Краткая история технологий. Идеи, процессы и устройства, при помощи которых человек изменяет окружающую среду с древности до наших дней

Империи Ближнего Востока преуспели в транспортировании воды. Их методы переняли греки. Геродот, считавший акведук Самоса одним из трех величайших греческих строений, назвал его проектировщика в VI веке до н. э. – Эвпалина из Мегары – первым инженером-гидрологом в истории. На самом деле акведук был на две трети тоннелем; тоннель бурился одновременно с обеих сторон, его первоначальная высота – 5 метров в середине створа. Греки преуспели в механических устройствах. Например, они взяли за основу принцип сифона для передачи воды в трубах на промежуточных высотах: во II веке до н. э. в Пергаме вода поступала на высоту 150 метров в крепость. Возможно, Архимед не изобретал «водяную улитку», но арабские источники связывают его с изысканиями и строительством египетских дамб, а довольно позднего греческого изобретателя Цесибия – с изобретением нагнетательного насоса.

Римляне развивали в империи городскую жизнь, среди ее преимуществ – щедрые поставки воды: императорский Рим получал более миллиона кубических метров воды в день. Большая часть воды поступала в частные дома по стандартизированным свинцовым трубам. Римляне строили акведуки так же искусно, как англичане в Викторианскую эпоху возводили железнодорожные виадуки, часто похожие на римские акведуки. В столицу вода поступала как минимум из дюжины акведуков, которые в основном пролегали под землей и только последние 10 миль шли по равнине с нужным уклоном. При строительстве одного акведука во времена императора Клавдия ежегодно в течение 14 лет транспортировалось 40 тысяч повозок туфа. В провинциях акведуки часто пролегали по глубоким долинам, как в Ниме, где Пон-дю-Гар длиной 275 метров (рис. 68) поднимался на максимальную высоту 50 метров; и как в Сеговии в Испании, где мост-акведук длиной 818 метров до сих пор несет воду. Из нескольких незначительных акведуков в Великобритании наибольший интерес представлял восьмикилометровый акведук, поставлявший воду для мытья золота в Кармартеншире. Римляне вырыли дренажные каналы на реках по всей Европе от По до Кам, реже с навигацией, как в случае с 37-километро-вым каналом Рейн-Маас. Но их наиболее выдающееся достижение – осушение озера Фуцинус, что прибавило 50 тысяч акров земли поместью императора Клавдия в закрытом бассейне на Апеннинах. Для этого в горах проложили тоннель длиной 4 километра – рекордная протяженность тоннеля, не превзойденная до 1876 года.

Рис. 68. Римский акведук вблизи Нима, I в.

Древнейшие из известных портовых сооружений находились в Тире и Сидоне, очень впечатляющие строения были в Карфагене до его захвата римлянами. Аппиан писал: «Две ионические колонны стояли перед каждым доком, создавая иллюзию непрерывной галереи в гавани и на острове». В Афинах в Пирее находился большой причал для торговых судов длиной 60 метров, но отличительная черта – эллинги для военных кораблей; на них были подъемные пандусы и крыши с колоннадами; они вмещали 372 судна. Впечатляющее греческое достижение – большой маяк в Александрии, построенный примерно в 280 году до н. э., высотой более 75 метров, с полированными металлическими зеркалами, отбрасывающими от пламени горящей смолянистой древесины луч, видимый за 60 километров. По типу ступенчатого маяка на острове Фарос строили все маяки Древнего мира.

Искусственный порт Рима, Портус Романус, построили на соседней территории после заиления Остии во времена правления первых императоров. Его шестисторонняя внутренняя гавань глубиной 4–5 метров была полмили шириной, с бетонными и кирпичными причалами и основанием из твердых каменных блоков для облегчения подводной выемки грунта. В Лептисе – конечной точке караванных маршрутов Сахары, в 100 километрах к востоку от Триполи, причалы из крупных известняковых блоков поддерживались складскими зданиями с колоннами, некоторые из которых имели платформу чуть выше уровня воды, чтобы удерживать корабли подальше от фактической пристани. В обоих случаях были построены два огромных мола для защиты акватории порта от моря, на оконечности одного из них стоял маяк. Сохранились остатки больших волнорезов в других итальянских портах, например в Путеоле – главном римском порту. В Дуврском проливе римляне возвели по крайней мере три маяка – два в Дувре, один из которых сохранился, и знаменитый двенадцатиэтажный маяк в Булони (рис. 69).

Сложенная без раствора стена Трои почти наверняка была построена раньше знаменитого города Приама и напоминает о том, что у фортификации более продолжительная история, чем у градостроительства. В классические греческие и эллинистические периоды деревянные и кирпичные ограждения заменили каменными; канавы должны были удерживать осаждавших лучников на расстоянии; стены минировали за счет бревенчатых подземных галерей, которые проседали, когда осаждающие поджигали поддерживающие деревянные части строения. Римляне, имея в своем распоряжении организованных легионеров и захваченных рабов, строили очень сложные фортификационные сооружения. Враг входил в город только после того, как сносил несколько последовательных линий стеновых укреплений, каждая из которых защищалась внушительными башнями и рвами. Самая мощная система фортификации была в восточной римской столице – Константинополе, подход к которой ограничивался большими тройными укреплениями. Но римляне возводили сильную оборону не только вокруг своих городов. Каждый лагерь укреплялся в зависимости от времени нахождения на конкретном месте. В Германии и Британии огромные стены преграждали путь от реки до реки и от моря до моря.

Рис. 69. Маяк в Булони. С английской настенной росписи XVI в.

