А. Н. Боголюбов. Практическая механика XVI столетия
Вопрос этот не праздный. Не говоря уже о том, что он поможет выяснить степень культуры древних умельцев, их умение рассуждать и сумму их познаний в области практической механики, он имеет и практический аспект: не все здания разрушила рука человека, некоторые погибли или пострадали от различных естественных, в частности сейсмических, причин; поэтому восстановление (современными средствами и на современном научном языке) условий прочности зданий и отдельных их конструкций и их силовой нагрузки может помочь как при их восстановлении, так и при проектировании новых, сейсмоустойчивых зданий.
Известный французский инженер и историк архитектуры Огюст Шуази (1841 — 1909), профессор Парижской школы мостов и дорог, в своей работе о египетской архитектуре говорит, что, по его вычислениям, в камнях перекрытия одной из зал Карнакского храма допущены предельные напряжения. Едва ли это случайно: единственным объяснением может служить лишь то, что практика строителей выработала определенные правила, касавшиеся не зданий в целом, а их элементов и имевшие непосредственное отношение к обеспечению прочности всего сооружения, его долговечности и устойчивости. В течение тысячелетий неоднократно менялись архитектурные стили, материалы и способы сооружений, однако оставались неизменными условия прочности зданий. Следует отметить при этом, что прочность обеспечивалась не за счет преувеличенных размеров конструкций, наоборот, там, где количество материала, уложенного в конструкцию, превышало в определенной степени оптимальные условия прочности, здание не выдерживало и погибало.
Можно, в частности, сослаться на тот период XV— XVI вв., когда классическая готическая архитектура породила барокко. С точки зрения архитектуры оба стиля не имеют совершенно ничего общего между собой. Едва ли есть много общего и в методах сооружений и в использовании тех строительных материалов, которые определили возведение зданий обоих стилей.
Однако между обоими настолько разнородными стилями, как готический и барокко, все же есть много общего. Принципы сооружений в том и другом случае остаются неизменными. По всей видимости, равновесие и устойчивость конструкций в обоих случаях остаются без изменения, и, по-видимому, в этом и заключается то общее, что может характеризовать особенности сооружения старых зданий.
Естественно, что все сказанное относится не только к западно- и восточноевропейской архитектуре. Создание новых типов зданий, каким бы ни было их назначение, относится к механике сооружения, к тем общим принципам, которые были созданы многими поколениями архитекторов и которые не имели зависимости от внешней формы сооружений и от комбинаций их конструкций.
Архитектура всегда является лишь одним из путей создания и развития идей прикладной механики. Самым старым источником развития практической механики несомненно является механика средств обороны и наступления, которая, с одной стороны, является источником знаний в области строительства (учение о фортификации) , а с другой — методом создания военных машин.
Наконец, последним путем становления учения о силах, действующих на элементы искусственных сооружений, является наука о машинах, вернее, — учение о ее элементах, ее генезисе и о развитии машин на протяжении столетий.
Очень трудно восстановить те мысли, которыми руководствовался инженер старого времени при создании каких-либо механических приспособлений. Основную роль здесь играло, конечно, многовековое изучение движения и его средств, стремление найти наилучшее решение для наиболее часто встречавшихся случаев механических соединений. Несмотря на это, многие идеи прочностного расчета механизмов и сооружений зачастую оказываются на поверхности.
При изучении русской истории мы неоднократно встречаемся с различными следами деятельности русских механиков. Зачастую эти следы теряются среди более важных событий истории народа: ну какое значение могло иметь творчество какого-то архитектора, строителя смоленского или коломенского кремля либо, еще хуже, розмысла, соорудившего где-то на Москве-реке или на Оке технологическую мельницу?! И это — на фоне событий мирового значения, когда некий князь нижегородский или шуйский хитростью захватил своего соперника, о каковом факте сейчас же заносилось в летописи. Значительно реже можно найти в летописях сведения о труде строителей зданий и мельниц и совсем редко о каких-либо технических новинках, разве только если они уж очень поразили воображение летописца! И если до настоящего времени все же сохранились остатки церковной и оборонительной (но не гражданской!) архитектуры, а также некоторые образцы вооружения, то древних мостов, плотин, мельниц, судов, подъемных и иных машин не сохранилось вообще, и об их внешнем виде мы можем лишь догадываться, основываясь на заметках летописцев и на их условных изображениях в тех же летописях. Поэтому поле анализа для историка механики ограничено строительной и военной техникой.
При изучении практической механики очень интересными являются именно переходные эпохи смены архитектурных стилей, когда, например в недрах романского стиля, возникли зачатки готики или когда та же готика сдает свои позиции новому стилю — барокко. В этом случае к возведению здания новой формы и с новым распределением нагрузок приступали архитекторы и мастера, воспитанные на сооружениях предыдущего стиля, и тем не менее они смогли решить эту чрезвычайно трудную задачу; Восстановить ход их рассуждений и установить объем знаний в области механики, которым они обладали, представляет, очевидно, интересную задачу.
