1
Однажды придворный мастер принес императору Тиберию корону из необычного металла, По виду он напоминал серебро, но был значительно легче. Случайно император уронил корону на пол — она заметно погнулась.
— Откуда ты добыл этот металл? — спросил Тиберий.
— Из глины,— ответил мастер.
Император повелел обезглавить мастера, а его мастерскую разрушить. Он боялся, что новый металл обесценит серебро его сокровищницы.
Об этом рассказал римский ученый Плиний Старший, живший в первом веке нашей эры.
История техники знает еще немало секретов древних мастеров, но они потеряны для нас.
Вот платина. Ее практическим применением заинтересовались лишь в XIX веке. Чтобы расплавить ее, требовалось поднять температуру до очень высокой точки — 1774 градусов, а как это сделать, тогда еще не знали. Однако древние обитатели Америки — ацтеки — еще до Колумба умели изготовить из этого металла изделия. Монтесума, последний властитель государства, послал в подарок испанскому королю прекрасные платиновые зеркала. Как удавалось справиться древним металлургам с этим тугоплавким металлом — и поныне тайна.
В 1845 году немецкий химик Фридрих Вёлер впервые получил куски чистого алюминия величиною с… булавочную головку. Сотню лет назад он считался очень дорогим металлом, стоил немногим меньше золота — так трудно было его получать. Только почти полвека спустя удалось получить алюминий более доступным, но все же сложным способом.
Однако древнегреческий мыслитель Платон, описывая 2300 лет назад Атлантиду, рассказывал, что жители этой легендарной страны знали, кроме золота и серебра, еще какой-то драгоценный металл. Он был легкий, белый и мягкий.
Похоже на алюминий? Да. Но если это был действительно алюминий, то как смогли получить его в столь далекие времена при тогдашней технике? А может, это только легенды?
Но вот несколько лет назад при раскопках древнего кургана в Китае археологи обнаружили гробницу известного полководца Чжау-Чжу, жившего 1700 лет назад. Орнамент гробницы был сделан из какого-то неизвестного сплава. Анализ показал его состав: 10 процентов меди, 5 процентов магния и 85 процентов алюминия. Последнее для археологов было самым невероятным. Такая находка — важное событие в истории техники. Это уже не легенда, а вполне осязаемые вещи, которые люди держали в руках.
Сохранилась еще одна загадка древних металлургов — знаменитая железная колонна в Дели, славящаяся чистотой металла. Не ржавея во влажном тропическом климате Индии, стоит она многие столетия. До сих пор специалисты недоумевают: как сделали колонну из такого чистого железа более пятнадцати веков назад?
Некоторые считают, что делийская колонна — давно прошедший этап в истории техники, далеко уже превзойденный в наши дни. Да, сейчас получают железо во много раз более чистое. Однако ценою каких усилий и затрат, путем каких сложнейших технологических процессов!
Вот почему и в наши дни было бы заманчиво разгадать секреты древних умельцев: как они могли при бедной технике своего времени получать такие изумительные результаты? А вдруг разгадка утраченных секретов приведет к освоению процессов во много раз более простых и экономичных, чем те, какими мы сейчас пользуемся?
Этими вопросами заинтересовались археологи и историки техники, металлурги и металловеды.
2
Наука археология, как известно, занимается раскопками и изучением первобытных, древних и средневековых вещественных памятников, т. е. орудий труда, оружия, утвари, жилищ, поселений, мастерских и т. п. При этом археологи должны дать ответы на вопросы: что произошло, где произошло, когда и почему.
Источниками сведений о развитии металлургии ученым служат древние рукописи, «блуждающие свидетели» (находки орудий, оружия, украшений) и «непосредственные свидетели» (следы выемки руд, остатки древних печей, шлаков). Так археологи совместно с историками техники восстанавливают картину постепенного знакомства человека с металлами. И вот что они установили.
