Отв.ред. - д.хим.н. Ю. И. СОЛОВЬЕВ

Возникновение и развитие химии с древнейших времен до XVII века

конспект

Познание человеком металла и начало его использования было связано с накопившимися за длительный период практическими знаниями, в том числе открытием, приблизительно за 100 000 лет до этого, способов добычи огня и его употребления в быту.

Еще до познания металла человек научился распознавать некоторые минералы, особенно по внешним признакам и прежде всего по привлекающим цветам: ярко-красным, зеленым, синеватым. Среди них: серпентин, бирюза, малахит, азурит, гематит, реальгар, аурипигмент, галенит и др. Изделия из этих минералов обнаруживаются в древнейших человеческих захоронениях, относящихся к эпохе раннего использования металла. Малахитовые бусы, например, были обнаружены в древнем поселении Чайоню-Тепези в Анатолии, датированном около 7000 лет до н. э., а куски минерала азурита нашли в древнем поселении, датированном около 6000 г. до н. э. на о-ве Крит. Следует отметить, что минералы – ярко-зеленый малахит и обладающий металлическим блеском галенит – также широко применялись в древности для окраски глазниц. Некоторые минералы красных цветов, как ярко-красный реальгар (As₄S₄), наделялись магическими свойствами.

Открытие металла относится ко времени нового каменного века (неолита) и совершалось в процессе поиска подходящих пород камней, когда для изготовления каменных орудий натолкнулись на самородки металла, и в первую очередь на медные, которые имеют гораздо большее распространение в природе по сравнению с золотыми и самородками других металлов.

Именно наблюдение за изменением формы самородков под ударами твердых камней натолкнуло на мысль использовать их для изготовления мелких украшений путем ковки вхолодную. Позднее человек начал производить ковку самородков меди с предварительным отжигом.

Какой же из металлов был первым, познанным и использованным человеком? Не исключено, что, наряду с медными самородками, внимание человека в новом каменном веке привлекли также и золотые самородки. Однако золотые изделия в древних погребениях, датированных временем до конца V тысячелетия до н. э., до сих пор не обнаружены. Можно лишь предположить, что люди каменного или новокаменного века ввиду большой ценности золота не клали его в погребения вместе с другими предметами, а продолжали его использовать в быту. Поэтому в настоящее время общепринято, что в древности до начала широкого использования железа наибольшее значение в материальной культуре человечества играли медь и ее сплавы с другими цветными металлами.

МЕДЬ И ЕЕ СПЛАВЫ

Согласно новейшей схеме, предложенной Когленом, освоение человеком меди и ее сплавов проходило по фазам в такой последовательности:

1) использование самородной меди сначала путем ковки вхолодную, а затем с предварительным ее отжигом;

2) получение меди путем плавки руд;

3) сплавление меди с другими металлами.

Эта схема, однако, не учитывает одновременное независимое использование других металлов.

Обработка медных самородков путем холодной ковки имела, как теперь ясно, ограниченные возможности. Согласно экспериментам, проведенным Когленом, ковкой вхолодную можно было придать форму лишь малым по величине предметам – шилам, булавкам, проволоке, крючкам, наконечникам стрел, ножам, требовавшим лишь небольшой ковки и шлифовки, и то используя самородки меди пластинчатой формы. Ранее же проведенные эксперименты показали, что ковкой одного самородка из района Верхнего озера (США) получить листовидную медь оказалось невозможным вследствие растрескивания материала при холодной ковке.

В районе Верхнего озера в США из самородной меди изготовлялись различные предметы (3000 лет до н. э.-1400 лет н. э.). Изучение микроструктуры показало, что их изготовляли путем ковки самородков с предварительным отжигом. Плавка же самородной меди, для чего требовалась температура не ниже 1084^oС, не производилась.

Во второй фазе человек начал использовать медь, получаемую восстановительной плавкой ее руд – минералов, первоначально из окисленных, например малахита СuСО₃^.Сu(ОН)₂. Окисленные руды не требовали предварительного обжига по сравнению с сульфидными рудами, обжиг которых был необходим для удаления химически связанной серы.

Опытным путем Коглен установил, что при достаточном доступе кислорода в печи в смеси малахита с углем последний сгорает, образуя окись углерода, которая, вступая в реакцию с малахитом, восстанавливает химически связанную медь до металла (CO + СuСО₃ = 2СО₂ + Сu). Однако при избытке кислорода окись углерода окисляется до двуокиси, и восстановление меди из природного карбоната при этом не достигается.

Выдвигалось немало гипотез относительно открытия возможности получения меди путем восстановительной плавки ее руд. Но, по-видимому, оказалось невозможным выяснить, как же это открытие было сделано.

Иногда отмечалось, что первым металлургическим горном явился лагерный костер. Однако, чтобы восстановить руду до металлической меди, необходимы, по Коглену, по крайней мере, два условия: первое – температура должна быть достаточно высокой, чтобы произошло восстановление без принудительного дутья; второе – руда должна быть перемешана и покрыта углем или древесным топливом так, чтобы она находилась в восстановительной зоне пламени. Иначе восстановление до металлической меди не произойдет.

Температура древесного огня лежит около 700^oС. Для восстановления же меди из карбонатной руды – малахита требуется температура не ниже 700-800^oС. Поэтому если лагерный костер усиливался при сильном ветре, то температура нагрева получалась достаточной для восстановительного процесса.

Проведенные Когленом опыты по плавке малахита на костре, подобном лагерному, показали, что хотя при этом температура для выплавки меди была достаточной, но восстановительная способность среды для получения металла оказалась все же недостаточной. Малахит лишь кальцинировался, превращаясь в окись меди.

Выяснилось, что для выплавки меди необходимо вести процесс в изоляции от избытка кислорода воздуха: в миниатюрном обжигательном горне или же в накрытом тигле. Таким образом, гипотеза открытия металлургии меди в результате случайного попадания кусков руды в лагерный костер не отвечает действительности.

РРР: Великолепный вывод!..

По-видимому, умение древних мастеров плавить медь в виде самородков до того, как они научились получать ее плавкой руд, указывает на то, что в те времена существовали печи, в которых достигалась температура не ниже 1084^oС. Древние печи для обжига керамики, в которых температура нагрева достигала 1100^oС, были обнаружены в Тепе-Гавра (Северная Месопотамия). Там же, равно как и в Сузах (Иран), были найдены керамические сосуды, обжиг которых был проведен при температурах в пределах 1000-1200^oС. То же самое показали найденные в Египте сосуды, датированные додинастическим периодом (5000-3400 гг. до н. э.). Обжиг их был проведен при температуре 1100-1200^oС.

Древние мастера поэтому могли получать медь восстановительной плавкой малахитовых руд. Плавку производили в печах примитивного типа, например глиняный тигель с рудой и углем помещался в неглубокую ямку с насыпанным поверх слоем древесного угля. В этих случаях, несомненно, могла быть достигнута температура, необходимая как для восстановительной плавки руды, так и для получения расплава меди, т. е. температура не ниже 1084^oС.

В опытных плавках, проведенных Когленом в наше время, когда восстановление меди достигалось при существенно более низкой температуре, не выше 700-800^oС, она получалась лишь в губчатой форме, непригодной для непосредственного использования; полученный продукт необходимо было подвергать дополнительному нагреву в отдельном тигле для плавки.

В последнее время высказываются большие сомнения в том, что человечество в древности использовало самородную медь в качестве первого металла, т. е. тем самым ставится под сомнение существование так называемого «медного века», хотя в местах, где имелись большие скопления самородной меди, ее действительно могли широко использовать, например в районе Верхнего озера (Северная Америка).

Отсутствие химико-аналитических данных о составе древнейших металлических изделий, не подвергавшихся химическому анализу, в частности из-за плохого состояния металла, не позволяет подтвердить, что они действительно изготовлены из самородной меди. К таким изделиям относятся в первую очередь мелкие изделия из меди, обнаруженные в древнейших памятниках эпохи раннего металла в Восточной Азии.

По мнению В. А. Пазухина, чистота меди в древнейших предметах объясняется не только (и не столько) тем, что они изготовлены из самородков; медь было проще выплавлять из ее окисленных руд. При этом в древности плавильщики, не владевшие еще техникой шлакования, видимо, отбирали для плавки по возможности чистые медные минералы, не только малахит, азурит, куприт, по, возможно, и не столь приметный черный или землистый мелаконит (СuО). Этим, видимо, и объясняется чистота меди в древнейших изделиях.

РРР: Главное – факт чистой меди!.. А объяснения можно дать разные.

По-видимому, в разных районах мира исторически имели место оба пути освоения металла: в одних случаях человек впервые знакомился с самородной медью, в других же получал металл плавкой окисленных руд.

Древнейшие металлические изделия были обнаружены на территории Анатолии и Ирана. И хотя сообщалось об одной якобы медной овальной привеске, обнаруженной в 1960 г. в местности Шанидар (Северный Ирак) в одном захоронении, датированном 9500 г. до н. э., однако впоследствии выяснилось, что она изготовлена не из самородной меди, а из минерала серпентина. Впрочем, в местности Зави Шеми, недалеко от Шанидара, при раскопках древнейшего поселения были найдены малахитовые бусы.

Самым древним свидетельством использования человеком металла служат находки в докерамическом неолитическом поселении на холме Чайоню-Тепези в Юго-Восточной Анатолии (в верховьях р. Тигр). Металлические изделия были найдены в напластованиях холма, возраст которых по радиоуглероду составляет 9200+200 и 8750+250 лет до н. э. Это были проволочные булавки, четырехгранное шило, сверла, бусы и их «полуфабрикаты» из меди, а также непросверленные, но хорошо обработанные бусы. Кроме металлических бус, там же были найдены и малахитовые бусы. Было высказано предположение, что все металлические предметы изготовлены из самородной меди. Однако спектральный анализ шила показал содержание около 0,8% мышьяка, что вносит определенные сомнения о самородном происхождении меди. Остальные же предметы анализированы не были.

Поселение Чайоню-Тепези расположено недалеко от богатого меднорудного месторождения в Анатолии – Эргани Маден, которое, вероятно, и являлось центром снабжения медью. Вопрос о том, какая же медь использовалась для изготовления предметов в Чайоню-Тепези, пока обсуждается.

По мнению Б. А. Колчина, опираясь на последние данные о находках древнейших металлических изделий на Ближнем Востоке, на территории Анатолии в начале VII тысячелетия до н. э. уже использовалась металлургическая медь. Речь идет, в частности, об обнаружении металлических изделий в неолитическом поселении Чатал-Гуюк на плоскогорье Конья в Анатолии. В горизонтах этого многослойного поселения, датированных 6400-5700 гг. до н. э., были найдены различные мелкие металлические украшения: медные бусины, трубочки, колечки, а также бусины и привески из свинца. В развалинах же одного жилища, в горизонте, датированном 5900-5800 гг. до н. э., обнаружен шлак от плавки медной руды.

Раскопки Чатал-Гуюка выявили ограниченное использование населением этого периода керамических изделий; основным материалом для утвари служило дерево; употреблялись также плетеные корзины и орудия из обсидиана.

