Виргинский В., Хотеенков В. Очерки истории науки и техники с древнейших времен до середины XV века

4. Заметки и план статьи «Новые задачи и новые силы» Не злоба дня, а «Новые задачи, новые силы»Статья не додумана, не доношена{135}. Поэтому ясного развития строго определенной мысли нет. Это – газетные наброски, силуэты, беседа, «мысли и заметки», а не статья. Легализация и

Для этой эпохи наиболее важными и характерными чертами можно считать широкое распространение призматической техники расщепления, виртуозную обработку кости и бивня, разнообразный набор орудий - около 200 различных типов.
Значительные изменения произошли в технике расщепления каменного сырья: опыт многих тысячелетий привел человека к созданию призматического нуклеуса , с которого скалывались заготовки относительно правильной формы, близкой к прямоугольной, с параллельными краями. Такая заготовка называется, в зависимости от размеров, пластиной или пластинкой , она позволяла наиболее экономно расходовать материал и служила удобной основой для изготовления разнообразных орудий. Заготовки-отщепы, не имеющие правильной формы, по-прежнему были широко распространены, но, будучи сколотыми с призматических нуклеусов, они становятся тоньше и сильно отличаются от отщепов более ранних эпох. Техника ретуширования в верхнем палеолите была высока и весьма разнообразна, что позволяло создавать рабочие края и лезвия разной степени приострения, оформлять различные контуры и поверхности изделий.

Орудия верхнего палеолита меняют свой внешний облик по сравнению с более ранними эпохами: они становятся меньше и изящней благодаря изменению форм и размеров заготовок и более совершенной технике ретуширования. Разнообразие каменного инвентаря сочетается со значительно большей устойчивостью форм изделий.

Среди всего многообразия орудий есть группы, известные по предшествующим эпохам, но появляются и получают широкое распространение новые. В верхнем палеолите существуют такие известные ранее категории, как зубчато-выемчатые орудия, скребла, остроконечники, скребки, резцы. Удельный вес некоторых орудий увеличивается (резцы, скребки), других, наоборот, резко уменьшается (скребла, остроконечники), а некоторые исчезают совсем. Орудия верхнего палеолита более узкофункциональны по сравнению с предшествующими эпохами.

Одним из важнейших и самых распространенных орудий верхнего палеолита был резец . Он был предназначен для резания твердых материалов, таких как кость, бивень мамонта, дерево, толстая кожа. Следы работы резцом в виде конических канавок отчетливо видны на многочисленных изделиях и заготовках из рога, бивня и кости со стоянок Западной и Восточной Европы. Однако в инвентаре некоторых археологических культур Сибири и Азии резцы отсутствуют, по-видимому, их функции выполняли другие орудия.

Скребки в верхнем палеолите были одной из самых массовых категорий орудий. Они обычно изготовлялись из пластин и отщепов и имели выпуклое лезвие, обработанное специальной скребковой ретушью. Размеры орудий и угол заострения их лезвий очень разнообразны, что обусловлено их функциональным назначением. На протяжении многих тысячелетий от мустье до железного века этот инструмент использовался для обработки шкур и кожи.

Каменные орудия верхнего палеолита:
1-3 - микропластинки с ретушью; 4, 5 - скребки; 6,7 - наконечники; 8, 9 - острия;
10 - призматический нуклеус со сколотой с него пластиной; 11-13 - резцы;
14, 15 - зубчато-выемчатые орудия; 16 - проколка

Скребками производилась одна из основных операций - мездрение, т.е. очистка шкур и кожи, без которой их нельзя было использовать ни для шитья одежды и обуви, ни для устройства кровли жилищ и изготовления различной тары (сумки, мешки, котлы и т.д.). Большое разнообразие пушнины и кож требовало соответствующего количества необходимых инструментов, что наглядно видно из археологических материалов.

В палеолите скребком чаще всего работали без рукоятки движениями «на себя», растягивая шкуру на земле и закрепляя ее колышками или расстилая на колене.

