Класична античність

 

ЗМІСТ

 

• Колиска європейської культури
• Не в кожній темній кімнаті є чорна кішка
• «Кінець військової звитяги!»
• Чому шестерні мають більше шести зубців
• Хто убив чотирьох слонів і черепаху
• Що умів давній комп’ютер
• Який на вигляд ліфт для корабля
• «Еврика!», або Історія однієї корони
• Що можна зробити за допомогою голки, покладеної у воду на очеретяне стебло
• Що спільне у Пергама, пергаменту і пергаментного паперу
• Що за звір — астролябія
• Коли дороги мостили, а мости зводили
• Секрети давніх ковалів
• Чому вітражі робили з маленьких скелець
• Геній античного світу — Герон
• Паперова революція
• «Флюгер землетрусів», або Історія винайдення маятника
• Історія одного хитруна, або Перші друковані видання
• Сандалії для коней
• Від алхімії до хімії та фармацевтики
• Який завдовжки має бути підвісний міст, щоб увійти в книгу рекордів Гіннеса
• Хто випередив Colgate, створивши зубну пасту раніше на… 1500 років
• Давні «вогняні колодязі», або Як дістати нафту із земних надр

Колиска європейської культури

До V століття до н. е. людство остаточно оговталося від потрясінь, пов’язаних із розпадом давніх цивілізацій бронзового віку. Період історії, який давньогрецький поет Гомер характеризував як «темні віки» через загальний занепад культури, втрату писемності та значної частини технологій, добіг кінця. Настали часи розквіту Стародавньої Греції та Стародавнього Риму. Історики називають цю епоху класичною античністю.

 

Розвинене мореплавство дало давнім грекам змогу не лише розселитися вздовж європейських берегів Середземного та Чорного морів, а й підтримувати зв’язки з державами Стародавнього Сходу, переймаючи у них найпередовіші на той момент технології. Особливістю давньогрецьких поселень того періоду були поліси — міські центри, навколо яких об’єднувалися сільські громади. Такі формування утворювали стародавні міста-держави, де всі громадяни мали певні права та обов’язки. Саме в полісах виникло поняття демократії — системи державного управління, яка ґрунтується на методі колективного ухвалення рішень з рівним впливом усіх учасників на результат процесу.

 

Еллада (так давні греки називали свою країну), очолювана наймогутнішим полісом того часу — Афінами, — досить швидко досягла економічного процвітання. Однак численні затяжні війни між полісами перешкоджали розвитку цивілізації, аж поки видатний полководець давнини Александр Македонський не завоював усі давньогрецькі поліси, а також Перську імперію, Стародавній Єгипет і частково Індію. Македонська імперія, яка стала найбільшою державою античного світу, сприяла повсюдному поширенню культури давніх греків.

 

І навіть після завоювання Греції Римською республікою у 146 році до н. е. багато досягнень елліністичної культури використовувалися Римською імперією, яка проіснувала кілька століть, і були покладені в основу наступної європейської культури.

 

Відкриття та винаходи, зроблені в період класичної античності, стали фундаментом сучасної науки і значним внеском у розвиток людства. Утім, було б помилкою вважати, що всі тогочасні досягнення науково-технічного прогресу пов’язані лише з греко-римською цивілізацією. У Східній Азії активно розвивалася культура Стародавнього Китаю. Катастрофа бронзового віку, що знищила цивілізації Близького Сходу, оминула Піднебесну імперію (так здавна називають території, контрольовані китайським імператором), тому її жителі не втратили досвіду попередніх поколінь. І тоді, коли європейським народам довелося розробляти нову писемність та заново винаходити багато технологій, китайці примножували свої знання. Саме з цієї причини велика частина всіх відомих на сьогоднішній день винаходів людства походить з Китаю.

 

Не в кожній темній кімнаті є чорна кішка

Сьогодні, коли фотокамера є в кожному смартфоні, стало вже звичним, що будь-хто може за бажання в той чи інший час відобразити на знімку навколишній пейзаж чи своїх друзів та знайомих. Для цього не потрібно мати якісь особливі навички, досить просто навести камеру в потрібний бік і натиснути на кнопку. Але, звісно, так було геть не завжди. У давнину, коли жодних фотокамер просто не існувало, достовірно відобразити навколишню дійсність могли лише художники, які мали відчуття пропорцій і просторову уяву.

 

Першим кроком до спрощення процесу створення зображень став винахід китайського філософа Мо-цзи (400 рік до н. е.). Він зауважив: якщо зробити невеликий отвір у стіні темного приміщення, то на протилежній стіні з’явиться перевернене зображення того, що відбувається на вулиці. Пізніше давньогрецький учений Арістотель докладно описав і проаналізував принцип цього явища, а через багато століть, у 1604 році, Йоганн Кеплер вперше застосував для нього латинську назву «камера-обскура» (темна кімната), під якою цей оптичний пристрій відомий до цього дня.

 

Видатний італійський учений і художник Леонардо да Вінчі першим припустив, що людське око подібне до камери-обскури, а також здогадався використовувати її оптичний ефект для своїх картин, обводячи предмети відображені на полотні. Пізніше делла Порта додав в отвір камери-обскури увігнуту лінзу, завдяки чому вдалося зробити зображення яскравішим. До речі, архітекторів цей пристрій зацікавив можливістю точних обмірів будівель та пам’ятників без необхідності безпосереднього контакту з ними. Крім того, камеру-обскуру широко використовували вчені-астрономи, які з її допомогою спостерігали сонячні затемнення та плями на Сонці (це значно безпечніше для зору, ніж дивитися на світло крізь телескоп).

 

У 1686 році баварець Йоганнес Цан удосконалив конструкцію камери-обскури, зробивши її зручнішою для використання. Він спроєктував коробку портативних розмірів, яку можна було носити із собою (до цього камери-обскури були темними кімнатами у прямому розумінні). А головне, він помістив у камеру дзеркало під кутом 45 градусів, завдяки чому зображення проєктувалося на горизонтальну пластину не в перевернутому, а в цілком звичному вигляді. Такий пристрій застосовували як відомі художники (такі як Вермер і Каналетто), так і звичайні люди, адже обвести олівцем картинку на папері нескладно.

 

Згодом, коли було відкрито світлохімічні реакції, з’явилася можливість фіксувати зображення без олівця чи пензля — так було винайдено фотографію. Але це вже зовсім інша історія...

 

«Кінець військової звитяги!»

399 року до н. е. Діонісій Старший, який правив грецькою колонією Сиракузи на острові Сицилія, готувався до війни з Карфагеном — фінікійською державою, розташованою на середземноморському узбережжі Африки. Він зібрав усіх ремісників і пообіцяв гарну винагороду тому, хто вигадає зброю, здатну вражати карфагенські кораблі ще до того, як вони наблизяться до берега. У результаті було винайдено найпотужнішу зброю Стародавнього світу, яка була машиною для метання стріл — по суті, луком величезних розмірів, здатним посилати великі важкі стріли значно далі, ніж це вдавалося найсильнішому лучнику. Уже 397 року до н. е. Діонісій застосував такі стріломети з берега проти карфагенських кораблів. Нова зброя виявилася такою ефективною і вражаючою, що навіть цар Архідам, правитель Спарти — держави, відомої на весь світ своїми безстрашними і непереможними воїнами, — побачивши двометрову сиракузьку стрілу, вигукнув: «От і кінець військової звитяги!»

 

Стріломети почали широко використовувати не тільки як зброю берегової оборони, але і як засіб боротьби із важкоозброєними воїнами. Оскільки величезні стріли були здатні пробивати будь-які щити та броню, греки стали називати таку зброю «катапелтес» — від слів κατα і πέλτη (проти щита). Звідси й походить відоме нам сьогодні слово «катапульта».

 

Пізніше греки винайшли метальні машини, здатні стріляти камінням навісом — тобто не по прямій, а дугою: спочатку камінь летить вгору, а потім падає вниз. Таким чином, наприклад, снаряди могли перелітати через стіни фортеці. Примітно, що і ці каменемети греки також називали катапультами, розуміючи під цим словом будь-яку метальну зброю. Для уточнення вони додавали друге слово: евтитон (такий, що стріляє горизонтально) для стрілометів або палінтон (такий, що стріляє навісом) для каменеметів. Пізніше у римлян слово «катапульта» набуло певного змісту — так почали називати тільки зброю для метання стріл, а каменемети іменувалися балістами (від давньогрецького βαλλιστης — кидати).

 

Однак у часи пізньої Римської імперії існувало вже стільки різних видів метальних машин, що назви остаточно переплуталися (наприклад, встановлені на візки стріломети відомі як каробалісти), тому в даний час стріломети часто називають балістами, а каменемети — катапультами.

 

І катапульти, і балісти широко застосовувалися на суші й на морі у всіх війнах Старого Світу (тобто Європи, Азії й Африки) з часів Александра Македонського. Навіть після винайдення вогнепальних гармат катапульти не були забуті. Наприклад, під час Першої світової війни їх використовували для метання гранат. Нині катапульти особливої конструкції використовуються для запуску літаків з авіаносців. Крім того, розробляються спеціальні катапульти для запуску вантажних космічних кораблів із поверхні планети (запускати таким чином пілотовані кораблі не вийде, оскільки живий організм не здатний витримати перевантаження, викликані великим прискоренням).

 

Чому шестерні мають більше шести зубців

Нині важко знайти таку машину, у якій не було б зубчастих механізмів або просто шестерень. Як можна здогадатися, зубчаста передача щось передає, причому у процесі якимось чином беруть участь зуби. Виступи, розташовані по краю зубчастого колеса, дійсно чимось нагадують зуби (щоб не плутати з анатомічними, їх прийнято називати зубцями). Коли таке колесо крутиться, зубці одного колеса чіпляються за зубці іншого, змушуючи його обертатися. Інакше кажучи, одне зубчасте колесо передає обертання іншому, звідси і передача.

 

Між іншим, мало хто може правильно пояснити, чому зубчасті колеса прийнято називати шестернями. Насправді відповідь проста. Для того, щоб два зубчасті колеса мали надійне зчеплення, у них завжди мають контактувати не менше шести зубців — три з одного боку і три з іншого. А щоб це правило могло виконуватися, у зубчастого колеса має бути не менше шести зубців, інакше три з них ніяк не зможуть опинитися з одного боку. Власне, звідси й назва — «шестерня», тобто колесо з шістьма зубцями. До речі, інженери називають шестернями тільки ті зубчасті колеса, які передають обертання, а ті, які приймають обертання, у них прийнято називати просто колесами. Утім, іноді ці інженери перетворюють зубчасті колеса на таке, що одразу і не впізнаєш! Вигинають і скручують їх найхитрішим чином або, припустімо, використовують замість одного із зубчастих коліс зубчасту рейку.

 

У такому разі шестерня може обертатися за годинниковою стрілкою або проти неї, а рейка переміщається в той чи інший бік.