Обнаружение свинцовых изделий подтверждает существование в Анатолии в конце VII и начале VI тысячелетия до н. э. металлургической выплавки меди и свинца. Самородки свинца в природе весьма редки и притом очень малы. Поэтому в древности металлический свинец мог получаться лишь восстановительной плавкой галенита.

В связи с вопросами производства меди в конце V тысячелетия до н. э. значительный интерес представляет памятник Тали-Иблис на территории. Ирана, расположенный вблизи Машиза в центральной части Керманской горной цепи. Несколько южнее от него, около Бафта, находится месторождение медных руд, в котором обнаружены остатки древних рудных разработок в виде открытых ям, где добывали малахит и азурит.

В горизонте этого поселения, датированном по радиоуглероду 4091+/-74 гг. до н. э., было найдено небольшое число медных изделий и множество фрагментов тиглей с окисленными остатками застывшей плавленой меди. По-видимому, в Тали-Иблисе производилась пирометаллургическая выплавка меди, а самородную медь, возможно, там не плавили. Судя по большому количеству фрагментов тиглей, предполагается, что в конце V тысячелетия до н.э. в Тали-Иблисе выплавляли медь в количестве, превышающем местное потребление; излишек ее переправляли в Южную Месопотамию.

Одним из древнейших памятников раннего металлоделия являются также находки в районе Тепе-Сиалк, близ г. Кашана, где в слоях, датированных в пределах 5100-4900 гг. до н. э., обнаружены шила, наконечник стрелы, медная булавка и другие металлические изделия небольшой величины. Все они оказались изготовленными из меди с несущественными примесями других металлов. Было высказано предположение, что они изготовлены из меди, полученной плавкой малахита, хотя, разумеется, нельзя отрицать возможность происхождения их из самородков меди, тем более, что последние встречаются в Талмесси, вблизи Тепе-Сиалк. Включения закиси меди, найденные в микрошлифе одной из булавок, свидетельствуют о том, что металл был либо литым, либо булавка была откована вгорячую.

В Египте первые предметы из меди относятся ко времени Бадарийского периода, т. е. к IV тысячелетию до н. э., хотя вблизи Каира был найден кусок медной руды, который, по всем данным, был обработан даже в V тысячелетии до н. э. и относится к меднорудному месторождению на Синайском полуострове. В погребениях бадарийского времени были найдены несколько бусин из свернутой узкой медной полоски и иглы для закрепления погребальных ковриков.

Очевидно, химико-практические и металлургические знания были переданы в Египет бадарианцами – народами, мигрировавшими из Азии.

РРР: А вот это уж весьма и весьма спорно!.. Отсутствие нормальных археологических исследований в Эфиопии предоставляет огромные возможности для вариаций.

По А. Лукасу, медные изделия бадарийского времени в Египте изготовлены не из самородной меди, а из меди, полученной восстановительной плавкой малахита. О применении же минерала малахита в Египте еще до начала использования самородного металла свидетельствуют обнаруженные там древнейшие малахитовые изделия. Кроме того, древнее население Египта использовало косметическую малахитовую пасту как краску для век; малахитом же окрашивали стены жилищ.

Изучение древних металлических предметов, найденных в других местах Древнего мира, показало, что они вообще по возрасту «моложе» – памятники, в которых они обнаружены, не старше 6000 лет до н. э. В них также найдены изделия из меди. Например, в Телль Эс-Саван, в Северном Ираке (вблизи Багдада), в горизонтах, датированных 5600-5400 гг. до н. э., обнаружены бусы и небольшой нож из меди. А в Саммара, возраст которого 5000 лет до н. э., кроме медных бус, обнаружено также железное долото.

В Южной Месопотамии древнейшим металлическим предметом явился наконечник копья, найденный в Уре, в слоях, относящихся к IV тысячелетию до н. э. Химический анализ установил, что в нем содержится 99,69% Сu, 0,16% As, 0,12% Zn и 0,01% Fe.

На Кавказе и в Закавказье металл начали использовать с первой половины IV тысячелетия до н. э. Это была медь, которую получали металлургической плавкой окисленных медных руд, порой совместно с мышьяковыми минералами.

Еще позднее металл стали использовать в Центральной Европе, во всяком случае не ранее III тысячелетия до н. э. Плоский медный топорик примитивной формы, найденный в Горне Лефантовце в Западной Словакии, датируется приблизительно серединой III тысячелетия до н. э. По данным спектрального анализа, топорик изготовлен из меди, содержащей примеси мышьяка (0,10%), сурьмы (0,35%) и незначительного количества других металлов, что говорит о том, что медь, из которой изготовлен топорик, была не самородного происхождения, а вернее всего, была получена восстановительной плавкой малахитовых руд.

Медно-мышъяковые сплавы (мышьяковая бронза)

Новейшими исследованиями, с применением химического и количественного спектрального анализов, установлено, что многие древние медные и бронзовые предметы, найденные в различных регионах Старого света, изготовлены не из чистой меди, а из медно-мышьяковых сплавов.

Наиболее древняя выплавка мышьяковистой меди относится к середине V тысячелетия до и. э.; это доказали обнаруженные металлические предметы из V культурного слоя в древнем многослойном памятнике Тепс-Яхья, на юго-востоке Ирана. Это самая ранняя из существовавших в Древнем мире металлургия мышьяковистой меди на всем Ближнем Востоке. В остальных регионах Ближнего Востока орудия труда, оружие и украшения, изготовленные из медно-мышьяковых сплавов, появляются позднее, например в Анатолии, по данным анализа одного шила из Чайоню-Тепези, с VII тысячелетия до н. э.

РРР: Что-то с датировками… Возможно, опечатка. Из дальнейшего текста следует, что последняя дата – IV тысячелетие до н. э.

В Закавказье предметы из медно-мышьяковых сплавов появляются также с IV тысячелетия до н. э., что доказывается анализами металлических предметов из зольного холма Кюльтепе в Нахичеванской АССР. Локальность производства мышьяковистой меди подтверждена результатами химического исследования найденных там литейных форм и остатков литья.

Предметы, изготовленные из медно-мышьяковых сплавов, найдены также в Германии, Испании, Португалии в памятниках начиная с III тысячелетия до н. э.

В тех областях, где не было месторождений оловянных руд, мышьяковистую медь продолжали производить в большом количестве до начала I тысячелетия до н. э. Но среди древнейших предметов, найденных в Юго-Восточной Азии, пока нет ни одного предмета, который был бы изготовлен из медно-мышьяковых сплавов.

Эти факты, подобранные и проанализированные И. Р. Селпмхановым свидетельствуют именно о преднамеренном введении мышьяка в медный сплав, а нс о случайном попадании его, что утверждал Лукас – Прим. ред.

Мышьяк в медных сплавах улучшал их физико-механические свойства. Присутствие в меди 0,5% мышьяка улучшает ее ковкость в холодном состоянии, дает возможность получить более плотные отливки, а также увеличивает жидкотекучесть сплава. Таким образом, присутствие мышьяка в меди облегчало получение плотных отливок в рельефных литейных формах; без присадок мышьяка или же других легирующих элементов это представлялось сложной задачей.

Кроме того, по сравнению с чистой медью, плавящейся при температуре 1083^oС, медь, легированная мышьяком, плавится при более низкой температуре, зависящей от содержания мышьяка в сплаве. То же самое относится и к твердости мышьяковистой меди, которая в результате наклепа резко повышается.

Предметы из мышьяковой бронзы легко поддаются холодной ковке и по твердости мало уступают оловянистой бронзе (твердость кованой мышьяковой бронзы в условных единицах, по Виккерсу, от 100 до 245, оловянистой – от 116 до 252). С увеличением содержания мышьяка до 8% пластичность мышьяковистой меди не ухудшается, в отличие от медно-оловянного сплава, но выше этого предела пластичность падает и сплав становится хрупким.

Таким образом, мышьяковистая медь по многим физико-механическим свойствам не уступает различным типам медно-оловяпных сплавов.

Цвет мышьяковистой меди различен (от белого до красноватых и золотистых оттенков). Мышьяковые минералы обычно распространены в верхних частях месторождений первичных мышьяково-колчеданных руд, и в древности человеку не представляло трудности их обнаружить в местах залегания.

Первоначально мышьяковые минералы – золотистый аурипигмент и ярко-красный реальгар – могли привлечь внимание человека как магические средства, в частности, и потому, что красные минералы с древнейших времен наделялись волшебными свойствами. Что же касается использования энаргитовой руды для выплавки мышьяковистой меди, то ее вкрапления, или жилы, обычно встречаются в глубоких горизонтах месторождений и реже – в обнажениях. Поэтому использование энаргитовой руды в качестве исходного сырья для получения мышьяковистой меди, по крайней мере в начальные исторические этапы ее металлургии, маловероятно.

Предположение о применении в древности плавильщиками реальгара и аурипигмента было подтверждено многочисленными опытными лабораторными плавками. Плавильщик не мог не заметить, что присадка этих минералов дает сплав лучшего качества. Меняя доли добавляемых минералов, он получал сплавы различных цветов и с хорошими механическими свойствами.

Медно-никелевые сплавы

Большое содержание никеля в некоторых шумерских предметах из медных сплавов впервые привлекло внимание при исследовании этих предметов специальным комитетом, организованным Британской ассоциацией развития науки.

Полагали, что присутствие никеля позволит установить происхождение меди, использовавшейся шумерами, поскольку считалось, что примесь никеля в медных рудах необычна. Вскоре в меднорудном месторождении в Омане на Аравийском полуострове были найдены руды, соотношение меди и никеля в которых составляло 19 : 1. Однако месторождение это было маломощным и не могло обеспечить своей медью всю территорию Междуречья.

РРР: А вот это очень неслабый факт!..

Позднее большое содержание никеля было установлено в медных сплавах и из других мест. Например, среди анатолийских изделий оказалось немало изделий, содержащих до 4% никеля, а в отдельных случаях даже выше. Однако во всех случаях высокое содержание никеля сопровождалось также повышенным содержанием мышьяка (до 3%) или олова.

Аналогичная картина была установлена для некоторых медномышьяковых предметов, найденных на Северном Кавказе, например в Больших Курганах р. Кубань, и датированных серединой III-началом II тысячелетия до н. э., а также в Чечено-Ингушетии.

Медно-мышьяково-никелевый предмет – четырехгранная приколка, найденная в Азербайджане, в поселении на холме Кюльтепе, содержит 1,15% мышьяка и 1,6% никеля. Датировка ее точно не установлена, но, по-видимому, около 3000 лет до н. э.

В Грузии был найден нож из могильника в Тквиави, датированного III-II тысячелетиями до п. э.; в нем оказались повышенные примеси никеля.

Бронзовые предметы с высоким содержанием никеля (до 3,3%) найдены и в Мохенджо-Даро, причем в Индии известны и медные руды, содержащие около 5% никеля. В свете сказанного о древних восточных связях шумерских металлургов нельзя исключать ввоз в Шумер из Индии никелистых бронз или руды, шедшей на их изготовление.