Изготовление и использование верхнепалеолитических кремневых орудий:
1 - раскалывание призматического нуклеуса; 2, 3 - работа резцом;
4-6 - употребление концевого скребка

Рабочий край скребков быстро изнашивался, но длина его заготовки обеспечивала возможность многократной подправки. После мездрения и обработки золой, в которой много поташа, шкуры и кожи сушились, а затем выминались с помощью костяных лопаточек и лощил, а кроили их ножами и резцами. Для шитья изделий из кожи и меха служили мелкие острия и проколки и костяные иглы. Небольшими остриями проделывали отверстия в коже, а затем скроенные фрагменты сшивались с помощью растительных волокон, жил, тонких ремешков и пр.

Острия не представляют собой единой категории, эти разнообразные орудия объединены одним общим признаком - наличием острого ретушированного конца. Крупные экземпляры могли использоваться для охотничьего вооружения в качестве наконечников копий, дротиков и стрел, но их же могли использовать для работы с грубыми и толстыми шкурами таких животных, как бизон, носорог, медведь, дикая лошадь, необходимыми при постройке жилищ и для других хозяйственных целей. Проколки представляли собой орудия с выделенным ретушью, относительно длинным и острым жальцем или несколькими жальцами. Жальцами этих орудий прокалывали кожу, отверстия потом расширяли при помощи проверток или костяных шильев.

Во второй половине верхнего палеолита появляются составные , или вкладышевые , орудия, которые, несомненно, были очень важным новым технологическим достижением. На основе призматической техники раскалывания человек научился делать правильные миниатюрные пластинки, очень тонкие и имеющие режущие края. Такая техника называется микролитической . Изделия, ширина которых не превышала одного сантиметра, а длина - пяти сантиметров, называют микропластинками. Из них изготовлялось значительное количество орудий, в основном - микроострия и четырехугольные микропластинки с притупленным ретушью краем. Они-то и служили вкладышами - составными частями лезвия будущего изделия. Вставляя ретушированные микропластинки в основу из дерева, кости или рога, можно было получить режущие лезвия значительной длины и разнообразной формы. Основу сложной формы можно было вырезать с помощью резцов из органических материалов, что было гораздо удобней и легче, чем делать такой предмет целиком из камня. Кроме того, камень достаточно хрупок и при сильном ударе орудие могло сломаться. При поломке составного изделия можно было заменить только поврежденную часть лезвия, а не делать его целиком заново, такой путь был гораздо экономичнее. Особенно широко этот прием применялся при изготовлении крупных наконечников копий с выпуклыми краями, кинжалов, а также ножей с вогнутыми лезвиями, которые употреблялись при сборе диких злаков жителями южных областей.

Характерной чертой орудийных наборов верхнего палеолита является большое количество комбинированных орудий - т.е. таких, где на одной заготовке (отщепе или пластине) располагалось два-три рабочих лезвия. Возможно, что это делалось для удобства и ускорения работы. Наиболее часто встречаются сочетания скребка и резца, скребка, резца и проколки.

В эпоху верхнего палеолита появились принципиально новые техники обработки твердых материалов -сверление, пиление и шлифование , однако только сверление применялось достаточно широко.

Сверление было необходимо для получения разнообразных отверстий в орудиях, украшениях и других бытовых предметах. Производилось оно с помощью лучкового сверла, хорошо известного по этнографическим материалам: в тетиву вставляли полую кость, под которую постоянно подсыпался песок, и при вращении кости высверливалось отверстие. При сверлении более мелких отверстий, таких как игольные ушки или дырочки в бусинах или раковинах, применялись кремневые сверла - каменные орудия небольшого размера с выделенным ретушью жалом.

Пиление применялось в основном для обработки мягких пород камня, таких как мергель или сланец. На статуэтках, сделанных из этих материалов, видны следы пиления. Каменные пилки - вкладышевые орудия, они делались из пластинок с ретушированным зубчатым краем, вставленных в твердую основу.