Особенно важным периодом русской истории с точки зрения становления и развития практической механики является несомненно вторая половина XVI в. — эпоха, имеющая по крайней мере некоторые черты Ренессанса. По концепции, предложенной Д. С. Лихачевым1, на Руси не было Возрождения и Предвозрождение непосредственно перешло к культуре нового времени. При этом «XVII век в России принял на себя функцию эпохи Возрождения, но принял в особых условиях и в сложных обстоятельствах... Хотя Россия и не знала Ренессанса, она должна была решить задачи, которые решил Ренессанс»2. Но, утверждая так, Д. С. Лихачев все же подчеркивает особое значение культуры XVI в. «Никогда раньше ни один век не был таким «предчувствием» следующего века, как XVI век. Это объясняется тем, что потребность в Ренессансе назрела, несмотря на все препятствия на пути к его развитию. Устремленность к этому Ренессансу, появившаяся еще во второй половине XV в., была отличительной чертой XVI в.»3
Едва ли имеет существенное значение присвоение тому или иному понятию наименования: точность наименования требует и точности определения, что вряд ли возможно для такого понятия, как Возрождение. Ведь каждое общественное явление обязательно обладает характерными чертами, свойственными соответствующему народу и его предшествующей истории. Можно лишь отметить, что XVI в., а в особенности его вторая половина, был для Руси временем довольно быстро проходившей эволюции, эпохой весьма существенных качественных изменений едва ли не во всех областях культуры. Важное значение XVII в. неоспоримо, но ведь так же, как XVIII в. следовал за XVII в., этот последний явился результатом тех глубоких изменений в русском обществе и его культуре, которые произошли в XVI столетии. Весьма существенно, что аналогичные явления происходили и в Московской Руси, и в Руси Литовской, и в той части Руси, которая к тому времени была уже довольно прочно освоена польской государственностью и считалась интегральной частью Польши.
Тем самым Западная Русь в определенной степени служила мостом, связывавшим русскую культуру с культурой западноевропейской. Положение это имеет под собой определенное основание. Несомненно, что Древняя Русь, принявшая на себя основной удар татаро-монгольского нашествия, послужила буфером, раздробившим силы завоевателей. Но она же оказалась и объектом экспансии с Запада, причем на протяжении всей границы, от Новгорода до Путивля и Рыльска, т. е. на протяжении около 1500 км. Не следует забывать и того, что в XVI в. разыгрался важнейший акт колониальной экспансии стран Западной Европы, знаменовавший собой начало эпохи первоначального накопления, которому оказались неспособными противостоять даже весьма развитые и культурные страны Азии. Однако Русь, раздробленная на большое число больших, мелких и мельчайших княжеств, в течение почти трехсот лет напрягала все силы в борьбе с Востоком и Западом, не останавливаясь перед большими материальными, денежными и людскими жертвами, и все же оказалась «несозревшей» в качестве колониальной и даже полуколониальной страны. И это при таком длительном господстве татаро-монголов, стоявших на значительно более низкой ступени культурного развития. Попытки московских князей объединить русские земли хотя и были успешными, но все же им удалось выполнить это лишь в отношении мало населенной и небогатой части русских земель. Героическое решение Дмитрия Донского выступить на бой с поработителями лишь доказало возможность борьбы с ними, но не решило вопроса национального объединения: это осталось задачей для следующих столетий.
Поэтому вопрос о русском Возрождении можно поставить и иначе: события в русской литературе второй половины XVI в. не полностью укладываются в ту схему, которая считается (или может считаться) классической для западноевропейского Возрождения; однако не значит ли это, что специфика народа и его исторического положения в данном случае могут внести существенные исправления в эту классическую схему?
Да и существует ли сама схема? Известный историк Б. Р. Виппер одно из своих искусствоведческих исследований4 начинает с указания относительно спорности самой проблемы Возрождения. Некоторые исследователи, рассуждая о Возрождении, останавливаются на XV в., другие включают в какой-то степени часть XVI в. или даже все столетие. Наконец, некоторые ученые включают, в сущности не без основания, и весь XVII в., поскольку научная революция имеет очень тесные и глубокие связи с Возрождением, в определенной степени завершая его. Едва ли правильно рассматривать Возрождение как специфическое явление в искусстве, оставляя в стороне другие направления культуры, а также науку и технику. Ведь художники Возрождения ни в коей мере не были узкими специалистами: они были одновременно инженерами, архитекторами, математиками, фортификаторами, а подчас им приходилось выполнять и иные поручения.