О достаточно широком распространении никелистых бронз свидетельствует обнаруженный бронзовый предмет (XIII в. до н. э., Троада), в котором 2,7% олова и 8,9% никеля.

Высокое содержание никеля, характерное для майкопской меди III тысячелетия до н. э., объясняют характером медных руд с примесью никеля.

РРР: Ничего себе разброс по территории!.. И ведь это явно готовые рецепты.

Латунь

Латунь – сплав меди с цинком, как предполагается, получали в Древнем Иране, а может быть и ранее, хотя цинк в свободном виде был выделен значительно позже. Леви указывает, что в III тысячелетии до н. э. шумеры различали более тяжелые соединения цинка SU. НЕ (греч. «сподос») и летучую окись KU; НЕ (греч. «помфоликс»), возгонявшуюся при обжиге полиметаллических или цинксодержащих сернистых медных руд. Латунь могла быть получена случайно при выплавке меди из руд, содержащих цинк, или при намеренном добавлении окиси сульфида или других соединений цинка в медную шихту.

Бесспорные письменные свидетельства о латуни и латунных изделиях в Египте на рубеже новой эры цитирует Лукас. В Древнем Риме при Августе из латуни уже чеканили монету.

ЗОЛОТО

Золото наряду с медью было одним из первых металлов, использованных человеком в быту. В Египте золотые изделия были обнаружены в погребениях бадарийской культуры (5000-3400 лет до н. э.), но они оказались «моложе» предметов из меди, найденных там же.

РРР: Это вполне может объясняться тем, что первоначально все золото уходило богам.

Золото в древности добывалось обычно из аллювиальных песков и гравия, представляющих собой продукты разрушения золотоносных пород, которые в течение длительного времени подвергались действию речных потоков. Позже золото добывали также из жил, пронизывающих кварцевые породы (такое золото называется «жильным»).

Добыча жильного золота в Египте описана греческим автором II в. до н. э. Агатархидом, но оригинал его труда не дошел до наших дней. Его описание добычи золота, однако, сохранилось в труде римского автора Диодора Сицилийского (I в. н. э.), который цитирует Агатархида.

Агатархид, посетивший золотые рудники в Египте, видел, как добывают золото, раскалывая сначала скалу, в которой находились жилы. Затем обломки породы нагревали огнем, резко охлаждали водой и дробили кирками и молотами непосредственно в шахтах. Раздробленную породу извлекали из шахты, толкли в больших каменных ступках «до величины гороха», а потом мололи в ручных мельницах до мелкого порошка. Для отделения золота полученный порошок промывали водой на наклонной плоскости. Отмытое золото сплавляли в небольшие слитки.

Совсем недавно на местах, где находились древние рудники добычи золота, обнаружены мельницы, дробилки и остатки каменных столов для обработки измельченной золотоносной породы.

На территории Египта обнаружено около ста древних разработок золота в кварцевой породе. По-видимому, для извлечения золота использовались породы, содержащие не менее десятых долей процента золота. Во времена Агриколы, в XVI в., низший предел содержания золота в породе для рентабельной его добычи составлял 0,188% (сейчас с успехом используются породы, содержащие даже 0,0001% золота).

Золото, широко встречающееся в природе в самородном состоянии, редко бывает химически чистым. Основными примесями в больших концентрациях являются серебро, медь, в небольших – другие металлы, в том числе и железо. Как показали современные анализы, основная примесь в природном египетском золоте – это серебро, содержание которого в добываемом золоте колеблется примерно от 10 до 30%, составляя в среднем 15-18%.

В династический период практиковалось уже и сплавление золота с серебром или медью, которое в Древнем Египте не всегда было совершенным. Иногда на поверхности золотых предметов можно заметить включения серебра в виде разбросанных светлых пятен, как, например, в украшениях, обнаруженных в египетских гробницах XXI-XXV династий (1085-664 гг. до н. э.).

Как указывает Лукас, результаты химического анализа некоторых древних египетских золотых изделий свидетельствуют, что золото не подвергалось рафинированию, т. е. специальной очистке. Тем не менее, в древних египетских текстах, например XX династии (1200-1090 гг. до н. э.), есть упоминание о двукратной и даже трехкратной его очистке. А в письменных источниках 1090-945 гг. до н. э. упоминается высокопробное золото. Позднее, во II в. до н. э., очистка золота уже, безусловно, производилась. Согласно Агатархиду, в Древнем Египте процесс рафинирования проводили путем нагревания золота со свинцом, оловом, солью и ячменными отрубями. Видимо, при этом процессе полностью удалялось серебро, о выделении которого не сообщается.

Процесс извлечения золота с помощью ртути был достаточно давно известен и применялся в эпоху римского владычества, что подтверждает Плиний Старший (I в. н. э.). Согласно его описанию, руду, содержащую золото, дробили и смешивали с ртутью, затем породу отделяли от ртути фильтрацией через кожаный (замшевый) фильтр, а золото получали из амальгамы путем выпаривания ртути.

В древнеегипетских иероглифических текстах на папирусах и шумеро-аккадских клинописных источниках можно найти упоминания о разновидностях употреблявшегося тогда золота. Усматривалось различие в происхождении: «золото в его камне» (очевидно, золотоносный кварц), «горное», или скалистое», золото, «речное» (очевидно, аллювиальное), а также и по цвету, и иным свойствам.

В папирусе Харриса (13-10 вв. до н. э.) отмечаются сорта золота: первый, второй и третий – «серебристое», «хорошее» и «изящное». Последнее, очевидно, и было очищенным золотом. В клинописных табличках из Тель-эль-Амарны (1375 г. до н. э.) говорится о золоте «красном», «коричневом» и, далее, – «двойном», «тройном», «четверном» и т. д. В «Лейденском «химическом» папирусе» золото разделяется по цветам: «желтое», «красное» и т. д.

Цвет золота зависел преимущественно от содержания естественных (природных) или искусственно введенных примесей: меди, серебра, мышьяка, олова, железа, что характерно, например, для золотых изделий, найденных в Египте. Древние химикипрактики принимали все эти сплавы золота за разновидности самого золота. В общем же, найдены золотые изделия, охватывающие большую гамму цветов: от ярко-желтого, тускло-желтого и серого до различных оттенков красного цвета (красноватого, алого, темно-пурпурного, розового).

Золото ярко-желтое и тускло-желтое по своему химическому составу приближается к чистому золоту и содержит лишь малые примеси серебра, меди или других металлов. Серое золото содержит большой процент серебра, которое на поверхности изделия с веками превращается в хлорид, разлагающийся на свету с выделением микрокристаллов серебра, придающих поверхности изделия сероватую окраску.

Розоватый цвет золота обусловлен, как показал Р. Вуд, либо природным содержанием, либо преднамеренным добавлением небольшого количества железа. Как сообщает Лукас, золото красновато-коричневого оттенка содержит железо и медь. В некоторых случаях красный или пурпурный цвет золотых египетских находок был обусловлен окрашиванием неопределенным органическим красителем.

В древности изделия из золота изготовляли путем ковки или литья, что было легче, чем литье меди, температура плавления которой на 20^o выше, чем золота.

РРР: Такая температурная разница вообще ничего не значит. Не аргумент.

Широко применялось, особенно в Египте, листовое золото – фольга. Фольгой покрывали самые различные предметы, как металлические, так и деревянные. Например, фольгу накладывали (и укрепляли с помощью пайки) на медь, бронзу, серебро. Золотой фольгой покрывали деревянную мебель. Листовое золото уже в древности использовалось для изготовления зубных коронок. Покрытие золотом изделий из меди спасало их от коррозии. Как свидетельствует Лукас, древнеегипетским мастерам были известны и доступны почти все современные способы обработки золота.

Золочение с помощью ртутного амальгамирования стало известно лишь во времена римского владычества, т. е. после 30 г. до н. э.

РРР: Что-то они зациклились на Египте… Видимо, данные по другим странам не очень собирали.

Сплав золота с серебром («электрон»)

В Древнем Египте широко применялись изделия из природного сплава золота с серебром, который египтяне называли азем, греки – «электрон», а римляне – «электрум». Полагали, что он назван так потому, что своим светло-желтым цветом напоминал янтарь, который древние греческие авторы Гомер (не ранее XI в. до н. э.) и Гесиод (со ссылкой на VIII в. до н. э.) также называли электроном. Но так как сплав «электрон» был известен ранее янтаря, то возможно и даже вероятно, наоборот: янтарь получил свое название благодаря цветовому сходству со сплавом золота с серебром.

Грань между «золотом» и «электроном» весьма условна. По Плинию Старшему (I в. н. э.), «электрон» светло-желтого цвета; золото приобретает его, если содержание в нем серебра достигает 20% и более. Поскольку в Египте имеются месторождения золота с содержанием серебра даже более 30%, древнейший «электрон», по-видимому, был природным. Широкое распространение в Древнем мире, особенно в Египте, «электрона» объясняется его гораздо лучшими механическими свойствами по сравнению с чистым золотом: он тверже золота, более прочен и не столь подвергается износу, особенно при трении.

СЕРЕБРО

Металлургия серебра возникла в прямой связи с добычей свинца из соединений, где свинец и серебро встречались вместе; археологические находки двух этих металлов синхронны.

В течение длительного времени в Древнем мире из серебра изготовлялись различные предметы украшения, ювелирные изделия – бусы, кольца, перстни, в том числе перстни-печати, вазы, сосуды, фурнитура для одежды и даже для дверей. Из серебра, как и из золота, изготовлялись тонкие листы и фольга, которыми покрывались некоторые деревянные предметы. Остатки тонкого листового серебра, например, сохранились на одеяниях царя и царицы, изображенных на троне Тутанхамона, а также на полозьях ларца и ковчегов в гробнице.

Позднее серебро широко использовалось для чеканки монет, как, например, в Ассирии в IX-VII вв. до н. э.

Для коммерческих и торговых целей серебро применялось в различных видах: массивные кольца, бруски, слитки, крупные куски металла, плитки, проволока, небольшие обрубки различной формы. Серебром даже в раннюю эпоху Египта (XVIII в. до н. э.) иногда спаивали медные изделия.

В быту серебро почти повсюду появилось позднее меди и золота, а в некоторых регионах – незадолго до появления железа. Древнейшие серебряные изделия обнаружены на территории Ирана и Анатолии. В Иране их нашли в Тепе-Сиалк; это пуговицы, датированные 4800-4500 гг. до н. э., а в Анатолии, в Бейджесултане, найдено кольцо, датированное концом V тысячелетия до н. э.

Источники древнейшего серебра не выяснены, но предполагают, что оно впервые было получено во время случайной купеляции свинцового сплава, содержащего серебро. Впрочем, Лукас считает, что впервые серебро попало в руки человека в виде самородных золото-серебряных сплавов с содержанием золота менее 50%. Он подтверждает это анализами древнеегипетских серебряных изделий, которые все содержат золото, иногда до 38%.