Золото было первым металлом, с которым человек познакомился и начал обрабатывать его. И это, пожалуй, понятно: блеск золотых самородков мог в первую очередь привлечь внимание человека. Самые древние золотые вещи, найденные археологами в Египте, изготовлены 8 000 лет назад.
Археологи узнали и о раннем использовании самородного серебра и меди. В первобытную эпоху употреблялось и самородное метеоритное железо. Все эти металлы человек обрабатывал только в холодном состоянии с помощью каменного молота. Возможно, и куски металла считали камнем, но только мягким, поддающимся обработке с помощью ударов. Недаром ирокезы называли медь «красным камнем».
Однако начало века металлов наступило, когда человек освоил процессы плавки рудного металла, горячей ковки его и литья.
Первые находки предметов из рудного металла— медные трубочки в качестве украшений, завязки для одежды — относятся к шестому тысячелетию до нашей эры и найдены на Ближнем Востоке в Читаль-Нююк (Турция, 1962 год). Из меди были изготовлены первые металлические предметы для хозяйства, но все-таки чаще делали из нее украшения.
Позже появилась бронза — сплав меди с оловом или сурьмой. Сплав оказался много тверже меди. Поэтому бронзовые изделия — оружие, орудия труда, домашняя утварь, украшения — были совершеннее каменных.
Железом овладел человек на несколько тысячелетий позднее, чем медью. Причина в том, что медь хорошо поддается холодной ковке, а железо можно ковать только в раскаленном состоянии.
Но однажды кузнец случайно бросил в горн, где он плавил медь, комок железной руды. Полученный кусок нового металла он пытался ковать молотом в холодном состоянии, как это не раз делал с медью и бронзой. К его удивлению металл не ковался. Много раз он повторял свою попытку, и лишь когда случайно ударил по полуостывшему металлу, то понял — этот металл надо ковать в раскаленном докрасна состоянии.
На вопросы — КАК, ГДЕ и КОГДА возникла металлургия железа — удалось ответить опять- таки с помощью археологов.
Самым древним предметом из железа, известным археологам считаются бусы из полых трубочек, найденные английским археологом Петри при раскопках египетских могил конца IV тысячелетия до нашей эры. Бусы сделаны из кованого железа, в котором обнаружено до 7,5 процента никеля, что характерно для железа метеоритного происхождения.
Впервые железо земного происхождения в форме комков было обнаружено на Ближнем Востоке (Чегер-Бозер, Ирак). Оно датируется 3 000 годом до нашей эры. К наиболее древним железным поделкам можно отнести также два предмета, найденные при раскопках в Египте: один в великой пирамиде, построенной 2900 лет до нашей эры, и другой — в могильнике в Абидосе, сооруженном лет на 300 позднее.
По мнению советских археологов, металлургия возникла самостоятельно в ряде мест земного шара. Различные народы осваивали ее в разное время. Так, в странах Малой Азии, Индии и Южной Европы металлургия железа получила широкое распространение уже около трех тысяч лет назад. У племен Северной Европы и в странах Дальнего Востока переход к железному веку начался лет на пятьсот позже. На территории нашей страны обработкой этого металла овладели в начале первого тысячелетия до нашей эры в Закавказье и в Средней Азии, т. е. немногим, меньше трех тысяч лет назад. На несколько сот лет позже овладели процессом добычи железа уральские племена. Наиболее ранние находки железных вещей, возможно привозных, встречаются на Урале уже на поселении эпохи поздней бронзы — например, на стоянке Ерзовка на реке Каме.
3
Но в чем тут заслуг»- археологов? И так все ясно, как человек осваивал металлы: сначала — более легкие для добычи и обработки (самородное золото, блестящую медь), затем — железо.