Однак такими хитромудрими зубчасті передачі були не завжди. Перший опис зубчастої передачі, зроблений у Китаї в IV столітті до н. е., свідчить, що зубчасті колеса того часу були мало схожі на сучасні. Як зубці використовувалися дерев’яні стрижні-шпеньки, які розташовувалися із зовнішнього краю звичайних дерев’яних коліс. Сьогодні таку зубчасту передачу називають цівковою. Аналогічні механізми трохи пізніше використовувалися в Єгипті, де з їхньою допомогою оберталося велике колесо з великою кількістю ковшів, які зачерпували воду з Нілу для зрошення полів. Пристрій приводив у дію бик, який ходив по колу.

 

У різний час свої пропозиції щодо вдосконалення зубчастих передач пропонували Архімед і Леонардо да Вінчі, але значного поширення такі механізми довгий час не набували з тієї простої причини, що люди не могли знайти для них сфери застосування. Ситуація докорінно змінилася після винайдення парової машини: виникла необхідність передавати великі потужності, яких до її появи просто не існувало. Потрібно було конструювати редуктори із зубчастими передачами з металу, а з розвитком промисловості поширення зубчастих передач ставало все більшим. Сьогодні існують як мініатюрні шестерні у наручних годинниках, так і гігантські кількатонні зубчасті колеса, які використовуються в конструкціях підйомних мостів. Найрізноманітніші види зубчастих передач активно застосовуються у робототехніці і навіть у нанотехнологіях, де шестернями є молекули із зубцями з атомів, які можна побачити лише за допомогою потужного електронного мікроскопа.

 

Хто убив чотирьох слонів і черепаху

У міфології різних народів Земля була гігантським плоским диском, оточеним нескінченним океаном Всесвіту. І причини такого уявлення досить легко пояснити, адже на доступних для спостереження людиною відстанях кривизна земної поверхні досить незначна, через що і здається, що Земля — це плоска рівнина, подекуди на ній є пагорби і гори, а подекуди — рови та западини.

 

У тому, що Земля плоска, були переконані у Вавилоні, Стародавньому Єгипті та Стародавній Індії. Цієї ж думки дотримувалися давньогрецькі філософи Фалес, Геродот, Демокріт, Анаксагор. Однак ще наприкінці VI ст. до н. е. видатний математик і філософ Піфагор висунув ідею про кулясту Землю. Щоправда, єдиним аргументом на користь цієї теорії у нього було те, що куля — це найпрекрасніша форма в природі, а значить, Земля просто повинна бути величезною кулею (не стануть же боги створювати бозна-що!).

 

Першим, чиї припущення про кулеподібність Землі були науково обґрунтовані, став Арістотель. 360 року до н. е. на підставі географічних та астрономічних спостережень він записав кілька доказів на користь того, що Земля кругла:

 

• Що далі йти на північ, то вищою стає Полярна зірка. На півдні ж видно зірки, які не видно на півночі.
• При пересуванні з одного місця на інше змінюються горизонт і положення зірок на небі, а на екваторі сузір’я знаходяться найвище.
• Тінь від Землі, що падає на Місяць під час місячного затемнення, завжди кругла.

 

Правильною була і здогадка Арістотеля щодо причини кулеподібності нашої планети. Він міркував так:

 

• Якщо кинути камінь угору, він упаде, і при цьому не має значення, з якою силою кидати, місце приземлення не зміниться. А значить, усі тіла тяжіють до центру Землі, і сама Земля має кулеподібну форму за необхідністю, оскільки матерія, з якої вона складається, збиралася навколо центру тяжіння і неминуче утворила кулю.

 

Видатний учений помилився в одному: він вважав Землю нерухомою, а її центр — заодно і центром Всесвіту, навколо якого обертаються всі небесні світила.

Утім, через десять років, 350 року до н. е., учень Арістотеля Гераклід Понтійський не тільки висунув ідею про обертання Землі навколо своєї осі, пояснюючи цим зміну дня й ночі, але й припустив, що «Земля у певному розумінні рухається, а Сонце у певному розумінні нерухоме».

 

Трохи пізніше, 280 року до н. е., давньогрецький астроном, математик і філософ Аристарх Самоський за допомогою математичних обчислень зміг довести, що це Земля обертається навколо Сонця, а не навпаки, а також визначив відстань до Сонця та Місяця.

У середині III століття до н. е. інший грецький учений Ератосфен, вимірюючи довжину сонячної тіні від вертикально увіткнутої палички в той самий час у різних місцях Землі, зміг досить точно обчислити довжину екватора, а потім і діаметр нашої планети.

 

Накопичених знань було цілком достатньо, щоб освічені люди змогли назавжди покінчити з уявленням про плоску землю. Однак, на превеликий жаль, в історії людства періоди великих відкриттів і науково-технічного прогресу закономірно змінювалися темними часами неуцтва та мракобісся. Так було наприкінці бронзового віку, так сталося і на початку Середньовіччя (V–VI століття н. е.) — майже через тисячоліття після відкриттів давніх греків у суспільстві знову поширилася теорія про те, що Земля плоска. Залишається сподіватися, що подібні часи занепаду науки назавжди залишаться в минулому і вченим більше не доведеться боротися за істину з неуками.

 

Що умів давній комп’ютер

4 квітня 1900 року грецький ловець губок Лікопантіс, який досліджував глибини Егейського моря неподалік острова Антикітера, виявив затонулий античний корабель. Підйом давніх артефактів на поверхню тривав майже цілий рік. Серед знахідок були бронзові та мармурові статуї, музичні інструменти, залишки меблів, ювелірні вироби та монети, посуд із кераміки та скла. Однак найбільше зацікавлення вчених викликав покритий морськими нашаруваннями загадковий механізм із бронзи, позеленілої від часу. Довгий час ніхто не міг пояснити призначення набору шестерень, злитих в одну грудку, поки в 1951 році англійський історик Дерек Джон де Солла Прайс не довів, що механізм є унікальним механічним обчислювальним пристроєм або, іншими словами, аналоговим комп’ютером. Завдяки монетам, знайденим на кораблі, вдалося приблизно визначити дату, коли судно затонуло, — близько 85 року до н. е. Але опис такого аналогового комп’ютера неодноразово трапляється у різних літературних творах давньогрецьких авторів ще III століття до н. е.

 

Що таке комп’ютер, більш-менш зрозуміло — кожен із нас не один раз бачив різні комп’ютери і, напевно, чув, що з їх допомогою можна не тільки грати у відеоігри та користуватися Інтернетом, але й керувати різними складними сучасними системами: від увімкнення та вимкнення світлофорів на міському перехресті до управління космічними кораблями. Утім, сам собою комп’ютер — це лише обчислювальний пристрій, який тільки і вміє, що дуже швидко додавати і віднімати. Для того щоб він виконував якісь корисні функції, його потрібно запрограмувати, тобто змусити його обчислювати якісь вхідні дані за певними формулами, щоб отримати готовий результат на виході. Наприклад, коли в комп’ютерній грі ми натискаємо на клавішу управління персонажем, комп’ютер дуже швидко обробляє різні комбінації, задані йому програмою, у результаті чого на екрані відображається рух цього самого персонажа в потрібний бік.

 

Слово «аналоговий» (у перекладі з давньогрецької — відповідний) означає, що у пристрої використовується якийсь процес, відповідний тому чи іншому явищу. Наприклад, при нагріванні рідини на 1 градус її рівень у трубці піднімається на 1 міліметр. За цим принципом діє усім нам знайомий аналоговий термометр, за допомогою якого завжди можна визначити температуру. У ньому висота рівня рідини є аналогом температури навколишнього повітря. При цьому не потрібно робити жодних додаткових розрахунків або використовувати додаткові пристрої.

 

Ось і в антикітерському аналоговому комп’ютері використовувалися шестерні з трикутними зубцями як аналоги положення Сонця та Місяця на небосхилі. Повертаючи ручку, можна було точно визначити дати сонячних і місячних затемнень на десятиліття вперед, а також відобразити положення небесних тіл у будь-який з обраних днів. Крім того, цей пристрій використовувався для відстеження дат проведення давніх Олімпійських ігор та інших важливих заходів.

Лише 2016 року вченим удалося остаточно розшифрувати всі виявлені на механізмі написи, а 2021 року — створити діючу модель придуманого понад два тисячоліття тому обчислювального пристрою.

 

Який на вигляд ліфт для корабля

У давньогрецькій міфології розповідається про аргонавтів — відважних мореплавців, які вирушили на кораблі «Арго» в небезпечну подорож за Золотим руном, що символізувало багатство і достаток. Якось аргонавтам довелося дванадцять днів нести корабель на своїх плечах через спекотну Лівійську пустелю, щоб переправити його із Середземного моря в Тритонійське озеро. Насправді випадки, коли мореплавці переносили величезні дерев’яні кораблі з однієї водойми до іншої, були звичайним явищем у ті часи (приблизно як у сучасних велосипедистів: якщо ти зібрався в подорож, будь готовий, що не тільки транспорт нестиме тебе, а й ти його). Навіть знаменитий водний шлях Стародавньої Русі «із варяг у греки», яким аж до XII століття перевозилися товари з північних держав Варязького (нині Балтійського) моря до Константинополя (сьогоднішнього Стамбула), мав сухопутні ділянки, де мандрівникам доводилося кілька кілометрів тягнути кораблі на собі. А це відбувалося через півтора тисячоліття після розквіту мореплавства у Стародавній Греції...

 

Слід зазначити, що далеко не завжди носити кораблі доводилося тільки через те, що між двома водоймами був відсутній канал, який з’єднував їх. Іноді річкове русло перетинав уступ з гірської породи, унаслідок чого утворювалися річкові пороги чи навіть водоспади. Течія в цьому місці була дуже швидкою і бурхливою, тут і там на поверхню річки виходили гострі скелі, а рівень річки вище і нижче за течією був на різній висоті. Давні мандрівники розуміли, що на таких ділянках їхні кораблі просто розіб’ються і затонуть, тому завчасно причалювали до берега і переносили їх уздовж річки на руках.

 

Згодом кораблі ставали все більшими і важчими. Сучасну річкову баржу (особливо завантажену) зможе підняти далеко не всякий кран, не те що команда матросів. І хоча судноплавні канали вже давно прорили, з’єднавши між собою всі моря, річки та озера, різні рівні водойм нікуди не поділися: десь річка, як і раніше, тече по височині, десь у низині. Щоб не тягати кораблі суходолом, люди придумали особливі «водяні ліфти» — шлюзи.

Уявіть собі величезну ванну з воротами з двох боків — саме так і виглядає шлюз. Після того, як судно заходить до цієї «ванни» крізь перші ворота, вони щільно закриваються.

Якщо потрібно підняти судно вище, у шлюз починає набиратися вода (так само, як у звичайну ванну) — її рівень піднімається, і судно спливає. Якщо корабель потрібно опустити, воду зі шлюзу випускають (згадуємо ванну, з якої зливають воду). Після того як рівень води досягне необхідної висоти, відкриваються другі ворота, і судно продовжує свій шлях.

