На этом канале я много писал о каракатах – лёгких вездеходах на шинах низкого давления – и неоднократно отмечал, что именно в колёсах заключается их главный секрет проходимости. Так что статья – а точнее целая серия статей – о колёсах напрашивалась сама собой. Почему серия? Да потому что много интересного можно рассказать и о конструкции шин, и о технологии их изготовления, и о теории взаимодействия колеса с опорной поверхностью. Но начать я хочу издалека, поэтому эта статья будет о том, как на Земле появились первые колёса.
1. Доколёсный мир
Учёные сходятся во мнении, что колесо появилось в 4-м тысячелетии до нашей эры, то есть приблизительно 5000-6000 лет назад. Давайте вспомним, что происходило в ту эпоху.
Давным-давно приручён огонь, изобретены лук и стрелы, освоено земледелие и производство керамики. Человечество прекрасно научилось пилить, сверлить и шлифовать камни, но вершиной технологии является обработка металлов – недаром эту эпоху в истории Евразии называют медным веком. Уже совсем скоро он сменится бронзовым, но каменные орудия по-прежнему преобладают. Известны прялка и ткацкий станок.
На территории современного Ирака в междуречье Тигра и Евфрата только-только зарождается первая цивилизация – шумерская. Египетское государство ещё не появилось, а до строительства первых пирамид ещё примерно тысяча лет. При этом уже существуют некоторые известные нам города, например, Иерихон и Дамаск. На самом раннем этапе формирования находится письменность.
Наиболее совершенным видом транспорта является водный. Лодка и весло известны ещё с десятого тысячелетия до нашей эры, а парус – с пятого. По суше грузы приходится таскать на санях и волокушах, в которые уже умеют запрягать собак и волов. Если тяжёлые грузы приходится таскать по одному и тому же маршруту, дорога может быть вымощена "шпалами", смазанными жиром [1] для лучшего скольжения. Идёт приручение ослов, которых начинают использовать в качестве вьючных животных. И, разумеется, немало тяжестей люди таскают и носят самостоятельно.
2. Гипотезы появления колеса
Таким образом, в промежутке между 4000 и 3000 годами до нашей эры у человечества уже имелись технологии, необходимые для изготовления колёс. В то же время развитие ремёсел и появление ранних цивилизаций подталкивало развитие торговли, которая остро нуждалась в более совершенном транспорте. В общем, все предпосылки были созданы.
Дело было за малым – непосредственно изобрести колесо. У меня нет сомнений, что человечество с незапамятных времён было знакомо с принципом качения. Наверняка людям нередко приходилось перекатывать стволы деревьев и крупные камни. Но для изобретения колеса требовалось закрепить способный к качению предмет на оси, а ось – на повозке. Существует по меньшей мере три версии, как это произошло.
2.1. Гипотеза катка
Согласно "классическим" представлениям прообразом колеса стали брёвна-катки, которые подкладывались под тяжёлые стволы деревьев, лодки и камни при их перетаскивании с места на место [2]. По мере использования катков их средняя часть истиралась, и брёвна становились в центре тоньше, чем по краям. Заметив, что на изношенных катках груз идёт легче, а сам каток не уводит в сторону, люди стали намеренно обжигать брёвна таким образом, чтобы середина становилась тоньше, а края сохраняли исходный размер. Так получилось приспособление, называемое скатом [3].
Главной проблемой катков было то, что они постоянно выкатывались из-под груза, и их всё время приходилось перекладывать. Скаты с утонченной серединой выкатывались не так быстро, при этом чем тоньше была середина, тем заметнее был эффект.
Тем не менее, в целом проблема сохранялась до тех пор, пока люди не догадались прикрепить скат к повозке. Вполне вероятно, что это произошло случайно: на каком-то из грузов оказалось углубление, попав в которое скат уже не смог выкатиться и поехал вместе с грузом. Нужно заметить, правда, что толкать груз при этом стало несколько сложнее, ведь вместо чистого качения у нас появилось скольжение оси ската по углублению. Но, во-первых, эта потеря компенсировалась удобством, а во-вторых, со временем её научились решать при помощи смазки.
