Один из первых европейских арбалетов
Кроме того, развитие арбалетов в Европе - история вполне самостоятельная и не имеет отношения к Китаю, так как конструкции замков оружия абсолютно различны, да и по параметрам китайские образцы отличались от европейских. Ложа китайского арбалета в среднем была порядка 750–850 мм, луковища использовались составные, наибольшим распространением пользовались луки на основе бамбука, средняя их длина колебалась в пределах 750–1200 мм. Удивляет также, что, несмотря на большое усилие натяжения (в некоторых образцах оно достигало 360 кг), натяжные устройства как таковые отсутствовали, и китайскому арбалетчику приходилось, лёжа на спине, действовать одновременно руками и ногами, взводя свое оружие. Но наиболее примечательной деталью является спусковой механизм, который состоял всего из трёх деталей; он поражает своей цельностью и продуманностью.
Европейцы же познакомились с арбалетами в Византии, где их именовали гастрофетом, приблизительно в V–VI веках н. э., но не смогли в силу своего технического отставания воспроизвести их. В то же время известно описание гастрофета, сделанное древним греком Героном Александрийским. Мы в этом, кстати, видим подтверждение нашего предположения, что Герон - византийский мастер первых веков империи.
Вторая встреча состоялась в конце XI века, когда крестоносцы совершали свой 1-й Крестовый поход. Арбалет снова вызывал у них удивление и страх. И только в XII веке он получил широкое распространение, особенно в Англии и Франции. Уместно заметить, что на Руси арбалеты были известны раньше, в X–XI веках, о чём свидетельствует Радзивиловская летопись. Возможно, это произошло потому, что наша культура была тесно завязана на Царьград.
Применение арбалета быстро изменило тактику боя, ранее определявшуюся лучниками. В те времена техника стрельбы из лука требовала спускать тетиву от уха, а не от носа, как это делается сейчас, в связи с чем целиться, в нашем понимании данного процесса, было невозможно. Чтобы действительно научиться не просто стрелять, но и попадать, надо было регулярно и подолгу тренироваться, начиная с детства, вырабатывая в себе особое «чутьё», а к совершеннолетию выпускать в минуту до десятка стрел на расстояние порядка 200 шагов. Естественно, услуги таких стрелков обходились недёшево. С появлением же арбалета любой человек, обладая лишь элементарными навыками стрельбы, мог соревноваться в меткости с профессиональным лучником, а по поражающему действию оружия и превзойти его. Так, по некоторым данным, болт, пущенный из арбалета, с расстояния в 150 метров поражал латника и мог сбить всадника с коня на расстоянии 200 метров.
С этого момента лучники перестали быть отдельной, высокооплачиваемой кастой, и их серьёзно потеснили быстро растущие отряды арбалетчиков. Благодаря своей доступности, арбалет ещё долгое время считался «низким» оружием, недостойным благородного рыцаря, а Второй Латеранский Собор в 1139 году запретил использование арбалетов против христиан как смертоносного оружия и разрешил применять их исключительно против неверных. Однако уже около 1190 года арбалеты применялись в войсках Ричарда I Английского и Филиппа-Августа Французского, вследствие чего папа Иннокентий III возродил запрет Собора, что, впрочем, не дало особых результатов. Началось бурное развитие и совершенствование арбалетов, «золотой век» которых пришёлся на XV–XVI столетия, когда они применялись наравне с достаточно несовершенным ручным огнестрельным оружием.
Вместе с улучшением самой конструкции арбалета появлялись и новые типы конструкций. В XIV веке изобретено первое натяжное устройство - натяжной крюк, который крепился к поясу арбалетчика: для натяжения стрелы нога упиралась в стремя, стрелок приседал, зацеплял тетиву за крюк и, выпрямляясь, натягивал тетиву. Развитием идеи рычажной натяжки явилась так называемая «козья нога». В 1500 году, по указу императора Максимилиана I, который чуть не погиб на охоте от неожиданного спуска стрелы, было разработано простейшее предохранительное устройство, предотвращавшее случайный выстрел.