Шлифование и полирование чаще всего использовались при обработке кости, но иногда встречаются орудия, в основном массивные и, по-видимому, связанные с обработкой дерева, у которых лезвия обработаны с помощью шлифования. Более широкое применение эта техника приобретает в мезолите и неолите.

Страница 1 из 8

РАЗДЕЛ 1. Из истории обработки камня

Роль камня в развитии первобытного человека

Тайна красоты камня с давних времен волновали человека. Камень не зря считается символом вечности. Именно он донес до наших дней бессмертные, запечатленные в нем творения человека. Находки археологов позволяют все больше узнавать об истории человечества, о развитии жизни на земле.

Для первобытного человека камень оказался самым надежным, прочным и долговечным материалом. Целая эпоха в истории человечества называется каменным веком, который разделен на три периода: палеолит, мезолит и неолит.

Камни округлой формы (обыкновенные голыши) после обкалывания, грубой обивки древними людьми превращались в простейшие инструменты в виде ножей, скребков, рубил. Важна была не форма, размер или вес голыша, а твердость и прочность самого камня. Наиболее пригодными оказывались уплощенная галька из диорита, кварца и кремния. Гальки оббивались прямо на месте несколькими ударами до придания им требуемой формы. Так зарождалась первая технология обработки камня. В борьбе за качество получаемой продукции совершенствовалась технология производства, вводились новые операции. Так, для изготовления ручных рубил низкого качества требовалось 10-30 ударов, а более высокого – 50-80 и более ударов. Неолитический мастер при шлифовке топора совершал 50 тысяч движений камня по абразивному материалу за 8-10 часов работы. В археологии давно выделена особая «галечная» культура, одна из самых древних в развитии человечества.

Следы оставленные на камне изучает новое направление в археологической науке – трансология. Технологии обработки камня различны: скалывания, ретуши, сверления, расщепления, пиления, точения. Надо полагать, что одни и те же люди, занимавшиеся изготовлением каменных орудий, совмещали две профессии – геолога-поисковика и камнетеса.

В дальнейшем более широкое применение нашли технологии скалывания и расщепления, а лучшим материалом для этого оказался кремень и вулканическое стекло – обсидиан. Эти камни, имея относительно высокую твердость, обладают способностью при раскалывании образовывать узкие и тонкие пластинки с острыми режущими кромками, которые могут некоторое время держать такую «заточку».

Помимо этих камней подобными свойствами обладают кварцит, окаменелое дерево, кремниевый туф, глинистые и известковые сланцы, граниты, мелкозернистые песчаники и другие породы, которые легко обрабатываются ударными способами. Другие камни, например нефрит, хотя и крепкие, но трудно поддаются обработке ударами вследствие своей вязкости.

Процесс расщепления напоминает колку дров, когда от круглого спила дерева откалываются поленья. При раскалывании каменных заготовок нужно было знать до тонкостей способы выполняемой работы (размер камня, направление и силу удара). Поэтому изготовление кремниевых орудий – это искусство, помноженное на силу, ловкость и точный расчет удара.

Найденные археологами предметы можно отнести к ювелирному искусству, так как трудно представить, как можно было изготовить в то время пластины длиной 55мм, шириной 5мм и толщиной в 1мм! В археологии такая отделка каменных пластин

получила название ретуширования (от французского слова «ретуше» – подправлять).

Ретуширование лезвий позволяло делать режущие кромки делать не гладкие, а с зазубринами. Такие инструменты были более эффективными. Принято считать, что каменному веку свойственны примитивные обработки камня, однако, на самом деле, мастера каменного века обладали совершенными технологиями, такими, как шлифовка, полировка и токарная обработка.

Чувство прекрасного было издревле заложено в душе первобытного человека – художника. Приходится удивляться, как могли в то время сверлить в камне малые отверстия толщиной с иголку длиной превышающей в десятки раз его диаметра. Причем отверстия просверливались не только в мягких породах, но и в твердых, таких как яшма, агат, халцедон. Не исключено, что в качестве наконечника сверла использовался корунд или даже алмаз.