 

Перший подібний судноплавний «ліфт» був побудований у Китаї в 984 році н. е. Але достовірно відомо, що, починаючи ще з XIII століття до н. е., в Єгипті робили спроби створити так званий Канал фараонів, який з’єднав би Червоне море з Нілом. Арістотель стверджував, що рівень моря був вищим за рівень ріки, тому будівництво щоразу доводилося припиняти через «побоювання зіпсувати річкову воду морською». Однак давньогрецький історик Діодор Сицилійський стверджує, що у 283 році до н. е., за часів правління Птолемея II, удалося добудувати канал завдяки створенню хитромудрої інженерної споруди, що дала змогу вирішити проблему перепаду висот і можливого засолення нільської води та ґрунту. Канал цей проіснував кілька тисячоліть — до VIII століття. Наполеон Бонапарт, який відвідав околиці Каналу фараонів під час свого Єгипетського походу, описував залишки стародавньої споруди як рів завширшки близько 49 метрів, досить глибокий, щоб у нього міг повністю зануритися кінний вершник. І хоча сьогодні від каналу не залишилося навіть слідів, численні історичні свідчення вказують на те, що єгипетські шлюзи таки існували.

 

 

«Еврика!», або Історія однієї корони

287 року до н. е. у Сиракузах народився один із найбільших учених та винахідників людства Архімед. Ця людина зробила для прогресу більше, ніж значна частина представників науки як до, так і після нього. За своє життя Архімед здійснив низку важливих відкриттів в алгебрі та геометрії, помітно просунув вперед фізику і фактично заклав основи механіки та гідростатики — дисциплін, без яких сучасний світ з усіма його благами був би неможливим. Багато наукових праць Архімеда настільки випередили свій час, що їх змогли правильно оцінити лише майже через два тисячоліття — у XVII столітті з появою диференціального та інтегрального обчислень. Внесок Архімеда в прогрес людства приніс йому гучну славу ще за життя.

 

Завдяки родинним зв’язкам із царем Сиракуз Гієроном II Архімед зміг здобути освіту в науково-культурному центрі того часу — єгипетській Александрії. Знаменита Александрійська бібліотека, у якій зберігалося понад 700 тисяч рукописів, стала невичерпним джерелом для юнака, який прагнув знань. Якось, коли Архімеда запитали, хто його найкращий друг, він відповів: «Математика». Давньогрецький письменник і філософ Плутарх писав, що Архімед був так одержимий наукою, що дуже часто через напружену роботу забував їсти, міняти одяг і приводити себе до ладу.

 

Найпопулярніше відкриття Архімеда — закон, який пояснює фізичні принципи при зануренні будь-якого предмета в рідину, — спало на думку видатному вченому саме під час купання. Архімед розмірковував над завданням: як довести, що корона зроблена не з чистого золота, не пошкодивши її при цьому? Занурюючись у ванну, вчений побачив, як вода почала виливатися на підлогу через край, і зрозумів, що об’єм витісненої води дорівнює об’єму зануреного в неї тіла. Тому, зануривши у воду корону, можна виміряти об’єм витісненої води і таким чином точно дізнатися об’єм самої корони. А знаючи об’єм і вагу корони, вже легко було визначити щільність матеріалу, із якого вона зроблена, і, відповідно, визначити, золото це чи якийсь інший метал. Архімед так зрадів своєму відкриттю, що вискочив із купальні і, як був голий, з вигуками «Еврика!» («Знайшов!») побіг додому, щоб швидше перевірити свою теорію. Пізніше, розвиваючи свою думку, геніальний учений дійшов висновку, що на занурене в рідину тіло діє виштовхувальна сила, яка дорівнює вазі витісненої рідини, — цей фізичний закон використовується в даний час при проєктуванні кораблів, підводних човнів, батискафів, повітряних куль і дирижаблів, а також різних гідравлічних систем.

 

Крім усього іншого, Архімед ввів поняття центру ваги тіла і дав математичне визначення закону важеля (сам учений настільки надихнувся цим відкриттям, що вигукнув: «Дайте мені точку опори, і я переверну Землю!»), побудував перший планетарій, а також розробив систему блоків та противаг для завантаження та розвантаження суден у порту Сиракуз.

 

Створений ним ще в юності «архімедів гвинт» — водопідйомний механізм для поливу полів — не тільки знайомий кожній домогосподарці завдяки звичайній м’ясорубці, але і є прообразом корабельних гвинтів та повітряних пропелерів. Придуманий Архімедом одометр, або лічильник пройденого шляху, є обов’язковою частиною будь-якого автомобіля.

 

214 року до н. е. Сиракузи зазнали нападу римлян під час Другої Пунічної війни. 73-річний Архімед очолив оборону рідного міста, спрямувавши свій інженерний геній на створення військових машин. Спроєктовані вченим катапульти кидали у ворога важке каміння, а гігантські «кігті Архімеда» захоплювали римські галери і жбурляли їх на кручі біля підніжжя міської стіни. «Промінь смерті» — система дзеркал, що збирали сонячне світло в один потужний потік, — підпалював вітрила ворожих кораблів на відстані. Нападники відступили, проте вже вночі зробили нову спробу захопити місто. Але цього разу вояк, які непомітно підібралися до міських стін, зустріли «скорпіони» — машини, що вражали ворога короткими стрілами крізь спеціальні отвори в стінах. Після кількох невдалих спроб римляни відмовилися від думки взяти місто штурмом та перейшли до облоги. Як писав відомий історик давнини Полібій, римляни легко взяли б Сиракузи, якби хтось «забрав із цього міста одного діда». На жаль, унаслідок зради Сиракузи все ж таки захопили. Попри те, що римський воєначальник Марцелла наказав ні в якому разі не вбивати Архімеда, а взяти його живим, видатний учений загинув від меча легіонера. За переказами, перед загибеллю Архімед попросив солдата трохи зачекати, щоб задача, над якою він працював на той момент, була розв’язана.

 

 

Що можна зробити за допомогою голки, покладеної у воду на очеретяне стебло

Якщо ви колись опинялися в незнайомому місці, то, напевно, відчували розгубленість та безпорадність, які при цьому виникають. У який бік іти? Як запам’ятати дорогу, щоб потім повернутися назад? Звісно, коли поблизу є якісь люди, завжди можна попросити допомоги у них, адже якщо вони знайомі з цим місцем, то орієнтуються набагато краще. Значно неприємніше опинитися в такій ситуації десь у безлюдному лісі, полі чи горах. Між іншим, найправильнішим рішенням у цьому випадку (наприклад, якщо ви заблукали у лісі, збираючи гриби) буде не метушитися у пошуках правильного шляху, а просто знайти безпечну галявину й сидіти там, очікуючи, коли вас знайдуть, щоб не заблукати ще більше.

 

Головне, щоб хтось із ваших близьких знав, що ви пішли по гриби, і міг звернутися до рятувальних служб за допомогою, якщо ви не повернулися вчасно.

Проте, як можна здогадатися, рятувальні служби існували далеко не завжди, тому людям доводилося розраховувати лише на власні сили. Ще в давнину мисливці вміли визначати сторони світу за мохом на деревах, мурашниками, пеньками, станом ґрунту поблизу каменів і навіть за кольором трави. Найбільш майстерними в орієнтуванні були мореплавці. Далеко від берега, оточені сотнями кілометрів води, вони вміли визначати своє положення за зірками, напрямком вітрів і морських течій.

 

221 року до н. е. у Китаї було винайдено пристрій, який згодом здійснив справжню революцію у навігації. Якось жителі місцевості біля підніжжя темно-червоної гори (вона так і називалася — Хуншань, тобто Червона гора), помітили, що деякі камені цієї гори мають «магічну» властивість притягувати залізо. Насправді і колір гори, і її магнетизм пояснювалися високим вмістом оксиду природного заліза — магнетиту. Виявилося, що коли з «магічного» каменю (китайці називали його «циші» — велелюбний камінь) зробити невелику ложку і покласти її на рівну поверхню, то трохи згодом ця ложка обов’язково повернеться так, що її ручка вказуватиме південний напрямок. Китайці назвали цю ложку «синань» (тобто відшукувач півдня). Звичайно, напрямок, указаний ложкою, був неточним, але згодом винахід удосконалили: ложку відполірували до блиску і помістили на гладеньку тарілку з бронзи. Так був створений перший компас (сучасна назва цього пристрою походить від італійського compassio — вимірювати кроками).

 

Слід сказати, що прилад був досить громіздким, тому китайці використовували його не для орієнтування на місцевості, а для планування могил та будівель відповідно до принципів фен-шуй — особливої практики, яка, як вважається, дозволяє вибирати місця із найбільш сприятливою енергетикою. Утім, у ХІ столітті (усього-на-всього через 1300 років), китайський учений Шень Ко здогадався зробити замість ложки голку і помістити її у воду на стеблині очерету. Новий прилад, який отримав назву «чжинаньчжень» (стрілка, що вказує на південь), став набагато компактнішим, і його вже можна було носити із собою. Тепер мандрівники та мореплавці мали змогу визначати курс навіть у погану погоду, коли небо затягнуте хмарами чи туманом, а отже, могли вирушати у далекі мандри зі значно меншим ризиком. Багато в чому завдяки саме цьому простому приладу людству вдалося зробити всі наступні географічні відкриття і освоїти нашу планету.

 

Навіть сьогодні, в епоху супутникової навігації, коли за допомогою звичайного смартфона можна просто і швидко визначити шлях до будь-якого цікавого для вас місця, а потім дійти або доїхати туди за голосовими підказками («прямо», «праворуч», «ліворуч»), компас залишається важливим і незамінним у багатьох куточках нашої планети. Перш за все він потрібен там, де немає зв’язку та електрики. Як будь-який простий інструмент, компас завжди прийде на допомогу всюди, де складна електроніка з якихось причин вийде з ладу.

 

Що спільне у Пергама, пергаменту і пергаментного паперу

За свідченням давньоримського письменника Плінія Старшого, у II столітті до н. е. місто Пергам, розташоване на території сучасної Туреччини, стало науково-культурним центром Малої Азії. Пергамська бібліотека мала таку популярність, що почала всерйоз змагатися з легендарною Александрійською. З цієї причини правителі Єгипту просто заборонили вивезення папірусу за межі своєї країни. З огляду на те, що в ті часи папірус був основним носієм інформації, подібну заборону можна порівняти хіба що з тим, якби сьогодні хтось вирішив заборонити Інтернет.

