В период роста древних цивилизаций , древняя технология была результатом достижений в области инженерии в древние времена . Эти достижения в истории технологий стимулировали общества к принятию новых способов жизни и управления.
В этой статье рассматриваются достижения в области технологий и развитие нескольких инженерных наук в исторические времена до Средних веков , которые начались после падения Западной Римской империи в 476 г. н. э. , [1] [2] смерти Юстиниана I в VI веке, [3] прихода ислама в VII веке, [4] или возвышения Карла Великого в VIII веке. [5] О технологиях, разработанных в средневековых обществах, см. Средневековые технологии и Изобретения в средневековом исламе .
Технологии в Африке имеют историю, уходящую к началу человеческого вида, уходящую к первым свидетельствам использования инструментов предками гоминидов в тех областях Африки , где, как полагают, эволюционировали люди. Африка увидела появление некоторых из самых ранних технологий обработки железа в регионе гор Аир , что сегодня является Нигером , и возведение некоторых из старейших в мире памятников, пирамид и башен в Египте , Нубии и Северной Африке . В Нубии и древнем Куше глазурованный кварцит и строительство из кирпича были развиты в большей степени, чем в Египте. Части восточноафриканского побережья Суахили увидели создание старейшего в мире углеродистого стального творения с высокотемпературными доменными печами, созданными народом хайя из Танзании.
Месопотамцы были одними из первых, кто вступил в Бронзовый век в мире. Вначале они использовали медь , бронзу и золото , а позже — железо . Дворцы украшались сотнями килограммов этих очень дорогих металлов. Кроме того, медь, бронза и железо использовались для доспехов , а также для различного оружия, такого как мечи , кинжалы , копья и булавы .
Возможно, самым важным достижением месопотамцев было изобретение шумерами письменности . С изобретением письменности появились первые записанные законы, называемые Кодексом Хаммурапи, а также первое крупное литературное произведение, называемое Эпосом о Гильгамеше .
Несколько из шести классических простых машин были изобретены в Месопотамии. [6] Месопотамцам приписывают изобретение колеса . Колесно -осевой механизм впервые появился вместе с гончарным кругом , изобретенным в Месопотамии (современный Ирак) в 5-м тысячелетии до н. э. [7] Это привело к изобретению колесного транспортного средства в Месопотамии в начале 4-го тысячелетия до н. э. Изображения колесных повозок , найденные на пиктограммах на глиняных табличках в районе Эанна в Уруке, датируются периодом между 3700 и 3500 годами до н. э. [8] Рычаг использовался в водоподъемном устройстве шадуф , первой крановой машине , которая появилась в Месопотамии около 3000 года до н. э., [9] а затем в древнеегипетской технологии около 2000 года до н. э. [10] Самые ранние свидетельства использования блоков датируются Месопотамией и относятся к началу 2-го тысячелетия до н.э. [11]
Винт , последний из простых изобретенных механизмов, [12] впервые появился в Месопотамии в неоассирийский период (911-609) до н. э. [11] По словам ассириолога Стефани Далли , самым ранним насосом был винтовой насос , впервые использованный Сеннахиримом , царем Ассирии , для систем водоснабжения в Висячих садах Семирамиды и Ниневии в 7 веке до н. э. Однако эта атрибуция оспаривается историком Джоном Питером Олесоном . [13] [14]
Жители Месопотамии использовали шестидесятеричную систему счисления с основанием 60 (как мы используем основание 10). Они делили время на 60, включая 60-секундную минуту и 60-минутный час, которые мы используем и сегодня. Они также делили окружность на 360 градусов. Они обладали обширными познаниями в математике, включая сложение, вычитание, умножение, деление, квадратные и кубические уравнения и дроби. Это было важно для ведения записей, а также для некоторых из их крупных строительных проектов. У жителей Месопотамии были формулы для вычисления окружности и площади для различных геометрических фигур, таких как прямоугольники, круги и треугольники. Некоторые свидетельства свидетельствуют о том, что они даже знали теорему Пифагора задолго до того, как ее записал Пифагор. Они, возможно, даже открыли число для пи при вычислении окружности круга.
Вавилонская астрономия могла следить за движением звезд, планет и Луны. Применение передовой математики предсказало движение нескольких планет. Изучая фазы Луны, жители Месопотамии создали первый календарь . Он состоял из 12 лунных месяцев и был предшественником как еврейского , так и греческого календарей .
