Техника и изобретения Древнего Китая - Реферат

Бумага и фарфор, компас и порох, различные виды оружия и многоярусные мачты – далеко не полный перечень открытий, сделанных китайскими учеными и достигшими Европы через Великий шелковый путь. Эти открытия были сделаны также западными учеными, но намного позже.

Рассмотрение темы «Техника и изобретения Древнего Китая», показалось интересным для получения ответа на вопрос: Почему же, если Древний Китай намного опередил другие цивилизации в свое время, на последующем этапе развития он оказался в изоляции от мирового научно-технического прогресса? По-видимому, причину следует искать в различии общественной и экономической систем Древнего Китая и западного мира. Большое значение имеет коренное отличие непрерывно трансформирующегося европейского общества от консервативного китайского социума. В Европе некоторое время господствовал военно-аристократический феодализм: рыцари, имевшие под управлением крестьян, сами подчинялись баронам, а над всеми царствовал король. Совершенно иным было феодальное общество в Китае, которое испокон веку пребывало в бюрократическом статусе. Со времен Цинь Шихуана, первого императора Циньской династии (3 век до н.э.), многочисленные родовые феодальные кланы преследовались и методично уничтожались, а управление осуществлялось с помощью аппарата государственных служащих, по масштабу и сложности немыслимых для небольших королевств Европы. Тем не менее развитие техники в Древнем Китае поражает воображение.

Самые разнообразные источники позволяют современным историкам изучать многовековую историю великого китайского народа. Особенное значение в этом отношении имеет то обстоятельство, что китайская письменность, восходящая к истокам древнекитайской государственности, сохранила непрерывную нить исторической традиции. Ныне уже представляется возможным восстановить не только общие контуры, но и основные факты истории древнего Китая.

Происхождение названия «Китай»

Слово «Китай», для названия азиатского государства употребляется только среди славян и тюрков, и происходит, будто бы от тунгусской народности китаней (киданей), завоевавших эту страну в Х веке н.э., но и это употребление возникло не ранее XVII века. До этого современный Китай на Руси называли «богдойским ханством».

В латинском языке страна называется «China» или «Sinae», а народы её населяющие — Seri или Sini. Есть гипотеза, что название Чина возникла в честь древней династии Цинь (якобы III в. до н.э.). В Новой Хронологии предполагается, что это слово — есть искажённое наименование «Синей Орды», дальневосточной части Русско–Ордынского государства, со столицей в Пекине (названном в честь Орды Пегой).

Сами китайцы никогда не называли свою страну ни Китаем, ни Чиной, а строили название по шаблону «Великое–такой–то династии–государство»: Дай–цин–го, Дай–мин–го, Дай–юань–го. Или же они использовали географическое описание своей страны:

• Тянь–ся (Поднебесная империя)
• Сы-хай (Четыре моря)
• Чжун–хуа–го (Срединное цветущее государство)
• Чжун–юань (Срединная равнина)
• Чжун–го (Срединное государство)

Прозвище «Китай» было распространено на Руси в доромановскую эпоху. Согласно «Киевскому Синопсису» 1674 года, Китаем звали святого владимирского князя Андрея Боголюбского, сына великого князя Юрия Долгорукого. Такое же прозвище носил боярин Ивана III Василий Иванович (Феодорович) Шуйский. Китай–городом также называлась средняя часть русских городов, примыкавшая к детинцу, цитадели, кремлю, служившая ему второй оборонительной оградой. Одно из значений русского слова «китай» — это «крепость».

Компас

Предположительно, компас был изобретён в Китае за 2000 лет до н.э и использовался для указания направлении движения по пустыням.

Старейшим и наиболее распространённым прибором является магнитный Компас. Более 2 тыс. лет назад в Китае уже применяли постоянный магнит для определения направления север - юг. В Европе Компас появился не позднее 12 в., он представлял собой магнитную стрелку, укрепленную на пробке, плававшей в сосуде с водой. В начале 14 в. Компас был усовершенствован: магнитную стрелку поместили на остриё, которое находилось в центре бумажного круга (картушки), снабженного для удобства ориентирования делениями. Круг был разделён сначала на 16, а затем на 32 равных сектора. В 16 в. для уменьшения воздействия на Компас механических колебаний (например, морской качки) стали применять кардановый подвес [1].