Родоначальником сверлильного инструмента было Т- образное приспособление напоминающее современный топор с каменным наконечником. Таким инструментом отверстие «проверчивалось», для ускорения работы подсыпался песок. Рукой нужно было давить и проворачивать инструмент. В дальнейшем инструмент был усовершенствован и приобрел форму коловорота, работа которым выполняется двумя руками: одной рукой вращают инструмент, а другой давят. Коловорот имеет зажимное устройство (патрон), при помощи которого можно закреплять сменные сверла. Коловоротом с некоторым усовершенствованием пользуются и современные мастера. Т-образным инструментом в виде топора вращательные движения производились в обе стороны, а коловоротом только в одну, что позволило повысить производительность труда. Коловорот стал прообразом современного сверлильного станка. В качестве свободного абразива в настоящее время применяется кварцевый песок: наждачный и корундовый. По абразивным качествам наждак в 3-5 раз эффективнее кварца. Производительность значительно повышается, если песок постоянно смачивать водой.

Для того, чтобы распилить каменную плитку распил делался не полностью, а лишь частично, а затем ее разламывали. Для страховки камнеобработчики делали распилы с обеих сторон.

Шлифование и полирование поверхностей камня требует большего времени по сравнению с распиливанием и сверлением. Сначала эти операции выполняли сухим способом. Применение мокрого шлифования ускоряло работу в 2-3 раза. Такие процессы позволяли изготавливать детали с правильными геометрическими формами и острыми гранями.

Опыт по обработке камня накапливался медленно. Полировать камень люди научились спустя десять тысяч лет после грубой обработки. Как правило, полировали сразу две плиты, накладывая одну на другую. В качестве порошка использовали пемзу и толченый мел. Шлифующими поверхностями служили ровные участки скалы или плоский камень, с которого все неровности стесывали методом точечного пикетажа.

Первые зеркала появились благодаря высокому качеству полирования кусков обсидиана и базальта. Для улучшения отражательной способности они смачивались водой. При полировании зеркальных поверхностей использовали мягкие материалы и кожу.

Метод точечного пикетажа сформировался в обособленную технологию камнеобработки. Частыми ударами по круглому заостренному стержню из крепкого материала можно пробить отверстие, выровнять поверхность, на полированную поверхность нанести фактурный рисунок или буквы. Этим же способом изготавливались немудреные каменные чаши, ступки, лампы-светильники. Способом пикетажа можно пользоваться как при изготовлении мелкой пластики, так и при изготовлении крупных скульптур. Известные исполинские идолы острова Пасхи вытесаны из вулканического туфа и других пород без участия металла методом точечного пикетажа при помощи базальтовых скарпелей. Закольники, скарпели, бучарды (инструменты для каменотесной работы) первоначально изготавливались из камня твердой породы, разной по форме и массе: от немногих десятков граммов до 5-6 килограммов.

Исторические исследования в науке и технике помогают нам полнее представить эволюцию развития технологических процессов обработки материалов, в том числе и различных пород камня. В каменном веке круг изготавливаемых изделий из камня достиг высочайшего уровня, но с приходом бронзового века, а затем и железного значительная часть изделий из камня стали изготавливать из металла. С приходом атомно-космического, электронно-кибернетического века камень не утратил своей значимости. Современные технологии позволяют найти ему новое применение. Сейчас это и сверхтвердые производительные инструменты, и красивые ювелирные украшения, и незаменимый долговечный строительный и облицовочный материал. Из камня художники создают прекрасные предметы декоративно-прикладного искусства в сочетании с различными материалами.

По мере усложнения хозяйственной деятельности человек стал испытывать нужду в более совершенных инструментах с тщательно отделанными лезвиями. Изготовление их требовало новых приемов в обработке камня. Около восьми тысяч лет назад люди освоили технику пиления, сверления и шлифовки. Эти открытия были настолько важны, что вызвали настоящую революцию в развитии общества, названную неолитической революцией.