Однако, чтобы доказать такую очередность; I в освоении металлов, потребовалось решить много неясных вопросов. Например, в XIX веке многие ученые утверждали, будто железо появилось одновременно или почти одновременно с бронзой. При этом они ссылались на тот факт, что железо в земле сохраняется хуже, чем бронза Отсюда делали вывод: поэтому-то железо и дошло до нас от древнейших времен. Это мнение трудно опровергнуть — ведь в то время и знали еще современных точных методов определения возраста находок, да и железных находок было мало у археологов.
Из-за плохой сохранности находки из желе за оставались без внимания при раскопках I впоследствии разрушались Тем более, что ранние раскопки зачастую велись в погоне за ред костями и драгоценностями, и многие железные изделия не попадали даже в описи. Это небрежное отношение к некрасивым ржавым вещам явилось одной из причин малого числа их в археологических коллекциях.
Позже было установлено, что сохранность древних железных изделий зависит не столько от времени пребывания их в земле, сколько о почвенных условий. Недавно сообщалось, что крестьяне села Звечки в Югославии случайно обнаружили в земле пару железных шпор. Ученые определили, что они принадлежали воин одного из кельтских племен. Но самое интересное в том, что шпоры, несмотря на 2200-летни возраст, хорошо сохранились. Они находились сухом песке.
Со временем археологи поняли огромную важность редких железных находок среди грудь любых красивых вещичек. Например, при раскопках в Долине царей (Египет, 1922—1927 годы), когда английский археолог Картер обнаружил гробницу фараона Тутанхамона, сенсация среди ученых вызвало не огромное количество золотых украшений, а маленький кусочек черного металла.
Сначала размотали бинты мумии фараона и там нашли много амулетов из гематита — кусочков железной руды (в коллекции египетского отдела Эрмитажа имеются подобные экспонаты). Но самое неожиданное открытие было сделано позже. Под валиком, напоминающим по своей форме корону, нашли амулет из железа. Немецкий журналист К. Керам, автор известной книги «Боги, гробницы, ученые», с волнением писал об этой находке: «Амулет относился к числу наиболее ранних железных изделий Египта, и не без иронии следует заметить, что в гробнице, наполненной чуть ли не до отказа золотом, именно эта скромная находка имела наибольшую с точки зрения истории культуры ценность».
К настоящему времени богатые коллекции железных находок накопились уже в археологических музеях всех стран мира. А во Франции, в городе Нанси, существует даже единственный в мире Музей истории железа. В нем экспонируются орудия производства и готовые изделия, характеризующие ту или иную эпоху. В музее имеются отделы первобытного производства железа, науглероженного железа, булата и другие.
Нередко археологам попадаются не единичные находки железных изделий, а целые комплексы, связанные с металлургией и горным делом.
На Днепре, близ Никополя, археологи открыли поселение металлургов и кузнецов скифского времени. Это известное Каменское городище, по всей территории которого обнаружено большое количество медных и железных шлаков. Там же обнаружили следы плавильных и кузнечных горнов, куски кричного железа, инструменты. Среди готовых изделий из бронзы и железа нашли оружие, предметы конского снаряжения, украшения, домашнюю утварь.
Во время одной из последних крупных раскопок нашли домницы для плавки железа в славянском поселении Алчедар. На рубеже IX—X веков здесь, на территории Прутско-Днестровского междуречья, появились города, образовался славянско-тиверской племенной союз. Вокруг городских крепостей среди других ремесленников обитали и металлурги-плавильщики железа. На одном только Алчедарском поселении район ремесленников-металлургов занимал площадь более ста га. Неожиданный для того времени размах металлургического производства!
Здесь обнаружили множество остатков железной руды, угля, шлака, сотни воздуходувных керамических сопел, десятки домниц и печи для предварительного обжига руды. Тут же находились многочисленные продукты этого производства: плужные лемехи, косы, серпы, железные блесны для ловли рыбы, остроги, стрелы с тупым концом (чтобы не портить шкуру зверя) и прочие вещи.
