Гражданские технологии Средневековья

В средневековом сельском хозяйстве произошло несколько важных технологических прорывов, существенно повлиявших на производительность труда. Одним из ключевых нововведений стала трехпольная система земледелия, при которой поле делилось на три части: одна засеивалась озимыми культурами, вторая — яровыми, а третья оставалась под паром для восстановления плодородия почвы^[3].

Значительно улучшились сельскохозяйственные орудия труда: появился тяжелый плуг с отвалом на колесах, который эффективно обрабатывал даже тяжелые почвы северных регионов^[4]. Также важным усовершенствованием стало использование лошадей вместо волов в качестве тягловой силы, что существенно ускорило процесс обработки земли^[5].

Парусная архитектура (VI век)

Специфическая сферическая форма в верхних углах для поддержки купола. Хотя первые эксперименты были проведены в III веке, только в VI веке в Византийской империи был реализован весь её потенциал.

Артезианский колодец (1126)

Тонкий стержень с твёрдым железным режущим краем помещается в скважину и многократно ударяется молотком, давление подземной воды выталкивает воду вверх по скважине без использования насоса. Артезианские скважины названы в честь города Артуа во Франции, где первая из них была пробурена картезианскими монахами в 1126 году.

Центральное отопление через каналы под полом (IX век)

В раннем средневековье в альпийских высокогорьях более простая система центрального отопления, в которой тепло по подпольным каналам поступало из котельной, в некоторых местах заменила римскую гипокаустную систему. В аббатстве Райхенау сеть соединённых между собой подпольных каналов обогревала зимой большой зал для собраний монахов площадью 300 м². Эффективность этой системы была оценена в 90 %^[6].

Ребристый свод (XII век)

Ребристые своды, ставшие важным элементом развития готической архитектуры, впервые позволили строить своды над прямоугольниками неравной длины. Они также значительно упростили возведение лесов и в значительной степени заменили более старые крестовые своды.

Дымоход (XII век)

Первый простой дымоход появился в швейцарском монастыре в 820 году. Самая ранняя настоящая дымовая труба появилась только в XII веке, одновременно с камином^[7].

Сегментный арочный мост (1345)

Понте-Веккьо во Флоренции считается первым средневековым каменным сегментным арочным мостом в Европе со времён заката классической цивилизации.

Кран с поворотной стрелой (1220-е годы)

Самое раннее упоминание о поворотной стрелы в архивной литературе встречается во Франции около 1225 года^[8], за которым следует иллюминированное изображение в рукописи, вероятно, также французского происхождения, датируемой 1240 годом^[9]. Помимо беговых колёс, для приведения в действие подъёмных кранов использовались лебёдки и иногда кривошипы^[10].

Стационарный портовый кран (1244)

Стационарные портовые краны считаются новым достижением средневековья; их первое использование зафиксировано в Утрехте в 1244 году^[11]. Типичный портовый кран представлял собой поворотную конструкцию с двойными беговыми колёсами. Существовало два типа таких кранов: деревянные козловые краны, поворачивающиеся вокруг центральной вертикальной оси, и каменные башенные краны, в которых размещались брашпиль и беговые колёса, а вращались только стрела и крыша^[12]. Эти краны устанавливались на причалах для погрузки и разгрузки грузов, где они заменяли или дополняли более старые методы подъёма, такие как качели, лебёдки и реи^[11]. Поворотные краны, которые позволяли вращать груз и поэтому были особенно подходящими для работы на причалах, появились уже в 1340 году^[13].

Плавучий кран

Наряду со стационарными кранами, в XIV веке стали использоваться плавучие краны, которые можно было гибко развёртывать по всему портовому бассейну^[2][12].

Мачтовый кран

Некоторые портовые краны были специализированы на установке мачт на вновь построенные парусные суда, например, в Гданьске, Кёльне и Бремене^[2][12].

Тачка (1170-е годы)

Тачка оказалась полезной в строительстве, горнодобывающей промышленности и сельском хозяйстве. Литературные свидетельства использования тачек появились между 1170 и 1250 годами в северо-западной Европе. Первое изображение тачки встречается на рисунке Мэтью Парижского середины XIII века.