Около 1530 года в Италии появились маленькие арбалеты, которые можно было носить под одеждой. Правительство их запретило, а сенат Венеции назначил в 1542 году большой штраф за использование подобных видов оружия, но это не убавило им популярности, особенно среди горожан. Что касается отличий в конструкциях самих арбалетов, то здесь было всё, до чего могли додуматься пытливые умы Средневековья. Так, на некоторых моделях зажим делался поворотным, его можно было свернуть в сторону при натяжении лука. В Испании применяли баллестры, арбалеты с длинной тонкой ложей, в Италии - шнепперы, которые отличались от баллестров изогнутой между спуском и луком ложей.
Арбалет, стреляющий пулями
Имеются достаточно достоверные сведения о мореплавании в VIII, IX и X веках. Известно, как выглядели корабли той поры. Также мы совершенно доподлинно знаем, что в эти века не было плаваний через океаны, - потому что корабли не были к этому приспособлены, не имелось навигационных приборов и карт.
Плавания совершали преимущественно вдоль берегов. Вместо карт использовали так называемые Пейтингеровы таблицы - по сути дела не карты, а «дорожную номенклатуру», списки населённых пунктов и портов. Впервые морская карта упоминается в связи с морским походом французского короля Людовика IX в 1270 году. Но в XIV веке моряки уже регулярно стали пользоваться картами, вернее, указателями фарватеров.
Затем, надо учитывать, что отнюдь не всякое изготовленное руками человека плавсредство может выйти в открытое море. Вернее, выйти-то оно может, но вот вернётся ли обратно?.. Если корпус не выдерживает ударов волн, если мачты ломаются, а паруса рвутся, если, наконец, судном невозможно управлять - никакого мореходства быть не может.
Теперь уже не сказать, когда люди научились гнуть доски для корпуса, когда изобрели пилу и бурав, когда отработали технологию сшивания досок и балок в единый корпус. Это происходило во времена той «доисторической» истории, основные этапы которой мы показали в главе «Накопление опыта». Но есть в конструкции морских судов такие элементы, без применения которых нельзя было даже задумывать дальние плавания, причём известно время их изобретения. Мы говорим о корабельном руле.
Сначала для военных и торговых целей использовали вёсельные галеры и иные типы гребных судов. По каждому борту галеры располагался ряд вёсел, каждое длиной до 15 метров и весом 250–300 кг. Таким тяжёлым веслом гребли 6–9 человек, держась за специальные скобы на вальке. Гребцы, располагавшиеся рядом друг с другом, во время работы вставали с банок и делали несколько шагов вперёд и назад в соответствии с тактом каждого гребка. Темп гребли задавался до 22 гребков в минуту.
Руль на таких судах мало отличался от обычного гребного весла, он был лишь немного приспособлен для управления. На крупных кораблях его крепили на корме и, чтобы усилить точку опоры, снабжали рычагом, отдалённо похожим на румпель. Почти так же, с помощью широколопастного короткого весла управлял своей пирогой сидевший на корме дикарь. Иногда по обеим сторонам кормы устанавливали два широких весла. Весло опускали в воду с той стороны, в которую хотели повернуть судно.
Но это был малоэффективный способ управления, ведь весло не давало упора и легко отклонялось под ударами волн. Для мелких судов этот недостаток особого значения не имел, но по мере того, как корабли становились крупнее и крупнее, несовершенство рулевого управления выявлялось все очевиднее и ограничивало размеры строившихся судов. Попытки разрешить проблему с помощью установки нескольких рулевых вёсел не принесли никакого успеха.
При отсутствии надёжного руля корабли не могли плыть против ветра, они всегда находились во власти стихии, независимо от того, был ли движущей силой труд гребцов или парус. Гребцы были даже лучше, поскольку, подгребая больше с того или другого борта, можно было разворачивать судно. Поэтому на галерах приходилось держать много рабов. Это, конечно, сдерживало развитие торгового мореплавания, потому что весь полезный объём судна занимали гребцы и запасы продовольствия для них, и отказаться от гребцов, даже при наличии на корабле парусов, было невозможно.