Как указывал К. Маркс, «экономическая структура капиталистического общества выросла из экономической структуры феодального общества. Разложение последнего освободило элементы первого»5
«Исходным пунктом развития, создавшего как наемного рабочего, так и капиталиста, — указывал К. Маркс далее, — было рабство рабочего. Развитие это состояло в изменении формы его порабощения, в превращении феодальной эксплуатации в капиталистическую. Для того чтобы понять ход этого процесса, нам нет надобности забираться слишком далеко в прошлое. Хотя первые зачатки капиталистического производства спорадически встречаются в отдельных городах по Средиземному морю уже в XIV и XV столетиях, тем не менее начало капиталистической эры относится лишь к XVI столетию»6.
Социально-экономические и культурные процессы, происходившие в России во второй половине XVI в., в определенной степени соответствуют тем, которые были характерны для этой эпохи в Западной Европе. Кoe в чем было отставание, обусловленное тяжелым наследством XIII—XV столетий: разоренные в XIII в. города так и не оправились, а у новых не было традиций: все же и школы, и науки развиваются в городах, в условиях повышенного общения людей. Но в ином было и опережение: именно эти тяжелые условия и закалили народ, создав в нем чувство единства, превышавшее провинциальный патриотизм. Это чувство единой судьбы, подкрепляемое единством языка и веры, и способствовало ликвидации феодализма и созданию единого государства в XVI в., тогда как в более высокоразвитых Италии и Германии аналогичный процесс произошел лишь в XIX в., почти на триста лет позднее. Интересно, что объединение страны, завершенное в XVI в., оказалось настолько прочным, что в самом начале XVII в., в эпоху Смутного времени, уже не существовало никаких центробежных тенденций.
Одновременно с покорением Казани — завершением двухсотлетней борьбы — Русь перешагнула Урал; по всей видимости, поход Ермака был финансирован промышленниками Строгановыми, так что история хозяйственного развития Сибири начинается с того же XVI в. Восточная политика московской государственности в определенной степени также послужила консолидации как ее самой, так и национального самосознания русского народа. Если западная политика Ивана IV и не оправдала себя, ибо большими усилиями были достигнуты лишь малые результаты, то на востоке страны, наоборот, малые (относительно) усилия привели к чрезвычайно большим и важным результатам.
Итак, представляется, что период второй половины XVI в., следующий за Предвозрождением, все же можно назвать Возрождением. Правда, это — чисто русское Возрождение, со всеми достоинствами и недостатками государства, неожиданно обнаруженного на востоке Европы. На протяжении каких-нибудь пятидесяти лет здесь произошел ряд событий, в определенной степени завершивших создание чувства единства народа. Это — возникновение собственного пантеона («Четьи Минеи» митрополита Макария), истории («Лицевой летописный свод» Грозного), права («Стоглав», «Домострой»), становление светской литературы (Сильвестр, Ермолай-Еразм, переписка Грозного с Курбским), возрождение искусства (Барма и Постник, Федор Конь); начинает работать техническая мысль, возникает система государственного управления, которая при Грозном дважды претерпевает весьма кардинальную перестройку.
Такими были условия, в которых происходило становление русской практической механики. Естественно, что здесь, как и раньше, речь идет лишь о рецептурной механике, которая постоянно составляла нечто вроде производственного секрета строителей зданий и мельниц; но то же самое было и в Западной Европе. Правда, эти познания не составляли системы, а тем более науки; в них зачастую не было логики, но от этого не уменьшается ни их значение, ни тот вклад, который тем самым был заложен в развитие отечественной науки и культуры.
Можно ли определить объем познаний из области практической механики для какой-либо эпохи? Очевидно, да, ибо такая работа иногда проводится, в частности при восстановлении пострадавших по разным причинам сооружений. Для этого производятся обмеры зданий, определяется вес отдельных конструкций (так как элементы познаний в области практической механики в основном относятся именно к отдельным конструкциям, имеющим, так сказать, самостоятельное бытие), вычисляются принятые строителями запасы прочности, распределение сил, действующих на отдельные элементы конструкций. Остатки древних фортификационных сооружений, валы, элементы городских стен, деревянных (частокола) и каменных, могут дать представление как о мощи наступательных средств, которыми обладал возможный противник, так и о предусмотрительности защитников, об их расчете величины этой мощи. Здесь важно все: и материал, из которого выполнены фортификации, и толщина стен, и их конструкция, откосы, повышающие их прочность и устойчивость, способы повышения безопасности защитников и оборонной мощи, — обеспечение возможности нападения осажденных на противника. Плотины и иные гидротехнические сооружения (каналы, водоподъемные машины и устройства, системы шлюзов и портовые сооружения) могут дать сведения о познаниях техников эпохи в области гидравлики. Конструкции огнестрельного оружия, материал, толщина стенок, вес и форма снаряда, объем или вес пороха, закладываемого на отдельный заряд, размеры упругих элементов элементарных (луки) и усложненных (катапульты, баллисты и пр.) видов оружия, основанных на принципе броска, а также сведения из письменных источников о точности стрельбы и о мощи поражения противника в отдельных случаях могут внести существенный вклад в оценку познаний из области механики для некоторой определенной эпохи.