В городах внутренней долины Инда (начало II тысячелетия до н. э.) обнаружены серебряная ваза и различная утварь. В Центральной Европе серебро появилось позднее, но в Эгейском пространстве – уже в III тысячелетии до н. э. Немало серебряных изделий найдено в «Трое II» (около 2000 лет до н. э.). На Кавказе древнейшие серебряные изделия датируются III тысячелетием до н. э. Сведений о находках столь древних изделий в других регионах нет.

В древней Южной Месопотамии серебро отождествлялось с богом луны – Сином и обозначалось словом «зеленое». По-видимому, отождествление серебра и Луны имеет весьма древнее происхождение (время еще не установлено). В Древнем Египте серебро обозначалось словами «хэд» или «хат», что означает «белый», «белое», «блестящее»; на шумерском языке серебро называлось «кубаббер».

Согласно клинописным источникам, в Южной Месопотамии в основном существовало два сорта серебра, одно называлось «денежным», а другое – «производственным». Эти сорта серебра получались различными методами, выяснить которые не удалось, но различные обозначения названий и сортов серебра в отдельных клинописных текстах позволяют высказать некоторые предположения. Например, название серебра «мессу», обычно относящееся к «денежному», может быть переведено как «мытое». В одном из ассирийских клинописных текстов отмечено: «пять шекелей серебра, потерянные при мытье», что, вероятно, относится к неизвестному «мокрому» методу химического рафинирования серебра. Другой же клинописный текст более определенно отмечает: «10 мин вымытого (мисо) серебра и 1 мина чистого золота (полученные) как штраф за нарушение договора».

Другие названия серебра, приведенные в клинописных текстах, относятся к серебру, полученному каким-то термическим способом. А название «муррука» также относится к «денежному» серебру и означает «очищенное».

Плиний Старший пишет, что египтяне «окрашивали» серебро, при этом он отмечает, что «как ни странно, но ценность серебра возрастает, если его великолепный блеск потускнел». Судя по рецептам с применением серы или яичного желтка, Плиний имеет в виду чернение серебра (превращение в сернистое серебро или смесь сернистых соединений серебра и меди).

Данные химического анализа показывают, что древнее серебро обычно представляло собой сплав с медью, нередко со значительными примесями золота. Впервые состав изделий из серебра систематически изучал М. Бертло. Его анализ фрагмента одной вазы, найденной в Сузах (Иран), датированной, вероятно, VII в. до н. э., показал, что в двух пробах, отобранных им для исследования, содержится 65,27 и 64,14% серебра. Меди в одной из проб оказалось 2,95%, золота 1,12%, «песка» 1,4-1,49%. В другом же образце содержалось 63% серебра, 15,5% меди, 0,34% золота, 0,27% окиси железа.

Анализы серебряных изделий Древнего Египта показали, что они изготовлены из сплава серебра с золотом (от 1 до 38%) и медью (от 0 до 8,9%). Древнее серебро из Ура встречается и без золота, и с малым количеством меди.

РРР: Может ли это говорить о том, что серебро получено вовсе не случайной плавкой?..

В природе самородное серебро встречается редко. Его распространенность по отношению к золотым самородкам не превышает 20%, а к меди – всего 0,2%. При этом самородки серебра залегают в глубинных зонах рудных месторождений. Видимо, впервые металлическое серебро получали из жил в породах, а не промывкой речных песков, ибо, в отличие от золота, его извлечение затруднено. Именно этим следует объяснить тот факт, что в начальные периоды оно ценилось дороже золота. В Египте, например, серебро было дороже золота до 3000 лет до н. э., но стало дешевле в VI в. до н. э. По-видимому, серебро стало дешевле после того, как древние мастера освоили процесс его получения из свинцово-серебряных руд.

Сложилось мнение, что значительную часть серебра в древнее время получали из серебристых свинцовых руд, в основном галенита. Процесс извлечения серебра и золота из свинца, называемый купеляцией, практиковался уже до 4000 лет до н. э. Однако убедительным доказательством выплавки серебра из свинцовых руд являются обнаруженные в Махматлар, в Южной Месопотамии, пуговицы, датированные III тысячелетием до н. э.

Серебристые свинцовые руды в ряде случаев содержат значительный процент серебра, как, например, отдельные образцы из месторождения в Лаурионе (Греция).

Получение серебра способом купеляции на рубеже новой эры описал Плиний Старший. Согласно Плинию, выплавку производили в специальном тигле, в котором окисление свинца велось с помощью притока воздуха на поверхность расплавленного металла. При этом свинец выжиганием превращался в глет, который абсорбировался стенками пористого тигля, в то время как серебро оставалось неизменным. Для этой цели изготовлялись пористые тигли. Золото от серебра купеляцией не отделялось; свинец восстанавливали из полученного глета обычным путем, так же как из свинцовой руды, – прокаливанием с углем.

Свинцовые руды, содержащие заметное количество серебра, распространены во многих регионах; они имеются в Иране и на Кавказе.

Страбон, ссылаясь на Полибия, пишет о серебряных рудниках у Нового Карфагена, которые занимали площадь 400 стадий в окружности; там постоянно было занято 40 000 рабочих, которые приносили римской казне 25 000 драхм ежедневного дохода. Руду, содержащую серебро, дробили, и в воде пропускали через сита. Затем осадок после промывки многократно дробили; слив воду, вновь дробили; пятый осадок плавили. При этом получалось, по его описанию, чистое серебро.

СВИНЕЦ

Свинец является одним из металлов, начало использования которого, в общем, не столь отстает по времени от меди. Но в отличие от меди, которая могла использоваться и в виде самородков, свинец можно было только выплавлять из руд, ибо, в отличие от золота и меди, самородки свинца в природе очень редки и незначительны по величине.

РРР: Хороший аргумент в пользу именно выплавки меди, а не использования самородков!..

Свинец в древности получали из минерала галенита (свинцовый блеск), имеющего характерный металлический блеск, который не мог не привлечь внимание древних мастеров.

Извлечение свинца из руд путем восстановительной плавки является простейшей из всех металлургических операций, требующей одно лишь восстановительное прокаливание. Выплавка свинца производилась на костре в неглубокой яме, на дно которой стекал расплавленный свинец.

В силу своей пластичности свинец не мог найти самостоятельное широкое применение; это подтверждают и результаты археологических раскопок. Из свинца и его сплавов с оловом или же сурьмой отливали культовые фигурки, грузила для рыболовных сетей, кольца, бусы, различные предметы украшения, пробки, модели тарелок, подносов. Свинцом также заполняли полости бронзовых статуэток и гирь для весов.

Свинцовый блеск, растертый в пудру, широко применялся на Ближнем Востоке в качестве краски для подведения глаз, а в Египте соединения свинца применялись для окрашивания матовых стекол в желтый цвет различных оттенков.

Некоторые сведения о свинце приведены в клинописных табличках, в иероглифических папирусных документах и надписях, выгравированных на камнях, хотя не всегда удается установить, идет ли речь о свинце, олове или сурьме. Например, названия свинца на шумерском языке абар или агар, а на аккадском – анаку или аннакум в отдельных случаях также относятся и к олову. Его сплавы с оловом или сурьмой в древних текстах не обозначены. Такая неясность объясняется прежде всего некоторым подобием физических свойств свинца, олова и сурьмы, в результате чего в Древнем Египте и Двуречье эти металлы воспринимали как различные разновидности именно свинца, который стал известен человечеству раньше, чем олово и сурьма.

Плиний Старший (I в. н. э.) различает свинец и олово, используя названия plumbum nigrum (черный свинец) и plumbum album (белый свинец). Кстати, название plumbum свидетельствует о главном применении свинца в древности – для закупоривания сосудов. Даже в XVI в. Г. Агрикола еще применяет аналогичную терминологию: у него plumbum nigrum – свинец, plumbum candidum – олово, a plumbum cinereum – висмут.

Сохранившиеся данные о свинце, несмотря на их ограниченность, дают некоторое представление о его роли в материальной культуре в древности. Так, в клинописных табличках из древнего поселения Кюльтепе в Анатолии говорится о выплавке свинца и его использовании во второй половине III тысячелетия до н. э., а в клинописных табличках из Южной Месопотамии можно найти запись о получении из руд меди, серебра и значительных количеств свинца. В клинописных табличках III династии Ура (XXII в. до н. э.) упоминается о свинце как о приплаве к меди в соотношении 85,76% меди, 18,04% свинца и 0,84% неизвестного металла.

Данные об использовании свинца в древности содержатся также в письменных трудах более поздних авторов. О широком использовании свинца писал греческий историк Геродот (V в. до н. э.). Он упоминает о свинцовых позолоченных монетах. По-видимому, речь шла о монетах из свинцового сплава.

В одном из самых ранних центров предгородской цивилизации Малой Азии – Чатал-Гуюке в VII и VI слоях (рубеж VII и VI тысячелетий до н. э.) найдены свинцовые бусы и подвески. В соседнем географическом ареале на островах Эгейского моря, где широко распространены свинцовые руды, в середине III тысячелетия до н. э. встречаются как магические изделия из свинца – человеческие фигурки и модели лодок, так и свинцовые скрепы для укрепления разбитых сосудов. В числе древнейших предметов из свинца, найденных в Египте, статуэтка (3400-3900 гг. до н. э.), а также сифон с фильтром из Тель-эль-Амарпы, где в III тысячелетии до н. э. существовала водопроводная система.

Свинец в III тысячелетии до н. э. широко применялся в виде листов. Из свинца также отливались сосуды. Анализ одного из найденных в Южной Месопотамии предметов показал, что его металл – свинец (98,29%), содержащий 1,3% Sn, которое, возможно, приплавляли к РЬ для повышения прочности изделия.

Археологические раскопки в Закавказье показали, что предметы из свинца, а также из его сплавов с оловом использовались там с III тысячелетия до н. э. В Азербайджане, например, найден предмет из свинца - «втулка», принадлежащая поселению на холме Кюльтепе (близ г. Нахичевань). Анализ показал, что предмет отлит из чистого свинца. Примесей в нем оказалось немного: 0,001% олова, 0,06% серебра, 0,001% никеля и 0,005% железа, что можно объяснить выплавкой металла из местного галенита. При раскопках в Армении было обнаружено колечко из свинца с очень небольшими примесями: 0,05% серебра, 0,01% висмута, 0,002% железа.

На юге Европы свинцовые предметы бытовали в течение всего бронзового века. Широкое использование свинца в древности в европейских странах характерно для всего периода римского владычества. Из него изготовляли водопроводные трубы, различные хозяйственные сосуды, саркофаги. Для повышения прочности изделия к свинцу иногда приплавляли немного олова.

В древней металлургии свинец использовался в основном для легирования меди вместо дорогого олова. Иногда его приплавляли к меди вместе с оловом. Анализ показал, что свинец присутствует также и в некоторых медных сплавах. Видимо, он прибавлялся для повышения жидкотекучести сплава в процессе отливки из него профилированных предметов, например статуэток и различных фигурок.

