Багоцький С.В.
Історію техніки ми повинні почати з наших далеких предків - презинджантропом, що жили більше мільйона років тому в Африці. Ці людиноподібні істоти розбивали каміння і використовували утворюються гострі краї. Більш розвинені людиноподібні - архант-ропи (пітекантропи) винайшли ручне рубай-ло, оббиті з обох сторін для освіти ріжучого краю. Надалі в справу пішли і осколки, з яких виготовлялися скребла, наконечники і т. д. Особливо посилився техніч-ний прогрес після появи людини з-часового типу - Ното $ ар1еп $ (близько 40 ти-сяч років тому). Поряд з каменем люди почали використовувати кістку; з'явилися різноманітні складні знаряддя.
До кінця верхнього палеоліту (близько 15 тисяч років тому) людство впритул підійшло до першого у своїй історії екологічному кри-Зісу, пов'язаному зі зменшенням чисельності великих тварин, на яких полювали лю-ди. Довелося шукати способи подолання цієї кризи. У результаті виникло рибо-ловство, були винайдені лук і стріли, по-зволяет полювати на дрібну й моторну дичину. Поява лука і стріл вважають межею, що відокремлює верхній палеоліт отмезоліта. В епоху мезоліту з'явилося перше домаш-неежівотное - собака, яку первоначаль-но, мабуть, використовували як ис-точніка м'яса. Однак лише перехід від полювання до землеробства і скотарства дозволив людство вирішити стали перед ним проблеми.
Вивчення техніки первісної епохи передпілля-Гаета формування у школярів виразних уявлень про різні види знарядь, що використовувалися найдавнішими людьми (етіорудіяупо-міна на уроках історії стародавнього світу, але до IX класу учні, звичайно ж, встигли забути, ніж скребло відрізняється від рубала, якими знаряддями користувалися пітекантропи, а якими - неандертальці, і т. п.). Перехід до виробничого господарства знаменує собою початок нового історичного етапу - неоліту розвиток техніки помітно прискорилося. Недарма цей перехід називають неолітичною революцією.
На уроках, присвячених техніці і технології неолітичних часів, школярі знайомляться з концепцією центрів походження культурних рослин, запропонованої М. І. Вавіловим, обговорюють відомі з давніх-давен способи обробки землі, шляхи підтримки врожайності. Аналізуються особливості підсобного землеробства, землеробства в заплавах великих річок, зрошуваного землеробства. Підкреслюється роль древніх держав у підтримці меліоративних систем. Викладається також матеріал з історії скотарства.
Після виникнення стародавніх держав все більш значущим чинником технічного прогресу стає війна. Перемагає той, у кого краще зброю; потреби в більш со-вершенном зброю визначали розвиток тех-нології, перш за все в металургії. З міддю чоловік познайомився на початку не-оліта. Головною перевагою цього металу в ті часи була його пластичність при нагріванні-вання; шматок міді легко змінював свою форму з волі майстра. Спочатку використанням лась самородна мідь, потім навчилися пів-учать мідь, відновлюючи вугіллям окислені мінерали, наприклад малахіт. Пізніше, вже в III тисячолітті до н. е.., мідь почали вигшав-лять з основного сучасного сировини - сульфідних руд, що добуваються в шахтах під землею (наприклад з халькопіриту).
Мідні руди добувалися в багатьох районах Середземномор'я: на Синаї, на Піренейському півострові, на Кіпрі. Від назви острова Кіпр і пішло латинська назва міді - Сoprum.
Мідь, однак, занадто м'яка; з неї не-можливо виготовити ні міцного зброї, ні надійних знарядь праці. Металурги наполегливий-во шукали спосіб зробити мідь твердою. Сча-стье посміхнулося майстрам Піренейського по-луострова, де в горах добувався темний бле-стящій камінь - каситерит, двоокис олова. При сплаві каситериту з міддю отримував-ся твердий сплав міді та олова - бронза, при-придатна для виготовлення зброї.