С подобной меркой следует подойти к инженерным сооружениям Московской Руси, выполненным в XV столетии. Естественно, что Русь в научном отношении тогда не достигала уровня современных ей западноевропейских стран, и о причинах этого мы уже говорили. Однако в области практической механики русские строители немногим уступали своим западным современникам. Качественные изменения, отличающие Русь XVI в. от Руси XV в., определили как количественный рост сооружений и механизмов, так и их новую качественную характеристику; и в деревянное, и в каменное строительство был внесен элемент расчета: строители не только делали планы будущего сооружения, но и планировали сам технологический процесс. Каменное строительство требовало значительно большего количества строительных материалов, чем могли выработать наличные мастерские, материал должен был удовлетворять определенным условиям прочности: не рассыпаться, хранить форму, выдерживать определенную нагрузку, обеспечивать монолитность конструкций. С другой стороны, материал был дорог, к нему надо было относиться экономнее, по-хозяйски, а это в свою очередь побуждало зодчих думать об устойчивости и долговечности возводимого сооружения.
Со второй половины XV в. на Руси начинается переход в общественном строительстве от дерева к камню. То, что основным материалом сооружений становился белый камень (известняк) и кирпич, повлекло за собой создание новых «нормативов»: если нельзя было изменить внешний архитектурный вид сооружения и создаваемый ансамбль, то следовало приспособить возводимые строительные конструкции к новым материалам. Интересно, что это переосмысление архитектурных возможностей воспроизведения севернорусских, деревянных церквей в камне при сохранении их традиционной формы привело к сооружениям типа Спасского собора Андроникова монастыря в Москве (1425—1427), церкви Вознесения в Коломенском (1532), церкви Иоанна Предтечи в Москве, в Дьякове (1547), церкви Петра Митрополита и Переславле-Залесском (1585). Таким образом, московские зодчие самостоятельно пришли к тем же инженерным решениям, что и их западные коллеги. Если мы отвлечемся от художественного решения этих построек и исследуем их в чистой форме (без «украшательства»), то обнаружим, что решения конструкций в значительной степени напоминают структурные формы сооружений поздней готики: каменные перекрытия, в частности, ставятся лишь там, где камень работает под очень небольшой нагрузкой. Во всех других случаях конструкции работают на сжатие — классический пример использования камня в качестве строительного материала. Даже такое сложное и многоплановое сооружение, как Покровский собор в Москве на Рву («храм Василия Блаженного»), представляет из себя не что иное, как совокупность отдельных конструкций, сохраняющих форму тел равного сопротивления на сжатие7, связанных между собой ненагруженным гульбищем.
Свод и арка как элементы перекрытий культовых зданий появились в русской архитектуре еще в X—XII вв. При этом преобладали относительно простые формы цилиндрических сводов: впоследствии они нашли свое дальнейшее развитие в строительном деле Новгорода и Пскова (где практически каменное строительство и не прекращалось и где, по всей видимости, были выработаны «механические нормы» эпохи). Более сложные крестовые своды применяются редко, и, по-видимому, они были принесены извне. Так, в московском Успенском соборе Аристотель Фиораванти использует в 1475—1479 гг. своды этого типа.
Известная авария первого варианта Успенского собора, который обрушился в 1474 г., произошла не только из-за недостатков строительной технологии (плохое качество раствора), но и в результате традиционной постройки «по подобию» (в качестве модели был принят Успенский собор во Владимире), с увеличением размеров; были нарушены законы прочности при сооружении северной стены, включавшей проем для лестницы на хоры, а также западной стены (с хорами). Фиораванти, сохранив общий вид здания, облегчил его конструкции и передал вес центрального и четырех сопровождающих барабанов через системы крестовых сводов на четыре круглые колонны и стены.
Решение Фиораванти является весьма интересным, если учесть то обстоятельство, что в предшествующей деятельности он никогда не встречался с постройкой зданий, подобных Успенскому собору. Однако его решение оказалось безупречным с инженерной точки, зрения: им были учтены возможные случаи распределения нагрузок на несущие конструкции здания и найдено оптимальное решение.
Существенные сведения о познаниях русских зодчих в области строительной механики может дать сравнительная оценка деревянного и каменного зодчества исследуемой эпохи. Деревянное зодчество было наиболее распространенным, и в этом направлении русскими мастерами были выработаны приемы, обеспечивавшие устойчивость и долговечность зданий. Правда, до нашего времени сохранились немногие сооружения, но главную роль в гибели творений старых зодчих сыграли частые пожары и негативное вмешательство человека, а никак не ошибки в механике.
