Неизвестная история техники на примере ювелирного искусства

Классическая история, которая общепризнана учеными-историками, с точки зрения инженера имеет некоторые пробелы. Ученые и сами с неохотой признают, что источниками информации являются либо написанные не без выгоды для пишущего летописи, либо захоронения, в которые клали то что предписывала религия. Невероятно ценны для науки случаи, когда какой-то катаклизм вроде извержения Везувия мгновенно закопал два города, или в малом масштабе - в городском бою в древней Рязани под завалами горящих изб оказались и жители, и завоеватели, а потом уцелевшие не стали разбирать завалы.
Но, экстраполируя в прошлое опыт войн 20-го века, несложно заметить, что некоторые ценности с прифронтовой полосы вывозят любой ценой, невзирая ни на что. Да что там ценности - в эвакуацию отправлялись целые заводы с многотонными станками.
Пример этому - на территории СССР найдены считанные экземпляры древних кузнечных инструментов, хотя металлургических печей и кузнечных горнов в раскопках известны сотни, если не тысячи. Все очень просто - железа в древности было мало, стоило оно дорого, в чем не считай - в трудоднях чтобы накопать, выплавить, отковать, или в каких-то единицах обмена от мешков муки до денег всех известных видов. Поэтому кузнечные инструменты либо уносили с собой при бегстве, либо передавали от отца к сыну, если жизнь была мирная.
Изделия из стали в земле ржавеют, или они слишком утилитарны чтобы сохраниться в быту без использования тысячелетиями.  Ювелирные украшения - другое дело. В земле они неизменны, а будучи в кого-то в сокровищнице, тоже могут переходить из поколения в поколение неизменными. Достоверно известно ношение жительницами Марий-Эл свадебных украшений 15-го века, переходивших от дочери к дочери и надевавшихся только на свадьбы.
Но стоит взглянуть на древнюю или старинную "ювелирку" с точки зрения мастера, то возникают серьезные вопросы о том, что еще не известно историкам из находок - о технологиях и инструментах в ювелирном деле начиная с глубокой древности.

Начнем с Древнего Рима и Греции, а вернее с их монет. Портреты императоров имеют отличное сходство с более крупными бюстами, более того, портреты одного и того же долго правившего персонажа меняются с возрастом, как и должно быть, если их делали с оригинала. Но отдельные элементы там меньше миллиметра.
И без оптики этого не сделать. Тут пришлось провести небольшую реконструкцию. Автор закреплял на штативе линзы различных диаметров, чтобы определить, какой же диаметр минимален для работы со сравнимой точностью - оказалось что нужна линза минимум 90 мм диаметром, что встречается среди луп для вышивания. Удобно же работать под лупой 120 мм.
Увеличение тоже вопрос - у ювелирных бинокулярных микроскопов минимум 8 крат, максимум для изучения камней и до 60 бывает.
Так что как не крути - были у древних греков, делавших штампы для монет, увеличительные стекла приличных размеров и качества стекла.
Отчего они не сохранились - тоже понятно. Что не разбили, то растащили. Растащенное рано или поздно или выкинули, или до него добрались дети, дальше понятно.
Но это еще не все. Инструмент для тонкой работы тоже приходится точить под оптикой, используя мелкие абразивы.
Вывод - шлифовка оптического качества линз стала доступной хоть в минимальных количествах, но еще во времена древних греков.