"В древнем Китае был создан великолепный автомат, названный "коляска с фигуркой, указывающей на юг... Некоторые предания относят это изобретение к XXIII в. до н.э." Но в 1960-е годы доктор Дж. Нидхэм и его китайские сотрудники "..обнаружили, что самое древнее упоминание о такой коляске восходит к III веку н.э." [2]

Сохранилась медная пластинка компаса с нанесенными на неё делениями времён Первой Ханьской династии (206 до н.э. - 25 н.э.). В начале 3 в. Ма Цзюнь создал компас и другие конструкции, предназначенные для установки на повозке". [1]

"Что меньше всего надлежащим образом оценено, так это древность выдающегося изобретения, сделанного китайцами. Две тысячи лет назад они уже изобрели примитивный рабочий компас. Из куска магнетита, по-видимому, вырезали ковш. Когда его помещали на каменную доску с ровной полированной поверхностью, он, должно быть, вращался до тех пор, пока "ручка" не указывала на юг... Это необычное по форме приспособление, названное СИНАН (рис. 3), упоминается в книге, датированной 80 г. н. э., где содержатся другие ссылки, возможно, восходящие еще к IV столетию до н.э". [2]

В [3] эта конструкция также упоминается, и приводятся строки из неназванного китайского источника о гибели императора Ванг Манга в 23 г. н.э.: "Астролог расположил гадальную доску так, что она соответствовала дню и часу. Тогда император повернул свое сиденье, следуя за ручкой ковша, и так сел" на основании которых, видимо, и был изготовлен этот прибор. Есть варианты рассказов, где используется полированная бронзовая доска.

Дифференциал

"Человеческая фигурка... была связана с колесами сложной цепью приводов... Такие зубчатые передачи, известные сегодня как дифференциальные, позволяют колесам автомобиля двигаться с разной скоростью. Однако, как указывал Нидхем, подобный механизм мог работать, только если каждая деталь была изготовлена с высочайшей точностью... Не только колеса, но и другие приводы должны были быть сделаны с высочайшей точностью, что позволило Нидхему назвать коляску "первым в мире кибернетическим механизмом". "Реконструкция" "кибернетической" коляски на выставке в Музее науки, Лондон. [2]

Не позднее III века в Китае появился навигационный прибор, в котором использовался принцип обратной связи. Назывался он «повозка, указывающая на юг». Это устройство не имело ничего общего с магнитным компасом и представляло собой именно повозку (3,3 м в высоту, столько же в длину и 2,75 м в ширину), увенчанную нефритовой фигурой «мудреца». Его простертая рука всегда указывала на юг, куда бы ни поворачивала повозка. Даже если она ездила по кругу, фигура вращалась, и рука протягивалась исключительно к югу. Не исключено, что устройство появилось гораздо раньше, может быть за 1200 лет до этого. В официальной летописи от 500 г. записано: «Повозка, указывающая на юг, была впервые построена правителем Чжоу (начало 1-го тысячелетия до н. э.), чтобы служить проводником послам, возвращавшимся домой из далеких стран».

Если в устройстве не использовался принцип магнитного компаса, то как же оно работало? Возможно, у повозки был дифференциал, примерно такой же, как на современных автомобилях. В 1965 г. Нидхэм опубликовал книгу о механизмах, где высказал предположение, что именно китайцы изобрели дифференциал и впервые применили его в «повозке, указывающей на юг».[5]

Арбалет

Одним из наиболее чувствительных неудобств лука была необходимость во время прицеливания удерживать тетиву в натянутом состоянии. Естественно, возникала мысль как-то закрепить её, — запасти энергию. Но, мало было изобрести механизм способный надёжно удерживать в натянутом состоянии тугую тетиву, а затем, при нажатии на спуск, освобождать её, надо было ещё и наладить массовое производство таких механизмов.

Впервые эти проблемы были решены, по-видимому, в Великой Греции (Сиракузах) в V веке до нашей эры. Греческий арбалет назывался гастрофетом (брюшным луком), так как его конструкция предусматривала уже не только спусковой механизм, но и рычажный механизм взведения (а на рычаг надо было навалиться животом). Во II веке до н. э. (а по другим данным ещё в IV веке до н. э.) независимо арбалеты были изобретены в Китае.