Винахід бронзи (близько 2800 р. до н. Е..) Забезпечило потужний ривок у розвитку військової техніки. Аж до початку II тисячоліття до н. е.. було відомо тільки одне родовище каситериту - у Піренеях, його контро-лювати давньоєгипетські фараони. Каситерит не вивозили і Єгипет зберігав монопо-лію у виробництві бронзи. Інші східні владики були змушені купувати бронзу втридорога. Східні майстри дуже активно шукали замінник бронзи. Мідь сплавляли з самими різними речовинами, при цьому було зроблено багато цінних і цікавих відкриттів, але ні-чого подібного бронзі виготовити не вдалося. Потрібно було принципово інше рішення.
У середині II тисячоліття до н. е.. в життя людей входить новий метал - залізо. У самородної формі залізо на Землі не зустрічається. Виняток - впали метео-ріти. Однак метеоритного заліза здійснений-але недостатньо, і метал потрібно виплавляти з руд (в основному окислених). Це досить складний процес. У стародавньому світі не було пристроїв, в яких можна досягти темпі-ратури освіти рідкого чавуну. На всіх стадіях технологічного циклу продукти ос-лишалися твердими. При сильному нагріванні в руді утворювалися зерна заліза, які доводилося вибивати вручну. У результаті виходило так зване крічное залізо, містить мало вуглецю і тому м'яке. При нагріванні отриманого заліза з вугіллям і наступному охолодженні на йо-сті утворюється твердий шар сталі. Залізо стає загартованим, осталенним. З тако-го заліза можна було виготовляти зброю, не поступається бронзовому.
Першими виплавляти залізо навчилися хети, що жили в Закавказзі і Малій Азії (XVIII - XVII ст. До н. Е..). Надалі металургію заліза освоїли й інші народи. Технологія отримання заліза вимагала дуже високих на ті часи температур. Для їх досягнення були винайдені повітро-дувние хутра, нагнітають повітря і інтенсивністю-фіцірующіе горіння.
Сировина для отримання заліза набагато дешевше, ніж для отримання бронзи. Залізні руди, на відміну від мідних, зустрічаються повсе-місцево. Крім того, не потрібен рідкісний і тому дорогий каситерит.
Правда, виробництво заліза більш трудомістке, ніж виготовлення бронзи. Однак тех-нології можна вдосконалити; поява і розвиток нових технологій призвело до того, що залізо стало дешевшати.
Дороге бронзова зброя було доступним дуже вузькому колу осіб. Тому армія бронзового століття була армією аристократичною. Щодо дешеве залізо зробило воєн-ную службу долею болиіінства чоловіків. Це сприяло виникненню більш демок-ратичних суспільства Стародавньої Греції та Риму, в основі якого лежало народне ополчення.
Протягом майже всієї історії воєн йшов сво-його роду суперечка між піхотою та кіннотою; в стародавньому світі цей суперечка закінчилася внічию.
Кіннота з'явилася, наскільки ми можемо судити, у XVIII ст. до н. е..; тоді кінні загони кочівників-гіксосів вторглися в Єгипет і за-перебрали його. Єгиптяни ізвлекліурокі з пора-вання, навчилися використовувати коней в битвах і навіть зробили крок вперед - винайшли колісницю. У результаті від загарбників уда-лось звільнитися.
Кіннота володіє значними переваг перед піхотою: швидкість, маневри-ність, висота, з якої воїн наносітудар. Але є і недоліки. Кавалеристи стародавнього світу з трьох основних видів тодішнього зброї (спис, меч, цибуля) могли з успіхом користуватися тільки списом. Стрільба з лука, звичайно, віз-можна навіть на скаку, але лише тоді, коли людино з раннього дитинства вправляється в верхо-вої їзді і джигитовке. Успішно стріляли з лука з коня тільки кочівники. Меч ж у кавале-риста повинен бути досить довгим і тон-ким (коротким мечем важко рубати ворога, а товстий меч занадто важкий). Лише до кінця древньої історії з'явився ма-теріал, з якого можна було зробити меч для кав, алеріста. ВIV ст. до н. е.. Римська респуб-лику зазнала нищівного удару пришед-ших з півночі галльських племен. Основою їх військової мощі були довгі мечі; зроблені вони були з цільної сталі.
