Античная сила воды

«Лить воду на мельницу»

Удивительно, но поднимающее воду колесо, вращаемое животными — сакия или чигирь, изобретённое более 2 тыс. лет назад, продолжало использоваться до самого недавнего времени. Такие устройства стали частью жизни на Диком Западе — в этом легко убедиться, посмотрев начало знаменитого вестерна «Хороший, плохой, злой» 1966 года. Да что там Запад! Вот Шолохов, «Поднятая целина»: «…кобылка его, завершив круг, начинала новый — и так безостановочно, по невидимой спирали. Тут уж Щукарь без посторонней помощи догадался, что купленная им лошадь всю свою долгую и трудную жизнь проходила в чигире, ослепнув там и состарившись».

Пишут, что подобные механизмы до сих пор встречаются кое-где, например, в Египте.

В аналогичной конструкции, известной нам под арабским названием «нория», для подъёма воды использовалась её же, воды, энергия. Колесо вращается водой и при этом поднимает воду: гениально же. Функционирующие средневековые нории можно сейчас увидеть в Сирии, вдоль реки Оронт в городе Хама, хотя они, конечно, скорее играют роль исторической диковинки.

Римский архитектор и механик Витрувий в I веке до н. э. описывал конструкцию нории:

Вероятно, такие устройства появились не позднее IV века до н. э., а в середине III века до н. э. в Александрии уже функционировали водяные мельницы, возникшие в результате совмещения нории и ручной мельницы: вращение передавалось на жернова посредством зубчатой передачи. Устройство стало популярным и благополучно пережило крах Римской империи. «Лить воду на мельницу» — это ведь оттуда. А как вы думаете, почему в русской культуре образ мельника связывался с водной стихией? Считалось, что мельник водит дружбу с водяным. Вспомним, что в пьесе Пушкина «Русалка» отцом русалки был мельник. Хозяин мельницы — колдун, ведь он знает такое, что недоступно простым смертным: умеет воду заклинать! Столетия назад для широкой публики мастера водяных колёс были, вероятно, чем-то вроде современных генных инженеров.

Считалось, что несмотря на древнее происхождение, мельницы с водяными колёсами получили распространение только в средневековье. Однако, судя по всему, это не более чем следствие неполноты нашего знания.

Первое чёткое описание водяной мельницы дал тот же Витрувий. Греческий поэт Антипатр Фессалоникийский в начале I века н. э. воспел водяную мельницу в стихотворении:

Такой вот античный вариант песенки из фильма «Приключения Электроника»: «Вкалывают роботы — счастлив человек».

Перевод Зелинского не передаёт некоторых деталей, например, в оригинале подчёркивается, что нимфы «прыгали вниз по самой верхней части колеса», то есть речь шла о т. н. верхнебойном водяном колесе.

Сейчас археологам известны находки десятков, если не сотен античных водяных мельниц. Правда, в большинстве случаев деревянные части не сохранились, но есть и исключения. Например, древнейшая мельница в Chaplix (Швейцария), которую удалось датировать дендрохронологически (по балкам) 57–58 годом н. э. Мельница в Dasing (Бавария) датирована также дендрохронологически 103–112 г н. э. Но лучше всего сохранилась водяная мельница, функционировавшая в 232–260 гг н. э. в местечке Cham-Hagendorn в швейцарском кантоне Цуг, причем нашли её ещё в 1944 году, случайно, во время работ по освоению пахотных земель. Благодаря влажной почве, до наших дней дошли деревянные части трёх водяных колес. В 2003–2004 гг. проводились новые раскопки, в результате появился ряд дополнительных находок. Кроме собственно колёс, нашли части деревянных зданий, сваи, черепицу с крыши, деревянные «подшипники», жёлоб для подачи воды и куски шести жерновов. Найденные части водяного колеса — спицы, лопатки, ступица, фрагменты обода и деревянных шестерней — позволили реконструировать колесо диаметром около 240 см с 27 лопатками. Сейчас полноразмерная реконструкция этого водяного колеса размещена на реке Лорце, недалеко от места находок.

По оценкам учёных, на водяной мельнице Хагендорна ежегодно перерабатывалось около 1100–1400 тонн зерна. Всесторонние исследования этого памятника вылились в большую монографию, которую, правда, непросто раздобыть (мне любезно прислали сканы из археологической библиотеки в Базеле. Спасибо Hanna Marti | Archäologie Schweiz, Sekretariat!).

