Тема 1.1. Історичні аспекти розвитку технічних досягнень і наукових знань у стародавні часи

Поява простих знарядь праці. Відкриття вогню й способи його добування. Початок виготовлення первісною людиною перших знарядь праці – ручних рубил, сировиною для яких слугував кремінь та деякі інші породи каменю – припадає на ранній палеоліт (800–100 тис. років до н.е.). Вдосконалення знарядь праці призводить до змін у соціальній організації людства: материнська родова община замінює первісне стадо.

Людина навчилася спочатку використовувати і зберігати вогонь, а потім і добувати його, застосовуючи різні технічні засоби.

У пізньому палеоліті (40–12 тис. років до н.е.) через нестачу якісного каміння на поверхні землі зароджується його видобуток із земних надр. У гірничій справі почали застосовувати як знаряддя праці оленячі роги та палиці. У той час людина починає будувати житло – землянки.

Винайдення лука і стріл. Поява складних знарядь праці. Виникнення землеробства. У мезоліті та ранньому неоліті (12–4 тис. років до н.е.) було зроблено два відкриття: винайдено лук зі стрілами та розпочалося виробництво глиняного посуду. Розвиток полювання призвів до приручення тварин й виникнення первісного скотарства, що й поставило на чолі господарської діяльності чоловіка. Родова материнська община починає розпадатись і виникає патріархальна сім’я.

У пізньому неоліті (ІV–ІІІ тис. до н.е.) за допомогою шліфування вдосконалюється обробка кам’яних знарядь праці, а також були винайдені способи свердління каменю. У цей час почалось спорудження менгірів і кромлехів.

У добу неоліту виникає мотичне землеробство. Зокрема, на теренах сучасної України розселяються племена Трипільської культури, у яких такий вид господарства був основним. У ІІІ тис. до н.е. у Межиріччі та Єгипті почали застосовувати дерев’яний плуг.

Використання металів у виробничому процесі. В Єгипті, Месопотамії, Індії, Китаї наприкінці ІV–ІІІ тис. до н.е. виникають перші цивілізації. Саме тут відбувається перехід від первіснообщинного ладу до ранньокласового суспільства, утворюються перші держави. У І тис. до н.е. рабовласницькі держави виникають й у Європі (Греція, Рим).

З цим періодом в історії людства пов’язано використання міді й виробництво бронзи (сплав міді й олова, що плавиться за температури 700–900°С). Це дало змогу виробляти знаряддя праці, зброю та прикраси з цього матеріалу.

Металургійне виробництво вимагало виробничої спеціалізації, а поширення виробів з міді і бронзи – нових форм обміну. Відбувається виділення ремесла й торгівлі в окремі галузі людської діяльності.

З початку Х ст. до н.е. залізо стає основним матеріалом для виробництва знарядь праці та зброї. Хоча в Єгипті та Китаї воно було відоме раніше, але не набуло широкого застосування. Першим методом виробництва заліза був сиродутний процес, під час якого відновлення металу з руди відбувається при температурі 900°С.

У І тис. до н.е. починають поширюватися вироби зі сталі, які були набагато міцніші за залізні. У Стародавній Греції вже розрізняли поняття «сідеро» – залізо і «халіпс» – сталь. Залізо здійснило переворот у всіх галузях виробництва, оскільки було дешевим і міцним металом.

Відокремлення ремесла від землеробства. Виникнення окремих галузей природознавства. Поширення заліза мало важливе значення для землеробства. В орному землеробстві значного поширення набув плуг із залізним лемешем, а також металеві борони, серпи, коси. У Єгипті значного розвитку набуло зрошувальне землеробство, яке також існувало в Месопотамії, Індії та деяких інших регіонах. Для затримання води споруджували земляні греблі. В Єгипті для підняття води на високо розташовані поля використовували шадуф – шкіряне відро, прикріплене до жердини з противагою.