Масляная краска (к 1125 году)

Ещё в XIII веке масло использовалось для добавления деталей к темперным картинам и окрашивания деревянных статуй. Фламандский художник Ян ван Эйк разработал использование стабильной масляной смеси для панно около 1410 года^[14][15].

Песочные часы (1338)

Достаточно надёжный, доступный и точный способ измерения времени. В отличие от воды в клепсидре, скорость потока песка не зависит от глубины верхнего резервуара, и прибор не подвержен замерзанию. Песочные часы являются средневековой инновацией (впервые упомянуты в Сиене, Италия)^[16].

Механические часы (XIII—XIV века)

Часы с весовым приводом, изобретённые в Европе, использовались в основном в часовых башнях^[17].

Составной кривошип

Итальянский врач Гвидо да Виджевано в своей книге Texaurus 1335 года, представляющей собой сборник военных машин, предназначенных для отвоевания Святой Земли, объединил два простых кривошипа, чтобы сформировать составной кривошип для ручного привода военных повозок и лодок с колёсными лопастями. Устройства устанавливались непосредственно на ось транспортного средства и на валы, приводящие в движение колёсные лопасти^[18].

Доменная печь (1150—1350)

Чугун производился в Китае ещё до IV века до нашей эры^[19]. Европейский чугун впервые появляется в Центральной Европе (например, в Лаппхюттане в Швеции, Дюрстеле в Швейцарии и Меркише-Зауэрланде в Германии) около 1150 года^[20], а в некоторых местах, согласно недавним исследованиям, даже до 1100 года^[21]. Эта техника считается независимой европейской разработкой^[22].

Плавучая водяная мельница (VI век)

Плавучая водяная мельница — византийское изобретение, предназначенное для помола зерна с помощью гидравлической энергии. В конечном итоге эта технология распространилась на остальную Европу и использовалась примерно до 1800 года.

Бумажная мельница (XIII век)

Первое достоверное упоминание о бумажной мельнице, работающей на водной энергии, свидетельства о которой трудно найти как в китайском^[23][24], так и в исламском бумажном производстве^[25], датируется 1282 годом^[26].

Прокатный стан (XV век)

Используется для производства металлических листов равномерной толщины. Впервые был использован для мягких, ковких металлов, таких как свинец, золото и олово. Леонардо да Винчи описал прокатный стан для кованого железа.

Приливная мельница (VI век)

Самые ранние приливные мельницы были обнаружены на побережье Ирландии, где мельники знали и использовали два основных типа водяных колёс: приливная мельница VI века в Киллотеране недалеко от Уотерфорда приводилась в движение вертикальным водяным колесом^[27], а приливные изменения в Литтл-Айленде использовались для работы мельницы с двумя желобами и горизонтальным колесом (около 630 г.) и вертикальным нижним водяным колесом рядом с ней^[28][29]. Ещё одним ранним примером является мельница монастыря Нендрум 787 года, мощность которой, по оценкам, достигала семи-восьми лошадиных сил в пиковом режиме^[30][31].

Вертикальные ветряные мельницы (1180-е годы)

Первое сохранившееся упоминание о мельнице с поворотным поставом относится к 1185 году и происходит из Йоркшира в Англии. Такие мельницы были эффективны при помоле зерна или отводе воды. Стационарные башенные мельницы также появились в XIII веке.

Ковочный молот (не позднее XII века)

Ковочные молоты, которые использовались в металлургии для ковки металлических заготовок в сыродутной печи и в каталонских горнах, заменили ручной труд. В XIX веке ковочный молоты были вытеснены паровыми.

Сухой компас (XII век)

Первое упоминание о направляющем компасе в Европе встречается в книге Александра Неккама «О природе вещей», написанной в Париже около 1190 года^[32]. Он был либо завезён из Китая или Аравии, либо является независимой европейской инновацией. Сухой компас был изобретён в Средиземноморье около 1300 года^[33].