А вот воистину эпичная находка — древнейшая мельничная фабрика в Барбегале на юге Франции (в тогдашней Галлии), построенная в 120–130 гг. нашей эры. Раскопки здесь проводились в 1937–1939 гг., и памятник неоднократно изучался в последующие годы. Комплекс находился на крутом склоне холма и состоял из 16 водяных мельниц, расположенных в две линии по 8 штук. Вода к мельницам поступала с помощью 9-километрового акведука. Бассейны для водяных колёс располагались каскадом, так, что вода, пройдя через первую мельницу, текла дальше, вращая следующее колесо, расположенное ниже, и так далее. Эта «мельничная фабрика» могла производить, по разным оценкам, от 4,5 до 25 тонн муки в день.

Самое замечательное — методика изучения особенностей работы мельниц, о которой я подробно рассказывал в статье «Древнейшая мельничная фабрика: римские инженеры продолжают удивлять».

Сами колёса и многие другие части, сделанные из дерева, давно истлели, остались только бассейны, а в их стенках — отверстия для колёсных осей. Но за годы работы части мельниц, контактировавшие с водой из карстовых источников, покрылись толстой коркой карбонатных отложений. Сами детали утрачены, но карбонатные корки несут на себе отпечатки поверхностей, с которыми соприкасались. При раскопках в середине прошлого века 142 фрагмента таких корок были собраны и с тех пор хранились в местном археологическом музее. Карбонатная корка, нарастая, образует последовательность по-разному окрашенных слоёв. Получается «микростратиграфия»: фактически, в этих прослойках записана история мельниц. Сравнивая последовательности слоёв на «спилах» разных фрагментов, учёные реконструировали хронологию работы мельниц, особенности их конструкции, материал, из которого были изготовлены желоба и элементы колёс (в основном сосна).

А вот особенно интригующее открытие. На некоторых фрагментах карбонатных корок специалисты обнаружили отпечатки следов от пилы. Ну и что тут такого? Конечно, доски для желобов кто-то должен был пилить. Но следы поразили учёных своей регулярностью, чёткостью и прямизной. По мнению исследователей, это означает, что для распилки использовалась не ручная, а механическая пила, возможно, с гидравлическим приводом. Если догадка верна, то в руки к археологам попало древнейшее свидетельство использования механического устройства для пиления дерева. Правда, я бы отнёсся к таким выводам без чрезмерного энтузиазма. Честно говоря, авторы пока что не утруждают себя строгими доказательствами, а всего лишь пишут, что «такие регулярные следы вряд ли можно сделать вручную». Простите, но вы не показали, с чем вы сравниваете! Реконструкторские эксперименты и сопоставление результатов ручного и механического пиления (в разных режимах, разными приспособлениями) были бы очень кстати. Надеюсь, что такие данные скоро последуют. О механических пилах мы подробнее поговорим ниже, во 2-й части статьи.

Подобный Барбегалу комплекс водяных мельниц находился на холме Яникул в Риме, обеспечивая город мукой. Руины комплекса известны с XIX века. Недавние раскопки показали, что сооружение питалось из акведука Траяна и включало как минимум 5 водяных колёс, но было, вероятно, лишь частью большой системы мельниц. Устройства, построенные в III веке, использовались до 537 года, когда эту часть акведука перекрыли, чтобы помешать атакующим город готам проникнуть через неё.

Многочисленные находки водяных мельниц в разных частях Римской империи говорят о том, что этот механизм быстро стал важной частью жизни даже в засушливых областях, где строились специальные сооружения с водонапорными башнями, рассчитанные на очень неравномерный поток воды в зависимости от сезона. Известны и мельницы с настоящими водяными турбинами (Химту и Тестур в Тунисе, III–IV в) — конструкция, не имевшая аналогов вплоть до XVI века. В сочетании с дамбой и отводящими каналами, такие мельницы работали даже когда река сильно мелела в летние месяцы. О распространенности подобных устройств говорит существование профессиональной ассоциации мастеров водяных колёс в Иераполисе. Ещё пример: в 329 году император Константин Великий издал указ о присвоении местечку Оркистос в восточной Фригии городского статуса (civitas), и одним из четырёх аргументов было наличие множества водяных мельниц.

Последние водяные мельницы проработали в некоторых уголках планеты до наших дней, и их спешно изучают археологи и этнографы, пока есть что изучать. Вот, например, статья про остатки 15 водяных мельниц в районе Сагалассоса (Турция), функционировавших еще в 70-е — 80-е годы прошлого века, но большей частью заброшенных с приходом электричества. На момент исследования две из них ещё работали: Donners, K., Waelkens, M., & Deckers, J. (2002). Water mills in the area of Sagalassos: a disappearing ancient technology. Anatolian Studies, 52, 1—17. doi:10.2307/3643076. Исследователи не только анализировали конструкцию мельниц, но и проводили интервью с местными жителями. Один из опрошенных, мельник Бекир Онур, описал процесс работы с древним устройством во всех подробностях, осветив вопросы, на которые не даёт ответы археология, типа: нужно ли сортировать зерно и как это делается.