Чудесный материал
Ни одно вещество не играло такой важной роли, как металл, в истории человечества. Прогресс в сельском хозяйстве, войне, транспорте и даже кулинарии невозможен без металла. Как и вся промышленная революция, от пара до электричества.
Золото, самый привлекательный и драгоценный металл в любом обществе, также его легче всего добыть первобытному человеку. Оно яркое, нетленное, податливое и появляется в чистом виде в руслах ручьев. Самородки этого блестящего вещества, должно быть, часто хранились и ценились.
Чистое золото довольно пластичный материал. Оно может легко формироваться молотком, но эта податливость делает его бесполезным для практических целей. Золото так же используется, как предмет роскоши. Самые ранние сохранившиеся золотые украшения были известны в Египте, примерно в 3000 году до нашей эры.
К тому времени люди уже давно открыли для себя повседневное применение другого металла, который существует в природе в чистом виде и которому также можно придать новые формы. Этот металл медь, он тверже, чем золото и больше подходит для практического применения.
Обработка меди
Примерно с 7000 года до нашей эры несколько неолитических общин начинают использовать медь в качестве ножей и серпов. Они служат гораздо дольше аналогичных каменных инструментов. Некоторые из самых ранних орудий такого рода были найдены в Восточной Анатолии.
Этот промежуточный период в истории развития металлургии между каменным веком (когда все оружие и орудия труда были сделаны из кремня) и первой уверенной технологией обработки металла (Бронзовый век). Эта эпоха получила название — Халколит, от греческого chalcos «медный» и lithos «камень». Имя, вытекающее из несколько неудобного сочетания материалов.
Вероятно чистая случайность, открывает еще один полезный секрет природы. Самородок чистой меди, возможно, падает в горячий костер. Медь плавится, а когда остывает, то приобретает новую форму.
Но магия огня может предложить еще больше. Некоторые виды ярко-синих или зеленых камней достаточно привлекательны, чтобы собирать их для себя. Оказывается, когда такие камни нагревают до высокой температуры, из них вытекает жидкий металл. Это азурит и малахит, две медные руды.
Таким образом, использование огня делает возможными два новых значительных этапа в развитии металлургии: литье металла путем заливки его в подготовленные формы, и выплавка минеральных руд для его извлечения. В Иране известны предметы, отлитые из меди, начиная с 3800 года до н. э.
Многие минеральные руды находятся на поверхности земли. Но погоня за металлоносной жилой, под поверхность земли неизбежно ведет к другому технологическому прогрессу в эволюции металлургии — развитию горного дела.
Первые шахтеры с 4000 года до н. э.
К 4000 году до нашей эры на склоне горы Рудна Глава на Балканах были прорублены глубокие шахты для добычи медной руды. Эта добыча земных сокровищ совершается с должной торжественностью. Прекрасные горшки, несущие продукты из дневного мира, помещаются в шахты как форма воздаяния, чтобы умилостивить духов темных недр земли.
Примерно к 3800 году до нашей эры медные рудники также работали на Синайском полуострове. Тигли, найденные на месте раскопок, свидетельствуют о том, что плавка осуществляется в рамках горного процесса.
Эпоха бронзы с 2800 года до н. э.
Иногда руды меди и олова встречаются вместе, и отливка металла из таких природных сплавов, возможно, обеспеченная случайностью для следующего шага вперед в металлургии. Было обнаружено, что эти два компонента, отлитые как одно вещество, являются более твердыми, чем любой из них сам по отдельности.
Литой сплав меди и олова — это бронза, вещество настолько полезное для человека, что целый период ранней цивилизации стал известен как Бронзовый век. Бронзовый клинок будет иметь более острый край, чем медный, и дольше держать заточку. А украшения и сосуды можно отливать для самых разных целей.