 

Тоді цар Пергама Евмен II став шукати вихід із ситуації, яка склалася. Із праць грецького історика Ктесія він дізнався, що ще в V столітті до н. е. перси використовували як матеріал для письма оброблені козячі та овечі шкури. Евмен II вирішив удосконалити технологію: телячі, овечі чи козячі шкіри ретельно вичищали, вискоблювали і висушували, сильно розтягуючи. У результаті виходили листи тонкої та міцної шкіри білого або жовтуватого кольору. Новий матеріал, який отримав назву «пергамент» (як можна здогадатися, на честь міста, де він був придуманий), мав очевидні переваги: він був набагато міцнішим і довговічнішим за папірус, до того ж написаний текст можна було змити або зіскоблити, це давало змогу використовувати пергамент багато разів. Примітно, що саме завдяки палімпсестам — рукописам на пергаменті поверх змитого чи зіскобленого тексту — вчені за допомогою сучасних технічних засобів змогли прочитати твори античних авторів, приховані під пізнішими роботами.

 

За всіх своїх переваг пергамент був набагато складнішим у виготовленні і значно дорожчим. Тільки уявіть собі: щоб зробити книжку з пергаменту, потрібно було ціле стадо тварин! До речі, перші книжки, що складалися зі сторінок, з’явилися наприкінці І століття н. е. Але, попри очевидну перевагу перед сувоями, значного поширення такі книжки набули лише до III століття н. е.

 

Хай там як, пергамент замінив папірус не тільки в Пергамі, а й у всьому Середземномор’ї, а згодом став основним матеріалом для книжок середньовічної Європи. Поява друкарства привела до скорочення використання пергаменту, оскільки його ціна та складність виготовлення у поєднанні з обсягом виробництва вже не задовольняли потреби видавців. Певний час пергамент і папір ще продовжували використовуватися нарівні, але поступово папір повністю витіснив решту друкованих носіїв. Нині пергамент використовується в основному для художніх виробів.

 

До речі, слід відрізняти натуральний пергамент зі шкіри від пергаментного паперу, який виготовляють із целюлози та обробляють особливим чином. Такий папір міцний, не пропускає вологу та жири і використовується переважно для приготування їжі, проте нічого спільного, крім назви, зі справжнім пергаментом не має.

 

Що за звір — астролябія

Чи знаєте ви, який науковий інструмент був найпоширенішим у минулому тисячолітті? Так-так, у тому самому тисячолітті, яке розпочалося у 1001 році і завершилося у 2000-му. Протягом століть без цього пристрою просто неможливо було уявити високоосвічену людину. З його допомогою визначали час, обчислювали тривалість дня та ночі, вимірювали горизонтальні кути на поверхні Землі, уточнювали розташування; його використовували для тригонометричних обчислень і навіть для астрологічних передбачень (за оцінками фахівців, цей пристрій має близько 200 функцій). Диво-пристрій, про який йдеться, — астролябія (у перекладі з грецької — та, що бере зірки).

 

Прообраз астролябії вигадав давньогрецький астроном і математик, «батько тригонометрії» Гіппарх Нікейський. У 150 році до н. е. на основі його математичних теорій було створено перший пристрій для вимірювання кутової відстані будь-якої зірки відносно горизонту. Ідея полягає в тому, що на нерухомий диск наноситься карта зоряного неба, а поверх цього диска накладаються різні рухомі елементи («павук», алідада, лінійки), які дають змогу проводити всі необхідні вимірювання.

 

Пізніше опис астролябії зустрічається у астронома Клавдія Птолемея та архітектора Вітрувія — саме вони дали приладу цю гучну назву. Проте свого остаточного вигляду астролябія набула до IV століття н. е. завдяки працям філософа та математика Теона Александрійського та його дочки Гіпатії. На жаль, геніальна Гіпатія, одна з перших жінок-математиків, була запідозрена християнською церквою у зв’язках із Сатаною та страчена у 415 році. Варто зазначити, що за часів середньовічної інквізиції астролябія часто ставала приводом для звинувачення її власника у чаклунстві, і багато талановитих учених дорого заплатили за свій потяг до знань. За всіх часів людей лякало те, що було для них незрозумілим. Тому неважко здогадатися, як лякав неосвічених середньовічних священників сам вигляд загадкової астролябії. Немає нічого страшнішого за боягузливих дурнів, які мають владу…

 

Над подальшим удосконаленням астролябії попрацювали араби. Після розквіту Арабського халіфату в IX–XI століттях астролябії набули значного поширення на Сході. Для їх створення були потрібні глибокі знання з математики й астрономії, і саме ці науки інтенсивно розвивалися в арабському світі.

 

У XV-XVI століттях, в епоху Відродження, астролябія знову повернулася до Європи. Спочатку європейці використовували арабські астролябії, а потім почали виготовляти власні, розраховані для європейських широт. Європейські майстри приділяли велику увагу художньому оформленню астролябій, тому цей інструмент невдовзі став предметом моди і колекціонування при королівських дворах. Завдяки красі та високій вартості астролябії цінувалися нарівні з коштовностями.

 

Астролябії широко використовували учені, мандрівники, торговці, мореплавці, астрологи, викладачі та студенти аж до початку XVIII століття, коли їх витіснив точніший прилад — секстант.

 

Найбільша сучасна колекція астролябій розташована в оксфордському Музеї науки. Вартість цих, без перебільшення, творів науки та мистецтва часто обчислюється сотнями тисяч доларів (найдорожчу астролябію продали на аукціоні «Крістіс» за 1,3 мільйона доларів). Астролябії є наочним прикладом того, як європейська та мусульманська цивілізації можуть доповнювати одна одну. Цей механічний прилад, придуманий понад дві тисячі років тому, здатний виконувати функції, недоступні навіть найдорожчим смартфонам із системами супутникової навігації.

 

Коли дороги мостили, а мости зводили

З давніх-давен люди зрозуміли, що пересуватися зручніше по спеціально призначених для цього ділянках землі — дорогах. Навряд чи хтось винайшов дороги спеціально, адже навіть тварини в дикій природі воліють ходити вже протоптаними стежками. Найпростіші дороги (ґрунтові чи польові), по суті, навіть сьогодні мало чим відрізняються від звіриних стежок. Це просто утрамбовані від постійного ходіння або їзди ділянки ґрунту, позбавлені рослинності. Дороги завжди з’єднують місця, так чи інакше освоєні людиною. Важко уявити дорогу, яка веде туди, де ще ніхто не бував.

 

Оскільки поверхня нашої планети не є ідеально рівною, подекуди на дорогах трапляються перешкоди: струмки, річки, ями, рови та ущелини, і далеко не завжди їх можна обійти. З давніх часів людям доводилося вигадувати способи, як ці перешкоди подолати. Так з’явилися мости — штучні споруди, завдяки яким перешкоди більше не заважали переміщенню.

 

Можна припустити, що першим мостом був стовбур поваленого через рів дерева. Однак подібне рішення не завжди можна застосувати. Наприклад, якщо прокласти дерево через дрібний струмок, воно може перекрити течію, після чого вода затопить усе поблизу, тоді замість однієї перешкоди на шляху з’явиться інша. Тому люди придумали кидати у воду великі камені, щоб вони острівцями виступали над поверхнею. Можна було, переступаючи з каменя на камінь, долати водну перешкоду, при цьому течія вільно оминала камені, і вода не затоплювала ділянку. Подібні доріжки з каменів-містків досі можна зустріти в різних куточках нашої планети. (До речі, коли люди здогадалися спеціально будувати дороги, тобто робити так, щоб вони не перетворювалися на непролазний бруд після сильного дощу, поверхню доріг стали покривати камінням — мостити.)

 

Пізніше хтось здогадався покласти на розкидані у воді камені дошки, щоб пересуватися було зручніше. Минув ще деякий час, і замість хаотично розкиданих у воді каменів стали зводити міцні кам’яні підпори, а потім дерев’яний настил замінили на довговічний кам’яний. Сталося все це не так швидко, як може здаватися, — від перших містків через струмок до повноцінного кам’яного моста минуло не одне тисячоліття, причому споруди були невеликими і будувалися тільки там, де можна було досить просто звести кам’яні підпори. Річки з сильною течією та глибокі прірви ще довго залишалися непереборною перешкодою для мандрівників.

 

Справжній розквіт мостобудування розпочався за часів Римської імперії. Численній римській армії доводилося часто переміщуватися просторами античного світу, тому виникла потреба в надійних дорогах та мостах, зокрема через гірські долини й ущелини. У першому столітті до н. е. римські архітектори використовували для будівництва мостів технологію аркових склепінь, яка застосовувалася в будівництві шумерами і єгиптянами ще за 5000 років до цього. Арка — дуга з каменів — давала змогу збудувати міст із порівняно довгим прогоном. Камені в арці тиснуть один на одного, завдяки чому весь міст немов би стискається з двох боків, що робить його надзвичайно міцним. На території Європи налічуються сотні давньоримських аркових мостів, збудованих близько двох тисячоліть тому. Усі вони досі активно експлуатуються і продовжать служити людям ще дуже довго.

 

Примітно, що багато європейських гірських аркових мостів називаються Чортовими або Диявольськими. У темну добу Середньовіччя технологію будівництва подібних мостів було втрачено, тому ніхто не сумнівався, що мости над бездонними ущелинами зведені за участю нечистої сили.

 

У наші дні аркові мости (у народі їх часто називають горбатими через значний вигин вгору) продовжують будувати у всіх країнах світу, але матеріалом для них тепер є переважно залізобетон і сталь.

 

Секрети давніх ковалів

Ковальська справа — одне з найдавніших ремесел, освоєних людством. До того ж ковалі з’явилися задовго до того, як люди навчилися видобувати залізо: матеріалом для перших кованих виробів було чисте метеоритне залізо. Деякі вчені вважають, що перші ковалі били молотом навіть не по розпеченому до білого жару шматку металу, а просто по уламку руди, роблячи з нього кам’яне знаряддя праці. І лише через століття хтось випадково виявив, що «небесне каміння» (тобто метеорити) набагато краще піддається обробці, якщо його попередньо сильно нагріти.

 

Слід сказати, що у всіх народів ковалі вважалися чаклунами й чарівниками, адже чим, якщо не чаклунством, можна було пояснити перетворення сіро-бурого каменя на цінну річ?

 

До того ж кузні завжди були темними приміщеннями без вікон, єдиним джерелом світла в них було полум’я в горні — одним словом, справжня хата чаклуна!

 

Причину напівтемряви в кузні легко пояснити. Щоб якісно викувати заготовку, ковалю необхідно зрозуміти, наскільки вона розпечена. Оскільки спеціальних приладів для цього раніше не було, ступінь нагріву визначали за кольорами гартування, а розрізнити відтінки жовто-червоних переливів можна було лише у темному приміщенні.