Вавилонская медицина использовала логику и записывала историю болезни, чтобы иметь возможность диагностировать и лечить болезни с помощью различных кремов и таблеток. У жителей Месопотамии было два вида медицинских практик: магическая и физическая, и они часто использовали обе практики для одного и того же пациента. [15]
Жители Месопотамии совершили множество технологических открытий. Они первыми применили гончарный круг для изготовления лучшей керамики, они использовали орошение для полива своих посевов, они использовали бронзу (а позже и железо) для изготовления прочных инструментов и оружия и использовали ткацкие станки для ткачества ткани из шерсти.
Акведук Джерван (ок. 688 г. до н. э.) состоит из каменных арок и облицован водонепроницаемым бетоном. [16]
О более поздних технологиях, разработанных в регионе Месопотамии, ныне известном как Ирак , см. ниже в разделе «Персия» для получения информации о развитии в период древней Персидской империи , а также в статьях «Изобретения в средневековом исламе» и «Арабская сельскохозяйственная революция» для получения информации о развитии в период средневековых исламских халифатов .
Египтяне изобрели и использовали множество простых машин, таких как пандус , чтобы помочь в строительных процессах. Они были среди первых, кто добывал золото путем крупномасштабной добычи с использованием поджога , и первая узнаваемая карта , Туринский папирус, показывает план одной из таких шахт в Нубии .
Известно , что египтяне строили пирамиды за столетия до создания современных инструментов. Историки и археологи нашли доказательства того, что египетские пирамиды были построены с использованием трех из так называемых Шести Простейших Машин , на которых основаны все машины. Эти машины — наклонная плоскость , клин и рычаг , которые позволяли древним египтянам перемещать миллионы известняковых блоков, которые весили приблизительно 3,5 тонны (7000 фунтов) каждый, на место, чтобы создать такие структуры, как Великая Пирамида в Гизе , высота которой составляет 481 фут (147 метров). [17]
Египетская бумага , сделанная из папируса , и керамика производились массово и экспортировались по всему средиземноморскому бассейну. Однако колесо не появилось, пока иностранные захватчики не представили колесницу . Они разработали средиземноморскую морскую технологию, включая корабли и маяки. Ранние методы строительства, используемые древними египтянами, использовали кирпичи, состоящие в основном из глины, песка, ила и других минералов. Эти конструкции были жизненно важны для борьбы с наводнениями и ирригации, особенно вдоль дельты Нила. [18]
Винтовой насос является старейшим насосом прямого вытеснения. [19] Первые записи о винтовом насосе, также известном как водяной винт или винт Архимеда , датируются Древним Египтом до 3-го века до нашей эры. [19] [20] Египетский винт, используемый для подъема воды из Нила , состоял из трубок, намотанных вокруг цилиндра; по мере вращения всего устройства вода поднимается внутри спиральной трубы на более высокую высоту. Более поздняя конструкция винтового насоса из Египта имела спиральную канавку, вырезанную на внешней стороне цельного деревянного цилиндра, а затем цилиндр был покрыт досками или листами металла, плотно закрывающими поверхности между канавками. [19] Позднее винтовой насос был завезен из Египта в Грецию. [19]
О более поздних технологиях в Птолемеевском Египте и Римском Египте см. Древнегреческая технология и Римская технология соответственно. О более поздних технологиях в средневековом арабском Египте см. Изобретения в средневековом исламе и Арабская сельскохозяйственная революция .
История науки и техники на индийском субконтиненте восходит к самым ранним цивилизациям мира. Цивилизация долины Инда дает свидетельства математики , гидрографии , метрологии , металлургии , астрономии , медицины , хирургии , гражданского строительства и сбора и утилизации сточных вод, которые практиковались ее жителями.
Цивилизация долины Инда , расположенная в богатом ресурсами регионе (на территории современного Пакистана и северо-западной Индии ), примечательна ранним применением городского планирования, санитарных технологий и водопровода . [21] Города в долине Инда предлагают некоторые из первых примеров закрытых водостоков, общественных бань и общественных зернохранилищ.
Университет Такшашила был важным местом обучения в древнем мире. Он был центром образования для ученых со всей Азии. Многие греческие , персидские и китайские студенты учились здесь у великих ученых, включая Каутилью , Панини, Дживаку и Вишну Шарму.
Древняя система медицины в Индии, Аюрведа, была важной вехой в истории Индии. В основном она использует травы в качестве лекарств. Ее истоки можно проследить до возникновения Атхарваведы . В « Сушрута Самхите» (400 г. до н. э.) Сушруты есть подробности о проведении операций по удалению катаракты, пластической хирургии и т. д.