Приплав мог осуществляться либо непосредственным внесением металлического свинца в расплавленную медь, либо совместной восстановительной плавкой медных и свинцовых руд. Выплавка медно-свинцовых сплавов требовала высокого мастерства плавильщиков из-за ликвации (расслоения) металлов в процессе плавки вследствие большой разницы в удельных весах. Выплавка облегчалась наличием в меди других металлов-примесей.

Несмотря на низкую точку плавления свинца (327^oС), его приплав к меди не вызывает существенного понижения точки плавления медного сплава. Диаграмма плавкости системы медь–свинец показывает, что даже в сплаве 1 : 1 точка плавления его не ниже 950^oС.

В Древнем мире получали сплавы на основе меди и свинца, из которых изготовлялись различные предметы: орудия труда и быта, а также боевое оружие. В одном из предметов эпохи поздней бронзы, найденных во Франции (в районе Нанта), анализ обнаружил 36% свинца и всего 5% олова. Столь высокое содержание свинца в сплаве, из которого изготовлены найденные предметы, до сих пор остается необъяснимым.

РРР: Экономили более дорогое олово?..

СУРЬМА

Одним из металлов, известных с глубокой древности, была сурьма. Хрупкий металл использовался в основном для изготовления небольших украшений – подвесок, медальонов, пуговиц. Анализ найденных предметов показал, что материал, из которого они изготовлены, содержал, кроме сурьмы, свинец, реже – олово, а также другие металлы.

В древних письменных источниках – папирусах и клинописных табличках - специальный письменный знак для обозначения сурьмы отсутствует. По-видимому, сурьму принимали за одну из разновидностей свинца (с III тысячелетия до и. э.). Возможно, металлическая сурьма не была еще широко известна ни в Египте, ни в Месопотамии: в обоих регионах было найдено несколько бусин из сурьмы и один фрагмент вазы (2500 г. до н. э.). Анализ подтвердил, что материал, из которого была изготовлена ваза, содержал в основном сурьму, с небольшими примесями других элементов (0,57%).

Известна пока всего лишь одна достоверная находка из металлической сурьмы в Древнем Египте: в Эль Лахуне было найдено несколько бусинок, относящихся к 945-745 гг. до н. э. По-видимому, не применялся как таковой и сульфид трехвалентной сурьмы, а встречающиеся его следы обусловлены естественной примесью к свинцовой руде.

Большое количество предметов, изготовленных из сурьмы: привесок, медальонов, бусин - найдено на территории Закавказья, в погребениях, относящихся к II-I тысячелетиям до н. э. Исследования показали, что в них присутствуют примеси, характерные для сурьмяного блеска (антимонита) местных месторождений. Сурьмяные руды добывались из месторождения антимонита в Зопхито (Горная Рача, Грузинская ССР), где до настоящего времени сохранились остатки древних горных разработок.

Предметы из сурьмы (бусины, пуговицы) найдены также в Италии. Было высказано даже ошибочное мнение о том, что найденные там предметы изготовлены из самородной сурьмы. Но самородная сурьма встречается в природе очень редко, и следует считать, что металлическую сурьму стали использовать после того, как научились получать металл в процессе плавки из сурьмяных руд.

В Древнем Египте и Месопотамии использовались сурьмяные бронзы. Но так как там отсутствуют месторождения сурьмяных руд, предполагается, что материал привозили с Кавказа.

Хрупкость металлической сурьмы не позволяла широко использовать сам металл для изготовления из него предметов. Даже в Древнем Закавказье, где было много разработок антимонита и недостатка в сурьме не было, сам металл использовался ограниченно, а в основном применялись его сплавы, особенно медносурьмяные.

Лукас подробно анализирует разнообразные сообщения о находках изделий или покрытий из металлической сурьмы в Древнем Египте и приходит к выводу, что эти сообщения почти все ошибочны. Он считает, что во всем Древнем мире не умели выделять металлическую сурьму из руды и что этот процесс стал доступным лишь в XV в. н. э. Даже специфическое использование сернистой сурьмы (лат. stibia) относится, по его мнению, к началу новой эры. Тем не менее, на Кавказе найдено немало небольших сурьмяных предметов, служивших украшениями или имевших ритуальное назначение. Большая их часть относится ко II-I тысячелетиям до н. э.

РТУТЬ

Документальные сведения о знакомстве древних с ртутью относятся к последним векам до новой эры, однако, как указывает Фестер, ртуть была найдена в одной из египетских гробниц XV или XVI в. до н. э.

Леви сообщает, что вавилоняне получали ртуть в аппаратах для возгонки, прокаливая в них киноварь. И если печную сажу или сублиматы они называли IM.KAL, то для ртути существовал термин IM.KAL.GUG.

По свидетельству Теофраста, греки знали ртуть в IV в. до н. э. В Лейденском и Стокгольмском папирусах, некоторые рецепты которых восходят к IV-III в. до н. э., описаны различные применения ртути, в частности, для изготовления амальгам, подцвечивания металлов, ртутного золочения.

В I в. н. э. Витрувий, Диоскорид и Плиний сообщают о применении и производстве ртути. Исходную киноварь добывали преимущественно в Испании и использовали в основном как малярную краску. Для получения металлической ртути киноварь помещали в железную чашу, закрываемую крышкой, на которую накладывали глину. Чашу сильно нагревали; образовавшаяся ртуть конденсировалась в виде капель на крышке чаши. Плиний отличает самородную ртуть («живое серебро»), находимую в копях Испании, от ртути, получаемой из киновари («гидраргирум»), считая последнюю искусственной. Плиний упоминает и об извлечении золота из породы с помощью ртути. Как указывает Фестер, Теофраст (IV в. до н. э.) сообщает о получении киновари.

ОЛОВЯННАЯ БРОНЗА. ОЛОВО

Начиная с III тысячелетия до н. э. в большинстве стран Старого света стали появляться изделия из оловянной бронзы, т. е. из меди, в которой основным легирующим элементом было олово и которая стала постепенно вытеснять медно-мышьяковые сплавы. Появление в древности оловянной бронзы ознаменовало начало новой эпохи в истории развития человечества, которая определена как «бронзовый век». Древние медно-оловянные предметы продолжают находить в памятниках «бронзового века» на огромном пространстве Старого света.

Распространение оловянной бронзы в Древнем мире вызвало много интересных вопросов и поставило немало проблем. К ним прежде всего относится выяснение происхождения олова как входившего в состав древней бронзы, так и использовавшегося самостоятельно. Последовательность открытия оловянной бронзы и олова также остается пока невыясненной.

Можно было бы предположить, что до получения оловянной бронзы человек научился выплавлять олово из его руды – касситерита (SnO₂), тем более, что процесс выплавки не представлял трудностей благодаря низкой температуре плавления олова (232^oС). Однако повсюду оловянные предметы появились либо одновременно с бронзовыми, либо позднее их.

В Таиланде, где найден древнейший в мире предмет из оловянной бронзы, столь же древние оловянные изделия пока не найдены. Тем не менее, нет сомнений в том, что олово было знакомо человеку в странах Ближнего Востока по крайней мере с середины III тысячелетия до н. э., но тогда там уже использовались предметы из оловянной бронзы, а в Тепе-Яхья, в северо-восточном Иране, бронза появилась на несколько столетий ранее.

Очевидно, переход от медно-мышьяковых сплавов к медно-оловянным был постепенным, и первоначально олово присаживали к меди совместно с мышьяком. Этим, видимо, объясняется, что в странах на Ближнем Востоке и в некоторых других регионах в начальном периоде «бронзового века» оловянная бронза содержит небольшое количество олова и притом совместно с мышьяком. Исключением являются древние бронзы Таиланда, не содержащие примеси мышьяка.

Сведения о древнейших медно-оловянных предметах:

Как уже упоминалось, выплавка олова из его природной двуокиси – касситерита – с древесным углем довольно проста, и выплавленное олово может быть добавлено к выплавленной меди для получения бронзы. Другой вариант возможного получения бронзы – совместная плавка медных руд, предварительно смешанных с касситеритом. Таким путем можно получать сплавы с различным содержанием олова (чистый касситерит содержит почти 80% Sn). Следует, однако, учитывать, что совместная выплавка меди и олова в больших масштабах требовала доставки оловянных руд к местам, где находились источники меди.

Редкое обнаружение древних оловянных предметов в некоторых регионах указывает на то, что олово не во всех случаях присаживали к меди в виде металла. Более реально полагать, что первоначально олово присаживали к меди в виде его двуокиси, т. е. касситерита. Восстановление олова в шихте с медной рудой и с древесным углем и его, таким образом, одновременная присадка – процесс более простой, чем изолированное восстановление олова с последующей его присадкой к меди.

В пользу этого как будто говорит обнаружение около 16 кг белого вещества, имеющего консистенцию пасты, в обломках древнего, датированного 1200 г. до н. э., торгового судна, затонувшего у берегов мыса Гелидония (Турция). Химическим анализом установлено, что это вещество в своей основе содержит 14% SnO₂ и 71% СаСО₃. Однако имеются противоречивые суждения: были ли это слитки из металлического олова или же это был минерал – касситерит, подвергнувшийся агрессивному действию морской воды. Больше оснований в пользу второй версии, поскольку двуокись олова в древности применялась в производстве глазури для глиняной посуды и фаянсовых бус.

Многие соображения относительно возможных источников олова в древности зачастую исходят из ошибочных и путаных сведений об олове в трудах некоторых древних и средневековых авторов.

РРР: Тоже любопытный фактор, который надо учитывать.

Месторождения олова по сравнению с другими металлами очень редки; поэтому предполагалось, что установление источников олова в регионах, где расцветала металлургия, не представит затруднений. На самом же деле эта проблема остается нерешенной до сих пор.

Для выявления источников олова его часто искали в тех районах, где обнаружено много древних медно-оловянных предметов, например в Иране и на Кавказе. Однако, судя по современным геологическим исследованиям, в Иране месторождения оловянных руд отсутствуют. Металлогеническими и геохимическими методами была также установлена невероятность залегания в пределах Кавказа промышленных оловянных руд, как по запасам, так и по содержанию олова.

Различные названия металлов в древних клинописных текстах иногда неправильно ориентировали в решении вопросов установления центров древнейшей добычи олова. Например, о больших количествах «анаку» упоминается в клинописных текстах, найденных вблизи Иракского Курдистана. Неизвестно, однако, действительно ли название «анаку» относится к олову.

Большинство известных в мире месторождений касситерита (Sn0₂) находится в Малайзии, Индонезии, Китае, Боливии, на Британских островах (на Корнуэлле), Саксонии, Богемии, Нигерии. При этом довольно часто отмечается Богемия как один из центров снабжения оловом бронзовой металлургии. Но месторождения олова там глубоко залегают в гранитах, так что вряд ли они были доступны древнему рудокопу.

Существует мнение, что олово доставлялось с Корнуэлла и с близлежащих островов, ранее называвшихся «Касситериды». Однако трудно предположить, минерал ли касситерит получил название от названия островов или же острова названы от греческого слова «касситерос». Это слово действительно встречается в «Илиаде» Гомера, но неизвестно, обозначало ли оно в то время олово или бронзу. Доставка же олова с Британских островов вряд ли была возможна в столь древние времена.