Поступова спеціалізація ремесла довела, що продуктивність виробництва залежить не тільки від вправності ремісника, але й від постійного вдосконалення знарядь праці, що виявлялась у диференціації інструментів. Ремесла, які виникли як допоміжна форма діяльності землероба і скотаря, вже у Єгипті, Месопотамії, Індії. Китаї стають основним видом діяльності певних груп населення. У першу чергу виділяються гірнича справа, обробіток металу, гончарство, ткацтво, будівництво.

У будівельній справі переважає зведення культових і фортифікаційних споруд. Так, піраміда Хеопса у Єгипті будувалася 30 років з кам’яних блоків вагою від 2,5 до 30 тонн. Її висота становила 146,5 м. Значним інженерним досягненням Стародавнього Сходу було спорудження Великого Китайського муру (початок будівництва – ІІІ ст. до н.е.).

Основним матеріалом для будівництва фортець, палаців, монументальних споруд у той час був камінь, який у 6 разів має менший спротив прогину, ніж стисканню. Але вже у Стародавньому Римі будівельники винайшли арки, де камінь працює лише на стискання, й почали застосовувати бетон зі щебеню та вапнякового розчину. Також у той час у будівельній справі продовжували використовувати деревину та почали застосовувати замість цегли-сирцю обпалену у спеціальних печах цеглу.

У І тис. до н.е. основною зброєю стає залізний меч, а знаряддям захисту – щити різної форми й призначення. Навколо міст з’являються високі захисні стіни зі сторожовими вежами, земляні вали, рови.

Розвиток суспільства вимагав покращення пересування людини суходолом і водою. У ІV тис. до н.е. у Мохенджо-Даро (Індія) було створено перший відомий колісний візок. У мореплавстві почали використовувати залізо для скріплення корпусів суден та паруси з міцних тканин. У країнах Сходу поширилось каботажне плавання (вздовж берегів), а греки освоїли й моря. Так, у 325–320 рр. до н.е. експедиція на чолі з Піфеєм з Массалії, у пошуках олова й бурштину пройшовши Геркулесові Стовпи (Гібралтар), дісталася Британських островів, гирла Ельби, пройшла норвезькі води й повернула назад лише після зустрічі з полями суцільного арктичного льоду.

Природничо-наукові знання у той час входили до єдиної філософської науки. Астрономія і механіка, де використовувалася математика – це наукові знання, що поширилися у І тис. до н.е.

У ІV ст. до н.е. був винайдений календар у Єгипті. Жреці, носії знань, спостерігаючи розливи Нілу, встановили тривалість року і поділили його на 12 місяців по 30 днів, а наприкінці року додавали ще 5 днів. У Єгипті були також винайдені сонячний і водяний годинники.

Греки знали про те, що Земля – це куля. Астроном Арістарх Самоський (близько 250 р. до н.е.) стверджував, що Земля обертається навколо своєї осі і навколо Сонця. Але у ІІ ст. до н.е. домінуючими в астрономії стали погляди Клавдія Птолемея, який стверджував, що Земля нерухома, а небо з планетами рухається навколо неї. Це вчення було домінуючим понад 1000 років, аж до Коперніка.

У ІV ст. до н.е. у Греції розвивається статика – наука, яка вивчає силу м’язів. Були досліджені найпростіші закони складання та рівноваги сил. Архімед створив задачу про важіль. В його праці «Про плаваючі тіла» було зроблено аналіз основних законів гідростатики. В Індії було винайдено сучасне написання цифр. У ІІ ст. до н.е. у Китаї у десятитомній «Арифметиці» були викладені способи розв’язання системи рівнянь з двома невідомими, способи добування квадратного й кубічного коренів.

Знання з арифметики й геометрії отримували у Стародавній Греції у філософських школах Фалеса, Піфагора, Платона, Аристотеля, Демокріта. В «Початках» Евкліда були закладені основи теорії чисел.

Греками були відкриті деякі закони фізики. Взаємодію магніту і наелектризованих тіл досліджував Фалес Мілетський. Евклід вивчав закони відбивання світла у дзеркалах. Левкіпп і Демокріт створили вчення про атоми. У цей період відбувалося накопичення знань у різних галузях, які цікавили людину передусім з прикладної точки зору.