Проблема управления судном была особенно актуальной для военного флота. Пока таран и абордаж были главными способами атаки, маневренность галер обеспечивала им преимущество, и ничем иным, кроме тяжёлого труда галерных рабов, нельзя было достичь этой маневренности. Положение стало изменяться только в XVI веке, когда развитие артиллерии коренным образом изменило тактику морского боя. Но даже и тогда, хотя наличие на борту множества гребцов не позволяло вооружать корабли в достаточной мере артиллерией, их продолжали использовать; даже в XVII веке мы видим морские сражения с участием вёсельных кораблей.
Однако в книге «История техники» читаем:
«До нас дошло описание знаменитого греческого корабля, построенного в III в. до н. э. Если верить сведениям, дошедшим от древнегреческих писателей, водоизмещение этого корабля было не меньше 4000 т. Судно было приспособлено для военных действий».
Но управлять подобным монстром совершенно невозможно! Такое описание - либо чистая фантазия, либо в преувеличенном виде показывает испанские галионы. В Испании в самом конце XV века смогли построить галион водоизмещением в 2 тыс. тонн и обнаружили, что такая громадина, несмотря на хорошую вместимость, не выдерживает морских походов. Идти круто к ветру, в бейдевинд, галион мог лишь с большим трудом: избыточный надводный борт ловил ветер, как парус - только этим парусом было нельзя управлять.
А руль современной конструкции появился в Византии, затем после XIII века попал в Западную Европу, где получил название наваррскогоруля. Руль начали прочно навешивать на ахтерштевень, являющийся продолжением киля и образующий единое целое со всем судном. Его появление резко повысило маневренность судна.
Руль устанавливали на достаточной глубине под водой, чтобы укрыть от действия волн. Теперь его можно было сделать довольно большим по размерам и строить более крупные корабли с хорошими мореходными качествами, позволявшими плавать против ветра. Усовершенствовав рулевое управление, смогли улучшить оснастку судов, и к XV веку она достигла полного совершенства. За период с XIII по XV век в развитии мореплавания было сделано больше, чем за весь прошлый период, когда, со времени появления первых парусников, навигация развилась от речного плавания лишь до каботажного мореходства вдоль побережий континентов.
Оразио Курти, заведующий отделом транспортной техники Национального музея науки и техники в Милане пишет:
«Штурвальное колесо появилось в начале XVIII века. До этого румпель поворачивали вертикальным рычагом - колдерштоком. Конец этого рычага был соединён с концом румпеля, его наклон приводил к повороту руля. На малых судах румпелем управляли непосредственно».
Только в 1492 году, спустя два-три столетия после появления в Европе современного рулевого управления (хоть ещё и без штурвального колеса), человеку удалось пересечь Атлантический океан. Не менее долгим было открытие морского пути в Индию. Три столетия подряд мощные морские державы: Италия, Испания и Португалия, соревнуясь, отправляя современные морские корабли; экспедиция за экспедицией шли на юг, пока не достигли южной оконечности Африки, пока не сумели её обогнуть, и пока Васко да Гама не нашёл, наконец, морскую дорогу до Индии.
Однако историки уверяют, будто задолго до изобретения карт, руля, морской оснастки и компаса люди просто так, без труда плавали по всему земному шару и прекрасно знали географию!
Можно ли в это поверить? Да и надо ли?
Большой шаг вперёд в развитии судоходства по внутренним водным путям был сделан с изобретением шлюзов с воротами. Начало положили шлюзы с одним створом для пропуска судов. Шлюзы с верхними и нижними воротами появились в Нидерландах в XIV веке и, по-видимому, независимо в Италии в XV веке. Как и всё остальное, в Китае шлюзы с одними воротами появились ещё до нашей эры, а шлюзы с двумя воротами - в IX или Х столетии. Но китайцы почему-то использовали их крайне редко, да, наверное, и вообще не использовали, тогда как подобные шлюзы в Европе были очень тесно связаны с решением насущных задач, они были действительно нужны, и их появление здесь вполне закономерно.