В 1551 г., во время войны с Казанским ханством, русские зодчие построили в верховьях Волги укрепления для города Свияжска. Эти укрепления были затем разобраны, спущены по Волге и собраны на месте. Вся работа была выполнена за месяц с небольшим, хотя лесу на все укрепления и не хватило. «Другую половину сделали тотчас же воеводы и дети боярские своими людьми и все окончили в четыре недели»8. Укрепления Свияжска не сохранились, но по некоторым рисункам и но сохранившимся зданиям деревянных церквей можно судить о конструкциях того времени. Интересно сравнить наиболее часто встречающуюся деревянную башенную конструкцию с башенными конструкциями каменных церквей. Несмотря на внешнюю схожесть, налицо принципиальное различие, зависящее от механических свойств материалов: вертикальные стены деревянных сооружений и конусное очертание каменных. Еще яснее эта характерная особенность наблюдается в крепостных башнях. Везде, даже в вертикальных башнях коломенского кремля (1525—1531), наблюдается это усиление нижней половины стены если и не за счет внешнего очертания, то за счет расширения колодца башни снизу вверх.
В 1535—1538 гг. были построены укрепления Китай-города в Москве, фрагмент которых сохранился до настоящего времени. Это важное инженерное сооружение, построенное под руководством зодчего Петрока Малого, состояло из комплекса стен и башен общей длиной по периметру более 2,5 км. Средняя высота стен достигала 9 м, а толщина — 6 м, причем внутри степ были сделаны глубокие ниши для установки пушек, поэтому максимальная толщина стены в этих местах равнялась лишь 2,5 м. Укрепления Китай-города включали 12 башен, выдвинутых из плоскости стены: с точки зрения фортификации решение это было оптимальным.
Укрепления Китай-города составляли второе кольцо фортификаций после Кремля. Следующее, третье кольцо — укрепления Белого города — было возведено между 1584 и 1591 гг. под руководством выдающегося зодчего Федора Коня. Описание стен Белого города оставил современник — сириец Павел Алеппский. По его словам, «от земли до половины [высоты] [стена] сделана с откосом, а с половины до верха имеет выступ, и [потому] на нее не действуют пушки. Ее бойницы, в коих находится множество пушек, наклонены книзу по остроумной выдумке строителей; таких бойниц мы не видывали ни в стенах Антиохии, ни Константинополя, ни иных укрепленных городов, коих бойницы идут ровно, [служа] для стрельбы над землею вдаль, а из этих можно стрелять во всякого, кто приблизится к нижней части стены, и это по двум причинам: первая, что стена непохожа на городские стены в нашей стране, снизу доверху ровные, легко разрушаемые, но она, как мы сказали, с откосом, а бойницы одинаково наклонены к низу стены»9. В этом случае зодчий усилил основания и стен, и башен, как круглых, так и квадратных в сечении.
На протяжении XVI в. в Московской Руси было сооружено, а также улучшено или восстановлено много первоклассных крепостей. В эпоху царствования Ивана Грозного абсолютизм в лице царя боролся и с остатками русского феодализма и продолжал вековую борьбу с восточными и западными соседями, которые чутко следили за всеми внутренними неурядицами и в нужный момент всегда оказывались вблизи границ. Отсюда стремление создать мощную, связанную воедино систему обороны; и мы видим, что на протяжении века возникает каменный пояс, опоясывающий страну, важнейшими звеньями которого стали кремли Нижнего Новгорода (1500-1511), Тулы (1514-1521), Коломны (1525— 1531), Зарайска (1531), Казани (1556—1594), Астрахани (1587—1589), Смоленска (1595—1602). Смоленский кремль был сооружен под руководством Федора Коня. Вслед за реконструкцией Московского Кремля перестраиваются и улучшаются оборонительные сооружения Новгорода, Великих Лук, Пскова, Изборска, Копорья, Старой Ладоги. В 1492 г. была заложена крепость Ивангород, ставшая в сущности началом всего этого ожерелья.
Эти крепости сопровождались вспомогательной цепочкой укрепленных монастырей, которые стерегли дороги и подходы к важнейшим пунктам обороны страны. Значение этих вспомогательных крепостей недооценивать не следует: уже в самом начале XVII в., в разгар интервенции польско-литовских войск, Троице-Сергиев монастырь смог выдержать 16-месячную осаду и тем оказал существенное влияние на результат патриотической борьбы русского народа с интервентами. Конечно, важную роль в этом сыграли и мощные фортификации монастыря, брать которые лобовым приступом было просто невозможно.