Древняя Индия также была на переднем крае технологий мореплавания - панель, найденная в Мохенджо-Даро , изображает парусное судно. Строительство корабля наглядно описано в Yukti Kalpa Taru, древнеиндийском тексте по судостроению. (Yukti Kalpa Taru был переведен и опубликован профессором Ауфрехтом в его «Каталоге санскритских рукописей »).
Индийское строительство и архитектура, называемые « Ваасту Шастра », предполагают глубокое понимание инженерии материалов, гидрологии и санитарии. Древняя индийская культура также была пионером в использовании растительных красителей, выращивании растений, включая индиго и киноварь . Многие из красителей использовались в искусстве и скульптуре. Использование духов демонстрирует некоторые знания химии , в частности, процессов дистилляции и очистки.
История науки и техники в Китае показывает значительные достижения в науке, технике, математике и астрономии. Первые зарегистрированные наблюдения комет, солнечных затмений и сверхновых были сделаны в Китае. [ требуется ссылка ] Также практиковались традиционная китайская медицина, акупунктура и фитотерапия. Четыре великих изобретения Китая: компас , порох , производство бумаги и книгопечатание были одними из самых важных технологических достижений, известных в Европе только к концу Средних веков.
По словам шотландского исследователя Джозефа Нидхэма , китайцы сделали много первых известных открытий и разработок. Основные технологические вклады Китая включают ранние сейсмологические детекторы, спички , бумагу , поршневой насос двойного действия , чугун , железный плуг , многотрубную сеялку , подвесной мост , природный газ в качестве топлива, магнитный компас , рельефную карту , пропеллер , арбалет , колесницу, указывающую на юг , и порох . Другие китайские открытия и изобретения периода Средневековья, согласно исследованию Джозефа Нидхэма, включают: ксилографию и подвижные шрифты , фосфоресцирующую краску и прялку .
Ракета на твердом топливе была изобретена в Китае около 1150 года нашей эры, почти через 200 лет после изобретения черного пороха (который служил топливом для ракеты). В то же время, когда на Западе наступала эпоха Великих географических открытий , китайские императоры династии Мин также отправляли корабли, некоторые из которых достигали Африки . Но предприятия не получали дальнейшего финансирования, что остановило дальнейшие исследования и разработки. Когда корабли Фернандо Магеллана достигли Брунея в 1521 году, они обнаружили богатый город, укрепленный китайскими инженерами и защищенный волноломом . Антонио Пигафетта отметил, что большая часть технологий Брунея соответствовала западным технологиям того времени. Кроме того, в Брунее было больше пушек, чем на кораблях Магеллана, а китайские купцы при дворе Брунея продавали им очки и фарфор , которые были редкостью в Европе.
Канат , система управления водными ресурсами, используемая для орошения, возникла в Иране до периода Ахеменидов в Персии. Самый старый и самый большой известный кяриз находится в иранском городе Гонабад ; спустя 2700 лет он все еще обеспечивает питьевой и сельскохозяйственной водой почти 40 000 человек. [22] Он был разработан для транспортировки воды из подземных источников в пустынные районы для сельского хозяйства и роста населения. [ необходимо разъяснение ] Места, где собирается вода, окружены зонами [ необходимо разъяснение ], чтобы гарантировать, что ее ценность признана и что они продолжают функционировать. Чтобы гарантировать, что система кяризов может работать бесперебойно в течение очень долгого времени, сельскохозяйственные угодья, которые зависят от этой воды, также сохраняются. [23]
Яхчал — это древнее персидское холодильное сооружение, которое использовалось для хранения льда и иногда продуктов в жаркие летние месяцы. Сооружение состоит из обширного подземного хранилища с большим надземным куполом. Оно сохраняло прохладу в течение всего лета с помощью системы ветроуловителей и кяризов, а его конструкция была специально спроектирована для оптимальной изоляции. [ необходимо уточнение ] Это стало возможным благодаря его толщине и особому составу [ необходимо уточнение ], что делало стены непроницаемыми для воды и жары. [24]
Эти ветроуловители также играли важную роль в древней истории Персии. Эти древние сооружения помогают контролировать сильные ветры [ необходимо уточнение ] для естественного охлаждения зданий, [25] что было необходимо для того, чтобы сделать эту область пригодной для проживания, поскольку в Йезде жаркий и сухой климат.
По словам Криса Сольберга и Джули Рич, исследователей из университета в штате Юта, ловцы ветра появились еще 3300 лет назад в Египте, но на самом деле они возникли в Иране.