Технология изготовления сплава впервые разработана на Ближнем Востоке. Бронза используется в Шумере, в Уре, примерно в 2800 году до н. э., и в Анатолии вскоре после этого. Затем быстро распространяется по остальным регионам. Она появляется в долине Инда примерно в 2500 году до нашей эры и продвигается на запад через Европу примерно с 2000 г. Во многих предметах в то же время встречается в Китае, где позже достигает беспрецедентного уровня сложности. Примерно с 1500 года до нашей эры династия Шан производит бронзовые изделия исключительного уровня.
Во всех этих регионах именно правители используют бронзу, как роскошь для себя или как оружие для своих армий. Для обычных людей каменный век продолжается и во время бронзового века.
Как самый ценный из товаров (в дополнение к компактности и легкости переноски), металлы являются большим стимулом для торговли. Обширные залежи меди на Кипре приносят острову большие богатства примерно с 3000 года до н. э. Кипр, по — латыни, дает меди свое название — cyprium, искаженное до cuprum.
Позднее, когда для изготовления бронзы требуется гораздо более дефицитный товар — олово, даже далекий Корнуолл становится, к первому тысячелетию до нашей эры, главным поставщиком потребностей Европы бронзового века.
Железный век с 1500 г. до н. э.
Следующее крупное событие в эволюции металлургии связано с материалом, который наиболее распространен на поверхности Земли. Но его гораздо труднее обрабатывать, чем медь или олово. Это железо, с температурой плавления слишком высокой для примитивных печей, чтобы извлечь его в чистом виде из руды. Лучшее, что может быть достигнуто, — это скопление его фрагментов, смешанных с грязными примесями. Такое неперспективное вещество можно превратить в полезный материал путем многократного нагревания и ковки, пока примеси не будут из него вытеснены.
Было найдено несколько железных предметов, относящихся к периоду до 2000 года до н. э. (бусины, кольцо, несколько лезвий), но только около 1500 года до н. э. работа с железом стала проводиться регулярно.
Магия железа с 1500 года до н. э.
Хетты — первые люди, работавшие с железом, в Анатолии примерно с 1500 года до нашей эры. В своей простой форме железо менее твердое, чем бронза, и поэтому менее пригодно для использования в качестве оружия. Но оно, по-видимому, сразу же привлекло к себе внимание, возможно, как последнее достижение технологии (с таинственным качеством изменчивости, благодаря нагреванию и ударам молотком), или от определенной внутренней магии (это металл в метеоритах, которые падают с неба).
О том, насколько ценится железо, можно судить по известному письму около 1250 г. до н. э., написанному хеттским царем для сопровождения железного кинжала, который он посылает другому монарху.
Открытие стали 11 век до н. э.
К 11 веку до нашей эры было обнаружено, что железо можно значительно улучшить. Если его разогреть в печи с древесным углем (содержащим углерод), то часть углерода переносится на железо. Этот процесс делает металл твердым и эффект значительно больше, если горячий продукт быстро понижается в температуре, обычно достигаемой закалкой его в воде.
Новый материал — сталь. Его можно обрабатывать (или ковать) так же, как более мягкое железо. Он сохранит более тонкий край, способный быть заточенным до остроты. Постепенно, начиная с XI в. до н.э., сталь заменяет бронзовое оружие на Ближнем Востоке, родине железного века.
Чугун на Востоке 513 г. до н. э.
До сих пор в этой истории железо нагревалось и ковалось, но никогда не плавилось. Его температура плавления (1528°C) слишком высока для примитивных печей, которые могут нагреваться до 1300°C, сто достаточно для меди (плавление при 1083°C). Это ограничение преодолевается, когда китайцы разрабатывают печь, достигающие температуры, чтобы плавить железо. Это позволяет им производить первый в мире чугун, событие, традиционно датируемое в китайской истории 513 годом до н. э.
В этом они более чем на тысячу лет опережают западный мир. Первый чугунолитейный завод в Англии, например, датируется только 1161 годом нашей эры. К тому времени китайцы уже стали пионерами конструктивного использования чугуна, используя его иногда для колонн полноразмерных пагод.