Археологические находки спусковых механизмов вкупе с документальными свидетельствами дают основание полагать, что арбалетное оружие появилось в Китае около V века до н.э. или раньше. По мнению китайских ученых, впервые оно получило распространение в южных княжествах Чжоуского государства. После находок арбалетных деталей более достоверно выглядит хроника "Летопись княжеств У и Юэ", которая местом изобретения арбалета называет княжество Чу, расположенное в среднем течении реки Янцзы. Найденные археологические материалы представляют собой изготовленные из бронзы устройства некоего метающего стрелы оружия. В известном словаре "Ши Мин" (Толкование имен), созданном Лу Си в период Ханьской династии во II веке до н.э., упоминается, что термин "цзи" используется в применении к этому виду оружия, напоминающему арбалет.[5]

Таким образом, арбалеты имеют очень древнюю историю. Однако судьба этого изобретения оказалась очень непростой. В Китае арбалет, сыграв заметную роль в борьбе с гуннами в период династии Хань, позже был забыт, что позволило с большой помпой снова изобрести его в XI веке.

Надо отметить китайские магазинные арбалеты. Появились они в XII веке и использовались китайской армией до конца XIX века. По устройству взводного механизма магазинные арбалеты относились к рычажным и были довольно слабыми, — энергия не превосходила 90 Дж, зато эффективный рычаг позволял взводить их быстро и прилагая небольшую силу.

Механические часы

Пальма первенства в изобретении механических часов принадлежит Китаю, однако водяные часы были распространены еще в Вавилоне, и китайцы окольным путем позаимствовали их у этой более древней цивилизации Ближнего Востока. Первые механические часы сделал И Син (683–727), буддийский монах и математик. Вот как описывал их современник И Сина: «Часы имели вид небесной сферы с изображением фаз Луны, расположенных в строгой последовательности, небесного экватора и градусной сетки. Вода, наливавшаяся в укрепленные на колесе ковшики, приводила в движение сферу, совершавшую один полный оборот в сутки. Снаружи ее охватывали два обруча, на которых были укреплены изображения Солнца и Луны, вращавшиеся по круговым орбитам». Все сооружение было наполовину помещено в деревянный корпус, поверхность которого изображала горизонт. С помощью такого инструмента можно было точно определять время восхода и заката, периоды полнолуния и новолуния, а также величину прецессии. Кроме того, в часах были колокол и барабан – первый звонил каждый час, а второй отбивал четверти часа. Все это приводилось в движение с помощью скрытых внутри корпуса колес, шпинделей, крючков и колесных передач (иными словами, с помощью анкерного механизма).

В следующих известных нам часах, созданных Чжан Сисюнем в 976 г., воду заменили ртутью. Их механизм был намного больше размером и значительно сложнее.

Все эти изобретения стали ступенями на пути к созданию «Космической машины», величайших китайских часов эпохи средневековья, построенных Су Суном в 1092 г. Подобно своим предшественникам, они представляли собой астрономическую часовую башню 10-метровой высоты. Однако ее отличие состояло в том, что на верхушке башни Су Суна помещался огромный бронзовый астрономический инструмент с механическим приводом, так называемая армиллярная сфера, служившая для наблюдения за положением звезд. Помещавшийся внутри башни небесный глобус поворачивался синхронно с этой сферой, и говорят, что результаты наблюдений с помощью сферы и демонстрационного глобуса полностью совпадали. В передней части башни помещалась пятиэтажная пагода. Через определенные промежутки времени на том или ином этаже открывались двери, и оттуда появлялись фигурки, бившие в колокола или гонги и державшие дощечки с обозначением времени. Все это приводилось в движение тем же самым огромным часовым механизмом, который одновременно вращал небесный глобус и армиллярную сферу. Двумя веками позднее использованные в часах Су Суна принципы легли в основу первых механических часов в Европе.[5]

Тачка, по-видимому, появилась в Юго-Западном Китае в 1 в. до н. э., а изобрел ее легендарный Го Юй. Старейшее из сохранившихся изображений тачки относится примерно к 100 г. На рельефном фризе усыпальницы, обнаруженной при раскопках вблизи Сучжоу (Цзянсу), отчетливо видна тачка и сидящий в ней человек. Имеется и несколько других изображений, относящихся к тому же периоду династии Хань, свидетельствующих, что тачки приобретали все более широкое распространение.