Пилить человек научился тогда, когда заметил, что зазубренный нож режет лучше, чем гладкий. Как известно, действие пилы основано на том, что ее резцы, или зубья, при движении полосы последовательно проникают в материал и снимают в нем слой определенной глубины. Получается как бы система ножей. Древнейшая дошедшая до нас примитивная пила была целиком изготовлена из кремня. Работа на ней требовала больших физических усилий, но позволяла успешно справляться с распилкой дерева и кости.

В конце мезолита в ряде мест Ближнего Востока начался процесс становления производящей экономики (земледелия и скотоводства). В других районах переход от присваивающей экономики к производящей, от охоты к земледелию и скотоводству стал совершаться в период неолита, энеолита и бронзового века.

Неолит, новокаменный век, получил название из-за широкого внедрения новых способов обработки крупных каменных орудий - шлифования, сверления и пиления. Эти приемы позволили человеку перейти к обработке новых, более твердых пород камня: нефрита, жадеита, яшмы, базальта, диорита и др., которые стали служить исходным сырьем для создания крупнокаменных топоров, тесел, долот, кайл, мотыг.

Заготовку для будущего орудия делали или прежним способом - сколом, или с помощью нового способа - пиления. Создавалась необходимая геометрическая форма заготовки, которую затем шлифовали. Применяли сухое и мокрое шлифование каменных орудий. По подсчетам С. А. Семенова, на изготовление шлифованного топора из твердых пород сланца затрачивалось 2,5-3 ч, на изготовление из нефрита при шлифовке рабочего края 10-15 ч и на шлифовку всего топора 20-25 ч.

Тесло (А) и долото (Б) из полированного камня периода неолита (IV тыс. до н. э.)

Первые шлифованные орудия появились еще в мезолите, но именно в неолите они получили широкое распространение. Еще более эффективны были полированные орудия.

Если у вкладышевых орудий кремневые пластины соединялись с рукояткой с помощью битума, крупнокаменные орудия с деревянной или костяной рукоятью так скреплять было невозможно. Пришлось изыскать новый способ - сверление отверстий. Еще в период верхнего палеолита появляются бусы и подвески из камня с отверстиями. Отверстия же большего диаметра в каменных предметах стали пробивать, но при этом получались отверстия биконической формы, неудобной для насаживания каменного орудия на деревянную рукоять. Для плотного соединения требовались цилиндрические отверстия. Освоение техники высверливания цилиндрических отверстий относится к периоду неолита, когда для этих целей стали применять трубчатые кости или стволы бамбука. В качестве абразива служил кварцевый песок. Началось изготовление жесткосоставных орудий.

Использование пиления, сверления, шлифования позволило достигать определенной формы, чистоты поверхности орудия. Работа шлифованными орудиями уменьшала сопротивление материала обрабатываемого предмета, что привело к росту производительности труда.

Реконструкция способов сверления камня периода неолита (по С. А. Семенову) 1 - одноручное сверление (без рукоятки); 2-3 - сверло с рукоятками; 4 - двуручное сверление (сверло на стержне); 5 - сверло мбовамбов (Новая Гвинея)

Новые приемы изготовления топора повысили эффективность его использования. Топорами верхнего палеолита, изготовленными двусторонней оббивкой каменного желвака, скрепленными с деревянной рукоятью ремнями, трудно было работать по дереву, так как удар такого топора дерево не рубил, а размочаливал. Шлифованными каменными топорами, жестко скрепленными с деревянной рукоятью посредством высверленных цилиндрических отверстий, стали рубить лес, выдалбливать лодки, строить жилища. Большое хозяйственное значение шлифованные топары имели у племен, занимавших лесные районы: без такого орудия в этих районах был бы невозможен переход к земледелию.

Древние строители

Пиление камня отнимало еще больше времени и сил. Оно развивалось постепенно, однако только в эпоху неолита эта техника получила широкое распространение. Пилой обычно служила кремневая зубчатая пластинка, под которую подсыпали смоченный водой кварцевый песок. Пиление редко было сквозным. Обычно мастер делал только глубокий надпил, а затем рассчитанным ударом деревянной колотушки разламывал камень на две части. Благодаря пилению людям стали доступны правильные геометрические формы изделий, что было очень существенно при изготовлении инструментов.

