма разнообразные изделия из сплавов меди с мышьяком, цинком, сурьмой, свинцом и т. д. на местном сырье в это же время известны в Малой Азии и Закавказье. Но, очевидно, благодаря превосходству собственно бронзы (то есть сплава меди с оловом) над всеми другими сплавами меди Малая Азия и некоторые близкие области продолжают ввозить олово до II тысячелетия до новой эры.
В начале II тысячелетия до новой эры в Малой Азии уже существует сыродутный способ изготовления железа. Недавние металлографические анализы клинков из Аладжа-Гююка (2100 год до новой эры) показали, что эти клинки сделаны из плавленного, а не метеоритного железа. Дошедшие до нас клинописные таблицы рубежа III—II тысячелетия до новой эры описывают жизнь староассирийских торговых колоний в Малой Азии. Ассирийские купцы, составившие эти таблицы, в основном занимались торговлей металлами. Из Ассирии они везли олово в Малую Азию, а оттуда самые предприимчивые из них пытались вывозить железо, которое в то время стоило в 40 раз дороже серебра и в 8 раз дороже золота. Но торговля железом строго контролировалась местными властями. Высокому уровню материальной культуры древней Малой Азии способствовало необычайно быстрое развитие торгового капитала.
По мнению многих ученых, хеттская монополия на железную металлургию явно и надолго задержала наступление «железного века».. После падения Хеттского государства секрет выплавки железа быстро распространяется в областях, сопредельных с хеттской: около XIV—XII века до новой эры — в Армении, с XI века до новой эры — в Колхиде, IX век — Урарту, области Верхнего Евфрата, откуда в огромных количествах железо доставлялось в Ассирию. К 1000 году до новой эры железо проникает в Индию, к XV—XII векам до новой эры — в Китай. А с середины I тысячелетия до новой эры железо уже царит во всей Западной Европе и особенно у римлян (V век до новой эры), где оно получает новое название, указывающее на связь Западной Европы с Востоком: латинское — ferium, ассирийское — parzillu, древнееврейское — Berzel, сванское — вегег.
Железо из дорогостоящего, дефицитного металла превращается в дешевый, доступный для воинов, пахарей, ремесленников материал — наступает «век железа».
Теперь остановимся и оглянемся назад: человек обратил внимание на металлы, использовал их как украшения, а затем начал производить металлические орудия труда. Медные, потом бронзовые и, наконец, железные. А почему в таком порядке? Почему не сразу железо? Ведь металлы человек не изобретал — они уже были. (Недавно рассчитано, например, что на древний Ближний Восток упало около 1 миллиона тонн метеоритного железа.)
Чтобы ответить на эти вопросы, попробуем понять, что связывало между собой все основные этапы века металла: переход от меди к бронзе и от бронзы к железу. Более того, хотелось бы выяснить, отчего в основном зависели эти переходы.
Вернемся опять к экспериментам. При моделировании древних металлургических операций исследователь должен ответить на главный вопрос: какая для этого нужна была температура? Как только мы обратили на это внимание, мы тут же вспомнили: температура плавления железа много выше, чем меди. Если так, то, может быть, от температуры многое зависело в развитии металлургии?
И тогда попытаемся рассмотреть весь процесс развития древней металлургии с точки зрения температурных возможностей каждой эпохи. Назовем эту основную характеристику температурным потенциалом эпохи. Итак…
После похищения огня
История технической цивилизации предваряется изобретением огня. Показательно, что у всех народов мира есть миф о похищении огня с неба. С той давней поры и до наших дней — долгое восхождение с вершинами, за которыми мы не всегда видим единый процесс: переход от костра к очагу, горну, особым плавильным печам, открытия новых видов топлива: от дерева — к древесному углю, позднее — к каменному углю, нефти и, наконец, к использованию электричества и атомной энергии.
Каждый следующий скачок мог произойти не раньше, чем появлялись для этого новые возможности повысить температуру. Представим для наглядности единый процесс развития технической цивилизации с точки зрения температурного потенциала эпохи в виде следующей схематической диаграммы роста температуры по тысячелетиям:
Первый важнейший после изобретения огня температурный скачок — переход от костра к печам (повышение температуры от 700 до 900° и выше). Именно в это время возникают два новых вида производства: медная металлургия и изготовление керамики.
Следующие тысячелетия (IV—II до н. э.) характеризуются началом и распространением производства бронзы. Как видно с периодом «бронзового века» не связан существенный подъем температурного потенциала эпохи. Такая стабильность могла бы, вероятно, иллюстрировать общую закономерность, наблюдаемую в эволюции: отсутствие необходимости преодолеть барьер (в случае бронзы — температурный) не всегда благоприятствует ускорению развития человека и его культуры. (Достаточно напомнить роль оледенения, которое явно способствовало быстрому становлению культуры пещерного человека.)
На рубеже III—II тысячелетий до новой эры происходит следующий температурный скачок (1400° и выше). И возникает новая пара ремесел: производство стекла (с использованием примеси железа как красящего вещества для цветных стекол) и железная металлургия (стекловидная масса образуется в качестве шлака).
Пока железо рассматривалось как побочный продукт другого производства, его просто выбрасывали. И оставалось оно шлаком до тех пор, пока человек не осознал самостоятельной ценности железа. А осознав, сразу стал ценить его необычайно дорого (в восемь раз дороже золота и в сорок раз дороже серебра).
В культурах бронзового века железо как шлак часто встречается в больших количествах, однако не менее полутора – двух тысячелетий должно было пройти до начала его особого изготовления.
Сама диаграмма доказывает, что все древние производства действительно представляли собой единое целое: видно, что для разных ремесел требуются одни и те же температуры. Этим отчасти объясняют те сложности, с которыми нередко сталкивается археолог при попытке установить, к какому виду деятельности относится находка. Так, например, трудно отличить стеклодувную печь от железоплавильной.
Не всегда облегчают дело и химические анализы остатков руды и шлаков.
Если груду топлива расположить вокруг костра в форме горшка, это может существенно повысить температуру. Первое такое расположение топлива было явно случайным. Но от него еще очень далеко до сознательного построения горна как бы в виде одного большого горшка — куполообразного глиняного свода.
Лингвист О. Н. Трубачев использовал модель горна у первобытных народов для объяснения, почему у древних славян (как и во многих других языках) слова «горн» и «горшок» происходят от одного корня. Так нерасчлененный характер ранних ремесел отразился и в языке.
На примере истории металлов видно, как привлечение методов современных естественных наук позволяет уточнить последовательность этапов развития материальной культуры человечества.
От экспериментального воспроизведения ученые переходят к построению общей картины того, как человек овладевал энергией и материальными ресурсами земного шара. Поэтому теперь об исследователе с полным правом можно сказать словами Б. Пастернака, который… назвал историка пророком, предсказывающим назад.