Античная сила воды

Не хлебом единым

Однако было бы странно, если бы использование энергии воды в Римской империи ограничивалось исключительно производством муки. И источники сообщают о ряде других функций. Например, древнеримский писатель и философ Плиний пишет об устройствах для шелушения ячменя, в которых использовались «пестики», движимые кулачковым валом с приводом от водяного колеса. Некоторые исследователи полагают, что существовали механизмы для стирки и окрашивания одежды, хотя такие гипотетические приспособления известны лишь по очень косвенным данным.

Есть свидетельства применения больших механических молотов для ковки. Сообщается о металлической голове такого молота с признаками деформации, обнаруженной в Икхаме (Кент, Англия), в том же месте, где найдены остатки водяных колёс и отходы от металлургического производства IV века. Правда, подробностей мне найти не удалось.

Однако вершина античной механизации, по мнению историка Эндрю Уилсона — организация работы на серебряных и золотых рудниках. По его словам, римляне механизировали почти все стадии процесса разведки, добычи и первичной обработки руды. Это особенно ярко проявилось на рудниках Пиренейского полуострова, где археологи нашли следы самых крупномасштабных инженерных работ, когда-либо проводившихся до европейской промышленной революции.

Во-первых, речь о добыче руды с использованием силы воды, ускоряющей процессы эрозии. Масштабный размыв породы проводился путём резкого высвобождения воды, накопленной в большом резервуаре, находившемся над карьером. Таким образом вскрывались и удалялись напластования до 50 м в толщину, например, в Puerto del Palo в Испании. Здесь вода падала из танков, размещенных на высоте до 200 м, смывая всё на своём пути. Плиний писал, что в процессе добычи золота в Испании вода переносила огромные валуны. Таким образом обнажались металлоносные пласты, которые затем перебирались вручную или путём дальнейшей промывки, которая тоже была хитро организована. Вода, переносящая рудоносную породу, проходила через систему ступенчатых промывальных столов, так что более тяжелые, богатые металлом частицы оставались, тогда как менее богатые металлом смывались вниз по столам в соответствии с их плотностью. Этот метод особенно хорошо подходил для добычи золота, где самородки и частицы в процессе промывки легко отделялись от пустой породы.

В Лас-Медулас-де-лас-Оманас на северо-западе Испании результаты крупномасштабного размыва грунта видны до сих пор в виде веерообразной системы каналов, оставшейся после этих работ.

Плиний описывает колоссальные усилия в Испании по сооружению огромных акведуков, ведущих к рудникам в сложной и гористой местности. Такое строительство требовало возведения мостов через ущелья и трещины, прорубания тоннелей через горные хребты, и всё ради того, чтобы обеспечить водой танки над карьером. Судя по данным археологов, это не преувеличение: рудников было много, и многие из них снабжались не одним акведуком, а двумя или более.

В Las Medulas, к примеру, обнаружено 7 акведуков, до 2–3 м в ширину, то есть в два-три раза шире крупнейших городских акведуков. Некоторые из этих акведуков были около 50 км длиной, перепад высот составлял 400 м, а резервуары для размыва вмещали до 24 000 м³ воды. В Испании много мест, где использовалась подобная система гидравлической добычи. В их конструкции применялись и такие устройства для подъёма воды, как водяные колёса и «архимедов винт». А в Tres Minas, в штольне 150 м в длину, соединяющей рудник с поверхностью, обнаружены следы того, что археолог Michael Jonathan Taunton Lewis трактует как предвестник шахтных железных дорог — две прорезанные в полу колеи V-образного сечения на расстоянии 1,2 м друг от друга, вероятно, предназначенные для движения неких тележек с рудой. Примечательно, что когда рельсовые узкоколейки появляются в Европе в позднем Средневековье, они первым делом используются точно так же в подземных рудниках, в виде небольших толкаемых вручную вагонеток.

А вот и самое интересное: дробилки, т. е. устройства, измельчающие руду до сыпучего состояния. Во многих римских рудниках найдены большие каменные наковальни, имеющие по нескольку (чаще всего по четыре) одинаковых параллельных углублений, оставленных, по-видимому, повторяющимися ударами молотов в определённые точки. У некоторых наковален такие углубления находятся на разных поверхностях: по мере изнашивания наковальню поворачивали на бок и использовали снова.