Все укрепления (переднего и вспомогательного плана) должны были обеспечить безопасность границ государства от западных и северо-западных соседей,а также от кочевников и оседлых татар, проникавших в московские рубежи с юга и востока. Несомненно, что при строительстве этих, отнюдь не малых по своему объему, сооружений ощущалась нехватка и в рабочей силе, и в мастерах, и в материалах, а поэтому зодчие эпохи вынуждены были найти некие «стандартные» решения, оптимальные для каждого конкретного случая. Какими бы ни были разнородными архитектурные решения всех этих сооружений, их устойчивость, прочность, долговечность, а главное, обороноспособность обеспечивается утолщением их низших конструкций. В качестве характерного примера можно привести относительно хорошо сохранившийся нижегородский (горьковский) кремль. Стены кремля, одного из самых больших в стране, имели в плане неправильный многоугольник, и их длина по периметру превышала 2 км. Стены были поставлены с учетом рельефа местности: они не только окружали «гору», как это было обычно на Руси, но захватывали и значительную часть волжского побережья: таким образом, кремль мог держать под контролем подступы со стороны посадов и со стороны Волги. Это единственное в своем роде решение было развито и в архитектурном выполнении башен и стен: стены, имевшие у основания ширину около 4,7 м, суживались кверху; таким образом, снаружи получался небольшой откос. Аналогичное положение было и у башен. Нижегородский кремль выдержал несколько осад и ни разу не был взят врагом.
Из монастырских укреплений, кроме Троице-Сергиева монастыря, в русской истории важную роль сыграли стены и башни Соловецкого монастыря, которые соорудил в 1584—1594 гг. соловецкий же зодчий Трифон. Это самое северное русское укрепление должно было контролировать Белое море и подходы к Архангельску. Нужно сказать, что эта роль была выполнена Соловецким монастырем с честью. Русские инженеры нашли оптимальное решение. Башни кремля имеют вид усеченных конусов и пирамид, они несколько приземисты и вместе со стенами как бы составляют единое целое с окружающим ландшафтом острова. Созданием этого кремля зодчий решил одну из важнейших механико-фортификационных задач столетия — возвел крепость не только устойчивую и долговечную, но и способную противостоять сильнейшей артиллерии своего времени. При этом при сооружении крепости не было перерасхода строительных материалов; нет никаких излишеств и в их использовании. Соловецкий кремль выдержал не одну осаду и во время возмущения староверов при Алексее Михайловиче был взят лишь хитростью. Для своего времени это был дот, только очень больших размеров!
Одним из шедевров инженерного искусства XVI в., выполненных с явным чувством законов механики (об их знании, конечно, не может быть и речи), является колокольня Ивана Великого в Московском Кремле, построенная в начале века. Она уже простояла более четырех столетий, и это служит доказательством (хотя и косвенным), что старые русские зодчие вовсе не пренебрегали «законами природы», поскольку понимали, что это ни к чему хорошему привести не может.
Таким образом, у русских зодчих эпохи были определенные познания из тех областей механики, которые мы назвали бы сейчас статикой, сопротивлением материалов и строительной механикой. Зодчие могли обеспечить прочность, устойчивость и долговечность возводимого сооружения, умели учитывать материал и его качества. Кроме того, они умели создавать разборные сооружения и экономить материал там, где это было необходимо.
Если мы соберем все, что знали строители Московской Руси XVI столетия, то окажется, что знали они не так-то и мало. Они знали условия прочности, нагружения отдельных конструкций — стек, колонн, сводов, даже оболочек небольшого размера (купольные перекрытия). Они умели учитывать состояние почвы и строить (ленточные) фундаменты, способные выдерживать большие нагрузки. Здания общественного назначения — церкви строились с расчетом не только на долговечность: сплошь и рядом они должны были служить вспомогательными оборонными сооружениями. В связи с этим достаточно жесткие требования предъявлялись к строительным материалам: есть основания предполагать, что над материалами производились выборочные испытания. Строители равно хорошо знали свойства и дерева, и камня и учитывали в сооружениях характерные особенности обоих материалов. Они учитывали и акустические возможности сооружаемых помещений, достигая разными способами оптимальных результатов.
Естественно, что теми элементами познаний из области строительной механики, которые дает анализ сооружений эпохи, отнюдь не исчерпываются сведения по практической механике, имевшиеся у зодчих и мастеров Московской Руси. Некоторые, притом довольно значительные, познания требуются ремесленникам (в частности, кузнецам) для воплощения своего искусства. Производство огнестрельного оружия и опыт стрельбы из него ставили много задач, над которыми размышляли в ту эпоху виднейшие механики Западной Европы. Русским оружейникам и пушкарям до многого приходилось доходить собственным умом, и результаты говорят сами за себя: пушки были неплохими.