Все эти находки и открытия археологов помогли расширить наши представления о ранних этапах истории металлургии. С помощью новейших средств исследования ученые попытались проникнуть и в технологические секреты древних металлургов.
В конце XIX века французский химик Пьер Бертло, используя химический анализ, доказал, что древнейшие металлические орудия сделаны не из бронзы, как полагали в то время, а из меди. Химик помог археологам открыть новую, не известную до него в истории человечества эпоху— медный век, предшествовавший бронзовому.
Археологи и позже прибегали в своих исследованиях к помощи химического анализа. Применив метод оптической спектроскопии, недавно обнаружили, что металл, из которого изготовлены относящиеся к бронзовому веку ножи, топоры и алебарды, найденные в Англии и Ирландии, был выплавлен из руды, добытой в Центральной Европу.
Проводятся не только химические анализы. Например, в Польше в 1955—1962 годах были проведены металловедческие исследования древних изделий из железа. Исследовали более 920 предметов, обнаруженных в 170 археологических раскопках в Польше, относящихся к периоду VIK век до нашей эры—XIV век нашей эры. Изучение 141 пробы железных шлаков дало возможность определить свойства сыродутного железа и судить о ряде технологических процессов древности: выплавка железа и стали, науглероживание металла, изготовление клинков по образцу дамасских и прочих.
А вот, например, подробное исследование обычного ножа помогло установить этапы развития металлообрабатывающего ремесла на Руси. Выяснилось, что в изготовлении ножей существовало три исторических периода.
В X—XI веках ножи делали многослойные: между двумя полосками железа вваривалась стальная полоска. В самом начале XII века технология меняется — стальное острие наваривается на железную основу лезвия. Это упрощение технологии стало возможным с накоплением технического опыта. Оно позволило обеспечить более массовый выпуск продукции.
На рубеже XIII и XIV веков торцевая сварка стального лезвия заменяется косой, более прочной из-за большей площади контакта сваренных полос.
Так на примере ножа археологи рассказали о поисках древними мастерами наиболее дешевой и удобной конструкции и технологии изделия.
С развитием науки археологи вооружаются все более новыми методами исследований находок, и это помогает им уточнять вехи исторического развития материальной культуры, разгадывать секреты древних мастеров.
4
Два года назад группа датчан под наблюдением археологов решила провести лето в условиях жизни наших доисторических предков. С помощью самых примитивных орудий, которые были временно взяты из музея, они срубали и обрабатывали деревья, тесали камни, делали глиняные сосуды, ткали грубые ткани.
Новые люди «железного века» построили себе крытые дерном жилища вблизи «своих» участков обрабатываемой земли. Здесь использовались такие орудия труда, как лемехи сохи, выкованные тысячу лет назад, лодки времен викингов, печи для получения бронзы и железа.
Необычный археологический эксперимент весьма любопытен: люди пытались воспроизвести условия жизни и труда наших далеких предков. А нельзя ли таким же образом восстановить условия технологических процессов металлургов древности? Такие работы также были проведены в ряде стран.
Австрийские и немецкие археологи и металлурги в 1964 году сообщили о результатах совместных исследований о первобытных методах получения железа в Карантин — местечке Магда- ленсберг в Австрии. Территория эта в древности населялась кельтскими племенами.
В Магдаленсберге нашли готовые изделия — иглы крюки, лезвия ножниц. Провели химические и металлографические исследования проб камня, шлаков, тигельного боя, железных предметов. Это помогло выяснить, что здесь производилась довольно чистая сварочная сталь. Уже была известна закалка изделий. Местное повышение твердости металла достигалось нагревом и частичным погружением изделия в воду или масло.
Но исследователи на этот раз не ограничились только анализами и описанием найденных изделий. Они провели восстановительные опыты с местной рудой с соблюдением тех условий, которые существовали здесь в те далекие времена.