 

У давнину всі ковальські роботи повністю виконував сам коваль. Таємниці ремесла, як і належить таємним знанням, передавалися виключно від батька до сина. Але від великих фізичних навантажень у ковалів, які хоч і славилися неабиякою силою та витривалістю, зазвичай досить рано виникали проблеми зі здоров’ям. З цієї причини згодом ковалі почали залучати помічників — молотобійців. Найбільш кваліфіковану частину роботи продовжував виконувати коваль, а ту, що не потребувала особливих знань, але була найважчою — молотобійці за його вказівками. Для порівняння: коваль працював молотком вагою 1–2 кг, а молотобійці — кувалдами, маса яких сягала 12–16 кг. У кувалд були довгі рукояті, які давали змогу утримувати інструмент обома руками і бити по ковадлу круговими рухами «в розмах». Але навіть найсильніша людина не могла впоратися з виковуванням досить великих виробів, для обробки яких потрібен був молот вагою в сотні кілограмів. Тому не дивно, що ковалі шукали способи отримати собі в підмайстри «помічника-велетня», яким зрештою стало… водяне колесо.

 

Перший опис водяного молота — так називається величезний, вагою до півтонни, молот — зустрічається в китайському підручнику, написаному в 40 році до н. е. Слід зазначити, що на той час водяні колеса, які обертала вода, падаючи на їхні лопаті, широко використовувалися у всьому світі для різних цілей. Тому нововведення полягало лише в тому, що тепер за допомогою водяного колеса молот піднімався до певної висоти, а потім падав під власною вагою. Ковалеві залишалося лише підставляти заготовку під молот, який постійно піднімався і падав.

 

Приблизно в цей час водяний молот з’явився і в греко-римському світі. Деякі експерти стверджують, що саме завдяки цьому інструменту римські легіонери носили панцирі — цілісні пластини броні, які захищали тіла воїнів від стріл і списів, а не кольчуги з дрібних кілець і пластинок, як у інших народів. Викувати вручну пластину з великою площею — украй складне та енергомістке завдання.

 

З падінням Римської імперії технологія була забута і повернулася до Європи лише в XII столітті, коли конструкцію водяного молота привезли зі Сходу хрестоносці. Під час промислової революції XVIII століття водяні молоти змінили більш ефективні парові.

 

Чому вітражі робили з маленьких скелець

Скло є одним із найдавніших матеріалів, відомих людству. Найімовірніше, ще первісні люди помітили, що після особливо великого вогню на місці, де горіло багаття, залишаються шматочки твердого блискучого матеріалу — скла. А згодом наші пращури здогадалися, що при досить високій температурі земля (особливо пісок) плавиться і перетворюється на в’язку речовину, яка після охолодження твердне і може розбиватися на гострі скалки. Вулканічне скло (обсидіан), що утворюється природним шляхом після швидкого охолодження лави, широко використовувалося первісними людьми для виготовлення ножів та наконечників списів, і цей матеріал дуже цінувався.

 

Перше скло штучного походження з’явилося у Месопотамії чи Стародавньому Єгипті у бронзовому віці. Скляні кульки та злитки використовувалися подібно до дорогоцінного каміння — для прикрас. Технології скловаріння були утаємничені й застосовувалися лише при дворах правителів.

 

А ось виготовляти зі скла різні вироби люди навчилися відносно нещодавно. Уявіть собі: протягом тисячоліть людство обходилося без багатьох звичних для всіх нас сьогодні скляних речей. Наприклад, у південних країнах вікна в будинках мали вигляд порожніх отворів, завішених від протягів тканиною або заґратованих для захисту від грабіжників. У північних країнах з холодним кліматом вікон у будинках або зовсім не було, або крихітні отвори в стінах затягували напівпрозорим бичачим міхуром. Звісно, у таких будинках навіть удень панувала напівтемрява. Скляний посуд повністю був відсутній, натомість користувалися дерев’яним або керамічним, а оптичних приладів із лінзами просто не існувало.

 

Справжня революція у скловарінні сталася на межі нової ери. Згідно зі свідченнями, що збереглися, у 27 році до н. е. в елліністичному Єгипті існували високотемпературні склоплавильні печі, які давали змогу отримувати високоякісну скляну масу, зокрема й звичне для нас прозоре (безбарвне) скло. У цей же період у розташованому на березі Середземного моря місті Сідоні було винайдено техніку видування скла за допомогою трубки, завдяки якій постала можливість виготовляти прозорі посудини різноманітної форми з тонкими стінками.

 

Склодувна трубка дійшла до наших днів, не зазнавши значних змін. Як і дві тисячі років тому, вона є довгим порожнистим металевим стрижнем з дерев’яною оправою на одній зі сторін. Крім цього інструменту, за допомогою якого майстер надуває розігріту скляну масу, як повітряну кульку, використовуються спеціальні металеві ножиці, щоб цю масу відрізати, а також довгі кліщі, щоб витягувати та надавати виробу форми.

 

У першій половині I століття н. е. скловаріння поширилося всією Римською імперією. Саме тоді стали склити вікна і масово виробляти скляний посуд. У Середньовіччі, із занепадом наук і ремесел, багато рецептів виробництва скла було втрачено і вироби зі скла знову стали предметом розкоші. Примітно, що саме низький рівень майстерності скловаріння спричинив появу найяскравішого виду мистецтва Середніх віків — створення віконних вітражів. Майстри не вміли робити великих прозорих стекол, тож вікна у храмах склили мозаїкою з відносно невеликих різнокольорових шматочків. Утім, стародавні рецепти скловаріння зникли не скрізь. Так, наприклад, одним із міст, де тисячолітні секрети майстерності передаються досі, є Венеція — світовий центр мистецького скловаріння.

 

Згодом з’явилися нові технології виробництва та обробки скла. У добу промислової революції виробництво скла вдалося механізувати, завдяки чому воно стало дешевим та загальнодоступним. Однак сьогодні художнє скловаріння не тільки не відійшло в минуле, але й переживає свій новий розквіт.

 

Геній античного світу — Герон

Періодично в людському суспільстві народжуються генії — люди, які мають найвищі інтелектуальні і творчі здібності. Слід зазначити, що це не просто розумні люди (розумних людей вистачає), генії — це надзвичайно розумні люди, здатні використовувати науковий досвід, накопичений людством, з практичною метою. Ідеї геніїв часто на століття, або навіть на тисячоліття випереджають час, коли їм довелося жити. На жаль, досить часто суспільство просто не готове до подібних передових поглядів, тому геніїв не завжди розуміють, іноді навіть піддають переслідуванням, а їхні досягнення отримують гідну оцінку лише згодом. Однак є приклади, коли геніям вдається завоювати визнання ще за життя.

 

У наші дні прикладом подібної особистості можна впевнено назвати Ілона Маска, чиї винаходи продовжують змінювати світ. Інтернет-платежі PayPal, космічні кораблі SpaceX, багаторівнева транспортна мережа підземних тунелів, електромобілі Tesla, які можуть їздити без водія, високошвидкісний поїзд Hyperloop, супутниковий інтернет Starlink, доступний у будь-якій точці нашої планети — усе це ще кілька десятиліть тому вважалося фантастичним, а вже сьогодні успішно втілюється в життя і стає чимось звичним.

 

А близько двох тисяч років тому, приблизно у 10 році н. е., у науково-культурному центрі Римської імперії Александрії народився «Ілон Маск античного світу» — математик і механік Герон. Багато хто називає Герона Александрійського найвидатнішим інженером за всю історію людства. Він зробив багато відкриттів у математиці, ґрунтуючись на досягненнях своїх попередників Евкліда, Архімеда, Стратона. Але примітно, що викладені математичні правила він здебільшого лише показує на прикладах, а не доводить теоремами, як інші математики. Річ у тім, що Герона завжди більше цікавив практичний, а не теоретичний бік науки. Іншими словами, для нього було важливіше створити винахід, який працює, ніж пояснити, як це відбувається. Утім, не можна сказати, що Герон не залишив жодних теоретичних праць. Широко відомі його твори «Метрика», «Пневматика», «Автоматопоетика», «Механіка» (збереглася повністю в арабському перекладі), «Катоптрика» (наука про дзеркала; праця дійшла до нас лише в латинському перекладі) тощо.

 

Головними ж досягненнями видатного винахідника були його механічні машини. Саме Герон задовго до появи робототехніки винайшов автоматичні двері, автоматичний театр ляльок, торговий автомат, скорострільний автоматичний арбалет, переносний пожежний насос, паровий бойлер тощо. А ще першим почав створювати програмовані пристрої, тобто машини, здатні виконувати корисну роботу за заздалегідь заданою схемою — програмою.

 

Не можна сказати, що всі винаходи Герона мали велике практичне значення. Імовірно, йому подобалося бути «чарівником» в очах простих людей, вражаючи їх уяву: наприклад, двері храму магічним чином відчинялися, щоб впустити парафіян, амфора за бажанням людини перетворювала воду на вино, а бронзовий птах у скриньці передбачав майбутнє…

 

Для дверей храму вчений створив хитромудру систему з мотузок, блоків і противаг, які відчиняли двері після того, як під чашею перед храмом жерці розводили жертовне багаття — розігріте повітря витісняло воду із спеціальної посудини у відро, яке, наповнюючись, приводило систему в рух, і двері відчинялися. Коли багаття згасало, вода з відра поверталася назад у загальний бак і двері зачинялися.

 

«Чарівна» амфора була розділена всередині перегородкою навпіл. Одна половина її заповнювалася водою, а інша — вином. У верхній частині були непомітні отвори для кожного відсіку амфори. Підносячи до амфори кубок, жрець закривав один з отворів пальцем, у результаті з краника в нижній частині амфори виливалися або вино, або вода.

 

Ну, а скринька-«провидиця» була складною механічною машиною, що керувала фігуркою птиці, яка могла відкривати і закривати дзьобик, а також співати — цю функцію забезпечував звичайний свисток, який опускався у воду. Звісно, передбачити майбутнє такий механізм не міг, але парафіянам храму було досить того, що на їхні запитання відповідали «вищі сили»: якщо птах мовчав, це означало «ні»; якщо співав — «так». При цьому птахом, звісно, керували жерці.

 

Не менш вражаючими були механічні іграшки Герона: Геракл, який стріляв із лука в дракона, а той при цьому шипів; справжній театр із рухомими механічними ляльками і декораціями, які автоматично змінювалися.

Значно більше практичне значення мали створені Героном фонтан, пожежний насос, візок для вимірювання відстаней, бойлер для швидкого та ефективного підігріву води, а також різноманітні вдосконалення античних водочерпалок.

Для продажу води використовувалася винайдена Героном спеціальна посудина. Після того як у проріз опускали монету, з краника посудини виливалася певна кількість рідини. Цей принцип досі використовується у всіх торгових автоматах.

 

Найзначнішими винаходами Герона, мабуть, можна назвати ті, що знайшли своє практичне застосування лише у XX столітті. Одним із них був прообраз паротурбінного двигуна — куля еоліпіл, яка оберталася під дією струменів пари. Іншим — оптичний прилад, названий винахідником «діоптр», а сьогодні відомий як теодоліт і використовуваний для вимірювання та розмітки земельних площ.

 

На жаль, у Середні віки багато винаходів Герона Александрійського відкинули, а частина його праць була безповоротно втрачена і забута. Однак внесок цього вченого у науково-технічний прогрес людства не варто недооцінювати.

