Культурная эволюция Homo sapiens. История изобретений: от освоения огня до открытия электричества - Рашид Шафигулин
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Довольно рано научились китайцы обращаться и с чугуном. Как я уже упоминал ранее, чугун слишком хрупкий, ломкий металл, что делает невозможным повседневное использование изготовленных из него предметов, и уж тем более — брони и оружия. Эти отрицательные качества чугуна вызваны избытком в нем углерода. Но китайцы убедились, что если чугунный предмет разогреть на воздухе до 800° или 900°, то он обезуглероживается, то есть, часть углерода выжигается из его поверхностного слоя. Другими словами, внутри предмет остается чугунным, но поверх чугунного сердечника образуется оболочка из низкоуглеродистого железа (стали). В итоге получается твердый, износостойкий инструмент, сравнимый с конечным продуктом западной ковки. Но на Западе оболочка из стали формируется над сердечником из кованого железа также путем ковки, что делает процесс более медленным и затратным. Китайская технология была гораздо эффективнее. Китайские литые предметы уже имели требуемую точную форму, в то время как западные кузнецы должны были добиваться такого результата вручную, в процессе ковки. Китайцы могли массово производить литые инструменты со стальными кожухами всех видов, в то время как западные кузнецы должны были делать их по одному. Примерно к 250 году до нашей эры на одном чугунолитейном заводе в Сычуани работало 1000 человек, и китайцы производили гораздо больше железа литьем, чем ковкой.
Где-то после первого года нашей эры в период правления династии Хань был построен ряд крупных доменных печей в провинции Хэнань, в Центральной долине Хуан-Хо (недалеко от Аньяна). Здесь были изготовлены сотни сельскохозяйственных инструментов (тесла и лопаты) из чугуна, причем каждый инструмент нес на себе клеймо «Хэнань № 1.» Эта конкретная доменная печь, Хэнань № 1, ранее была известна из письменных источников, но теперь она обнаружена и частично раскопана. Даже сегодня удивляют масштабы, в каких велось производство. Глиняный пол печи размером 4 на 3 метра в толщину достигал 3-х метров. Стены печи были из огнеупорного кирпича высотой в три метра. Печь вмещала 50 тонн топлива, руды и флюса, а фурмы (приспособление для вдувания газа или кислорода в металлургическую печь) диаметром 26 см пропускали нагнетаемый воздух из мехов. Такая печь могла производить несколько тонн железа в день! А ведь она была только одной из серии. Остатки производственных циклов показывают, что хэнаньский чугун по качеству сравним с чугуном, полученным в современной доменной печи.
Печь «Хэнань № 3» знаменовала собой еще больший технологический прорыв. В этом комплексе китайцы не разогревали чугун, чтобы сделать стальную оболочку, а плавили чугун и «уплотняли» его. Расплавленное железо перемешивали, чтобы дать воздуху войти в контакт с ним, превращая весь расплав непосредственно в сталь или в кованое железо (shútiě 熟铁). На Западе этот процесс был изобретен только в 18-м веке.
Вероятно, немного позже китайцы стали использовать доменные печи для производства стали еще более простым способом — они плавили вместе кованое и чугунное железо. Это означает, по сути, что они поняли: химия стали была промежуточной между химией чугуна и химией кованого железа. Конечно, они не могли теоретически обосновать это открытие, но хорошо усвоили практику. Легенда связывает это открытие с изготовлением меча первого императора Хань путем плавки, а не ковки, в 230 году до н. э. История создания меча была записана в 370 году н. э., и убедительно показывает, что процесс плавки кованного и чугунного железа был полностью понят почти за четверть тысячелетия до новой эры, по крайней мере, в практическом плане. Загадочное высказывание, сделанное около 270 года нашей эры, говорит о «гармонии твердого и мягкого» в таком плавлении. Значительно позже на Западе этот процесс также будет изобретен и получит название мартеновского производства стали (фирмы Siemens-Martin).
Китайцы не просто создали новые инструменты из железа, но и использовали их с огромным эффектом. Стальные орудия позволили династии Хань (206 г. до н. э.-220 г. н. э.) интенсивно развивать сельское хозяйство и осуществить крупные ирригационные и дренажные проекты. Все это способствовало повышению материального благосостояния населения, а также его немалому увеличению. Хань, по-видимому, использовали свои железные и стальные технологии, чтобы добиться превосходства над «варварами» к северу и югу от страны. С этой целью имперские эдикты запрещали экспорт железных инструментов и оружия, а в 117 году до н. э. железо, также как и соль, были объявлены государственными монополиями.
Железо производящая промышленность процветала в Китае в течение многих веков. Китайцы начали сооружать чугунные подвесные мосты с VI века н. э, за 1200 лет до европейцев. Производство железа и стали в период династии Сун было больше, чем во всей ранней индустриальной Европе. В 1061 году нашей эры китайцы использовали 53 тонны чугуна для строительства 13-этажной пагоды храма Юйцуань Сы (玉泉寺 Yuquan Si) в Данян (當陽市) провинции Хубей.
У соседки Китая, Индии господствовала традиция ковки железа. В IV веке нашей эры царь Гуптов Чандра II воздвиг гигантскую железную колонну в честь Гаруды, представителя Вишну. Колонна и сегодня стоит во внутреннем дворе храма за пределами Дели. Она достигает в высоту 7 м, весит шесть тонн и сделана из железа настолько чистого (99,72 %), что не заржавела за 1600 лет, невзирая на все перипетии погоды. Это самый большой в мире кусок кованого железа, дошедший до нас с древних времен. [14]
Почему железо?
Безусловно, именно высокие механические качества железа, общедоступность железных руд и дешевизна нового металла обеспечили вытеснение им бронзы, а также камня, который оставался важным материалом для производства орудий в бронзовом веке. Несомненно, это привело к техническому перевороту, вызванному распространением железа, и намного расширило власть человека над природой. Железный топор и соха с железным лемехом позволили значительно увеличить площади обрабатываемых земель, и притом не только в безлесных, но и в лесных местностях. Умножились и стали более совершенными оросительные и мелиоративные сооружения. Ускорилось развитие ремесла, в особенности кузнечного и оружейного. Улучшилась обработка дерева для целей домостроительства, производство средств транспорта (судов, колесниц и т. п.), изготовление утвари. Все ремесленники — от сапожников до каменщиков и рудокопов — получили новые, более совершенные инструменты [15].
Но это было намного позже. Так почему, несмотря на то, что железо — самый распространенный в мире металл, оно было поздно освоено человеком? К технологии получения качественного металла из железных руд человечеству пришлось идти долгое время, почти тысячелетия, и как мы знаем, все эти тысячелетия кузнецы получали из железа украшения и предметы ритуального характера,