Построили две шахтные печи в том виде, в каком они были распространены когда-то давно в королевстве Норикем и провели опытные плавки. Они помогли установить следующее. Общая продолжительность плавки составляла 22—24 часа. После 10-часового прогрева (до 700-800 градусов) присаживали руду и подавали дутье от 8 до 22 кубических метров в час. Максимальная температура в плавке достигала 1420 градусов. Полученные цифры уточнили теоретические представления о процессе.
В Польше подобные опыты провели еще в более широком масштабе. С 1955 года специальная группа ученых начала археологические и технологические исследования древней металлургии в районе Свентокшиских гор.
Территория исследования занимала около 800 квадратных километров. К концу 1964 года в этом районе было открыто 3878 сыродутных напольных печей. Каждую печь, оказывается, использовали один раз, затем верхнюю ее часть разбирали и рядом выкладывали новую печь.
В печах обнаружили древесный уголь, шлак, порошковатые обожженные руды, кирпичную кладку. Некоторые печи относятся к 1000 году. Но общая продолжительность существования металлургии в районе Свентокшиских гор определяется в 12 столетий — от последнего века до нашей эры и включая X век нашей эры,
В древних печах провели опытные плавки на древесном угле и получили образцы железных криц — почти в точности таких, какие находил при раскопках.
Был испробован и другой вариант опытов — сразу в двух горнах. Один из них сложили из старых кирпичей, оставшихся на месте раскопок от предыдущих плавок, другой — из новых, специально изготовленных по заказу исследователей. При этом проводились подробные исследования процесса, металлографические анализы, математическая обработка материалов. Наблюдения велись с помощью современных приборов.
Эти опыты продолжаются и сейчас. Но первые результаты исследований демонстрировались в августе 1965 года на XI Международном конгрессе историков науки и техники в Варшаве. Исследователи ставят задачу — использовать достижения древних мастеров для получения высококачественного железа прямым способом с помощью современной техники.
5
Уже в течение нескольких лет научные сотрудники краеведческого’ музея Нижнего Тагила совместно с энтузиастами-краеведами ведут раскопки в районе города и прилегающих к нему поселков. Руководит работами опытный археолог Амалия Иосифовна Россадович. У нее есть хорошие помощники — преподаватель гор- но — металлургического техникума, выпускник МГУ В. Ф. Старков, краеведы-любители Е Сокиро и И. А. Орлов.
Раскопки А. И. Россадович уже дали много материалов по раннему железному веку. Установлены места, где в древности велась плавка меди и железа, — Лая, Мурино, Медведка, вершины гор Пихтовой, Синей и Голого камня. Обнаружены комплексы плавильных печей, обломки тигельков с прикипевшим шлаком. На Лайском мысу нашли грунтовые печи, остатки глинобитных печей и небольшие каменные печи.
Во время раскопки мансийских поселений были открыты стоянки Лебяжинская, Ольховская и Ново-Кушвинская. А на левом берегу реки Малая Медведка помогавшие археологам школьники самостоятельно открыли новое селище, относящееся к эпохе раннего железного века. Они дали ему название Уралочка. Ребятам надолго запомнится это их первое археологическое открытие.
Самая любопытная находка тагильских археологов — железный, изъеденный ржавчиной кинжал. Он попал в руки археологов, пролежав в земле с шестого века. Чтобы лучше изучить интересную находку, ее отдали на анализ в центральную лабораторию металлургического комбината. Химики-металловеды Щеткина и Дамаскина внимательно изучили кинжал. Очистив его от ржавчины, увидели узор — результат слоистости, полосчатой структуры металла. Оказалось, клинок состоит из чередующихся слоев науглероженной и ненауглероженной стали. Химический анализ металла выявил, что в нем содержится кремний, марганец, фосфор — те же элементы, что входят и сейчас в состав стали.
Однако у археологов имеется еще немало вопросов и загадок, которые им предстоит решить.
Будем надеяться, что исследования археологов приведут к результатам, имеющим практическое значение и сегодня