У V ст. до н. е.. галльські металурги, працював-рілі в передгір'ях Альп, зробили найбільше в історії техніки винахід. Вперше в іс-торії вони навчилися одержувати сталь (не оста-шеного поверхню залоза - це вміли і раніше, а саме сталь). Сировиною для отри-мання стали служив відносно рідкісний міні-ра сидерит. Галльське навала не залишило помітно-го сліду в історії Риму, але наочно показало майбутнє техніки і майбутнє військового искусст-ва. З'явився матеріал, за допомогою якого можна було вирішити найважливішу військово-тех-нічних завдання - создат' меч для кавалери-ста. Завдяки її вирішення у середні століття значимість кінноти в порівнянні з піхотою різко піднялася. У лісистій Європі, де не було простору для дії великих кінних загонів, це сприяло розпаду великих держав і виникнення феодальної раз-дробленности (королівська влада не мала сил для того, щоб впоратися з феодалами). На Сході ж, там, де ландшафт дозволяв діяти великим кінним з'єднанням і де державна влада виступала в ролі організатора меліоративних робіт, збережи-лись централізовані держави.
Зрозуміло, новації у військовій техніці не 'були єдиною причиною переходу до фео-далізму. Дуже важливу роль - якщо говорити тільки про технічні фактори - зіграли і суто цивільні винаходи, які зробили рабська праця вкрай неефективним.
Серед таких винаходів потрібно перш за все відзначити поширення знарядь з заліза. Бронза була занадто дорогою для то-го, щоб з неї виготовляти знаряддя праці. Залізо виявилося багато дешевше. Тому саме залізо зробило революцію в технології обробки землі. Обробка великої ділянки стала доступна окремої сім'ї (особливо після винаходу залізного плуга і почала іспаользованія коня як тяглової тварини).
Необхідно згадати і про перші двигунах водяному, а потім і вітряною. Вони в значній мірі знецінили фізичну силу раба і підняли в ціні працьовитість і сумлінність селянина.
Отже, в середні віки панівним родом військ була кіннота. Однак на початку II тисячоліття н. е.. з'являється ефективна зброя проти кінноти - арбалет. Стріла гарба-літа б'є на відстань кількох сотень метрів; її забійна сила порівнянна з забійною силою кулі; вона вибиває лицаря з сідла, пробиває легкі обладунки. Відповіддю на винахід арбалета стали важкий панцір' і обладунки, що захищають коня. Кіннота стала менш вразливою, але більш неповороткою.
Слідом за арбалетом з'являється вогнепальна зброя (в XIV ст.).
Порох був відомий в Китаї ще в VII ст. У Європі він був винайдений в XIII ст. ченцем Бертольдом Шварцем. (Порох - це суміш ка-лиев селітри, сірки та вугілля. При вибуху цієї суміші відбувається екзотермічну реакція; її швидкість з підвищенням температури зростає. Вихідні продукти - тверді речовини, в ре-док реакції утворюються гази, які штовхають кулю або ядро.)
Гармати з'явилися раніше рушниць (наприкінці XIV ст.). Перші гармати кували, скріплюючи два металевих листа. Потім знаряддя стали від-вати (спочатку з бронзи, а потім з чавуну). Чавун теж з'явився в XIV ст. У процесі поступового вдосконалення технології виробництва заліза будувалися печі, в кото-яких досягалися все більш високі температурари. Настав момент, коли в печах почав обра-зовивать багатий на вуглець рідкий сплав - чавун.
У перший час чавун вважався відходом виробництва. Виготовляти з нього зброю або знаряддя було неможливо (через крихкість). Тому англійські майстри називали чавун pig iron - свиняче залізо. Потім чавун почали використовувати для відливання різного роду масивних предметів, у тому числі і гармат.
У XV ст. з'являються мануфактури, що сприяє різкому підвищенню продуктивності праці і зниження витрат на виробництво одиниці готової продукції. З мануфактури по суті починається капіталістична конкуренція (ще в досить при-мітівной формі).