Менее крупным, но существенным изобретением этого времени была тачка, решавшая задачи местных перевозок. Китайцы, конечно, и тачку знали ещё с начала нашей эры, а в «отсталой» Европе она появилась только в XIII веке. Но ведь очевидно, что механизм или машина с тем или иным двигателем, пусть даже таковым выступает человек, нужна лишь тогда, когда есть достаточно работы, чтобы сделать применение механизма экономически выгодным. Появление морского судна, перевозящего грузы, равные по весу грузу каравана из тысячи верблюдов, сделало изобретение тачки неизбежным. Новые транспортные средства позволили в Средние века доставлять грузы в порт к кораблю, или наоборот, а также возить зерно на центральную водяную мельницу, или лес на крупную лесопилку.
Иначе говоря, не то что в Древнем мире, но и в раннее Средневековье не было задач для машин с двигателями, даже для тачки. Тогда всё было более мелких масштабов, что исключало почти полностью возможность их использования.
История часов
Механические часы оказались самым сложным механизмом, созданным в Средние века. И так же, как во всех других случаях, появление и совершенствование этого механизма, с одной стороны, были вызваны потребностями общества, а с другой - сами инициировали развитие науки и общественный прогресс.
Надежные часы были нужны прежде всего церкви, для уточнения и унификации времени богослужения. Сначала с этой задачей более или менее успешно справлялись солнечные часы, со временем их заменили башенные с боем, - поэтому есть основания предполагать, что первые часовые механизмы не имели циферблата, а имели один только бой, обозначая звуком наступление определенного часа.
Но и в светских делах требовалось знать точное время! Показательно в этом смысле разрешение, которое королевский наместник в Артуа (Франция) дал в 1355 году жителям городка Эр-сюр-ля-Лис: он разрешил воздвигнуть городскую колокольню, чтобы ее колокола отбивали не церковные часы, а время коммерческих сделок и работы суконщиков. Время нужно было знать и в мануфактурах, в которых результат работы зависел от точного соблюдения продолжительности отдельных технологических процессов.
Но, скажем прямо, во всех перечисленных случаях можно было обойтись без механических часов. Хватило бы тех, что уже были: солнечных, песочных или водяных.
А вот развитие торговли без механических часов обойтись не могло, ведь значительное расширение морских торговых связей требовало более точных методов навигации. Когда морские суда плавали в Средиземном море или с севера на юг вдоль побережий, то определение широты, дополняемое исчислением по лагу, позволяло определять местонахождение морского судна с достаточной точностью. Широту местности определяли с помощью астрономии; но долготу с помощью астрономического расчета определить невозможно, необходимая для этого точность измерений была недостижимой даже в XVIII веке. И только имея часы, настроенные на время в некой известной точке Земли, можно было, сравнивая его со временем на судне, рассчитать долготу местности. А время на судне определяли по солнцу и звездам.
Производство часов, даже таких крупных и несовершенных, какими были первые образцы, требовало гораздо более высокой точности изготовления, чем все прежние машины. Говорят, что современное машиностроение есть детище, родившееся от «брака» тонкого мастерства часовщика с техникой тяжелого машиностроения, применявшейся строителями мельниц и других мощных двигателей.
Как же узнавали время до появления механических часов?
Несомненно, самым распространенным хронометрическим прибором были солнечные часы, основанные на кажущемся суточном, а иногда и годовом движении Солнца. Появились такие часы не раньше осознания человеком взаимосвязи между длиной и положением тени от тех или иных предметов, и положением Солнца на небе. Но даже осознав это всё, вряд ли кто-то сразу бросился строить часы; надо было еще понять, что такое время. Ведь и теперь еще бродят кое-где по Земле первобытные племена, прекрасно знающие, что такое тень, но обходящиеся, тем не менее, без часов. Нужды нет.
Известно, что в своем первоначальном виде такие часы имели форму обелиска, но точная дата их возникновения неизвестна. А кстати, их могли изобрести несколько раз в разных местах.