По одной из версий [4], эта транспортная революция произошла в медных рудниках Карпатских гор на территории современной Венгрии. В условиях шахт, с одной стороны, приходилось регулярно перемещать большие массы грузов, а с другой – была возможность оборудовать хорошие ровные дороги, пригодные для использования катков. В то же время из-за того, что перевозка руды шла непрерывно, катки и повозки интенсивно изнашивались, из-за чего на первых появлялись утоньшения, а на вторых – углубления. Большое количество катков, повозок и людей способствовало тому, что рано или поздно кто-нибудь заметит описанные выше эффекты и научится их использовать.
Дальнейшее усовершенствование ската привело к тому, что от цельного бревна остались только два валика на концах и ось посередине. Затем ось и колёса стали изготавливать отдельно и жёстко скреплять между собой – так появилась колёсная пара, прямые потомки которой до сих пор применяются в железнодорожном транспорте.
2.2. Гипотезы гончарного круга и веретена
По другой версии колесо было придумано шумерами как часть гончарного круга [1, 5]. Прообразом первых гончарных кругов были обычные дощечки, которые подкладывались под заготовку. Мастер начинал лепку горшка с днища, затем прикреплял к нему кусочек глины и вытягивал его по спирали, формируя стенку горшка. При этом для удобства он время от времени поворачивал дощечку вместе с горшком. Чтобы делать это было удобнее, дощечке придавали форму диска и устанавливали её на небольшое возвышение в центре, например кучку земли, плоский камень, пенёк или забитый в землю кол. Постепенно центр диска истирался, и в нём образовывалось углубление, благодаря которому вращать диск становилось ещё удобнее. Получались своего рода поворотные платформы. По мере накопления опыта мастера стали замечать, что если вращать платформу непрерывно, то посуда получается быстрее и качественнее, причём с увеличением скорости вращения этот эффект проявляется сильнее.
Так примитивная поворотная платформа трансформировалась в простейший ручной гончарный круг. Он представлял собой диск с углублением или отверстием в центре, которым он насаживался на слегка закруглённый конец деревянного стержня, плотно закреплённого в земле. Чтобы стержень не шатался, между диском и землёй помещали неподвижную дощечку с отверстием посередине [2].
О времени появления гончарного круга можно судить по дошедшим до нас осколкам древней посуды идеально круглой формы, которую можно получить только на быстро вращающемся тяжелом гончарном круге. Наиболее ранние образцы такой посуды найдены при раскопках Ура – одного из древнейших городов на территории современного Ирака. По оценке учёных они относятся к середине 4-го тысячелетия до н. э.
Ещё одна гипотеза утверждает, что предшественником колеса было пряслице –массивное кольцо, которое надевалось на веретено для того, чтобы оно дольше сохраняло вращение. Их могли изготавливать из дерева, камня, глины или кости.
Главная проблема обеих этих гипотез заключается в том, что они не объяснят, каким образом диск гончарного круга или пряслице превратились в колесо повозки, так что лично я считаю эти версии слабыми.
2.3. Гипотеза игрушки
Наконец, согласно последней гипотезе колесо впервые появилось в формате игрушки [1]. Один из аргументов в пользу этой версии заключается в том, что фигурки с колёсиками существовали у народов Америки до их знакомства с европейцами, хотя колёсных транспортных средств у них ещё не было. Правда, подобные игрушки тоже были не очень-то распространены, и до начала XX века их существование вызывало сомнение у специалистов.
Есть у этой версии и археологическое обоснование: наиболее ранние образцы глиняных моделей колес обнаружены при раскопках раннеземледельческого поселения Сиалк в Иране и датируются началом 4-го тысячелетия до н. э. [1]. Похожий возраст имеют и глиняные кружки в форме вагонеток на колёсиках, найденные в Карпатах [6].
Некоторые археологи в своих оценках идут ещё дальше и датируют найденные ими модельки колёс аж серединой 5-го тысячелетия до нашей эры. Таков, например, Марину Дину – румынский археолог, обнаруживший в 1981 году маленькие керамические колёсики недалеко от города Яссы [7].
Наконец, в пользу того, что первые колёса были игрушечными, говорит и тот факт, что игрушку намного легче сделать, ведь она, во-первых, намного меньше, а во-вторых, не должна выдерживать большие нагрузки. Сделать такую безделушку на колёсиках мог любой гончар в свободное от основной работы время. И вообще, реальным конструкциям практически всегда предшествуют опыты на макетах.