Изучение древних оловянных предметов в Англии показало, что выплавка олова началась на Британских островах в более позднее время, в основном в эпоху Римского владычества. Поэтому американские исследователи сомневаются в существовании там древней добычи оловянных руд. Отсюда обоснованные сомнения и в вывозе олова с Британских островов до начала II тысячелетия до н. э.

Касситеридами, вероятно, называли сначала все Британские острова. В V в. до н. э. о них упоминает Геродот. Согласно Страбону, в начале I в. до н. э. проконсул Рима в Испании П. Красе, выслеживая финикийские корабли, издавна привозившие оловянную руду в нынешний Кадис, обнаружил и эти острова (ныне о-ва Силли), и оловянные рудники на них. Позднее добычу вели уже римляне. Некоторые подробности см. в кн.: Т. R. Holmes. Ancient Britain. Ox ord, 1907, p. 483-498. По-видимому, возможность добычи олова на Касситеридах в стародавниe времена остается достаточно вероятной. – Прим. ред.

В последнее время настойчиво высказывается соображение, что древняя бронзовая металлургия на Ближнем и Среднем Востоке, а также на Кавказе снабжалась оловом из аллювиальных месторождений касситерита на Малайском архипелаге и в соседних с ним странах. Эти месторождения расположены в «оловянном поясе», простирающемся, начиная с Индонезии, через Сингапур, Малайский полуостров (Малайзия), Юго-Восточный Китай, в пределах Восточной Сибири и далее. Металлогеническая зона Малайского архипелага, располагаясь на небольшом регионе земного шара, в то же время вместе с Боливией является основным источником олова в мире. Надо полагать, что доставка олова из стран Юго-Восточной Азии происходила не только морским путем, но и сухопутным – караванным.

Менее значительные месторождения, доступные древним рудокопам, имелись и имеются в Средней Азии, в частности в Западном Памире. Это несколько ближе к Месопотамии. Страбон и Плиний (I в. н. э.) сообщают о добыче россыпной оловянной руды в Испании и Португалии. – Прим.ред.

РРР: Загадка гораздо более важная, чем ее описывают. Это означает, что ни о каком «экспериментировании» речь не идет – олово целенаправленно надо было откуда-то доставлять!..

Присадка олова к меди, начиная с минимальных долей процента, улучшает ее литейные качества, но изменяет пластичность сплава. Бронзы, содержащие до 5% олова, допускают ковку и волочение вхолодную, при больших же содержаниях олова такая обработка возможна только вгорячую. С повышением содержания олова хрупкость бронзы увеличивается; бронзы, содержащие до 30% олова, дробятся под молотком.

Небольшая добавка олова к меди незначительно понижает ее точку плавления, например, медь с 5% олова плавится при 1050^oС, с 10% – при 1005^oС, с 15% – при 960^oС.

РРР: Надо сказать – не слишком принципиальное снижение температуры плавления…

В древности из-за дороговизны олова, которое в большинстве стран было привозным и доставлялось нерегулярно, плавильщики заменяли его, полностью или же частично, другими легирующими металлами: мышьяком, сурьмой, свинцом, никелем, а позднее – и цинком. Поэтому состав древних оловянных бронз разнороден. Повышенные примеси металлов, кроме олова, объясняются также химическим составом медных руд, использованных древними плавильщиками, и в некоторых случаях переплавкой с медью лома бронзовых изделий.

ЖЕЛЕЗО

Как и в отношении ряда других металлов, освоение человечеством железа могло идти (и шло) двумя путями: использование природного металлического железа и химическое превращение железной руды.

Природное металлическое железо встречается на поверхности Земли как самородное и как метеоритное. Самородное железо встречается в виде мелких листочков и чешуек, вкрапленных в горные породы, в частности в базальты. Нередко оно образует также кусочки неправильной формы, а иногда и сплошные массы довольно значительных размеров. В частности, описаны железо-базальтовые монолиты в сотни тонн.

Самородное железо всегда содержит заметные количества никеля. Различают два типа такого железа: аварит (содержание никеля до 2,8%) и джозефинит (50% и более никеля). Самородное железо ковко и тягуче, так что в принципе оно могло бы быть использовано человеком, если бы не исключительно редкие находки его масс, доступных механическому ручному переделу.

Значительно более доступно природное металлическое железо неземного происхождения – метеоритное железо, которое действительно использовалось на заре «железного века».

Второй путь – путь химического превращения железной руды – требовал освоения достаточно высоких температур. Вообще говоря, для восстановления железа из его окислов окисью углерода, что и происходит в обычном металлургическом процессе, достаточна температура лишь несколько выше 700^oС – такую температуру дает даже лагерный костер. Однако железо, получающееся таким путем, представляет собой спеченную массу, состоящую из металла, его карбидов, окислов и силикатов; при ковке оно рассыпается. Чтобы практически реализовать возможности процесса восстановления с целью получения железа, пригодного для переработки, необходимы были три условия:

1) введение окислов железа в зону нагревания в условиях восстановления;

2) достижение температуры, при которой получается металл, пригодный для механической переработки;

3) открытие действия добавок – флюсов, облегчающих отделение примесей в виде шлаков, что обеспечивает получение ковкого металла при не слишком высоких температурах.

Первоначальные опыты ранних гончаров Ближнего Востока с окислами железа были связаны скорее всего с ролью последних как красящего вещества, от примеси которого зависит цвет глины (в частности, бурый) и цвет керамики (красный при окислении железа, темно-серый или черный при восстановлении железа из окислов). Максимальный красящий эффект достигался при температуре около 900^oС.

Как показал недавно осуществленный химический эксперимент Р. Мэддина, при 960^oС добавление флюса того типа, который использовался в печах Мецамора и Аргиштихинили (Урарту), в том числе 7% костной смеси (Ca0, P₂0₅) приводит к получению железных криц, пригодных для ковки (без такого флюса получающиеся губчатые куски железа для ковки не пригодны).

РРР: Для этого нужно было не нагревать окрашенную керамику или глину, смешанную с красителем, а нагревать краситель отдельно и в достаточных количествах. Спрашивается – каким тогда образом мог состояться подобный «эксперимент» в древности, если это требовало столь кардинального изменения условий?!.

При температурах выше 1000^oС от сплошной спеченной металл-металлоксид-силикатной массы уже отделялась фаза образующихся в этих условиях искусственных силикатов, что создавало предпосылки для развития стекловарения. При температурах 1075^oС и выше уже даже без добавки костной смеси возможно образование таких железных криц, которые можно ковать. Как известно, медь плавится при 1083^oС, и отсюда следует, что теоретически возможен был прямой, минуя период бронзы, переход от металлургии чистой меди к металлургии железа.

При температуре 1174^oС из металлического железа, его окиси (Fe0) и силиката железа – фаялита (FeO-SiO₂) образуется эвтектическая система, при ковке которой силикат и окись выдавливаются, а частицы железа свариваются в сплошную металлическую массу. Добавление флюса – костной смеси – заметно снижает эвтектическую температуру.

РРР: А вот любопытно, как можно было «догадаться» добавлять в шихту костную смесь?.. Это ж сколько всего надо было случайным образом совать в огонь, и сколько извести полезной руды, чтобы получить нужный результат?!.

РРР: Вообще с флюсами надо разбираться отдельно!

Если ковке подвергают эвтектику, образовавшуюся в температурном интервале 900-1200^oС, то образующееся железо содержит еще существенное количество примесей и еще достаточно мягко. Впрочем, при ковке криц от них могли отделяться более твердые науглероженные пластины, пригодные для примитивного штучного изготовления стальных изделий.

Для получения железа путем прямого восстановления его окислов сыродутным методом необходима была температура выше 1400^oС, более определенно она зависела от используемого сырья. Так, для восстановления Fe0 достаточно 1420^oС, для Fe₃O₄ – 1538^oС, а для Fe₂O₃ – 1565^oС. Температура выше 1400^oС (до 1540^oС) требуется и для производства стекла. Поэтому почти одновременное открытие в культурных центрах Древнего Востока производства железа посредством сыродутного способа (в Малой Азии) и производства стекла (в Месопотамии и Египте) явилось следствием температурного потенциала, достигнутого цивилизацией.

Железо, как и стекло, достаточно рано начали получать в качестве шлаков – побочных продуктов при керамическом производстве или производстве меди и бронзы. Об этом свидетельствуют, например, железные шлаки, обнаруженные, по данным К. X. Кушнаревой и Т. Н. Чубинишвили, в остатках металла в тигле на Южном Кавказе времени куро-аракской культуры и в древней медеплавильной печи (около XVIII в. до н.э.) из Аладжа-Гуюка.

РРР: Шлак вообще-то обычно выбрасывается…

РРР: Ну, стекло – еще ладно. Песок легко мог попасть в печь. А вот железную руду нужно было совать туда специально. В общем, лажа в этом какая-то…

РРР: Обжиг керамики производится при существенно более низких температурах. Только при производстве фаянсовых изделий температура превышает 1000^оС. При обжиге обычной керамики таких температур не требуется.

Казалось бы, относительная простота технологии получения железа, сравнительно с технологией выплавки бронзы, и значительно большая доступность сырья должны были бы способствовать быстрому вытеснению бронзы железом. Тем более, могло бы конкурировать с бронзой метеоритное железо, которое во многих языках Древнего Востока называлось «металлом неба». Этого, однако, не произошло по трем причинам.

Во-первых, как уже давно отмечалось, производство и некоторые виды применения бронзы во многих регионах имели обрядовый характер. Это обстоятельство, кстати, напоминает о необходимости учитывать в истории техники внетехнические – культурно-исторические – причины, замедлившие наступление «железного века». Оно также лишает «обязательности» историческую последовательность камень-медь-бронза-железо, ступени которой рассматривались как типологические, необходимые и «естественные». Недаром ряд позднейших культур миновал этап бронзы.

РРР: Это объясняется только одним – требованием богов.

Во-вторых, железные руды менее ярки, а потому менее заметны, чем медные, так что, несмотря на распространенность, их поиск на первых порах был более сложным. Кроме того, из бронзы без труда можно было делать отливки, тогда как плавка железа требовала весьма высоких, не сразу достигнутых температур и особой техники.

В-третьих, железо, получавшееся в примитивных горнах, было чересчур мягким и не сразу могло соперничать с бронзой в качестве материала для изготовления орудий труда и оружия.

Наиболее ранние образцы обработанного железа, найденные на территории Древнего Востока, в Египте и Месопотамии, изготовлены из метеоритного железа, что устанавливается содержанием в них никеля (порядка 4-10%). Недавно подсчитано, что на территории Древнего Ближнего Востока могло находиться до 1 млн. тонн железных метеоритов.

Вывод о широком использовании метеоритного железа в древности имеет одно-единственное исключение, которое и позволяет точно определить область, где в Евразии был открыт способ получения железа из руды: по новейшим данным металлографического анализа, железные клинки из Аладжа-Гуюка (2100 г. до н. э., а возможно, и ранее) были изготовлены из земного железа.