Самые благоприятные климатические условия для измерения времени с помощью солнечных часов имеет Египет, поэтому более достоверным представляется мнение, что первые солнечные часы - гномон, вертикальный обелиск со шкалой, нанесенной на землю возле него, - появились именно здесь. Обелиски служили одновременно для почитания культа бога Солнца. Эти священные обелиски стояли, как правило, перед входами в храмы. Интересно, что традицию устанавливать солнечные часы у храмов можно проследить и в Европе вплоть до XIX века. А вот в России не всегда солнечно, поэтому у нас собирают верующих в храм боем колоколов.
До сих пор сохранился египетский обелиск высотой в 34 метра. Считается, что он в царствование Августа был перевезен из Египта в Рим и по указанию императора установлен на Марсовом поле, а руководил этой операцией математик Факундус Новус. Гномон поставили в центре специальной панели, на которой расчертили циферблат; часовые линии были выложены из бронзовых металлических частей. По словам Плиния Старшего, обелиск служил для определения времени года и долготы дня. Он простоял несколько веков, но в эпоху упадка Древнего Рима был сброшен и надолго забыт. В 1463 году его опять нашли, но только в 1792 году вновь установили на площади Монтечиторио в Риме, где он стоит и поныне.
В Египте помимо обелисков были созданы и другие конструкции солнечных часов. Например, состоящие из горизонтальной части - линейки с хронометрической шкалой длиной около 30 см, и перпендикулярного ей «плеча», отбрасывающего тень на шкалу. Еще тут были ступенчатые часы с двумя наклонными поверхностями, ориентированными по оси восток-запад, и разделенными на ступени. При восходе Солнца тень падала на край верхней ступеньки одной из этих поверхностей, восточной, затем постепенно опускалась, а к полудню исчезала. После полудня тень снова появлялась в нижней части западной поверхности, откуда она поднималась до тех пор, пока при заходе Солнца не касалась грани верхней ступеньки. У таких часов время определялось длиной, а не направлением тени.
Измерение времени длиной теникое-где сохранилось до позднего Средневековья. Врач и географ Паоло Тосканелли построил в 1468–1482 годах на костеле св. Марии де Фиоре во Флоренции гномон высотой 84,5 метра, с помощью которого удавалось измерять с полусекундной точностью местный полдень. С помощью этого гномона Тосканелли уточнил данные астрономических таблиц.
Были другие солнечные часы, со шкалой для определения времени по направлениюотбрасываемой тени, хоть и появились они, наверное, позже. Для правильного показания времени верхняя линия шкалы была горизонтальной, и шкала составляла прямой угол с плоскостью местного меридиана. Поскольку компас еще не был известен, для правильной установки часов приходилось вести наблюдения за моментами солнцестояний или равноденствиями.
На древних солнечных часах деления наносили, исходя из практического опыта, потом - на основе теоретического расчета, правда, неверного. Египтяне знали, что тень, отбрасываемая гномоном, различна в зависимости от времени года, но разница не учитывалась. Абсолютно точное время здешние гномоны показывали лишь дважды в год: в дни весеннего и осеннего равноденствия. Поэтому позже, чтобы улучшить результат, стали строить солнечные часы с особыми шкалами для разных месяцев.
При кажущейся простоте в ходе разработки теоретических основ науки о часах, гномоники, возникали и решались математические задачи о трисекции угла, о конических сечениях, о стереографической проекции и т. д. Решение этих задач на мусульманском Востоке привело к обоснованию и применению в практике формул прямолинейной и сферической тригонометрии. Создание солнечных, водяных, песочных часов способствовало развитию точной механики, а она, в свою очередь, была связующим звеном между приборостроением и опытной наукой.
Из Египта знания о солнечных часах стали распространяться по всему миру. И здесь можно привести два соображения, хронологическое и общеисторическое.
Во-первых, тот факт, что теоретическое обоснование для солнечных часов делали в мусульманских странах, говорит нам, что эта история происходила позже как минимум VII века, ибо раньше не было еще не только мусульманских стран, но и вообще мусульман.
