Культурная эволюция Homo sapiens. История изобретений: от освоения огня до открытия электричества - Рашид Шафигулин

Как и когда кузнецы осознали свойства бронзы? Почти все медные руды содержат некоторую долю мышьяка, олова, цинка, сурьмы или никеля, которые смешиваются на молекулярном уровне с медью во время плавки. И даже если в этих сплавах по-прежнему преобладает медь, присутствие других ингридиентов позволяет легче плавить этот состав, чем чистую медь, сплав получается при более низких температурах плавления. Кроме того, изделия из получившегося сплава гораздо тверже, чем из чистой меди.

Оловянная бронза не слишком сложна в обработке и плавится при температуре 950 °C, а чистая медь плавится при температуре 1084 °C. Бронза, полученная из меди с добавлением олова или мышьяка, шла на изготовление прочных инструментов и оружия, и острота таких предметов после того, как края их отбивались молотком при горячей ковке, была гораздо выше, чем каменных.

По мере совершенствования технологии выплавки металлов предкам удалось достичь значительного повышения температурного уровня плавки. Определяющую роль в этом процессе играло использование естественного дутья — силы ветра. Для этого плавильные печи сооружали, используя естественный ландшафт, например, с подветренной стороны холма. При этом они имели соединяющиеся горизонтальный и вертикальный каналы, были обложены камнями и обмазаны глиной. Возникал «эффект трубы», усиливавший приток воздуха в агрегат [1].

В таких древних гончарных очагах времен неолита тем не менее достигалась температура до 1100 °C, то есть вполне достаточная для получения меди, содержащей до 2 % естественных примесей мышьяка, никеля, сурьмы. Впоследствии медь стали выплавлять в ямных печах. В этом случае глиняный тигель с рудой помещали в неглубокую яму, насыпая поверх него слой древесного угля. Для этого способа выплавки меди особое значение имел выбор места плавки, позволяющий обеспечить интенсивный приток воздуха в агрегат для раздувания огня. Только при этом условии можно было достичь необходимой температуры.

Топливом для выплавки металла древним металлургам служили древесный уголь, плотные породы дерева и кости. В качестве инструментов и приспособлений для обработки металла использовались каменные молотки и наковальни, сопло с глиняной трубкой вставляли в кожаные меха для нагнетания воздуха в медеплавильный горн. Для отливки заготовок втульчатых топоров использовались двустворчатые литейные формы, которые делались из глины. После заливки бронзы в форму получившееся изделие дорабатывалось ковкой. Она не только придавала изделиям окончательный облик, но и, как правило, упрочняла их рабочие края.

Парадоксально, но чем менее чистая медная руда имелась в наличии, тем большее разнообразие сплавов получал кузнец из своей плавильной печи.

Долгое время кузнецы использовали медь большей или меньшей чистоты без особого разбора. Например, многие предметы раннего халколита (медно-каменный период, переходный период между неолитом и бронзовым веком) сделаны из меди с содержанием мышьяка более 5 %. Но добавления малого количества олова или мышьяка недостаточно улучшает медь, а большое количество делает сплав настолько хрупким, что он бесполезен. Возможно, древние кузнецы при изготовлении изделий из бронзы не учитывали и не вели никакой корреляции между медью и содержанием мышьяка: например, есть инструменты, которые изготавливаются из меди с низким содержанием мышьяка, и встречаются украшения из меди, наоборот, с высоким содержанием мышьяка. Вероятно, мышьяк добавляли в медь без особого учета только по одной причине: он понижал температуру плавления и облегчал литье.

Мышьяковые бронзы не так хорошо отливаются, как оловянные, но они такие же твердые. Выбор между мышьяковой и оловянной бронзой, возможно, не был легким, даже когда он стал доступен. Возможно, он зависел от местных руд: мышьяковые/медные руды распространены, в то время как медные/оловянные руды редки.

Но со временем металлурги (кузнецы) пришли к тому, что определенная смесь и добавок определенных руд к меди при плавке давали нужные им результаты. Видимо, методом проб и ошибок они приобрели базовые знания, позволяющие получать конкретный сплав с желаемыми свойствами.

К таким кузнецам в Бронзовом веке относились как к полубогам и магам. Ведь их знания в производстве сплавов достигли области химии. Кузнецов бронзового века часто хоронили вместе с инструментами их ремесла: молотами, наковальнями, ножами и литейными формами.

Бронзовые артефакты находят в Уре и других городах Месопотамии примерно после 3000 года до н. э., а затем по всему Ближнему Востоку.

Примерно после 3500 года до нашей эры в Месопотамии все чаще стали использовать не только медь и свинец, но и другие металлы. Золото и серебро эксплуатировались как самородные металлы. Серебро извлекалось из свинцовых руд, возможно, сначала как побочный продукт свинца, а затем как желательный товар сам по себе. Бронза появилась в этом регионе около 3000 года до н. э. Так, бронза, найденная в царских гробницах Шумера, датируется примерно 2650–2500 гг. до н. э. Примерно в это же время были изобретены клепка и пайка, и к 2500 году до нашей эры значение олова для этих процессов было уже хорошо известно. Технология и методы литья были достаточно совершенны, и опытные кузнецы могли сделать как металлические статуи размером с человека, так и маленькие фигурки.

Ученые не смогли обнаружить один или несколько центров, в которых зародилось производство бронзы, а затем распространилось на другие территории. Впечатление такое, что древние, живя в разных местах, за сотни и тысячи километров друг от друга почти одновременно пришли к одному и тому же открытию. По крайней мере, есть много примеров, когда новое сложное производство начинало развиваться буквально на пустом месте. Бронзовые изделия появляются одновременно на пространстве от Испании до Таиланда примерно в 3300 г. до н. э.

Уже в 3-м тысячелетии до н. э. бронзы производились в металлургических центрах Евразии и Северной Африки практически повсеместно. При этом поражает сходство технологии производства бронз, способов литья орудий и оружия, а также внешнего вида металлических изделий на всей этой огромной территории. Особенно если учесть, что в ее пределах в это время существовали резко отличающиеся друг от друга земледельческие и скотоводческие культуры. Все делали по-разному, а бронзу отливали одинаково.

Во всем Средиземноморье добыча меди и олова на рубеже 3 и 2-го тысячелетий до н. э.резко возросла. Металл начал играть важную роль в международных отношениях, особенно во времена Аккада (2350–2200 до н. э.). Около 2350 года до н. э. Саргон аккадский вторгся в Анатолию. Он создал недолговечную империю безопасных торговых путей и даже утверждал, что один его караван мог перевести около 12 тонн олова.

В 2000 году до н. э. Кюльтепе (Азербайджан) был промышленным городом. Его участие в крупной торговле оловом зафиксирована в древних ассирийских письмах примерно с 1950–1850 годов до нашей эры. Из ассирийской столицы Ассура купцы, жившие в