 

Паперова революція

Ще мешканці Стародавньої Індії помітили природний процес утворення в калюжі води листа папероподібного матеріалу з відходів життєдіяльності великих травоїдних тварин (буйволів чи слонів). В Індії та Таїланді досі існують фабрики, які випускають цей природний обгортковий матеріал. Свої оселі протягом мільйонів років зі справжнього паперу будують оси — пережовуючи деревину та змішуючи її зі своєю слиною, вони повністю повторюють механічні та хімічні процеси, пов’язані з виробництвом паперу людиною. Проте, незважаючи на все це, люди освоїли виготовлення паперу відносно недавно.

 

Тривалий час у Стародавньому Китаї з бамбуку і низькоякісного шовку робили матеріал, що нагадував єгипетський папірус, проте він був неміцним і непрактичним. 105 року н. е. китайський придворний Цай Лунь після довгих досліджень винайшов технологічний принцип виготовлення паперу, який використовується досі. Суміш подрібнених рослинних волокон із водою відливали на сітчасту форму, після чого вода стікала, а висушений на сонці осад утворював паперовий аркуш. Для підвищення міцності паперу до нього додавали клей або крохмаль. Новий матеріал перевершував попередні за міцністю та легкістю, а також був значно дешевшим та доступнішим.

 

Слід зазначити, що перший папір використовували переважно як обгортковий матеріал. Однак згодом папір навчилися відбілювати, тож сфера його застосування значно розширилася.

 

Довгий час секрет одержання паперу не залишав територію Китаю. Але в 751 році після битви при Таласі в полон до Аббасидського халіфату потрапили два китайські майстри, знайомі з процесом паперового виробництва, тому незабаром після цього виготовлення паперу розгорнулося в Самарканді, а згодом — у Багдаді, Дамаску та Каїрі. І лише в XIII столітті папір потрапив із Багдада до середньовічної Європи, і там були побудовані перші паперові фабрики. Досить швидко новий матеріал замінив собою дорогий пергамент. А з початком промислової революції вартість виробництва паперу знизилася ще більше, завдяки чому цей матеріал став без перебільшення одним із найпопулярніших у світі.

 

На жаль, світове виробництво стало однією з причин масового вирубування лісів, адже щоб зробити тонну паперу, потрібно дві тонни деревини, при цьому вторинна переробка макулатури ситуацію не рятує. І навіть попри загальну цифровізацію, що дала змогу значно скоротити споживання за рахунок заміщення друкованої продукції та скорочення паперового документообігу, говорити про повну відмову від паперу поки зарано. Паперовими шпалерами обклеюють стіни; крізь папір фільтрують каву та заварюють чай у пакетиках; у папір запаковують молоко та соки; з гофрокартону виготовляють коробки. Але технологія виробництва паперу продовжує вдосконалюватися, і вже сьогодні існують її зразки з біорозкладним покриттям — саме такий матеріал, на думку вчених, дасть змогу врятувати дерева від масового вирубування, але водночас не призведе до забруднення планети відходами пластику.

 

«Флюгер землетрусів», або Історія винайдення маятника

Віддавна людей лякала руйнівна сила землетрусів. Тремтіння землі, що знищувало цілі міста, завжди жахало людину і демонструвало її нікчемність перед природною стихією.

 

Ясна річ, що, не здатні пояснити реальні причини землетрусів (зміщення тектонічних плит у земній корі), люди приписували їм містичне походження: їх нібито викликав гнів богів. Не був винятком і Стародавній Китай, у якому землетруси пояснювалися невдоволенням небес, спричиненим порушеннями космічних інь та ян. Не можна сказати, що підземні поштовхи були повсякденним явищем у Китаї, але вони траплялися. Наприклад, давньокитайський історик Сима Цянь писав про землетрус, що стався в 780 році до н. е., у результаті чого змінилося русло трьох річок.

 

Природним бажанням людей було якимось чином передбачати стихійні лиха, щоб мінімізувати шкоду, якої вони завдають. У ІІ столітті н. е. багато китайських учених, зокрема й ерудит і державний діяч Чжан Хен, вірили в так званих «оракулів вітрів» — провісників, які спостерігали за напрямком і силою вітрів, щоб розмірковувати про влаштування космосу і на підставі цього прогнозувати події в житті людей. Одного разу Чжан Хену спала на думку ідея створення пристрою, який, подібно до оракулів, передбачав би землетруси. У 132 році він представив двору китайського імператора «флюгер землетрусів». Сьогодні такий прилад назвали б сейсмоскопом — він реєстрував коливання Землі, але, на відміну від сучасного сейсмометра, не зберігав тимчасового запису цих коливань.

 

«Флюгер землетрусів» мав вигляд бронзової урни з маятником, що гойдався всередині і міг визначити один із восьми напрямків, де стався землетрус, на відстані сотень кілометрів. На початку підземних поштовхів із трубок у формі голів дракона викочувалася бронзова кулька і падала до рота однієї з бронзових жаб, розміщених навколо урни по сторонах світу. Цей винахід був дуже важливим для уряду, оскільки за його допомогою можна було своєчасно відправити допомогу до регіону, який постраждав від підземних поштовхів. За свідченнями істориків, одного дня пристрій Чжана спрацював, хоча жоден спостерігач не відчув жодних коливань. А за кілька днів із того напрямку, на який указував «флюгер землетрусів», прибув гонець і повідомив, що в одній із провінцій стався землетрус, таким чином підтвердивши ефективність винаходу.

 

Між іншим, Чжана Хена можна також назвати винахідником маятника — до його сейсмометра опис маятникового механізму ніде не зустрічався. Саме потривожений підземним поштовхом маятник, розгойдуючись, вивільняв важіль, що утримував кульку в пащі бронзової голови дракона. Попри простоту пристрою (усі ми знаємо, що маятником може бути навіть невеликий тягарець, підвішений на нитці), довгий час винахідники не знаходили застосування для маятникових механізмів. Лише через багато століть, в епоху Відродження, великі маятники стали використовувати для приведення в рух різних зворотно-поступальних пристроїв: пилок, ковальських міхів, насосів. Леонардо да Вінчі запропонував багато можливих способів застосування маятника, проте першим, хто здогадався зробити це для годинникових механізмів, став Галілео Галілей — у першій половині XVII століття він докладно описав проєкт маятникового годинника, але так і не встиг його збудувати. У 1657 році перший маятниковий годинник створив голландець Християн Гюйґенс. Аж до другої половини XX століття маятникові годинники залишалися найточнішими вимірювачами часу і навіть служили еталоном у різних палатах мір і ваг, поки їх не змінили ще більш точні атомні годинники. Утім, у них теж не обійшлося без маятника, просто тепер ним стали коливання атомів у молекулі.

 

Історія одного хитруна, або Перші друковані видання

У китайському історичному трактаті «Книга Південної Ці» йдеться про те, що в 480-х роках жив чоловік на ім’я Гун Сюаньї, який, не страждаючи від зайвої скромності, називав себе Гун Мудрець і хвалився, що надприродні сили подарували йому чарівний нефритовий пристрій, яким варто просто доторкнутися до паперу — і на ньому з’являться написані символи. Хитрун навіть зовсім заплутав місцевого губернатора, проте наступник губернатора виявився розумнішим і розправився з Гуном. Учені, які досліджували цей історичний документ, дійшли висновку, що магічний нефритовий пристрій Гуна насправді був одним із перших друкарських пристроїв, чимось на кшталт прообразу сучасного принтера. Утім, назвати Гуна першодрукарем було б неправильно — найдавнішими зразками нанесення зображення з різьблених штампів є шматки шовку з триколірним малюнком, датовані 220 роком, а Гун лише раніше за інших додумався використовувати цю технологію для друку текстів на папері.

 

Слід зазначити, що на виникнення технології відбитків рельєфних зображень, вирізаних на камені, тканині або папері, значно вплинула махаяна — напрямок буддизму, у якому священні тексти вважалися своєрідними талісманами, які відганяють злих духів. Буддисти досить швидко здогадалися: замість того, щоб постійно переписувати ці тексти від руки, можна один раз вирізати їх на штампі, а потім отримувати скільки завгодно відбитків на папері, якого на той час у Китаї вже було достатньо. Потрібне зображення вирізали на камені (найчастіше за все його різновиді для дрібних виробів — яшмі), деревині або слоновій кістці. Злегка зволожений папір накладали на рельєф і притискали до заглиблень, після чого наносили фарбу — опуклі частини виходили темними або кольоровими, а заглиблення залишалися незафарбованими.

 

Свою назву «ксилографія» (від грецького «ксило» — дерево та «графос» — пишу) така технологія отримала набагато пізніше, коли її почали досліджувати європейські вчені. Варто зазначити, що до Європи ксилографія потрапила далеко не одразу після своєї появи. Спочатку, приблизно у VIII столітті, вона опинилася в сусідніх з Китаєм Кореї та Японії, потім десь до 1000 року з’явилася у Візантійській імперії і лише до 1300 року дісталася європейських країн. Тут ксилографія розвинулася в окремі напрями мистецтва: спочатку в гравюру, а потім у складнішу літографію.

 

Для гравюри (від французького graver — вирізати), відомої з XV століття, спеціальні майстри вирізали за ескізом художника рельєфний віддзеркалений малюнок на камені, дерев’яній дошці чи металевій пластині, після чого фарба наносилася на готовий штамп, і вже з нього друкувалося готове зображення. Гравюра використовується навіть сьогодні, причому не лише в мистецтві, але й у друкарській промисловості. Пам’ятаете тонкі лінії, із яких складається зображення на грошових купюрах? Утім, естамп (так називається штамп для гравюри) вже давно не вирізається вручну — сьогодні для його виготовлення використовуються високоточні комп’ютерні лазерні технології.

 

Літографія, що з’явилася набагато пізніше, у 1796 році, відрізняється високою якістю зображення. На відміну від гравюри, зображення не вирізається на штампі, а малюється на відшліфованій поверхні каменя спеціальним олівцем, а потім під тиском переноситься на папір. У кольорових літографіях (хромолітографіях) різні кольори зображення наносяться на різні камені, а потім по черзі переносяться на папір. Згодом цей принцип почав використовуватися для офсетного друку: на паперовий аркуш по черзі наносяться частини зображення різних кольорів, із яких зрештою складається все зображення.

 

Сандалії для коней

Чи знаєте ви, що у стародавніх предків коней не було копит? Невелика, завбільшки з вівцю, тваринка мезогіпус, яка жила близько 30 мільйонів років тому, мала по три пальці на всіх ногах. Потім, коли на планеті змінився клімат, цей травоїдний представник фауни вийшов із засніжених лісів на відкриті простори, багаті соковитою зеленою травою.

Завдяки величезній кількості корму його нащадки стали покоління за поколінням збільшуватись у розмірах. Але жили в степах і небезпечні хижаки — кровожерливі та швидкі предки вовків. Порятунок від них був лише один: навчитися бігати швидше.