Капіталістична конкуренція передбачає виготовлення великої кількості однотипних товарів; витрати різних виробників неоднакові; тому товари можуть продаватися за різними цінами. Купувати, есте-ного, будуть того продавця, який продає товар дешевше.
Серед витрат виробництва істотну роль відіграють витрати на утримання робочої сили. Чим вища продуктивність праці, тим нижче ці витрати. Тому капіталізм вимагає не просто високою, але гранично високої інтенсивності праці. У цьому його принципова відмінність від феодалізму, для якого характерна помірна інтенсивність праці при дуже високій якості.
За феодалізму виробник, який працює на 20% менше сусіда, отримує і дохід, менший на 20%. Для більшості людей вільний час більш цінне, ніж 20% доходу. Тому-то феодалізм і гальмував зростання продуктивності праці. При капіталізмі виробник не може дозволити собі працювати на 20% менше, бо в цьому випадку він не отримає нічого. Тому доводиться мобілі-зовивать всі резерви. Витрати виробництва різняться в залежності від розмірів мануфактури і числа робочих на ній, але ці відмінності не так вже істотні. Справжню силу капіталістична конкуренція набирає тільки після появи машин. Від того, яку машину придбав фабрикант, дуже сильно залежать витрати виробництва та успіх на ринку.
У залежності від кількості годин, виділених на вивчення історії виробництва і техніки, більш-менш докладно вивчаються винайдені ВХУ! - XVII ст. верстати і механізми (на матеріалі європейської історії). Потім школишкі знайомляться з двома подіями, що визначили обличчя індустріальної цивілізації XVIII століття. Мова йде про створення технології виплавки чавуну з використанням коксу і появі машини.
Революція у виробництві чавуну була пов'язана з діяльністю трьох поколінь англійських заводчиків Абрахамом Дербі. Починаючи з XVII ст. виплавка чавуну дуже швидко зростала. В якості відновника руди використовувався деревне вугілля. При цьому для отримання однієї тонни чавуну спалювалося 30 т деревини. В околицях чавунних заводів ліси були знищені начисто.
Ще з XIII ст. в Європі почали добувати кам'яне вугілля. Однак при виплавці чавуну використовувати кам'яне вугілля було не можна: у ньому містилися псують метал домішки.
На заводах А. Дербі навчилися відганяти з кам'яного вугілля смоли і отримувати кокс, який можна було використовувати для відновлення залізної руди. Це сталося в ЗО-х рр.. XVIII ст.
Використання коксу і ряд інших технологічних новацій привели в кінці XVIII ст. до революції у виробництві чавуну. Дешевий чавун полився річкою. На чергу стала проблема отримання дешевої рідкої сталі; вирішена вона була тільки в середині XIX ст.
Друге видатне досягнення XVIII ст. - Широке впровадження машин. Машина - це пристрій, за допомогою якого можна робити ті чи інші корисні операції. Будь-яка машина повинна мати такі складові частини: двигун; робочу частину; пристосування, що передають рух від двигуна до робочої частини; систему управління; корпус.
Революційною подією XVIII ст. стало створення принципово нового двигуна - парового. Однак впроваджувалися не тільки машини з паровим двигуном. Перелічимо основні досягнення в механізації текстильної промисловості. 1765 р. - Д. Харгрівс винайшов прядильну машину з ручним двигуном "Дженні" (прядіння - це виготовлення ниток). 1771 р. - на цю машину поставлений водяний двигун. 1779 р. - з'явилася сель-машина для виготовлення пряжі дуже високої якості. 1785 р. - Е. Картрайт сконструював механічний ткацький верстат (спочатку з ножним двигуном).
З кінця XVIII ст. на машини, що застосовувалися в текстильній промисловості, ставлять паровий двигун. Це перший двигун, що використовує енергію викопного палива. Наслідками впровадження машин у текстильну промисловість стало руйнування ремісників (прядильників і ткачів), безробіття, падіння заробітної плати. У 1779 р. відбувся перший погром машин робітниками.