Первые пушки на Руси появились в 1389 г. — в последний год княжения Дмитрия Донского. По словам летописцев, «арматы» были вывезены на Русь «от немец», однако второй термин, применявшийся на Руси, — «тюфяки» — указывает и на восточное происхождение «огненной стрельбы». Очевидно, огнестрельное оружие проникло обоими путями, в процессе непрерывной борьбы Руси на Западе и на Востоке. В XV в. было поставлено литье пушек, к концу века возникают «пушечные дворы» (мастерские) в Москве и в иных городах. С самого начала оборонная техника и ее изготовление являлись монополией государства. В XVI в. при Иване Грозном ею ведали три приказа: Пушкарский, которому подчинены были «пушечные дворы», пороховые мельницы, «пушечный наряд», постройка крепостей; затем — Бронный приказ, ведавший изготовлением брони, шлемов, сабель, луков и пр., и Оружейный приказ, в ведении которого находилось изготовление огнестрельного оружия, кроме пушек, и Оружейная палата — арсенал. На Московском пушечном дворе в 1586 г. мастер Андрей Чохов отлил «Царь-пушку» весом 2400 пудов, калибром 35 дюймов (около 800 мм) с ядрами по 120 пудов каждое. Здесь же в 1615 г. была отлита первая пушка с винтовкой нарезкой. А это свидетельствует, что если и не производилось испытаний изготовленного оружия, то наблюдение за результатами стрельбы все же велось. Во всяком случае опыт Казанского похода Ивана Грозного, похода Ермака в Сибирь и обороны Троице-Сергиева монастыря (уже в Смутное время) доказывает, что русские пушкари достаточно хорошо овладели своим делом. Литье пушек велось непрерывно: к середине XVI в. в распоряжении Пушкарского приказа было свыше 2000 пушек.
На протяжении XVI в. ремесло, которое до того времени было едва ли не «монополистом» в производстве предметов и материалов широкого потребления, начинает уступать свое место мануфактуре, проходя сперва через стадию мелкотоварного производства. Начиная с середины XVI в. в Москве возникают мастерские для производства полотна, позже названные Хамовным двором, мануфактуры и мельницы для производства бархата, кожи, стекла. На Яузе была поставлена бумажная мельница; был основан Печатный двор, построен Денежный двор. Монету, главным образом медную, чеканили и в других городах.
Еще в Киевской Руси стали строить около рек водяные мельницы для помола муки. Не ранее XIV столетия на Руси появляются и ветряные мельницы, в XV в. повсеместно возникают технологические мельницы (естественно, с водяным приводом). В XVI в. они становятся энергетической и механической базой возникающих в это время мануфактур.
Вполне понятно, что эти последние не могли обойтись без достаточно развитой механической техники: подъемных приспособлений (многие из которых изображены на гравюрах духовного и исторического содержания), печатных, маслобойных и монетных прессов, ткацких станков, бумажных, пороховых и суконных толчей, обычно с кулачковым приводом, и других технологических машин. В качестве энергетического агрегата для всех этих мельниц служило водяное колесо, но иногда пользовались также силой человека и животных.
Одним из примеров (очень редких, к слову), засвидетельствованных летописцами, может стать механизированная система продуктового внутреннего обеспечения Соловецкого монастыря, которую соорудил выдающийся инженер Древней Руси игумен Филипп Колычев, впоследствии московский митрополит. Эта система чем-то напоминает энергетическую систему, построенную К. Фроловым на Алтае двумя веками позже. Здесь также есть несколько источников энергии, целый ряд технологических машин, механизирована и транспортировка обрабатываемых материалов, которые движутся по конвейеру; так, в частности, была устроена крупорушка («доспели решето, само сеет и насыпает и отруби и муку разводит розно, да крупу само же сеет и насыпает и разводит розно крупу и высейки»). Механизировано было также Производство кваса. Если раньше этим делом занималась «вся братия и слуги многие из швальни», то при помощи приспособлений с этой работой справлялись шестеро. Квас выпаривали, и он «сам сольется из всех щанов да вверх подоймут, ино трубою пойдет в монастырь, да и в погреб сам льется, да по бочкам разойдется сам во всем».
В монастыре были устроены соляной промысел, железоделательное и кирпичное производства. Колычев поставил здесь несколько солеварен, соорудил сложную водную систему, необходимую для питания мельниц: «Горы бо великия прокопа и юдолия избразди, и воду тещи от езера во езеро претвори к двадесятим бо пятьдесят езером число и два источника сотвори и под монастырь во езеро приведе. Ото езера же воду испусти, внутрь киновии приведе. Толчеею же и мелею ко успокоению братскому сотвори»10. Филипп Колычев был не единственным механиком на Руси, и в XVI в. технологические установки уже были широко распространены от Львова и Киева до северных пределов государства.