Эти выводы историков материальной культуры можно прямо связать с одновременными свидетельствами староассирийских табличек из торговых колоний в Малой Азии рубежа III и II тысячелетий до н. э. Основным предметом торговли были металлы – медь и серебро, которые вывозили из Малой Азии, и олово, которое ввозили в эту область, отличавшуюся необычайно высоким уровнем техники производства металлов (с чем связано и столь раннее становление торгового капитала). Ассирийские купцы образовывали также и специальные торговые общества с целью приобретения железа (аккадское asi'u), которое ценилось необычайно высоко – в 40 раз дороже серебра и в 5 (а то и в 8) раз дороже золота. Необычайные трудности, с которыми столкнулись предприимчивые ассирийские торговцы, были связаны с тем, что торговля железом целиком контролировалась властями местного анатолийского царства – Куссара. Из староассирийских табличек следует, что существовало производство железных криц (аккадское amufcu), которые далее обрабатывались в кузницах.

В одном из документов описывается, как крица, принесенная автором, была против его воли местным должностным лицом отдана кузнецу для обработки, причем указана и потеря в весе в результате обработки. Отсюда, кстати, следует, что в крице содержалось значительное количество удаленных при ковке шлаков, что характерно для раннего этапа развития сыродутного способа производства.

В обширной древнехеттской надписи Анитты (XVI в. до н.э. упомянуты железные предметы, в частности железный трон и железный скипетр, принесенные Анитте правителем города-государства Пурусханда. Предметы из железа и железные изделия (в том числе железный очаг, железные гвозди, священные изображения из железа) многократно упоминаются в позднейших хеттских текстах.

Особая культовая значимость железа в ритуальной традиции хатти выделяет эту последнюю (и отчасти продолжающую ее древнехеттскую) из числа других древневосточных культур и объединяет ее с позднейшими западнокавказскими, в частности абхазской, что представляет особый интерес ввиду наличия ряда сходств языка хатти и абхазско-адыгских языков. В традиции хатти отсутствовала та аксиологическая (ценностная) преграда для осознанного использования железа как значимого металла, которая могла задержать развитие металлургии в других областях.

РРР: По части отсутствия «ценностной преграды» в традиции – чушь полная.

Очевидно, в области расселения хатти, где отсутствовали залежи олова, необходимые для производства бронзы, но в изобилии имелись железные руды, не было и второй причины, тормозившей использование железа в тех областях, где раньше появилась бронза. Данные о малоазиатских клинках из земного железа позволяют предположить, что хаттские (и позднее хеттские) металлурги и кузнецы научились преодолевать и третью трудность, мешавшую использованию железа в древности, – излишнюю мягкость этого металла, получаемого сыродутным способом. Видимо, на первых порах для изготовления клинков могли использоваться упомянутые выше отделяющиеся при ковке от криц науглероженные стальные пластины, чем объясняются высокая стоимость и редкость клинков.

Вывод, согласно которому металлургия железа в Передней Азии (а потом и в Евразии в целом) распространяется из области культуры хатти, подтверждается историей названий железа и стали. Все древние языки Малой Азии и прилегающих областей (хеттский, хурритский, западные – левантийский, диалекты аккадского) заимствуют название железа из хатти, где железо называлось hapalki-hawakki – с характерной для языка хатти приставкой ha-, как в хатти ha-prassun - «леопардовый», откуда название барса – леопарда в разных языках Евразии, в том числе и России. Заимствование названия леопарда – барса в языке Евразии из языка хатти объясняется исключительно культовой значимостью леопарда в традиции хатти, здесь прямо продолжающей традицию религии обитателей Чатал-Гуюка. Роль для последней сдвоенных символов леопардов позволяет предположить малоазиатское происхождение железного меча с изображением двух леопардов, найденного в Дораке и относимого к культуре Иортан, синхронной со временем, когда в Аладжа-Гуюке уже знали производство железа, так что было бы неправильно описывать этот предмет вне его культурно-исторического малоазиатского контекста.

Хаттское название железа или стали (через возможное посредничество одного из языков запада Малой Азии) проникло в древнегреческий язык в двух формах. Более ранняя из них – calpoz – основной металл – медь, сталь встречается уже в микенском како, откуда ка-ке-u равно calpenz кузнец, что указывает на заимствование эпохи, когда греки еще не знали металлургии железа, и более поздней caluy – сталь, встречающийся уже у Эсхила и в имени народа «железоделателей» – халибов – calubez, обитавших на черноморском берегу Малой Азии, где, судя по новейшим данным, находился центр ранних поселений хатти.

Если техника получения из руды железа, а возможно и стали, («хорошего железа» для клинков) была изобретена хатти, то, как полагает большинство исследователей, роль хеттов – прямых наследников усвоенной ими культуры хатти, состояла скорее в том, что они способствовали задержке широкого распространения железа. Предполагается, что у хеттов в эпоху Нового Царства (XIV-XIII вв. до н. э.), как до этого в царстве Куссар в эпоху староассирийских колоний и как много позднее в Китае (I в. до н. э.), осуществлялась государственная монополия на железо. Несомненно, что железо оставалось у хеттов дорогим металлом, доступным для изготовления единичных ювелирных изделий, которые хранились на царских складах («домах печати») в ограниченном количестве.

В XII в. до н. э., после падения Хеттской империи, железо распространяется среди разрушивших ее народов («народов моря», как их называют египетские источники) и соседних народов. Характерно, что в IX в. до н. э., когда для Ассирии констатируется классический железный век, основные количества железа ассирийцы получают либо из области Хатти (15 т при Ашшурнацирапале, 24 т при Салманассаре III), либо из Наири (18 т при первом из этих царей) и из других областей на территории исторической Армении. Полагают, что производство железа в Древней Армении, непосредственно примыкающей к Хеттскому царству, начинается в XIII-XIV вв. до н. э. Несколько позднее металлургия железа начинается в Западной Грузии – около XII в. до н. э. Связь закавказских центров с хаттскими (и позднейшим хеттским) доказывается и языковыми данными: грузинское rkina – железо связано с одним из производных от хаттского названия железа, сохраненным в хаттском названии города Hawarkiпа (вариант Hawalkina от hawaiki – железо); в грузинском отражена форма без приставки ha-). К другому производному от того же хаттско-хеттского названия восходит и армянское егkat/ - железо.

Свидетельства языка представляются весьма существенными и для того, чтобы проследить дальнейшее продвижение железа по Евразии в тысячелетний период, прошедший после падения Хеттского царства на рубеже XIII и XII вв. до н. э. Предполагается, что в Китае производство железа было начато в VII в. до н. э., если не двумя-тремя веками позже; в древнекитайский и тибетский языки западноазиатское название железа, восходящее к hawaiki, проникло в форме *khlek. Это звучание сходно с греческим calpoz – металл, медь, сталь, идущим из того же источника. Далее – архаическое китайское thiet /: *thek (cek). Несколько ранее, к рубежу II и I тысячелетий до н. э. (судя по новым радиоуглеродным датировкам), железо начали производить в Индии.

Предполагавшаяся одно время более ранняя датировка железного памятника из Кутуба не подтвердилась.

РРР: С чего бы это вдруг такая уверенность?.. Ссылка приводится на работу 73 года – периода, радиоуглеродные анализы которого ныне постоянно пересматриваются.

В I тысячелетии до н. э. производство железа распространяется также в Египте, к 600 г. до н. э., побеждая бронзу, и далее в Мероэ и других областях в Африке начиная примерно с 1000 г. до н. э. Кстати, в Центральной Африке еще до недавнего времени сохранялся архаичный способ выплавки железа из руды. В I тысячелетии до н. э. «железный век» приходит в Европу. Первые образцы кельтского (а отчасти и германского) железа достаточно примитивны, но далее методы производства постепенно совершенствуются.

Археологическое различие между некоторыми западноевропейскими и восточноевропейскими традициями производства железа и стали любопытно сопоставить с различием терминов. В то время как славянские и балтийские названия типа русского железо в конечном счете объясняются из древней формы хаттско-хеттского происхождения, сходной с греческим calpoz, древние кельтские и германские названия типа английского iron, немецкого Eisen из *isarnim могут свидетельствовать о местной периферийной традиции, достаточно отличной от первоначальной. Напротив, о древних связях Рима с ближневосточными центрами металлургии железа свидетельствует латинское ferrum, родственное обозначению железа, заимствованному еще во II и I тысячелетиях до н. э. также в ряду древнесемитских языков (аккадское parzillu, древнееврейское barzal, угаритское brsl) и в сванский (berez). Для сопоставления с археологической датировкой начала производства железа в Грузии (около XII в. до и. э.) существенно расхождение между сванским и другими картвельскими языками, к XII в. до н. э. уже отделившимися от сванского.

В Древнем Египте, как указывает Лукас, первые изделия из железа имели или культовое, или ювелирное назначение. Наиболее ранние из них – полностью окислившиеся к моменту обнаружения бусы, изготовленные из метеоритного железа (они содержали 7,5% Ni). Эта находка насчитывает более 3500 лет до н. э. Еще несколько очень небольших амулетов, датировка которых достоверно относит их к периоду до середины II тысячелетия до н. э., также изготовлены из метеоритного железа. В гробнице Тутанхамона (XIV в. до н. э.) найдено несколько миниатюрных изделий из железа, в том числе небольшой кинжал. Со времени этого фараона число находимых железных изделий постепенно увеличивается, но, судя по находкам, настоящее распространение железо получает в Египте только в VII в. до н. э., а производство в самом Египте и относительное равноправие железа и бронзы наступает еще лет на 100 позже. По данным письменных источников, в III в. до н. э. рабочим на египетских каменоломнях уже выдавали железный инструмент. Письменные же источники свидетельствуют о том, что в середине II тысячелетия побеждавшие в войнах египтяне накладывали на покоренные малоазиатские народы дань железом.

В Древней Греции железо распространилось заметно раньше, чем в Древнем Египте. Так, Гомер (XI-Х в. до н. э.) упоминает о железных изделиях и железе как предмете обмена.

Римляне владели искусством изготовления высококачественных видов железа и стали, что давало их металлическому оружию превосходство над примитивным кельтским. Масштабы добычи железной руды в римское время свидетельствуют о растущей значимости металлургии железа.

Предполагается, что первым социально значимым использованием железа было именно изготовление оружия, что, кстати, привело к перевороту в военном деле. Однако для того чтобы перейти от изготовления из железа и стали ювелирных (и вообще уникальных) драгоценных изделий (в том числе и клинков) к использованию железа и стали для массового изготовления разных видов оружия, а затем и орудий труда (в частности, сельскохозяйственного), потребовались и технический прогресс, и мутационный скачок в ценностной ориентации. В этом по существу и состоял переход к так называемому «железному веку».

Начало «железного века» в истории орудий труда знаменуется изготовлением целых серий железных (и стальных) предметов разнообразного назначения, подобно тому как такие серии предметов изготовлялись из чистой меди в Египте, а из бронзы – в Шумере и в древних городах долины Инда.