Розвиток машин створило попит на новий потужний двигун, який можна було б розміщувати не тільки на березі річки.
Попередником парового двигуна був винайдений в 1707 р. паровий насос Д. Папена. Спочатку під поршнем підривали порох, після чого гази охолоджувалися, стискалися і тягнули поршень вниз. Потім Папен став нагрівати і охолоджувати воду під поршнем.
Насос Папена удосконалив Т. Ньюкомен. Він кип'ятив пар не під поршнем, а в окремому котлі, звідки пар запускався під поршень. Потім під поршень пускалися струмки води, і пар конденсувався.
У 1766 р. російський механік І. І. Повзунів сконструював паровий двигун, в якому рух поршня передавалося обертається валу. Вийшла універсальна машина, придатна для виконання багатьох операцій. Після смерті Ползунова машина пропрацювала 43 дні, а потім назавжди зупинилася. Широке застосування парових двигунів почалося після робіт Д. Уатта (70-і рр.. XVIII ст.). У двигуні Уатга, як і в двигуні Ползунова, зворотно-поступальний рух поршня перетворювалося в обертальний рух вала. Крім того, Д. Уатт вперше застосував холодильник, в який випускався пар з-під поршня, коли останній перебував у верхньому положенні.
Паровий двигун привів до створення нових транспортних засобів. У 1807 р. Ч. Фултон винайшов пароплав, а в 1814 р. Дж. Стефенсон побудував паровоз. Перша пасажирська залізниця була пущена у Великобританії в 1825 р. Створити автомобіль на базі парового двигуна було неможливо: цей двигун був занадто громіздкий.
Широке впровадження машин вело до зростання продуктивності праці і зниження витрат виробництва.
Як не дивно, але розвиток мануфактурної, а потім і фабрично-заводської (машинної) промисловості призвело до реставрації рабства в слабо-і середньорозвинених країнах. Рабство негрів в США, кріпацтво (у ряді відносин сближающееся з рабством) в Росії, нарешті, працю ув'язнених в ГУЛАГу радянського часу - все це можна розглядати як наслідки розвитку капіталізму в провідних країнах. Справа в тому, що при рабстві можна досягти значного зростання інтенсивності праці, хоча рабові, зрозуміло, не можна довірити скільки-небудь серйозні виробничі операції, і скільки-небудь складні знаряддя. Тому на певних стадіях раз-витку капіталізму рабство стає закономірним явищем. (Дешевий бавовну з південних штатів США йшов на фабрики Манчестера; господарі цих фабрик були, отже, кровно зацікавлені у збереженні рабства.)
У кінці XVIII - початку XIX ст. сформувалося машинобудування як самостійна галузь промисловості. Якщо раніше машини виготовлялися досвідченими механіками поштучно і на замовлення, то тепер виникли машинобудівні заводи. Виробництво машин стало масовим.
Розвиток машинобудування, а також поява нарізної артилерії і корабельної бро-ні різко збільшило потребу в сталі. Виникла наприкінці XVIII ст. технологія отримання сталі шляхом пудлингования не могла задовольнити попит. Потрібно було знайти спосіб отримувати з дешевого рідкого чавуну дешеву рідку сталь. Вирішення цієї задачі стало важ-атлантичним революційною подією в розви-ні техніки. Було винайдено два способи отримання дешевої рідкої сталі. У 1856 р. англійський винахідник Г. Бессемер винайшов конвертор. У конверторежідкій чавун продувається повітрям (в даний час киснем); зайвий вуглець окислюється і летить у вигляді вуглекислого та двовуглекислого газу, а чавун перетво-тається в сталь. Процес відбувається швидко, сталь виходить дешевшою. У той же час з-за високої швидкості процесом важко керувати, тому отримання високоякісних сталей таким способом важко.
У 1864 р. у Франції на заводі братів Мартеном модифікована піч Сіменса, використовувалася раніше для виробництва скла, була вперше застосована для отримання сталі. Незабаром мартенівський спосіб став пануючим. Повільний і контрольований характер процесу дозволяв отримувати високо-якісні і спеціальні сталі.
