Металлы - дар небесных богов

Поскольку в природе в самородном виде медь и золото (по сравнению с другими металлами) встречается достаточно часто, серебро – значительно реже, а железо вообще в редчайших случаях, то первыми металлами, с которыми познакомился человек, стали как раз золото и медь. Именно из них наши древние предки стали изготавливать сначала украшения, а затем и другие предметы и орудия труда.

Рис. 9. Медный самородок

«При изготовлении первых, очень простых украшений, оружия и инструментов им было достаточно самого распространенного технического приема каменного века – удара. Но эти предметы были мягкими, легко ломались и затуплялись. В таком виде они не могли угрожать господству камня. А кроме того, металлы в чистом виде, поддающиеся обработке камнем в холодном состоянии, в природе встречаются крайне редко. И все-таки новый камень им понравился, поэтому они экспериментировали с ним, комбинировали приемы обработки, ставили опыты, думали. Им пришлось, естественно, пережить много неудач, и прошло очень много времени, прежде чем им удалось открыть истину. При высокой температуре (ее последствия они хорошо знали по обжигу керамики) камень (который мы сегодня называем медью) превращался в текучее вещество, принимавшее вид любой формы. Инструменты могли обрести очень острую режущую кромку, которую к тому же можно было затачивать. Сломанный инструмент не надо было выбрасывать – достаточно было его расплавить и снова отлить в форме» (Р.Малинова, Я.Малина, «Прыжок в прошлое: Эксперимент раскрывает тайны древних эпох»).

Хотя иногда этот переход объясняется еще проще – дескать, среди камней, которыми человек обложил костер, чтобы сберечь драгоценный жар, случайно оказался медный или золотой самородок, который расплавился. Человек заметил, что «камень» превратился в странную жидкость, которая при остывании вновь затвердела и превратилась в «камень», но уже другой формы. Осталось лишь использовать таким случайным образом открытое свойство для отливки металлических изделий нужной формы. Считается, что первоначально отливка расплавленного металла осуществлялась в обычную земляную или глиняную форму, позднее же люди научились изготавливать специальные формы из камня, а затем и из металла. Человек сделал свои первые шаги в том, что мы называем ныне металлургией…

«Благодаря пластичности меди одной ковкой из нее можно было получить очень тонкие и острые лезвия. Поэтому такие важные для древнего человека изделия, как иглы, шилья, рыболовные крючки, ножи, кинжалы, наконечники стрел и копий, изготовленные из металла, оказались более совершенными, чем сделанные из камня и кости. Благодаря плавкости меди оказалось возможным придать ей такую сложную форму, которая в камне была недостижимой. Поэтому освоение плавления и литья определило появление многих новых, неизвестных ранее орудий – сложных топоров, мотыг, комбинированных топоров-тесел и т.д.» (Н.Рындина, «Человек у истоков металлургических знаний»).

Рис. 10. Каменная форма для отливки топоров (Сардиния)

Спустя, как считается, довольно продолжительное время – несколько тысячелетий – человек открыл для себя, что можно получать те же самые металлы (медь, золото и серебро) из странных камней, которые были совсем не похожи на вожделенный металл, то есть из руды. Либо куски руды случайно оказались все в том же костре, либо человек уже целенаправленно стал экспериментировать, помещая в огонь все новые и новые камни. Как бы это ни произошло, после открытия столь полезного свойства таких камней, человек начал специально добывать металлосодержащие руды.

В ходе дальнейшего экспериментирования люди усовершенствовали место плавки, заменив обычный костер закрытой печью. А для повышения температуры внутри печи придумали систему подвода необходимого для этого кислорода – сначала с естественным притоком воздуха, а затем и с искусственным поддувом. С той же целью вместо обычных дров стали использовать специально подготавливаемый древесный уголь. Изменилось и место плавки – руду помещали уже не прямо в огонь, а в керамический сосуд (тигель).

Получение металлов не только из самородных жил, но и из руды, позволило значительно увеличить производство металлических изделий. Металл стал уверенно вытеснять каменные орудия труда. Человечество вступило в медный век.

«Переход к использованию орудий из металла вызвал не только общий рост производительности труда, но и расширил технические возможности многих отраслей производства. К примеру, стала доступна более совершенная обработка дерева. Медные топоры, тесла, долота, а позднее пилы, гвозди, скобы позволили выполнять такие сложные работы по дереву, которые ранее были просто неосуществимы. Эти работы способствовали улучшению приемов домостроительства, появлению выпиленного или вырезанного из дерева колеса, а по мнению английского археолога Гордона Чайлда, и первой цельнодеревянной сохи» (Н.Рындина, «Человек у истоков металлургических знаний»).

Рис. 11. Борнит – минерал, содержащий медь

Экспериментирование с разными видами руды привело к тому, что в некий момент человек получил сплав меди и олова. Когда именно и где это произошло – историки спорят до сих пор, но никто из них не сомневается в том, что это стало эпохальным событием. По крайней мере на текущий момент считается, что сплав олова с медью – бронза – был известен уже в IV тысячелетии до нашей эры, а чистое олово во II тысячелетии до нашей эры

Олово очень легко выплавлялось из черно-коричневого камня – касситерита. Само по себе олово мягко и непрочно, но, если его добавить к меди, при сплавлении получается красивый желтый металл гораздо тверже меди. Кроме того, добавка олова к меди, начиная с минимальных долей процента, улучшает ее литейные качества.

Оценив столь полезные преимущества сплава над обычной медью, люди перешли к созданию орудий труда из бронзы. Это создало базу для очередного рывка человечества по пути прогресса во всех сферах деятельности.

«…многие, вполне реальные достижения древнего человека могут быть поставлены в связь с успехами металлургии. Представив себе эти достижения, легче понять, почему археологи выделяют в истории первобытного человека в качестве самостоятельных хозяйственно-технических этапов медный и бронзовый века. Они оценивают их не только с точки зрения основного, используемого для изготовления орудий металла, но и с точки зрения общего технического и социального прогресса общества» (Н.Рындина, «Человек у истоков металлургических знаний»).

Рис. 12. Кристалл касситерита

Последней наступила очередь железа. Считается, что это было обусловлено целым рядом причин.

Прежде всего – в отличие от меди самородное железо в природе встречается крайне редко. Как правило, самородное железо находят в виде мельчайших, неправильной формы зерен, иногда в виде губчатых или сплошных объектов, рассеянных в базальтовых породах. Другой вид самородного железа – железо метеоритное – также не столь широко встречается, чтобы можно было вести речь о его сколь-нибудь масштабном использовании в древние времена…

Здесь стоит оговориться, что это утверждение из учебников не совсем корректно. И в качестве действительных причин позднего освоения железа оно вряд ли годится. Дело в том, что в виде различных соединений – типа гематита и магнетита – железо распространено довольно широко. И если вести речь о выплавке металлов из руд (в которой на самом деле тот же гематит использовался в качестве добавок с древнейших времен), то эту причину позднего использования железа следует считать несостоятельной. Гораздо более важны другие факторы.

Во-первых, для выплавки железа требуются существенно более высокие температуры, нежели для получения меди или бронзы. И достичь необходимых температур в простейших древних металлургических печах было просто невозможно.