Во-вторых, подобные научно-технические разработки могут вести только народы, имеющие для этого и подготовленных людей, и средства, и потребность в измерении времени. Достоверная история Византийской империи и отдельных ее территорий, в отличие от мифической истории Древнего Китая, показывает, что процесс научно-технического развития, при всех его зигзагах и завихрениях, имеет эволюционный и международный характер.
Византия среди всех стран достигла высокого уровня развития техники. Арабы учились у византийцев многому, в том числе и конструированию и изготовлению различных видов солнечных часов.
А в самой Византии были весьма распространены настенные вертикальные солнечные часы. Они имелись на стенах церквей и общественных зданий и были примерно такого же типа, как на стенах Башни ветров в Афинах и на стене византийской церкви, построенной на месте языческого храма Грация. На циферблате для обозначения часов впервые появляются числа.
Свидетельства о наличии в Константинополе часов как прибора времени историки находят в документах, отнесенных ими к VI веку, но, к сожалению, без какого-либо пояснения их устройства. На основании эпиграммы, относящейся ко времени царствования Юстина II (565–578), византиевед Рейске заключает, что уже в VI веке у византийских греков были часы с боем, по крайней мере, большие городские. Датировка такого сообщения требует дополнительной проверки и больших размышлений.
В «Уставе» Константина Багрянородного (911–959) упоминается профессия часовщика. Здесь же говорится о наличии в империи специальных людей, отбивавших часы церковных служб и молитв. Предполагается, что во дворце отбивание часов необходимо было не столько для молитв и церковных собраний, сколько для обозначения времени собраний воинов, открытия и закрытия дворца, смены стражи и других действий, совершающихся регулярно.
Однако учтем, что при господстве аграрного строя и ремесленной техники (будь то в Древнем мире или в Средние века) не было нужды делить время на мелкие отрезки и точно их измерять, как теперь. Люди определяли время по естественному движению Солнца, по длинным летним дням и коротким зимним, которые одинаково делили на 12 часов, а потому летние и зимние часы были разными.
Подчеркнем это особо: под влиянием изменяющегося наклона Солнца изменялась в течение года длина дневных и ночных часов. Согласовывать час, который показывают приборы с равномерной шкалой (водяные, огневые, песочные и механические часы) с длительностью часасолнечных часов - труднейшая проблема.
Более поздние солнечные часы получили криволинейные шкалы, что устранило этот недостаток. Такими часами со сложными шкалами, рассчитанными для квартальных или месячных интервалов, пользовались примерно до XV века. Также до конца XIV века в Центральной Европе были весьма распространены настенные вертикальные солнечные часы с горизонтальной теневой штангой, перенятой первоначально из Египта. Но в Египте, благодаря сравнительно малой удаленности от экватора, время определялось с приемлемой степенью точности, а в Греции, Италии или Чехии эта точность была значительно хуже.
Разновидность экваториальных часов - аналемматические солнечные часы, стрелка которых направлена перпендикулярно плоскости часовой шкалы, но эта шкала лежит не в плоскости, параллельной экватору, а в горизонтальной плоскости, например непосредственно на земле.
Если бы нам понадобилось измерять этими часами время, то надо было бы вынести часовую шкалу на эллиптическую кривую и при этом одновременно изменять положение стрелки в меридиональной плоскости применительно к сезону года. Описание таких часов появилось в астрономических трудах XVI века, но детальными измерениями с помощью этих часов стал заниматься лишь в середине XVIII века астроном и директор Парижской обсерватории Джозеф Джером Лаланд.
Стало возможным ввести равномерное времядля всего года, причем отрезки, соответствующие часам, были одинаковой длины независимо от изменяющейся высоты Солнца. Одним из первых упоминаний о часах с полуосью является рукопись Теодорика Руффи от 1447 года. Некоторые солнечные часы того времени имели одновременно гномон и полуось; они описаны в рукописи арабского астронома XV века Сибт-аль-Маридини; аналогичные часы построил примерно в то же время египетский астроном Ибн-аль-Магди.