Так же как и в Западной Европе, основным энергетическим базисом возникающей мануфактурной промышленности на Руси служило водяное колесо. Оно же приводило в действие и большинство мельниц для помола зерна. Сейчас трудно установить их количество, но если исходить из числа населения, которое они обслуживали, то их должно было быть немало. При установке мельниц в ряде случаев приходилось производить некоторую гидравлическую подготовку — строить плотины, причем так, чтобы они не пострадали во время весеннего половодья. Это прежде всего относилось к технологическим мельницам, принадлежавшим в основном государству. Их было значительно меньше, чем мукомольных, но технологические процессы были там сложнее и ответственность за сохранность плотины — больше.
К XVI в. относится становление «механизированной» металлургии. К этому времени в районе Вычегды была сооружена железоделательная машина; она приводилась в движение водяным колесом, и в ее составе был приводной молот. К концу XVI в. относится основание первых медеплавильных и железоделательных заводов на Урале, Их характерной особенностью было то, что они одновременно являлись и металлообрабатывающими.
Примерно в то же время возникает и книгопечатание. Как известно, первые книги славянской печати были изданы Швайпольтом Феолем в Кракове в 1491 г. Кракову принадлежит несомненный приоритет в печатании славянских книг. Первопечатник Иван Федоров, бежавший из Москвы, нашел поддержку и смог продолжить свою деятельность тоже в польских пределах. В столице Литвы — Вильнюсе обосновался белорусский печатник Георгий Скорина, издавший первые книги в начале XVI в.
19 апреля 1563 г. дьякон церкви Николы Гостунского Иван Федоров и Петр Тимофеев Мстиславец начали печатать первую книгу в Москве — «Апостол». Поскольку церковь Николы Гостунского находилась в Кремле, то начало книгопечатания связано с самым сердцем России. Техника первопечатников была, очевидно, близка к современной ей западноевропейской технике: набор производился вручную, а в качестве печатного станка использовался винтовой пресс, построенный в Москве же.
Таким образом, в XVI в. практическая механика достигла на Руси высокого уровня, причем вся механическая техника, от металлургической до книгопечатной, создавалась на месте местными же русскими мастерами. Возникает вопрос: была ли в этом какая-либо резкая грань, скажем, между XV и XVI вв.? На этот вопрос, видимо, следует ответить отрицательно: такой грани не было. Однако заметно убыстрилось техническое развитие, появляются новые производства и новые механизмы, включающиеся в работу на одном уровне со старыми, эксплуатация которых продолжается. Но ведь и понятие Возрождения — это понятие не революции, а эволюции!
Мы не коснулись здесь очень многих отраслей ремесленного и мануфактурного производств, само существование которых невозможно без достаточно высоких познаний в области практической механики: ткацкого и керамического производств, изготовления повозок и рыдванов, чеканки монеты. Проводились дренажные работы, строились водоотводы, стоки для воды, плотины, мосты. В Москве мосты достигали довольно большой ширины, так как, кроме проезжей части, на них еще отводилось место и для торговых лавок; следовательно, и здесь соблюдались условия прочности.
XVII век начался Смутным временем, окончился годами правления Петра Первого. В течение этих ста лет завершено многое из того, что было начато в XVI в. Но в XVI в. было создано единое государство, началось книгопечатание, большой шаг вперед сделала русская культура. И во всех этих делах значительное слово было сказано многими русскими мастерами, построившими кремли и здания, укрепившими границы, поднявшими уровень рек плотинами и соорудившими мельницы и разного рода механизмы, что обеспечивало жизнедеятельность государства и его оборону. Из этого следует, что в русском Возрождении русская практическая механика сыграла роль во всяком случае не меньшую той, которая была выполнена практической механикой западноевропейского Возрождения.
1 См.: Лихачев Д. С. Развитие русской литературы X—XVII вв. Л., «Наука», 1973.
2 Там же, с. 139.
3 Там же, с. 137.
4 См.: Виппер Б. Р. Борьба течений в итальянском искусстве XVI в. М., Изд-во АН СССР, 1956.
5 Маркс К. Капитал, т. I. М., Политиздат, 1969, с. 727.
6 Там же, с. 727—728.
7 Теорема Эйлера о продольном изгибе колонн была опубликована в 1757 г. Однако интуитивно она была известна уже древнейшим зодчим, и форма тела равного сопротивления на сжатие встречается повсеместно. Характерным примером может служить форма минарета Калян в Бухаре (XII в.).
8 Соловьев С. М. История России с древнейших времен, кн. III. М., I960, с. 456.
9 Цит. по кн.: Косточкин В. В. Государев мастер Федор Конь. М., «Наука», 1964, с. 56.
10 Досифей (Немчинов). Летописед Соловедкий. М., 1847, с. 31—34.
<< Назад Вперёд>>