Самые ранние свидетельства существования водяных колес и водяных мельниц на древнем Ближнем Востоке относятся к IV веку до н. э. [26], в частности, к Персидской империи до 350 г. до н. э., в регионах Месопотамии (Ирак) и Персии (Иран). [27] Это новаторское использование энергии воды стало первой изобретенной человеком движущей силой, не полагающейся на мускульную силу (помимо паруса ).
В 7 веке нашей эры персы в Афганистане разработали первые практичные ветряные мельницы . О более поздних средневековых технологиях, разработанных в исламской Персии , см. Изобретения в средневековом исламе и Арабская сельскохозяйственная революция .
Древние персы также разработали передовые методы добычи полезных ископаемых, особенно в военных целях. Во время осад они использовали туннелирование , чтобы подрывать городские стены, ослабляя укрепления и получая доступ к городам. В одном задокументированном случае персы использовали битум и серу в этих операциях для создания токсичных паров. Поджигая эти материалы, они генерировали ядовитые газы, которые выводили из строя защитников, что является одним из самых ранних примеров химической войны. Доказательства этой тактики включают обнаружение останков около 20 римских солдат возле городской стены, которые, как полагают, подверглись воздействию газов. [28]
Багдадская батарея — артефакт возрастом 2000 лет, предположительно, возникший в древней Персии. Он состоит из глиняного кувшина, содержащего медный цилиндр и железный стержень. При заполнении кислой жидкостью устройство могло генерировать небольшой электрический заряд. Хотя его точная функция остается спорной, многие ученые предполагают, что оно могло использоваться для гальванопокрытия — метода покрытия предметов металлами, такими как золото. Этот артефакт предполагает, что персы имели некоторое представление об электрохимических процессах задолго до современного открытия электричества. [28]
Не имея подходящих вьючных животных и населяя области, часто слишком гористые или болотистые для колесного транспорта, древние цивилизации Америки не разработали колесный транспорт или механику, связанную с животной силой. Тем не менее, они создали передовую инженерию, включая надземные и подземные акведуки, сейсмостойкую каменную кладку, искусственные озера, дамбы, «фонтаны», напорную воду, [29] дороги и сложное террасирование. Точно так же обработка золота началась рано в Перу (2000 г. до н. э.), [30] и в конечном итоге стали использоваться медь, олово, свинец и бронза. [31] Хотя металлургия не распространилась в Мезоамерике до Средних веков, она применялась здесь и в Андах для сложных сплавов и позолоты. Коренные американцы развили комплексное понимание химических свойств или полезности природных веществ, в результате чего большинство ранних лекарственных препаратов и съедобных культур в мире, многие важные клеи, краски, волокна, пластыри и другие полезные предметы были продуктами этих цивилизаций. [ необходима цитата ] Возможно, самым известным изобретением Мезоамерики был каучук , который использовался для создания резиновых лент, резиновых обвязок, мячей, шприцов, «плащей», ботинок и водонепроницаемой изоляции для контейнеров и фляг.
Эллинистический период истории Средиземноморья начался в IV веке до н. э. с завоеваний Александра , которые привели к возникновению эллинистической цивилизации , представляющей собой синтез греческой и ближневосточной культур в регионе Восточного Средиземноморья , включая Балканы , Левант и Египет . [32] С Птолемеевским Египтом в качестве интеллектуального центра и греческим языком в качестве lingua franca, эллинистическая цивилизация включала греческих , египетских , еврейских , персидских и финикийских ученых и инженеров, которые писали на греческом языке. [33]
Эллинистические технологии достигли значительного прогресса с 4 века до н. э., продолжаясь вплоть до римского периода. Некоторые изобретения, приписываемые древним грекам, следующие: методы литья бронзы, водный орган (hydraulis) и торсионная осадная машина . Многие из этих изобретений появились в конце эллинистического периода, часто вдохновленные необходимостью усовершенствовать оружие и тактику ведения войны.
Эллинистические инженеры Восточного Средиземноморья были ответственны за ряд изобретений и усовершенствований существующих технологий. Архимед изобрел несколько машин. Эллинистические инженеры часто совмещали научные исследования с разработкой новых технологий. Технологии, изобретенные эллинистическими инженерами, включают баллисты , поршневой насос и примитивные аналоговые компьютеры, такие как Антикитерский механизм . Эллинистические архитекторы строили купола и были первыми, кто исследовал золотое сечение и его связь с геометрией и архитектурой.
Другие эллинистические инновации включают торсионные катапульты, пневматические катапульты, арбалеты, колеи, органы, клавишный механизм, дифференциальные передачи, души, сухие доки, водолазные колокола, одометры и астролябии. В архитектуре эллинистические инженеры построили монументальные маяки, такие как Фарос , и разработали системы центрального отопления. Туннель Эвпалиноса является самым ранним туннелем, который был раскопан с научным подходом с обоих концов.