Теперь вернемся на Родину, вернее - заглянем к древним скифам. Их "Пермский звериный стиль"  VII в. до н. э. — XII в. н. ээ известен повсеместно. Археологи признают, что технологией изготовления было литье, как правило в земляную форму или по выплавляемой модели. Большинство находок имеют довольно грубые крупные черты, указывающие на работу невооруженным глазом.
А вот крымское скифское украшение в виде гривны (фото в заголовке)
Качество проработки деталей просто восхищает. Понятно что этот золотой предмет делал скорее всего лучший мастер в своем регионе, но ... Крым тогда был римской колонией.
Эта фантастическая вещь говорит нам не только о том, что для изготовления были применены увеличительные стекла, чтобы сделать восковую модель, но и о том, что с технологиями литья не все так просто.
Способов литья по модели всего три:
центробежное,
вакуумное,
вакуум плюс давление над расплавом
Сейчас есть и комбинированные установки, где весь техпроцесс центробежного литья проходит в вакууме или инертном газе.
Но как могли лить скифы в Крыму?
Проще построить центрифугу, только для гривны опока будет иметь размеры, близкие к размерам ведра. Разогнать 20-30 кг груз до нужной перегрузки за полсекунды, требуются и прочная конструкция центрифуги, и мощный привод, способный "подключить мощность" в течение долей секунды.
Источником мощности могли быть либо сила тяжести, например на ось застопоренной за противовес центрифуги намотали канат, перекинули его через шкивы - один около механизма, второй под потолком, и подвесили на канат под потолком грузы, например мешки с песком.  Потом поставили опоку на столик, закрепили, влили металл и отпустили стопор.
Другой вариант - использование сил упругости, известное по метательным машинам, в этом случае канат от оси шел бы к например, вершинке дерева. Центрифугу крутили руками несколько человек, наматывая канат и наклоняя дерево, потом застопорили и приготовились к литью.
Главный минус центрифуги в том, что при разрушении опоки или заклинке поворота столика, металл выплеснется с огромной скоростью и полетит куда-то. А когда там золото, причем не одна сотня грамм, то это будет очень обидное происшествие - кроме дороговизны металла, огненная капля способна убить человека или сжечь строение.

Могло ли в древности применяться вакуумное литье?
На первый взгляд, это просто фантастическое утверждение. Но ... насосы для создания повышенного давления у греков были - без них не будет стрелять горящей нефтью огнемет, не заработает метательная машина "аэротон", описанная Ктесибием.
А если есть насос повышенного давления, то открыть существование разряжения мог любой, кто держал насос в руках и имел чуть свободного времени для баловства. Греческая армия была призывной, так что демобилизовавшись, огнеметчик мог вернуться к отцу в мастерскую и вспомнить, как он баловался с насосом, закрывая всасывающее отверстие пальцем. А там до мысли всосать расплав в форму было недалеко. А дальше пытливый ум мастерового, привыкшего к точной работе. И готов еще один секрет.

Следующая составляющая литья - формосмеси. Тут вопросов нет вообще - гипс, алебастр очень широко применялись, а попробовать добавить в них песок и опилки тоже несложно догадаться.

Модельные воски - тут все чуть сложнее. Пчелиный воск слишком легкоплавкий и слишком липкий в нормальных условиях. Гипотеза автора, что с моделью работали при пониженной температуре, например в плохо отапливаемой мастерской с осени по весну, а в Крыму и вовсе на улице, кажется допустимой - для крестьянина ремесло дело второе, летом сельскохозяйственные работы, а зимой можно и порукодельничать.
Другой вариант, что ювелиры не мерзли, а приобретали путем экспедиций или заказов купцам горный воск озокерит. Его месторождения есть на острове Челекене ( Каспийское море), на Кавказе, на Байкале, близ Ташкента, также залежи озокерита располагаются по обе стороны Карпат, однако единственными местами добычи озокерита здесь являются города Борислав (Львовская область, Украина), Старуня и Дзвиняч (Ивано-Франковская область, Украина). Известны находки озокерита в Маилисае в Ферганской долине.
Тоже вроде не очень далеко от Крыма.
Могли ли использоваться модельные воски на основе озокерита? Мы это вряд ли узнаем. Запасы материалов вряд ли были велики, а воски горят, так что если их не сожгли современники, то шанс найти комок модельного воска на месте древней мастерской практически равен нулю.

И таких незамеченных технологий еще немало.