Одновременно с пилением развивалась техника сверления камня. Этот прием был очень важным при изготовлении составных инструментов. Люди давно заметили, что самые удобные и прочные топоры получаются тогда, когда рукоятка плотно забивается в отверстие самого топора, а не привязывается к нему. Но как сделать правильное отверстие в твердом камне? Ответ на этот важный вопрос был многие тысячелетия скрыт от человека. Как и в случае с пилением, древние мастера освоили сначала сверление мягких материалов.

Первобытная кремниевая пила

В древнейшие времена, когда человеку нужно было сделать отверстие в дереве или кости, он прибегал к выбиванию. По крайней мере, именно таким способом еще недавно делали отверстия некоторые примитивные народы. Возможно, что именно при этой операции, вращая в отверстии каменный пробойник, древний мастер обнаружил, что высверливание требует гораздо меньших усилий. Сверление имело еще и то важное преимущество, что позволяло делать отверстие в твердых и хрупких материалах. Первое сверло, по-видимому, представляло собой обыкновенную палку, к концу которой было приделано каменное острие. Мастер просто катал ее между ладоней.

Значительный сдвиг в сверлении произошел после того, как в неолитическую эпоху был изобретен лучковый способ, при котором вращение сверла достигалось за счет поворота лука. Одной рукой мастер покачивал лук, а другой прижимал сверло сверху. Затем каменное сверло стали заменять полой костью животного крупного диаметра. Внутрь нее засыпался кварцевый песок, игравший роль абразива. Это было принципиальное и очень важное усовершенствование, значительно расширившее возможности сверления. В ходе работы песок постепенно просыпался из полости сверла под края коронки и медленно истирал просверливаемый камень. Поскольку успех сверления во многом зависел от силы нажима, позже стали применять искусственные утяжелители.

Когда же пиление и сверление было дополнено шлифовкой, древний человек полностью овладел всей технологией обработки камня. Отныне для него не было ничего невозможного - он мог придавать изделию любую желательную форму и при этом грани всегда оставались гладкими и ровными. Существенное отличие шлифовки камня от других способов обработки заключалось в том, что можно было удалять материал очень малыми и ровными слоями, причем одновременно со всей поверхности заготовки. Благодаря этому открылась возможность создавать инструменты правильных геометрических форм с гладкой поверхностью. Шлифовка позволяла обрабатывать материал любой формы, строения и твердости.

Устройство для сверления камня с лучковым приводом и утяжелителем

На ранних этапах заготовку, видимо, просто шлифовали о шершавый камень. Затем между заготовкой и шлифовальным камнем стали подсыпать кварцевый песок. Это заметно ускорило процесс обработки. Наконец, был освоен процесс мокрой шлифовки, когда шлифовальную плиту обильно и часто поливали водой. Таким образом время шлифовки даже очень твердой заготовки сократилось до нескольких часов (так, по наблюдениям Семенова, на изготовление шлифованного топора из нефрита уходило до 25 часов непрерывной работы). Для окончательной отделки и полировки древние мастера в некоторых местах применяли очень мелкий пемзовый порошок, который наносили с помощью кусочка кожи.

Шлифовка и точка каменного орудия

Искусство полировки доходило до такой высоты, что в некоторых местах практиковалось производство каменных зеркал, вполне пригодных для употребления (на Гавайях такие зеркала делали из базальта, в доколумбовской Мексике - из обсидиана). Шлифование и полирование явились последними звеньями в длинной цепи истории обработки камня.

Распиловка камня с помощью резца-скребка

Новые приемы обработки позволили человеку освоить более твердые породы камня: нефрит, жадеит, яшму, базальт, диорит и т.д. Эти материалы были более удобны для изготовления инструментов, в которых использовалась сила удара (например, топоров), чем хрупкий кремень. К тому же кремень был совершенно непригоден для сверления и плохо поддавался шлифовке.