Мартенівські печі зберігали свою провідну роль аж до 70-х рр.. XX ст. В даний час основна частина стали виходить в кін-верторах з кисневим дуттям. Якість подібної стали не поступається мартенівської, а собівартість її значно нижче.
Спочатку як конверторний, так і мартенівський спосіб виробництва мав істотним недоліком. Хорошу сталь можна було отримати лише з чавуну з низьким вмістом фосфору і сірки. А в рудах Центральної Європи - як на зло - фосфору і се-ри було занадто багато. Проблему вдалося вирішити в 1878 р., коли С. Томас розробив технологію конверторного отримання сталі з чавуну, багатого фосфором і сіркою. У подальшому відповідна технологія була розроблена і для мартенівських печей. У результаті з'явилася можливість використовувати містять багато сірки та фосфору руди Німеччині.
Нові способи отримання сталі відкрили блискучу епоху в історії техніки; ізо-нахід слідували одне за іншим. Згадаємо основні з них.
1876 р. - Н. Отто створив двигун внутрішнього згорання з використанням отримуваних з кам'яного вугілля газів. 1885 р. - Г. Даймлер винайшов двигун внутрішнього згоряння на бензині (російський інженер О. Костович сконструював такий двигун раніше Даймлера, але патент оформив пізніше). 1885 - 1886 рр.. - К. Бенц і Г. Даймлер винайшли автомобіль. 1889 р. - К. Лаваль створив турбіну. 1891 р. - В. Г. Шухов розробив крекінг нафти (одержання легких фракцій нафти з важких). 1897 р. - Р. Дизель сконструював названий його ім'ям двигун, що працює на гасі (а в більш досконалих модифікаціях - і на більш важких фракціях нафти). 1876 р. - П.М. Яблочкрв сконструював трансформатор. 1881 р. - М. Депре винайшов спосіб переда-чі електричного струму на велику відстань (57 км; передавати на таку відстань без істотних втрат можна лише змінний струм високої напруги, для отримання якого потрібний трансформатор). 1882 р. - Т. А. Едісон створив електростанцію. 1886 р. - П. Еру розробив спосіб отри-мання алюмінію електролізом глинозему. 1891 р. - М. О. Доліво-Добровольський отримав трифазний струм, дуже зручний для застосування в електродвигунах. 1890-і рр.. - Широке поширення електродвигунів. 1895 р. - А. С. Попов і незалежно від нього Г. Марконі винайшли радіо. 1897 р. - П. Еру розробив технологію виплавки сталі в електропечах.
Для учнів, які цікавляться екологією, дуже цікавим може виявитися наступний факт. Аж до винаходу двигуна внутрішнього згоряння бензин вважався відходом при виробництві гасу і скидався у воду. Застосування цього двигуна призвело до переоцінки цінностей: бензин виявився найціннішою фракцією, яку став і отримувати шляхом розкладання більш важких (і раніше славився більш цінними) фракцій. Те ж саме можна сказати і про кам'яновугільні смол и, які до другої половини XIX ст. розглядалися як відходи при виробництві коксу, а По-ТОм виявилися найціннішим хімічною сировиною. Винаходи, зроблені у другій половині XIX ст., Корінним чином змінили обличчя промисловості. Аж до другої світової війни технічний прогрес був пов'язаний із застосуванням цих винаходів.
Заключний розділ присвячено відбувається в наші дні науково-технічної революції. Її характерні риси:
- Перетворення науки в безпосередню продуктивну силу, - формування наукомістких галузей промисловості і широке впровадження наукоємних технологій в традиційні галузі. Про науково-технічної революції можна говорити дуже багато (що, власне, і робиться при вивченні новітньої історії). На закінчення хочеться підкреслити, що історія техніки є найважливішою частиною всесвітньої історії. Технічні нововведення приводять до глибоких змін у соціальній сфері; тому матеріал з історії техніки повинен зайняти більш помітне місце в навчальних курсах для школярів.