Эндрю Уилсон утверждает, что при ручной работе не получились бы такие правильные углубления, поскольку удары, наносимые человеком, не могут приходиться всё время в одно и то же место, к тому же размер и глубина выемок говорят об очень большом весе молота. Вероятно, здесь использовался некий механизм, скорее всего, с гидравлическим приводом (оговоримся, конечно, что прямых доказательств этому нет).

На золотом прииске Долавкоти в Уэльсе находится наковальня такого типа, прозванная Carreg Pumsaint (камень пяти святых). Этот примечательный памятник снабжён легендой: якобы пять странствующих святых уперлись в камень руками и застыли на месте. Мерлин освободил их, но отпечатки остались в камне. На камне, правда, всего четыре углубления. Сама наковальня находится рядом с ямой для водяного колеса, на возвышении, на котором, вероятно, находился дробильный механизм, поскольку поблизости найдено большое количество отходов от дробления руды, датированных II веком.

Всё это очень напоминает аналогичные устройства для дробления руды, появившиеся в позднем средневековье. Такие приспособления включали кулачковый вал на водяном колесе, поднимавший и опускавший молоты. Подобные дробилки использовались до самого недавнего времени, например, в золотых рудниках Roşia Montană в Румынии — вплоть до середины XX века.

Водяные мельницы могли пригодиться для следующей стадии — перемалывания руды в пыль, которая затем отправлялась на промывку. Большие жернова, применявшиеся для таких задач, найдены во Франции, на свинцовых рудниках Seix и на медном руднике Mont Marcus возле Орьяка, Од.

Итак, в золотых и серебряных рудниках Рима мы видим развитую технологию, использовавшуюся в поистине индустриальных масштабах. Вероятно, и объём добытой руды был внушительным, но как его оценить? По размерам выработанной породы в рудниках? Вероятно. Однако не менее ценные данные дают ледяные керны Гренландии. Каждый год выпадавший снег образовывал ледяную прослойку в гренландском ледяном щите, так что в слоях льда отражён состав атмосферы за каждый год, в то числе её загрязнение. Содержание примесей в слоях кернов, относящихся к первым векам нашей эры, говорит о массивной добыче свинца, серебра и меди, не имеющей параллелей вплоть до индустриальной революции последних нескольких столетий. Причем судя по изотопному составу, порядка 70 % антропогенного свинцового загрязнения связано с его выплавкой на юго-западе Испании. Использование гидравлических технологий в римской горнодобывающей промышленности первого и второго веков нашей эры оставалось непревзойдённым до девятнадцатого века.

И ещё одно направление, в котором работала сила воды — это дубление кож. В процессе дубления шкуры животных погружались в чаны, содержащие воду и дубильный порошок, в качестве которого часто использовалась кора дерева. В Саепинуме (Saepinum) в Италии уже много десятилетий назад найдены остатки устройства, которое считали водяной мельницей III — начала IV века. Однако археолог Ж.-П. Брюн обратил внимание, что пространство, в котором располагался предполагаемый механизм «мельницы» — вал с надетой на него шестерней — с одной стороны, слишком большое по площади (10 м², тогда как в других мельницах обычно не более 2 м²), а с другой стороны — слишком мелкое: его дно находилось всего на 15–20 см ниже предполагаемого вала. Где же помещалось зубчатое колесо, передающее вращение на жернов? Наконец, странно, что пол этого углубления вымощен плитками, чего никогда не делали на других водяных мельницах, а плитки, при всей их прочности, разбиты в результате многократных ударов. Учитывая, что все это располагалось на территории дубильного производства, Брюн реконструировал устройство, очень похожее на дробилки для руды, описанные выше, но использовавшееся для измельчения древесной коры. Несколько пестиков поднимались кулачковым валом и затем падали вниз, на наковальню или в ступку.

Наконец, у Витрувия есть реплика, указывающая на существование устройств для замешивания теста, движимых водяным колесом. Хотя археологических находок такого рода нет, известны подобные механизмы — тестомесители, приводимые в действие силой животных, самые древние из которых относятся к периоду Октавиана Августа.