Изобретательность китайцев в использовании тачек была безгранична: на них даже ставили паруса, с помощью которых скорость передвижения по земле или по льду достигала 60 км в час. Конструкции тачек были самые разнообразные: у одних колеса располагались в центре и вес целиком ложился на ось, у других – спереди. У некоторых тачек колеса были маленькие, у других – огромные. Иногда спереди ставились дополнительные небольшие колеса, чтобы облегчить проезд через рытвины и другие препятствия. В Китае можно было найти тачку любого вида и размера.[5]

Стремена

На протяжении долгой истории верховой езды люди обходились без опоры для ног. Древним народам – персам, мидийцам. римлянам, ассирийцам, египтянам, вавилонянам, грекам – не были известны стремена. Всадники Александра Македонского пересекли всю Центральную Азию, не давая отдыха ногам. Мчась галопом или преодолевая препятствия, им приходилось цепляться за гриву, чтобы не свалиться с лошади. Римляне изобрели нечто вроде ручки на передней луке седла, позволявшей хоть кик-то держаться в нем при быстрой езде, но ноги у всадников по-прежнему болтались, если не были крепко прижаты к бокам коня.

Примерно в III в. китайцам удалось найти выход из положения, К тому времени они были уже довольно искусными металлургами и стали отливать стремена из бронзы и железа. Имени изобретателя не сохранилось. Впервые такие петли могли появиться в Китае, Индии или у кочевников соседней с Китаем Центральной Азии. Таким образом, вполне вероятно, что изобрели стремена жители степей, всю жизнь проводившие в седле. В III веке в Китае научились отливать металлические стремена совершенной формы. Самое раннее из дошедших до нас изображений стремени на глиняной фигурке всадника, обнаруженной в одном из захоронений в Чанша (Хунань), относится к 302 г.

На Запад это изобретение принесли с собой воины племени жуань-жуань, которое стало известно под именем аваров. Успех их кавалерии объясняется тем, что она была оснащена литыми железными стременами. Примерно в середине VI в. авары осели между Дунаем и Тиссой. К 560г. они представлял и серьезную угрозу для Византийской империи, которой пришлось полностью реорганизовать свою кавалерию, чтобы противостоять им. В 580 г. император Марк Тиберий издал военный устав «Strategikon», в котором были изложены основы кавалерийской техники. Там же подчеркивалась необходимость использования железных стремян. Это было первое упоминание о них в европейской литературе.

Впоследствии стремена – благодаря викингам, а может быть, и лангобардам – распространились по всей Европе. Одно детское стремя аварского типа было даже обнаружено во время раскопок в Лондоне, куда его занесли викинги. Однако у европейских народов (за исключением византийцев и викингов) по не совсем понятным причинам распространение стремян проходило очень медленно. По всей видимости, в регулярных армиях европейских государств они появились лишь в раннем средневековье.

Упряжь

На лаковой шкатулке 4 века до н.э. тех времен изображена лошадь в упряжи, где твердый хомут поперек груди животного постромками соединяется с оглоблями. Вскоре он был заменен гораздо более удобным грудным ремнем – "постромочной упряжью». Шею лошади больше не стягивал ремень, и основная нагрузка приходилась на грудь и ключицы.

Для установления относительной эффективности различных видов упряжи были проведены опыты. Две лошади в упряжи из подшейка и подпруги могут везти груз весом полтонны. А в мягкой хомутовой упряжи одна лошадь везет груз в полторы тонны. Эффективность упряжи с постромками ненамного ниже. Через некоторое время китайцы пришли к еще более простому виду хомутовой упряжи: идущие от хомута постромки стали крепить непосредственно к повозке. Именно в таком виде этой упряжью пользуются сегодня по всему миру.

Первый прибор, способный улавливать колебания земной поверхности, был изобретен в 132 г. китайским астрономом Чжан Хэном. Прибор состоял из большого бронзового сосуда диаметром 2 м, на стенках которого располагались восемь голов дракона. Челюсти у драконов раскрывались, и у каждого в пасти был шар. Внутри сосуда находился маятник с тягами, прикрепленными к головам. В результате подземного толчка маятник приходил в движение, действовал на головы, и шар выпадал из пасти дракона в открытый рот одной из восьми жаб, восседавших у основания сосуда. Прибор улавливал подземные толчки на расстоянии 600 км от него. В Европе первый сейсмограф был установлен на Везувии в 1856 г.

Великий канал

Первый в мире контурный (использующий рельеф местности) Волшебный канал длиною 32 км , был построен в Китае в 3 в. до н. э. Автором этого уникального гидротехнического сооружения был инженер Ши Лу, построивший его по приказу императора Цинь Шихуана. Строительство канала было вызвано необходимостью снабжения войск, переброшенных в 219 г. дон. э. на юг страны для покорения народа юэ. Канал необычен тем, что соединяет две реки, текущие в противоположных направлениях. К IX веку на нем было построено 18 шлюзов, и в X—XI вв. число людей, необходимое для буксировки барж, сократилось. Волшебный канал стали называть священным, его хранителем считался дракон. Канал продолжает действовать и в наши дни.