Астрономический компас (1269)

Французский учёный Пьер де Марикур в своём экспериментальном исследовании Epistola de magnete (1269) описывает три различных конструкции компаса, которые он разработал для астрономических наблюдений^[34].

Судовой руль (1180-е годы)

Первое изображение руля с шарниром и шарнирным стержнем на церковных резьбах датируется примерно 1180 годом. Впервые они появились на кораблях в Северном и Балтийском морях и начали использоваться в Средиземноморье в начале XIV века. Железная шарнирная система была первым судовым рулём, постоянно прикреплённым к корпусу корабля, и стала важным вкладом в достижения в области навигации в эпоху Великих географических открытий и после неё^[35][36].

Слияние традиций морской техники Северной Европы и Средиземноморья

Перенос руля, закреплённого на ахтерштевне, из вод Северной Европы в Средиземноморье был частью обмена морскими технологиями между двумя регионами. До этого на средиземноморских кораблях было больше одной мачты, и они были оснащены только косыми парусами. (Квадратные паруса исчезли в Средиземноморье после классического периода.) Их корпуса были построены по карвельской технологии. Северные корабли были построены по клинкерной технологии и имели квадратную оснастку на одной мачте.

Квадратное парусное вооружение вернулось в Средиземноморье из северных вод примерно в начале XIV века. В первые два десятилетия XV века в Северной Европе стали использовать более одной мачты, а к концу 1430-х годов в регионе начали строить суда карвельным методом. Результатом для обоих регионов стало появление полностью парусных кораблей, которые использовались (в постоянно совершенствующихся версиях) до тех пор, пока в конце XIX века их не заменили пароходы^[36].

Печатный станок с подвижными литерами (1440-е годы)

Великим нововведением Иоганна Гутенберга была не сама печать, а то, что вместо вырезанных пластин, как в ксилографии, он использовал отдельные буквы (литера), из которых составлялись печатные формы для страниц. Это означало, что литера были пригодны для повторного использования, а страница могла быть набрана гораздо быстрее.

Бумага (XIII век)

Бумага была изобретена в Китае и распространилась через исламскую Испанию в XIII веке. В Европе процесс изготовления бумаги был механизирован с помощью водяных мельниц и бумажных прессов (см. бумажная фабрика).

Вращающаяся закладка (XIII век)

Вращающийся диск и устройство с верёвочкой, используемое для отметки страницы, столбца и точного места в тексте, где человек остановился при чтении. В качестве материала часто использовались кожа, пергамент или бумага^[37].

Очки (1280-е годы)

Первые очки, изобретённые во Флоренции, использовали выпуклые линзы, которые помогали только дальнозорким. Вогнутые линзы были разработаны только в XV веке^[38].

Водяной знак (1282)

Эта средневековая инновация использовалась для маркировки бумажных изделий и предотвращения подделок. Впервые она была введена в Болонье, Италия.

Теория импетуса (VI век)

Научная теория, введённая Иоанном Филопоном, который подверг критике аристотелевские принципы физики, послужила источником вдохновения для средневековых учёных, а также для Галилео Галилея, который десять веков спустя, во время научной революции, широко цитировал Филопона в своих работах, доказывая, почему аристотелевская физика была ошибочна. Это интеллектуальный предшественник концепций инерции, импульса и ускорения в классической механике.

Первый сохранившийся трактат о магнетизме (XIII век)

Первый сохранившийся трактат, описывающий свойства магнитов, был написан Пьером Пелереном де Марикуром в его работе Epistola de magnete.

Арабские цифры (XIII век)

Первое упоминание о них в Европе датируется 976 годом, а впервые они были широко обнародованы в 1202 году Фибоначчи в его Liber Abaci.

Университет

Первые средневековые университеты были основаны между XI и XIII веками, что привело к росту грамотности и образования. К 1500 году это учреждение распространилось по большей части Европы и сыграло ключевую роль в научной революции. Сегодня концепция образования и это учреждение приняты во всём мире^[39].