 

Спортсмени-бігуни знають, що при швидкому бігу нога практично ніколи не торкається до поверхні п’ятою — біг відбувається на носочках. У далеких предків коней п’ят не було зовсім, а бігали вони просто на кінчиках пальців. Поступово в процесі еволюції (усе відбувалося протягом багатьох поколінь і мільйонів років) середні пальці, на які припадало основне навантаження, значно збільшилися, а бічні практично зникли (їх рудименти, тобто неповноцінні видозмінені залишки, можна побачити на ногах сучасних коней з тильного боку). А копито — це просто величезний ніготь на тому самому середньому пальці, який неабияк розрісся. До речі, у парнокопитних тварин, чиє копито розділене на дві частини (свиней, оленів, жирафів), — ситуація аналогічна, просто у їхніх предків на ногах було не по три, а по чотири пальці, тому в результаті еволюції залишилося не по одному, а по два середні пальці з нігтями, які перетворилися на ратиці.

 

Нескладно здогадатися, що копито, яке повністю закриває палець, захищає його від пошкоджень. У природі тварини пересуваються по траві та м’якому ґрунту, тому копита майже не зношуються та відновлюються швидше, ніж стираються. Люди, приручивши коней, змусили їх бігати твердими дорогами, та ще й зі значною додатковою вагою у вигляді вантажу або вершника на спині. У результаті тварини травмували кінцівки, відчували біль, кульгали і навіть взагалі відмовлялися пересуватися.

 

Давні народи при виборі коней звертали увагу на твердість копит, проте навіть тверді копита не гарантували відсутності травм. Тому тварин часто доводилося довго лікувати, щоб відновити їхню працездатність.

Під час Східного походу Александра Македонського дуже багато коней вийшло з ладу через сильне зношування копит внаслідок тривалих переходів. Потрібні були якісь спеціальні пристрої для захисту копит. Спочатку з цією метою плели «черевики» з кори, шкіри, тростини та рослинних волокон, закріплюючи їх на коні за допомогою мотузок або ременів.

 

Проте ефективність такого «взуття» була невисокою — для тривалого результату захист мав бути твердішим, ніж саме копито.

Римляни почали використовувати для захисту підошовної поверхні копита металеві пластинки овальної форми зі спеціальними вушками, щоб можна було прив’язувати їх до ніг коней. Такі пристрої називалися гіпосандаліями, тобто «взуттям для коней». Вони досить ефективно захищали копита, але мали суттєвий недолік — кріплення з ременів чи мотузок дуже натирали кінцівки тварин і призводили до виникнення шкірних захворювань.

 

Близько III століття н. е. кельти, які жили на території Західної Європи, здогадалися прибивати округлі залізні пластини — підкови — до копит коней цвяхами. Вони знали, що зовнішні частини копита нечутливі, тому тварина не зазнає болю від забивання цвяхів.

Згодом підкови поширилися у всьому світі, поступово набувши звичної для нас форми. Коваля не вважали справжнім майстром, якщо він не міг підкувати коня. Примітно, що в різних народів підкова є символом успіху та захисту від злих сил. Найімовірніше, це пов’язано з тим, що в давні часи залізо було дуже дорогим, тому знайти підкову було справді великою удачею. Проте повір’я дають також інші пояснення. Одні стверджують, що нечиста сила завжди ходить колами, а, побачивши підкову (розірване коло), змушена повернути назад. За іншою версією, одного разу спритному ковалеві вдалося підкувати самого диявола, завдавши йому сильного болю. Відтоді диявол оминає будинки, над входом до яких висить підкова. Цікаво, що англійці вішають підкову над дверима кінцями догори, щоб вона збирала удачу, подібно до чаші. У слов’ян прийнято вішати підкову кінцями вниз, щоб успіх виливався на тих, хто входить до будинку.

 

Сьогодні кінь не відіграє такої ролі у транспорті та промисловості, як, наприклад, 200 років тому. Однак необхідність у підковах все одно залишається. Нині існують спортивні, ортопедичні і навіть зимові підкови з шипами, які допомагають тваринам не послизнутися на льоду. Їх виготовляють не тільки із заліза, але й із алюмінію (для перегонів), гуми (для прогулянок міськими алеями) і навіть пластику (з лікувальною метою).

 

Від алхімії до хімії та фармацевтики

Заснована у 332 році до н. е. Александром Македонським нова столиця Єгипту Александрія незабаром стала найбільшим торговим і науково-культурним центром усього Середземноморського регіону. Александрійський мусейон (храм Муз, релігійний, науковий і культурний центр) і легендарна Александрійська бібліотека, де зберігалися близько 700 000 рукописів, проіснували близько тисячі років, доки не були розграбовані в IV столітті н. е. християнами у рамках боротьби з язичницькими храмами. З Александрією пов’язані імена таких видатних мислителів античності, як Евклід, Архімед, Птолемей.

 

Саме в Александрії філософські вчення греків поєдналися з багатовіковим практичним досвідом Стародавнього Єгипту. Так таємні знання єгипетських жерців про рецепти та різні магічні обряди отримали теоретичне обґрунтування у вигляді вчення грецьких натурфілософів Платона й Арістотеля про чотири елементи-стихії. «Сплав» цих двох напрямів привів до написання 300 року н. е. енциклопедії Зосима Панополіта, яка започаткувала абсолютно новий, протонауковий (тобто такий, що передував реальній науці) напрям, який пізніше араби назвали алхімією (від «ал-хемія», де «ал» — це традиційний артикль арабської мови, а «хемія» — похідне від самоназви Давнього Єгипту — Хем; інакше кажучи, щось на зразок «єгипетського мистецтва»).

 

Слід зазначити, що на відміну від усіх інших наук, які виникли в греко-римському світі, алхімія спиралася не на результати спостережень і факти, а на містицизм і магічні ритуали давньої єгипетської релігії. В алхімії був свій небесний покровитель — єгипетський бог Тот, аналог греко-римського Гермеса-Меркурія, бог торгівлі та обману.

Лабораторії нового «священного мистецтва» розміщувалися в александрійському храмі Серапіса. При цьому і в Александрії, і після того, як алхімія згодом поширилася середньовічною Європою, вона залишалася закритою для непосвячених.

Основними об’єктами вивчення алхімії були відомі на той момент сім металів, яким відповідали небесні тіла:

 

• срібло — Місяць;
• ртуть — Меркурій;
• мідь — Венера;
• золото — Сонце;
• залізо — Марс;
• олово — Юпітер;
• свинець — Сатурн.

 

Ще 200 року н. е. Болос Демокрітос із Менде першим висловив ідею про можливість перетворення одного металу на інший, насамперед неблагородних металів на золото, і саме цей процес згодом став основним завданням алхімії. Між іншим, причиною знищення Александрійського мусейону і пов’язаної з ним бібліотеки багато хто вважає прагнення римського імператора Діоклетіана не допустити отримання дешевого золота, щоб це не підірвало і без того хитку економіку імперії, яка на той час уже розвалювалася. Утім, алхімія все одно поширилася — спочатку на арабські країни, де вона й отримала свою відому всім назву, а потім і на середньовічну Європу.

 

Абу Муса Джубір ібн Хайан, який жив у VIII столітті й відомий у Європі як Гебер, значно удосконалив теорію походження металів, створивши теоретичне підґрунтя алхімії на наступні століття. Згідно з його вченням, сухі випари, конденсуючись у надрах Землі, утворюють філософську Сірку, а мокрі — філософську Ртуть. З’єднуючись між собою в різних пропорціях, ці два елементи утворюють усі метали, причому найдосконаліший метал — золото — виходить при найбільш сприятливих співвідношеннях. Вважалося, що «дозрівання» золота з менш досконалих металів можна прискорити за допомогою якогось компонента — еліксиру (арабське прочитання «ал-іксир» грецького «ксеріон» — сухий). Передбачалося, що еліксир має бути дуже щільною субстанцією, через що згодом в Європі він отримав назву «філософський камінь».

 

Насправді не золото було метою алхіміків. Радше це був лише інструмент. Метою ж був саме філософський камінь, адже йому приписували могутню силу: він міг не тільки облагороджувати метали, а й служити універсальними ліками від усіх хвороб, засобом для отримання вічної молодості і навіть безсмертя.

 

Звісно, згодом наука довела хибність алхімічних теорій. І хоча у XX столітті вдалося отримати золото з інших хімічних елементів, але зробити це змогли не за допомогою філософського каменю, а в процесі роботи ядерного реактора, і такий спосіб вже точно не є універсальними ліками.

 

Проте алхіміки зробили величезний внесок у розвиток світової науки. Саме вони відкрили процес амальгамації — вилучення металів із руд розчиненням у ртуті. Вони ж вигадали дистиляційний апарат і більшу частину лабораторного посуду для хімічних дослідів, запровадили поняття «твердість металів», а найголовніше — заклали підґрунтя для появи таких сучасних наук, як хімія та фармацевтика.

 

Простий підвісний міст

Сучасний підвісний міст

Вантовий міст

 

Який завдовжки має бути підвісний міст, щоб увійти в книгу рекордів Гіннеса

Уже дві тисячі років тому люди досить добре освоїли будівництво мостів. Однак кам’яні та дерев’яні мости мають кілька суттєвих вад, які обмежують їхнє повсюдне застосування. По-перше, вони погано переносять землетруси. Навіть слабкі підземні поштовхи можуть повністю зруйнувати такий міст, а отже, у районах із підвищеною сейсмічною активністю міст із каменю та дерева довго не простоїть. По-друге, навіть аркові мости з мінімальною кількістю підпор мають свої обмеження за довжиною, тому, наприклад, звести такий міст через широку гірську ущелину просто неможливо. По-третє, для того, щоб міст міг успішно витримувати пориви сильного вітру, він має бути дуже міцним і важким, однак далеко не скрізь є достатня кількість будівельного матеріалу (наприклад, десь у пустелі може не бути нічого, крім піску, а доставляти туди каміння й дерево з інших районів занадто дорого).

 

Але одного разу був придуманий міст, позбавлений усіх цих вад. Можна припустити, що така конструкція пов’язана з певною еволюцією, для розуміння якої можна згадати такий приклад. У середньовічній Японії існував особливий клан воїнів-шпигунів — синобу або, як їх називають у всьому світі, ніндзя. «Люди-тіні» не просто навчалися своєї професії — це був їхній спосіб життя. З колиски хлопчики та дівчатка ніндзя отримували особливе виховання, завдяки якому до дорослого віку вони вміли робити зовсім незбагненні для звичайної людини речі: бігати по стінах, стрибати з неймовірної висоти, годинами лежати під водою, дихаючи крізь соломинку. Однією з вправ було щоденне подолання глибокої ями за допомогою містка (десь на звичному шляху, наприклад, до води).