В настоящее время Великий канал — одно из древнейших ныне действующих гидротехнических сооружений мира. Судоходный канал в Китае. В настоящее время является одной из важнейших внутренних водных артерий КНР, соединяет крупные порты страны Шанхай и Тяньцзинь. Протяжённость канала — 1782 км, а с ответвлениями в Пекин, Ханчжоу и Наньтун — 2470 км. Ширина в наиболее узкой части в провинциях Шаньдун и Хэбэй — 40 м, в самой широкой части в Шанхае — 3500 м. Глубина фарватера — от 2 до 3 м. Канал оборудован 21 шлюзом. Максимальная грузопропускная способность составляет 10 млн. тонн в год.

Канал соединяет реки Хуанхэ и Янцзы, включая в себя русла таких рек, как Байхэ, Вэйхэ, Сышуй и других, а также несколько озёр. Великий канал состоит из нескольких сооружённых в разное время участков. Самый южный участок проложен в VII в., самый северный — в XIII в., а часть центрального участка от Хуайинь до Цзянду проходит по древнему каналу Ханьгоу.

Чугун

Технология выплавки чугуна была известна в Китае по крайней мере с 4 в. до н. Каменный уголь, обеспечивающий высокую температуру, стали использовать в качестве топлива с IV в., а возможно, и раньше. Один из методов выплавки чугуна состоял в следующем: железная руда укладывалась штабелями в вытянутые в форме трубы плавильные тигели, которые обкладывались каменным углем. Затем уголь поджигали. Такая технология наряду с прочим исключала присутствие серы.

Из чугуна делали лемехи для плугов, мотыги и другие сельскохозяйственные орудия, железные ножи, топоры, стамески, пилы, шила. В чугунках готовили еду, даже игрушки стали делать из чугуна.   Мастерство в выплавке чугуна позволяло китайцам изготавливать горшки и лотки с очень тонкими стенками, чего не удавалось добиться с помощью других технологий. Это было особенно важно для массового производства соли методом выпаривания, для которого подходили только такие лотки. Для получения рассола, из которого добывали соль, стали бурить глубокие скважины и наткнулись на природный газ. Добыча соли вместе с производством железа была монополизирована династией Хань в 119 г. до н. э. Выплавка чугуна стимулировала развитие соляной и газовой промышленности.

Самыми величественными сооружениями из чугуна являются чугунная пагода и восьмиугольная колонна, так называемая «Небесная ось, знаменующая добродетель Великой династии Чжоу с ее сонмом земель», сооруженные около полутора тысяч лет назад.

Сталь

Китайцы научились получать из чугуна сталь. Технология была разработана по крайней ко 2 веку до н. э. и легла в основу бессемеровского процесса, открытого на Западе в 1856 г. Однако в 1852 г. Уильям Келли, житель маленького городка неподалеку от Эддивилла (штат Кентукки), опередил Генри Бессемера. В 1845 г. Келли пригласил в Кентукки четырех китайских специалистов по выплавке стали и перенял у них технологию производства, применявшуюся в Китае на протяжении более двух тысячелетий, внеся несколько собственных усовершенствований.

Китайцы изобрели два способа получения стали, одним из которых был процесс обезуглероживания путем вдувания в чугун кислорода, о чем свидетельствует произведение китайской классики «Хуай-наньцзы» (около 120 г. до н.э.). Этот способ называли также методом стократной очистки, поскольку его повторяли многократно и сталь с каждым циклом обработки становилась прочнее. Высоко ценились сделанные из такой стали мечи. Клинок делали из мягкой ковкой стали, а лезвие – из твердой.   Содержание углерода регулировалось количеством кислорода, вдуваемого в расплавленное железо.

В Древнем Китае практиковался метод закаливания стали – отжиг, то есть мгновенное охлаждение раскаленного докрасна или добела металла в жидкой среде. Это дает возможность сохранять внутреннюю металлическую микроструктуру, которая нарушается при медленном остывании в естественных условиях. Приблизительно в V веке в Китае был разработан процесс «сплавления» металлов, при котором чугун и ковкая сталь плавились для получения «некоего среднего», то есть новой стали. В сущности, тот же процесс разработали Мартен и Сименс в 1863 г. Китайцы применяли его уже в течение 1400 лет.

{/tabs}