Функциональная пуговица (XIII век)

Немецкие пуговицы появились в XIII веке в Германии как местная инновация^[40]. Они быстро получили широкое распространение с появлением облегающей одежды.

Горизонтальный ткацкий станок (XI век)

Горизонтальные ткацкие станки, приводимые в действие ножными педалями, были более быстрыми и эффективными.

Шёлк (VI век)

Производство шёлка началось в Восточной Европе в VI веке, а в Западной Европе — в XI или XII веке. Шёлковые изделия импортировались по Шёлковому пути с древних времён. Технология «бросания шёлка» была освоена в Тоскане в XIII веке. Шёлковые мануфактуры использовали энергию воды, и некоторые считают их первыми механизированными текстильными фабриками.

Прялка (XIII век)

Вероятно, завезена в Европу из Индии.

Шахматы (1450)

Самые ранние предшественники этой игры возникли в Индии в VI веке н. э. и распространились через Персию и исламский мир в Европу. Здесь игра эволюционировала до своей нынешней формы в XV веке.

Лесное стекло (около 1000 года)

В этом типе стекла в качестве основного сырья используются древесная зола и песок, а сам материал отличается разнообразием зеленовато-жёлтых оттенков.

Точильные камни (834 год)

Точильные камни — это грубые камни, обычно песчаник, используемые для заточки железа. Первый вращающийся точильный камень (вращаемый с помощью рычажной ручки) встречается в Утрехтском псалтыре, иллюстрированном между 816 и 834 годами^[41]. По мнению Хегермана, рисунок пером является копией позднеантичной рукописи^[42]. Второй кривошип, который был установлен на другом конце оси, изображён в Псалтыре Луттрелла, датируемом примерно 1340 годом^[43].

Крепкий алкоголь (XII век)

Примитивные формы дистилляции были известны вавилонянам^[44], а также индийцам в первых веках нашей эры^[45]. Ранние свидетельства дистилляции также происходят от алхимиков, работавших в Александрии, римском Египте, в I веке^[46]. Средневековые арабы переняли процесс дистилляции^[47], который позже распространился в Европе. Тексты о дистилляции воды, вина и других спиртных напитков были написаны в Салерно и Кёльне в XII и XIII веках^[47].

Потребление спиртных напитков резко возросло в Европе в середине XIV века и после, когда дистиллированные спиртные напитки широко использовались в качестве лекарства от чёрной смерти. Эти спиртные напитки имели гораздо более низкое содержание алкоголя (около 40 % ABV), чем чистые дистилляты алхимиков, и, вероятно, сначала считались лекарственными эликсирами. Около 1400 года были открыты методы дистилляции спиртных напитков из пшеницы, ячменя и ржи. Так появились «национальные» напитки Европы, в том числе джин (Англия) и граппа (Италия). В 1437 году «жжёная вода» (бренди) была упомянута в записях графства Катценельнбоген в Германии^[48].

Магниты (XII век)

Магниты впервые упоминаются в «Романе об Энее», написанном между 1155 и 1160 годами.

Зеркала (1180)

Первое упоминание о «стеклянном» зеркале встречается в 1180 году у Александра Неккама, который сказал: «Уберите свинец, который находится за стеклом, и не будет образа того, кто смотрит в него».

Иллюстрированный хирургический атлас (1345)

Гвидо да Виджевано (ок. 1280—1349) был первым автором, который добавил иллюстрации к своим анатомическим описаниям. В его Anathomia представлены изображения нейроанатомических структур и техник, таких как вскрытие головы с помощью трепанации, а также изображения мозговых оболочек, головного мозга и спинного мозга^[49].

Карантин (1377)

Первоначально карантин длился 40 дней и был введён Республикой Рагуза в качестве меры профилактики заболеваний, связанных с Чёрной смертью. Позже он был принят Венецией, откуда эта практика распространилась по всей Европе.

Крысоловки (1170-е годы)

Первое упоминание о крысоловке встречается в средневековом романе «Ивэйн, или Рыцарь со львом» Кретьена де Труа.