Единственное слабое место этой гипотезы заключается в том, что она никак не объясняет, как могла появится идея подобной игрушки. Вполне возможно, что прообраз колеса на оси получилось в результате попытки вылепить что-нибудь другое. Цветок или гриб, например.
Чему же верить?
Лично мне кажется, что эти гипотезы не противоречат друг другу. Во-первых, вполне возможно, что колесо было изобретено несколько раз разными способами, а во-вторых, изобретатели колеса могли вдохновляться сразу несколькими идеями. Например, человек, видевший игрушку на колёсиках, мог задуматься о том, что можно аналогично закрепить катки под повозкой и пришёл к идее оси. Или просто попытался закрепить каток в углублении на повозке, а ось появилась сама собой в процессе износа. Также и с игрушкой: некий гончар в процессе изготовления пряслица для веретена мог заметить, что оно забавно катается, и слепил из глины безделушку, основанную на том же принципе. А может быть, эта идея родилась из наблюдения за гончарным кругом. Во всяком случае, точный ответ мы никогда не узнаем.
3. Когда и где появились колёса
Думаю, мы достаточно поговорили о том, как могло появиться колесо, теперь давайте поговорим о том, где и когда это произошло. Рассмотрим наиболее древние свидетельства применения колёс в транспорте.
Начнём с очевидного. Самое старое из известных колёс было найдено в 2002 году в Люблянском барье – болотном массиве в центральной Словении. Оно было сделано из ясеня, имело диаметр 72 см и состояло из двух досок, скрепленных поперечными шпонками. В центре колеса было выполнено квадратное отверстие, в которое вставлялась найденная рядом дубовая ось, которая фиксировалась дубовыми же клиньями [1]. По расчётам учёных это колесо было изготовлено между 3160 и 3100 годами до нашей эры.
Люблянское колесо сохранилось благодаря тому, что в болотных грунтах органика почти не разлагается. Но какова вероятность, что первое же изготовленное колесо окажется в болоте, а через несколько тысяч лет его найдут археологи? Гораздо вероятнее, что оно просто сгниёт. Впрочем, совсем не обязательно искать колёса – достаточно обнаружить следы их использования. Например, изображения.
С 1930-х годов самыми первыми изображениями колесных повозок считались пиктограммы из храма богини Инанны в шумерском городе Уруке. На табличках с текстами были найдены десятки рисунков саней или волокуш, но в четырех случаях под ними была изображена пара дисков. Правда, эти рисунки настолько примитивны, что мнения учёных разделились: одни считают, что на них изображены колеса, другие – что закрепленные под повозкой катки.
Есть проблемы и с датировкой. Радиоуглеродный анализ угля, который остался от пожара в храме, даёт интервал между 3517 и 3370 годами до нашей эры, но это соответствует не моменту пожара, а времени, когда были срублены деревья. Это значит, что пиктограммы скорее всего были сделаны позже.
Другое древнее изображение колесной повозки – рисунок на брончицком горшке из Польши, который археологи датируют 3635–3370 годами до нашей эры. Он был обнаружен между 1974 и 1976 годами в ходе раскопок большого неолитического поселения в Броночице и сейчас хранится в музее Кракова.
Без изображения животных в рисунках на брончицком горшке сложно узнать повозки – они скорее напоминают избушки на курьих ножках. Однако к тому времени уже был известен очень похожий рисунок, включающий тягловых животных, из альпийской долины Валь-Камоники в Италии [1].
О существовании колеса могут свидетельствовать не только изображения, но следы, которые колёса оставляют на земле. Древнейшая колея была найдена в 1989 году в немецком поселении Флинтбек, где археологи изучали мегалитические кладбища неолита и бронзового века, принадлежавшие, как и брончицкий горшок, к культуре воронковидных кубков. Предположительно, эта колея осталась от тачки или повозки, служившей для перевозки грунта и камней при постройке мегалита между 3650 и 3400 годами до нашей эры.
Таким образом, по различным находкам мы можем уверенно судить, что колесо появилось примерно в середине 4-го тысячелетия до нашей эры. А вот было это в Европе или в Азии – вопрос спорный, хотя, на мой взгляд, аргументы в пользу европейской версии более сильные.
А о дальнейшей истории колеса мы поговорим в следующей статье.
Спасибо за внимание!
Ссылки
- Рыжов К.В., 100 великих изобретений. – М.: Вече, 2005