 

Спочатку таким містком була перекинута через яму товста колода, потім, коли дитина настільки звикала перебігати по ній, що навіть не помічала цього, колоду заміняли тонкою жердиною. Коли й жердина ставала звичною, натомість натягували мотузку. Коли ж і по мотузці підліток-ніндзя бігав, як по рівній землі, натягнуту мотузку замінювали на провислу. У результаті дорослий воїн умів долати будь-яку ущелину, просто перекинувши через неї мотузку з гаком на кінці. Звісно, ця історія зовсім не свідчить про те, що люди стали користуватися замість нормальних мостів звичайною мотузкою, але розвиток ідеї конструкції нового моста дуже схожий. Спочатку в місці, де було неможливо побудувати звичайний міст, протягували одну над іншою дві мотузки — по одній людина рухалася, перебираючи ногами, а за другу трималася як за перила, щоб не впасти. Зручною таку переправу важко назвати, тому ідея продовжувала розвиватися. Протягнувши дві мотузки на одному рівні, люди поклали на них дошки, створивши пішохідну доріжку, а ще дві мотузки над цією доріжкою стали поруччям. Такий міст називають підвісним.

 

Уперше підвісний міст був описаний на початку IV століття китайськими мандрівниками, які виявили його на гірському хребті Гіндукуш на території сучасних Афганістану і Пакистану. Пізніше в Тибеті з’явилися підвісні мости, побудовані з використанням залізних ланцюгів. Ще пізніше, у XVI столітті, іспанські конкістадори виявили підвісні мости у південно-американських Андах. Судячи з усього, індіанці майя придумали таку конструкцію моста незалежно від жителів Старого Світу, оскільки жодного сполучення між материками на той момент не існувало. Найстаріший із відомих підвісних мостів цього континенту був виявлений у Центральній Америці, він датований VII століттям.

 

Підвісні мости можуть бути досить протяжними — найдовший у світі пішохідний підвісний міст завдовжки 721 метр розташований на території Чехії. До того ж такі мости можуть прокладатися на дуже великій висоті, адже вони не потребують додаткових підпор. Крім того, гнучкі підвісні мости не руйнуються під дією сильного вітру чи землетрусів. А найголовніше — для їх побудови не потрібно великої кількості матеріалів. Примітно, що на північному сході Індії підвісні мости споруджували навіть із живого коріння дерев, протягуючи його над струмками.

 

Довгий час підвісні мости використовували лише як пішохідні — погодьтеся, важко проїхати на возі «рухомим» настилом, яким навіть іти, не тримаючись руками за поруччя, не так вже й просто. Але в ХІХ столітті інженер Джеймс Фінлі запатентував конструкцію підвісного палубного моста: товсті сталеві троси натягували між високими вежами-пілонами, а до цих тросів на підвісах кріпили досить жорсткий дорожній прогін. Подальшим розвитком підвісних мостів стала вантова конструкція, у якій дорожнє полотно підвішується не до тросів, а напряму до пілонів. Сучасними підвісними та вантовими мостами можуть безпечно пересуватися не тільки автомобілі, але й поїзди. Міст Акасі-Кайке, побудований японцями в 1997 році між островами Сікоку і Хонсю, двічі увійшов до книги рекордів Гіннеса: як найдовший підвісний міст — його загальна протяжність становить 3910 метрів, а довжина одного прогону — 1991 метр, і як найвищий міст — його пілони здіймаються на 297 метрів, вище за дев’ятиповерховий будинок. При цьому, попри колосальні розміри, міст витримує ураганні пориви вітру до 80 метрів за секунду та нерідкі для Далекосхідного регіону землетруси до 8 балів за шкалою Ріхтера.

 

Хто випередив Colgate, створивши зубну пасту раніше на… 1500 років

Люди здавна зрозуміли, що зуби будуть здоровими лише при достатньому догляді за порожниною рота. Археологічні дослідження свідчать, що ще близько 5000 років до н. е. різні народи шукали способи боротися із зубним нальотом. Перси використовували для цього порошок із подрібнених оленячих рогів, раковин равликів та молюсків, обпаленого гіпсу, сушених трав, меду й ароматичних олій. Єгиптяни чистили зуби порошком із попелу волових копит, перетертої яєчної шкаралупи, пемзи й запашної смоли — мірри. Греки, для яких рівні білі зуби були такою ж невід’ємною частиною краси, як і правильні пропорції чола, підборіддя й носа, полоскали рот солоною морською водою з додаванням золи, обпалених раковин устриць, товченого скла і навіть каміння. У Китаї та Індії до складу зубного порошку входили м’ята, женьшень і квіти лотоса. Утім, у всіх куточках Стародавнього світу догляд за зубами був привілеєм багатих людей, бідняки ж не відрізнялися білосніжними посмішками, а часто й зовсім залишалися без зубів у досить молодому віці.

 

Після падіння Римської імперії про засоби гігієни для ротової порожнини взагалі забули більше ніж на тисячу років. Чистоту помислів священнослужителі вважали вищою за чистоту тіла, тому митися й чистити зуби у Середньовіччі не любили. У 1674 році голландський натураліст, винахідник мікроскопа Антоні ван Левенгук відкрив світ мікробів, а заразом довів, що з ними можна успішно боротися за допомогою солі. Протираючи зуби ганчірочкою із сіллю, він виявив, що мікроби повністю зникають із їхньої поверхні. Проте ідеї Левенгука, який продовжував чистити зуби до кінця життя (а прожив він довго — 91 рік), не набули значного поширення в суспільстві. Ситуація змінилася у XVIII столітті, коли у Великій Британії знову почали з’являтися зубні порошки з товченого вугілля, подрібненої кори та ароматизаторів. У 1824 році до побуту увійшло так зване зубне мило, що складалося з крейди, мильного розчину і м’ятної олії. Засіб був досить зручним у застосуванні, але несприятливо впливав на тканини ясен, тому потребував удосконалення. У 1850-х роках Джон Харріс запропонував виготовляти зубні порошки на основі крейди з додаванням лікарських трав та ефірних олій. Подібні зубні порошки продаються й досі.

 

Проте зубні порошки влаштовували далеко не всіх. Річ у тім, що при інтенсивному використанні вони стирають емаль, завдаючи шкоди, і не приносячи користі. Крім того, багатьом не подобається схильність порошку злипатися та набиватися у щітку.

 

У 1873 році американська компанія Colgate-Palmolive представила зубну пасту — засіб для догляду, позбавлений недоліків зубного порошку. Крейда, подрібнена до стану пудри, рівномірно розподілялася в желеподібній масі. Певний час зубна паста продавалася в банках, але вже 1890 року її почали розфасовувати у звичні для всіх тюбики. Довгий час вважалося, що саме зубна паста Colgate була першою у світі. Однак у 2003 році куратори Віденського музею виявили сувій папірусу, датований IV століттям н. е., у якому грецькою мовою було написано рецепт зубної пасти, складений за 1500 років до того, як Colgate вивела на ринок свою продукцію. На думку стоматологів, стародавній рецепт, що включає м’яту, сіль, крупинки перцю і порошок із висушеного ірису, значно випередив свій час. Нещодавно вчені виявили, що ірис ефективно захищає ясна від різних захворювань, і вже включили його у виробництво сучасних зубних паст. Один із учасників дослідження, який відтворив зубну пасту за виявленим рецептом, зазначив, що вона має приємний смак і залишає в роті відчуття чистоти і свіжості.

 

Сьогодні існує безліч ефективних засобів: порошки, пасти, рідини для полоскання. При належному догляді за ротовою порожниною можна назавжди забути про проблеми із зубами та радувати усіх осяйною усмішкою.

 

Давні «вогняні колодязі», або Як дістати нафту із земних надр

Часто нафту називають кров’ю сучасного світу. Цей найважливіший природний ресурс залишається паливом номер один для економіки. Частка нафти у світовому споживанні енергії становить близько 31%, що перевищує показники всіх інших джерел енергії, зокрема й газу, вугілля і, тим паче, будь-яких відновлюваних енергоресурсів — сонячних, вітрових, водневих та інших. Крім того, нафта — це не тільки паливо, але й незамінна сировина для отримання пластмаси, дорожніх та будівельних матеріалів, гуми, синтетичних тканин, полімерів, мийних засобів, розчинників, фарб і лаків, добрив, отрутохімікатів, воску тощо. Нафта застосовується навіть у харчовій промисловості: в умовах зростання цін на продовольство у всьому світі все більшої актуальності набуває синтез білка з нафтопродуктів. Переробка всього 2% від обсягу щорічного видобутку нафти дає змогу отримувати до 25 мільйонів тонн білка, що замінює білок тваринного походження, цього достатньо для харчування 2 мільярдів людей протягом року!

 

Сьогодні видобуток «чорного золота» — це складний процес, що включає геологорозвідку (пошук нафти в надрах землі), буріння та будівництво свердловин, очищення видобутої нафти від води, сірки та інших домішок. Нафту викачують на поверхню зі вражаючих глибин — до 10 кілометрів нижче за рівень моря! Для порівняння: на такій відстані від землі літають пасажирські літаки. Іноді свердловини пробурені не так глибоко, але з великим нахилом. У цих випадках їхня довжина ще більша.

 

Примітно, що до середини XIX століття нафту видобували в невеликих кількостях, переважно з неглибоких колодязів, у місцях, де вона природним чином виходила на поверхню Землі. Однак у другій половині XIX століття попит на нафту почав зростати у зв’язку з широким застосуванням парових машин, що потребували великої кількості мастильних матеріалів. Поява бензинових і дизельних двигунів внутрішнього згоряння на межі XIX і XX століть викликала ще більший попит на нафтопродукти та привела до бурхливого сплеску в розвитку нафтовидобувної промисловості.

 

Утім, усе сказане вище зовсім не свідчить про те, що бурити нафтові свердловини навчилися лише з початком промислової революції. Опис процесу буріння свердловин для видобутку води та соляних розсолів зустрічається у працях китайського філософа Конфуція, віднесених приблизно до 600 року до н. е. На той момент свердловини бурили вручну, їхній діаметр становив 12–15 сантиметрів, а глибина досягала 900 метрів. Буровий інструмент, що складався з долота й бамбукових штанг, опускали у свердловину на очеретяних канатах завтовшки до 4 сантиметрів. Цілком імовірно, що іноді замість води з таких свердловин виходили нафта й газ. Перший опис цілеспрямованого видобутку зі свердловин нафти і газу китайцями зустрічається в «Літописі країни на південь від гори Хуа» історика Чжан Цюя, створеному в 347 році. Він називає свердловини «вогняними колодязями» й описує використання нафти та газу для кип’ятіння розсолів і випарювання з них солі. Крім того, нафту застосовували для військових цілей — китайські воїни кидали горщики з підпаленою нафтою у лави супротивників.

 

Техніка буріння з перебігом історії безперервно розвивалася. За всіх часів у різних країнах знаходилися умільці, які успішно вирішували складні завдання буріння. І хоча багато хто з них так і залишився невідомим, завдяки їм процес буріння досяг сучасного високого рівня.

---