Автоматы, такие как автоматические двери и другие гениальные устройства, были созданы эллинистическими инженерами, такими как Ктесибий и Филон Византийский . Греческие технологические трактаты были тщательно изучены и развиты более поздними византийскими, арабскими и латинскими учеными и обеспечили некоторые из основ для дальнейшего технологического прогресса в этих цивилизациях.
Римская империя расширилась из Италии по всему средиземноморскому региону в течение 1-го века до н. э. и 1-го века н. э. Ее наиболее развитыми и экономически продуктивными провинциями за пределами Италии были восточные римские провинции на Балканах , в Малой Азии , Египте и Леванте , причем Египет в частности был самой богатой римской провинцией за пределами Италии. [34] [35]
Римская технология поддерживала римскую цивилизацию и сделала возможным расширение римской торговли и римской армии на протяжении почти тысячи лет. Римская империя обладала передовым набором технологий для своего времени. Часть римских технологий в Европе могла быть утеряна в бурные эпохи поздней античности и раннего средневековья. Римские технологические достижения во многих различных областях, таких как гражданское строительство, строительные материалы, транспортные технологии, а также некоторые изобретения, такие как механическая жатка, оставались непревзойденными до 19 века. Римляне развили интенсивное и сложное сельское хозяйство, расширили существующие технологии обработки железа, создали законы, предусматривающие индивидуальную собственность, передовые технологии каменной кладки, передовое дорожное строительство (превзойденное только в 19 веке), военную инженерию, гражданское строительство, прядение и ткачество и несколько различных машин, таких как галльская жатка , которые помогли повысить производительность во многих секторах римской экономики. Они также разработали гидроэнергетику, построив акведуки в больших масштабах, используя воду не только для питья, но и для орошения , питания водяных мельниц и в горнодобывающей промышленности. Они широко использовали дренажные колеса в глубоких подземных шахтах, одним из устройств было обратное верхнее водяное колесо . Они были первыми, кто применил гидравлические методы добычи для разведки металлических руд и для извлечения этих руд из земли, когда они были найдены, с использованием метода, известного как замалчивание .
Римские инженеры построили триумфальные арки , амфитеатры , акведуки , общественные бани , настоящие арочные мосты , гавани , плотины , своды и купола в очень больших масштабах по всей своей империи. Известные римские изобретения включают книгу (Кодекс) , выдувание стекла и бетон . Поскольку Рим был расположен на вулканическом полуострове, с песком, содержащим подходящие кристаллические зерна, бетон , который разработали римляне, был особенно прочным. Некоторые из их зданий простояли 2000 лет, до наших дней. Римское общество также перенесло конструкцию дверного замка с тумблерами и пружинами из Греции. Как и многие другие аспекты инноваций и культуры, которые были перенесены из Греции в Рим, линии между тем, где каждый из них возник, со временем стали перекошенными. Эти механизмы были очень сложными и запутанными для той эпохи. [36]
Римская цивилизация была высоко урбанизированной по досовременным стандартам. Во многих городах Римской империи проживало более 100 000 человек, а столица Рим была крупнейшим мегаполисом древности. Особенности римской городской жизни включали многоэтажные жилые дома, называемые инсулами , мощение улиц, общественные туалеты со смывом, стеклянные окна и напольное и настенное отопление . Римляне понимали гидравлику и строили фонтаны и водопроводные сооружения, в частности акведуки , которые были отличительной чертой их цивилизации. Они использовали силу воды, строя водяные мельницы , иногда последовательно, например, последовательность, найденная в Барбегале на юге Франции и предположительно на Яникуле в Риме. Некоторые римские бани сохранились до наших дней. Римляне разработали множество технологий, которые, по-видимому, были утеряны в Средние века и были полностью заново изобретены только в 19 и 20 веках. Они также оставили тексты, описывающие их достижения, особенно Плиния Старшего , Фронтина и Витрувия .
Другие менее известные римские нововведения включают цемент , лодочные мельницы, арочные плотины и, возможно, приливные мельницы .
В римском Египте Герон Александрийский изобрел эолипил , базовое паровое устройство, и продемонстрировал знание механических и пневматических систем. Он также был первым, кто экспериментировал с механическим устройством, работающим от ветра , ветряным колесом. Он также описал торговый автомат . Однако его изобретения были в первую очередь игрушками, а не практическими машинами.
Медиа, связанные с Древние технологии на Wikimedia Commons