Средневековая наука и технические достижения

Великие технические изобретения, сделанные в средневековье, оказали ог­ромное влияние на все области экономики и культуры, на развитие науки. Среди таких изобретений наиболее значимыми стали водяная и ветряная мельницы, морской компас, порох, очки, бумага, механические часы. По­чти все эти изобретения пришли в Европу с Востока.

Водяная мельница и водяной двигатель описаны, как мы уже отмечали, Витрувием, но только в средние века они стали широко использоваться. Идея водяного привода (двигателя) была реализована вначале для перема­лывания зерна (собственно для построения мельниц), но затем и для выпол­нения других работ, например в суконном производстве, для вытягивания проволоки, для толчения руды. Использование изначально вращательного движения колеса с горизонтальной осью вращения для осуществления по­ступательного движения или вращения в других плоскостях потребовало применения механизмов, преобразующих движение. Для этого были при­думаны зубчатое зацепление цевочного (пальцевого) типа и коленчатый рычаг.

Ветряные мельницы появились в Европе в начале XII в., но широкое рас­пространение получили с XV в. Для изготовления механизмов водяных и ветряных мельниц, их сборки требовалась высокая квалификация мастеров, которые должны были обладать обширными знаниями не только в механи­ке, но и в кузнечном деле, и в гидротехнике и аэродинамике (в современ­ной терминологии).

Механические часы появились в средневековой Европе прежде всего как часы башенные, служащие для указания на время богослужения. До изо­бретения механических часов для этого использовался колокол, в который бил часовой, определявший время по песочным часам — каждый час. Поэтому термины «часы» и «часовой» имеют одинаковое происхождение. Механичес­кие часы на башне Вестминстерского аббатства появились в 1288 г. Позже механические башенные часы стали использоваться во Франции, Италии, германских государствах. Существует мнение, что механические часы изоб­рели мельничные мастера, развивая идею о непрерывном и периодическом движении мельничного привода. Главной задачей при создании часового ме­ханизма было обеспечение точности хода или постоянства скорости враще­ния зубчатых колес. Для изготовления часов требовалась высокая точность обработки деталей, высокая точность сборки, подбор материала деталей. Раз­работка часовых механизмов была невозможна без технических знаний, про­ведения математических расчетов. Измерение времени имеет прямую связь и с астрономией. Таким образом, часовое дело соединило механику, астро­номию, математику в решении практической задачи измерения времени.

Компас как устройство, использующее ориентацию естественного магнита в определенную сторону, изобретен в Китае. Китайцы приписывали способ­ность ориентации естественных магнитов воздействию звезд. В I — III вв. ком­пас стал применяться в Китае как «указатель Юга». Как попал компас в Евро­пу, до сих пор неизвестно. Начало его применения европейцами в мореплава-

57

нии относится к XII в. Применение компаса на судах явилось важной предпо­сылкой географических открытий. Свойство компаса впервые обстоятельно представил французский ученый Пьер да Марикур (Петр Перегрин). Он описал в связи с этим и свойства магнитов, и явление магнитной индукции. Компас стал первой действующей научной моделью, на основе которой развивалось учение о притяжениях, вплоть до великой теории Ньютона.

Порох использовался в Китае уже в VI в. при изготовлении ракет, фей­ерверков. Над открытием секрета пороха, а именно, как приготовить смесь, сгорающую без воздуха, трудились многие европейские алхимики. Но уда­ча улыбнулась фрайбургскому монаху Бертольду Шварцу. Порох стал играть важную роль в военном деле с XIV в. только после изобретения пушки, ро­доначальницей которой явилась «огненная труба» византийцев. Вскоре за пушкой появились ружья и мушкеты.

Изобретение пороха имело не только военные последствия. Изготовле­ние пороха и его взрыв, полет снаряда из пушки выдвинули вопросы науч­ного, теоретического характера. Это прежде всего изучение процессов го­рения и взрыва, вопросов, связанных с выделением и передачей тепла, воп­росов точной механики и технологии, связанных с изготовлением орудий­ных стволов, вопросов баллистики.

Пушка, таким образом, «организовала» не только военные полигоны, но и обширные «полигоны» для научных исследований.

Бумага была нужна науке «как воздух». Изобретенная в Китае во II в., она появилась в VI—VII вв. в Японии, Индии, Средней Азии, в VIII в. — на арабс­ком Востоке. В Европу бумага попала через арабов в XII в. В Испании, впер­вые в Европе, в начале XII в. было организовано производство бумаги сначала из хлопка, затем из более дешевого сырья — из тряпья и отходов текстильного производства. Вслед за бумагой, ставшей несравненно более дешевым писчим материалом, чем пергамент, появилось и печатание. Предшественницей кни­гопечатания была ксилография (от греч. «ху1оп» — срубленное дерево и «§гарпо» — пишу), то есть гравирование на дереве. По гравюрам на дереве мож­но было тиражировать печатные тексты. Китайские мастера изобрели подвиж­ный шрифт в начале XI в., но в Европе он появился лишь в XV в. Роль книго­печатания в научном прогрессе и распространении знаний трудно переоценить.

Очки были изобретены в Италии. По одним сведениям это изобретение относится к 1299 г. и принадлежит Сильвино Армати. Другие полагают, что очки появились в Италии не раньше 1350 г. Существует мнение, что успехи просвещения в эпоху Возрождения были достигнуты во многом благодаря изобретению очков. Очковые линзы стали основой при создании таких оп­тических инструментов, как микроскоп и телескоп.