Средневековье

Здания и строения в Темные века изысканностью не отличались. В Англии, например, государственные и частные дома до эпохи норманнских завоеваний за редким исключением строились из дерева. Если использовался камень, как для знаменитых англиканских крестов Нортумбрии, предпочитали мягкие породы; по-видимому, не хватало инструментов для работы, к примеру с магнезиальным известняком на севере. О производстве кирпича практически забыли, а каменные работы в Англии вели или по крайней мере контролировали каменщики из Франции или Италии. Уцелевшие стены из расколотых бревен в церкви Гринстеда, графство Эссекс, демонстрируют самый распространенный тип церковного здания, сохранявшийся примерно четыре столетия.

Италия и в меньшей степени империи франков, а также Вестготская Испания сохранили более сильную традицию каменного строительства по типу возведения римской базилики. Этот римский общественный зал разделялся колоннами на неф и коридоры; а с IV века по его образцу строили ранние христианские церкви. Полукруглая апсида устраивалась в восточной части здания, а выступающий портик или неф (лат. ante-nave – «корабль» церкви) – в западной; колонны, которые прежде устанавливали в два яруса, теперь ставили в один ряд на каждой стороне нефа, поддерживая стены нефа с верхним рядом окон. О ранней романской архитектуре напоминало немногое; выдающееся строение того стиля – собор Карла Великого в Ахене, созданный по образцу итальянской византийской церкви Сан-Витале в Равенне.

Лучшая архитектура Запада основывалась на непрерывающейся римской строительной традиции Константинополя. В 537 году, в эпоху Юстиниана, когда Западную Европу в основном заселяли варвары, возвели большой кирпичный собор Святой Софии с 30-метровыми сводами и удивительным парусом свода, названным так из-за конструкции перевернутых сферических треугольников, передающих вес на углы квадратной башни высотой 55 метров над мозаичным полом. Посвященный божественной мудрости, собор по-прежнему олицетворяет возвышенную изобретательность человека. В Византии кирпич служил для облицовки либо использовался в кладке попеременно с камнем; каменная кладка была настолько точна, что некоторые здания возводились без раствора. Сильнее всего византийское влияние чувствовалось на севере Италии, где в соборе Сан-Витале в Равенне облегченный купол построили из полых глиняных горшков; а знаменитый мавзолей Теодориха (рис. 70), возведенный в том же городе в то же время (вторая четверть VI века), увенчали сплющенным куполом из цельного куска известняка диаметром 11 метров. Во времена завоевания Англии норманнами собор Святого Марка в Венеции перестроили в византийском стиле.

Рис. 70. Мавзолей Теодориха

Романский архитектурный стиль, пришедший через Альпы после визитов высшего духовенства в Рим и миграции итальянских рабочих, энергично внедрялся с начала XI века. Нормандские аббатства Берне и Жюмьеж – достижение итальянского аббата-бенедиктинца; аббатство Жюмьеж, кажется, вдохновило Эдуарда Исповедника основать Вестминстерское аббатство. Со времен Вильгельма I унаследованный архитектурный стиль норманны особенно старательно прививали в завоеванной ими Англии – это прослеживается по частым ссылкам на право разработки карьеров в юридических документах. Лучший материал получали из Нортгемптоншира, Южного Йоркшира и Сомерсета, но все же предпочитали местный камень или камень, легко доставляемый по морю; важные здания в Юго-Восточной Англии построены из известняка из Кана в Нормандии. Из-за сложностей транспортировки каменные блоки делали как можно меньше: внутри толстые стены заполнялись бутовым камнем, который очень часто просто оштукатуривался. Характерной особенностью церквей и замков были полукруглые своды римского происхождения, внешнюю нагрузку которых поначалу распределяли не на контрфорс, а за счет утолщения стен или возведения второго свода под прямым углом – как в нижних проходах часовни Святого Иоанна в лондонском Тауэре. Окна также имели полукруглые своды, часто называемые «нормандскими».

Строительство церкви аббатства Сен-Дени около Парижа, начатое в 1137 году, считается зарождением готического стиля, но отправная точка в Англии – восстановление Кентерберийского собора французским архитектором (на целое поколение позже); только в начале XIII века началось масштабное возведение заостренных арок. Большое преимущество заостренной арки в том, что ее высота не фиксировалась шириной пролета, что позволяло возводить римский крестообразный свод. Самая высокая «парящая крыша» – предмет гордости готического собора – составляла приблизительно 50 метров на клиросе в Бове; крыша опиралась на ребра, выходящие из одиночной опоры в трех направлениях, образуя различные арки одинаковой высоты. Кроме того, чем заостреннее арка, тем больше была вертикальная нагрузка; чем арка ниже, тем опаснее была боковая нагрузка. В церквях без центрального прохода, вроде часовни Королевского колледжа в Кембридже, нагрузку от каменной крыши распределили на контрфорс. Проблему с центральным проходом триумфально решили французские архитекторы, изобретя летающий контрфорс, как в Вестминстерском аббатстве. В структуре Солсберийского собора середины XIII века просматривается каркасная форма здания, доведенная до совершенства после 1500 года. К тому времени стены были рамами для красивых витражей, а узкие опоры, достигающие веерного свода, увеличивали иллюзию простора.

Качество строительства очень зависело от работы каменщика. В XIV веке работали со всеми породами английского камня, начиная с портлендского камня при перестройке Вестминстерского аббатства в эпоху Генриха III и заканчивая алебастром (гипсом) из Северо-Восточного Мидленда для вырезания объемных портретов и алтарного ретабло; каменные материалы массово экспортировались. Чтобы сэкономить транспортные расходы, основную обработку камня проводили в карьере, служившем опытным полигоном каменщиков и даже строительных мастеров, которые, как современные наемные рабочие, трудились бок о бок с теми, кого контролировали. Было три класса рабочих: свободные каменщики, названные так за умение гравировать строительный камень (англ.