Наиболее ранние свидетельства таких серий орудий из железа дают раскопки в Гордионе (Фригия), относящиеся к VIII в. до н. э. Любопытно, что эта ранняя серия железных орудий засвидетельствована на той самой территории центра Малой Азии, где за полторы тысячи лет до этого возникла металлургия железа, а еще за пять тысяч лет до этого – начало металлургии меди. Сходным образом окончательное наступление железного века в Восточной Европе первой половины I тысячелетия до н. э. характеризуется сериями железных предметов Черняховской культуры

РРР: Фригия – на месте Хеттской империи, между прочим….

В раннем «железном веке» процесс прямого восстановления железа из его окислов осуществлялся посредством так называемого сыродутного способа, основные особенности которого реконструируются достаточно точно на основании сравнения археологических находок с этнографическими данными о племенах и народах (в частности, африканских), до XX в. сохранивших этот способ производства железа.

Сыродутный горн сооружался из глины или из камней, обмазанных глиной. В стенах горна оставлялись отверстия для дутья, обычно два, на противоположных сторонах. В эти отверстия вставлялись глиняные трубки – сопла, на которые надевали кожаные мехи, приводившиеся в движение, как правило, рычагами. Горн засыпался древесным углем и железной рудой. Частицы железа при сыродутном способе его получения свариваются в крицу – комок железа, представляющий собой, после проковки его молотом, предварительный материал для кузнечной работы.

В отдельных местах Западной Европы ремесленное производство железа таким способом продолжалось до XVIII в., а в стране басков, в Испании – и еще позднее. В начале новой эры в Западной Европе использовались простейшие ямы для плавки железа диаметром около 1,5-1,6 м, глубиной 0,6-1 м. Ямы были обмазаны двумя слоями глины соответственно толщиной 16 и 8 см. Сохранились следы глиняных сопел для принудительного дутья.

В другом типе древнеевропейских железоделательных сооружений, известных начиная с римского времени, для дутья использовали естественный ветер (в частности, горный). При слабом ветре приходилось создавать движение воздуха, размахивая веером из ветвей деревьев.

Металлургические процессы в железоплавильной печи сыродутного типа были изучены в стране басков. Для изготовления 100 кг железа требовалось 312 кг руды (с содержанием 63,99% Fе₂О₃, 5,13% Мn₂О₃, 12,2% Si0₂) и 340 кг угля. В железоплавильной печи с принудительным дутьем процесс восстановления железа начинался в зоне, прилегающей к наружному слою. В зонах, расположенных в глубине печи, энергично протекали процессы восстановления железа из окислов, шлакообразования и сплавления капель железа. В верхней зоне руда содержала 49,21% Fе₂О₃, 26,95% Fе₃0₄, 4,13% Мn₃0₄.

В следующей зоне, где выделялись уже капельки восстановленного железа, химический состав меняется и характеризуется содержанием 1,04% восстановленного железа, 59,51% Fe0, 22,91% Fе₂О₃ и 4,03% Мn₃0₄. В нижележащей, третьей, зоне, еще более удаленной от наружного слоя, шло интенсивное восстановление железа, кусочки которого сплавлялись вместе, а железные кристаллики соединялись, образуя корку толщиной 2 мм на поверхности мягкой железной массы черного цвета. При температуре 1000^oС в шлаках содержалось 41,2% Fe0, 11,7% Mn0 и 27,5 SiO₂; капельки железа составляли 7,55% шлаков. В четвертой, самой нижней, зоне при температуре 1200-1300^oС шлаки отделялись от кусков железа.

Ранние этапы сыродутного способа производства железа моделировались в серии экспериментов Б. А. Колчина. На территории раскопок в Новгороде была построена глиняная печь древнерусского типа. Руда доставлялась из отвалов древних выработок старого сосновского рудника на Урале. Были учтены такие существенные технологические подробности, как предварительный разогрев печи, сушка руды. В 17 произведенных опытах плавки было получено губчатое железо. Многократные попытки превратить железную губку в крицу – в монолитный кусок железа без шлака и пустот (в таком виде железо и должно было поступать к кузнецам для обработки) – не увенчались успехом. Крайняя сложность получения крицы (высокотемпературный режим и ожижение шлаков особыми сварочными флюсами) была подтверждена и другими опытами моделирования сыродутного способа производства железа. Очевидно, эти трудности не были преодолены кельтами, не знавшими во всем объеме технических достижений древних металлургов Ближнего Востока; этим и объясняется ломкость ранних железных изделий кельтов, не умевших еще реализовать все возможности, заложенные в сыродутном способе.

РРР: Все ссылаются только на Колчина…

Сыродутный способ изготовления железа в его наиболее технически совершенных формах давал не только возможность производить достаточно большие количества металла, но также и создавал необходимые предпосылки для производства чугуна (для плавки которого требовался высокий температурный потенциал) и стали (получаемой либо из науглероженных пластин в сыродутной печи, либо из железа в кузнечном горне, либо, наконец, непосредственно из железной руды). Развитие ранней металлургии железа в этом направлении выявлено как в Восточной Европе, так и на материале средневековых восточноазиатских традиций, в частности древнеяпонской.

Чжурчжэньская металлургия железа, бронзы и золота на Дальнем Востоке представляет особый интерес ввиду следов (в частности, языковых) связей чжурчжэньской металлургической техники с центральноазиатской – иранской. Такие чжурчжэньские термины, как 'ап-c^'un (золото), восходят к субстратному центральноазиатскому названию выплавляемого металла *ansuwan, предположенному на основании сравнения тохарского Aancu «железо», Ben'cuwo «железо» (в памятниках второй половины I тысячелетия до н. э. на территории Китая) с хорезмийским hncw и осетинским aendon «сталь». По-видимому, с иранскими продолжениями этой центральноазиатской традиции начала новой эры связано и мастерство изготовления стали в Древней Осетии – Алании.

Все указанные локальные (ареальные) термины для «железа» и «стали», отличные от первоначального хаттского и его прямых продолжений, связаны с некоторыми техническими нововведениями и местными усовершенствованиями в технологии железоплавильного и сталелитейного производств, более поздними по сравнению с первоначальным сыродутным способом. Исследование истории производства представляет исключительный интерес как тот случай, когда совместное использование археологических и лингвистических данных позволяет прийти к однозначному решению относительно местонахождения центра, из которого распространяются технические достижения.

Рассмотренный нами материал показывает, что в Древнем мире были широко распространены металлы и что людям той эпохи были хорошо известны различные операции над ними. В III-II тысячелетиях до н. э. выявляется основной набор тех химических элементов и веществ, оперирование с которыми подготовило основу для технических достижений последующих тысячелетий. Рука об руку с этими химическими экспериментами идут керамические, а также ранние опыты стекольного производства, с которыми связано существенное повышение температурного потенциала, достигнутого цивилизацией. Ко второй половине III тысячелетия до н. э. были достигнуты существенные успехи и в подборе древесного топлива для печей, и в конструировании печей, в частности печей для выплавки металлов с искусственным дутьем.

Однако остается открытым вопрос: каковы были познания древних о металле как веществе? Существующие источники ничего прямо не говорят об этом. Поэтому попытаемся реконструировать эти знания.

Само отсутствие трудов, содержащих натурфилософские размышления о природе металла, говорит о том, что такого подхода к металлу еще не существовало. Тем не менее должно было быть какое-то осмысление эмпирического материала, хотя бы на уровне обыденного сознания. Попытаемся выяснить это с помощью терминологического анализа.

Первое, что бросается в глаза, – отсутствие в древних языках термина «металл» в современном смысле слова. Слова, которые переводятся ныне как «металл», означали, например, в языках Месопотамии и в древнеегипетском языке – «руда», «камень».

Металл выделялся из других классов веществ не по своим физическим свойствам, а по способу получения. Понятие возникало не из теоретического осмысления вещества, а из практических действий над ним. Однако при этом существовали вполне однозначные наименования конкретных металлов – золото, серебро, медь и т. п. Причем термин относился и ко всем разновидностям данного металла.

Выше указывалось, что в древних текстах существовали такие понятия, как «желтое», «белое», «изящное» золото. Все эти сорта явно воспринимались как разновидности одного и того же металла, а не как различные металлы. То же можно сказать и о серебре или железе. При этом металл подразделялся по способу получения: «небесное» и «земное» железо; по способу употребления: «денежное» и «производственное» серебро; по физическим свойствам: «желтое» и «белое» золото.

Итак, различие в физических свойствах разновидностей одного металла осознавалось мастерами. Осознавались также и различные физические свойства видов металлов. Наиболее ярко свидетельствуют об этом ошибки древних в определении металлов. Свинец, олово и сурьма, как указывалось выше, воспринимались как один металл разной степени чистоты, что можно объяснить только близостью их физических свойств. «Электрон» же, наоборот, принимался за самостоятельный металл, так как он по своим внешним данным отличался как от золота, так и от серебра.

Такие взгляды на сходство и различие металлов открывали путь к мнению о том, что металлы могут превращаться друг в друга. Действительно, сплавляя два различных металла – золото и серебро, мастер получал третий – электрон. При добавках меди к золоту ремесленники получали сплав, внешним видом напоминавший золото, – для них он и был золотом. Следовательно, медь, соединяясь с золотом, сама становится им. Наблюдения над тем, что металл может превращаться один в другой, открывали путь к мысли, что в основе всех металлов лежит что-то общее, не только способ их получения.

Итак, мы видим, что развитие знаний о металле шло от единичного (каждая разновидность одного и того же металла есть отдельное вещество) через особенное (все разновидности одного металла, например золота, принадлежат к одному виду – золоту) ко всеобщему (все виды металлов – золото, серебро, медь, железо и т. д. – принадлежат к одному классу веществ – металлам вообще).

При обработке различных металлов выявились различные их физико-химические свойства. Именно металлы оказались теми природными объектами, на основе которых возникло понятие о веществе. Постоянство свойств отдельных металлов наталкивало на мысль о существовании целого ряда индивидуальных веществ со своими специфическими, присущими им свойствами. Металлы оказались, таким образом, первым наиболее удобными наглядным примером многообразия веществ. Металл поддается разнообразным видоизменениям и тем самым давал наглядный пример превращения веществ.

Разумеется, все сказанное выше не означает, что у древних была развитая химическая теория, например представление о трансмутации, об общей для всех металлов основе и т. д. Мы видели, что даже общность металлов осознавалась еще слабо. Эмпирический материал позволял сделать все указанные выше выводы, но это не значит, что эти выводы были сделаны.

Для того чтобы все указанные нами тенденции в осознании природы металлов выявились, превратились в четкие понятия, которые могли быть сведены в теорию, необходимо было натурфилософское осмысление материала, накопленного практикой.

С другой стороны, получение металла с наиболее подходящими свойствами для нужд практики потребовало от многих поколений ремесленников-металлургов тщательного изучения режима восстановления металлов из руд, в частности правильного подбора шихты, температурных условий, дутья и т. д. Овладение процессом выплавки металлов из руд и методом дальнейшей обработки полученных металлов привело в конце концов к постановке чисто научных вопросов о горении и его природе, о сущности реакций восстановления и окисления и других химических проблем.