Инструмент

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Логотип Викисловаря
В Викисловаре есть статья «инструмент»

Инструме́нт (лат. instrumentum — орудие[1]) — предмет, устройство, механизм, машина или алгоритм, используемые для воздействия на объект: его изменения или измерения[1] в целях достижения полезного эффекта. В основе конструкции и правил использования инструмента лежит знание законов материального мира, приложенных к технологии производства. Сложный инструмент заключает в себе идею нескольких элементарных.

В широком смысле — средство воздействия на объект, преобразования и создания объекта. Но орудие, приспособление, не вспомогательный материал: при стирке белья стиральная доска — инструмент, а стиральный порошок — нет; при шитье игла — инструмент, а нить — нет. Один и тот же предмет может проявлять себя и как инструмент, и как вспомогательный материал. Зубная нить — инструмент, а нить при шитье — вспомогательный материал.

На протяжении столетий истории термин инструмент не являлся предметом интереса высших слоёв общества и был уделом нижних слоев[2].

В щипцах использованы рычаги 1-го рода и цилиндрический шарнир
В пинцетах использованы рычаги 2-го(3-го) рода

Употребление термина[править | править вики-текст]

Обозначение «инструмент» закрепилось не за всеми машинами и орудиями, а, в основном, за нестационарными (ручными и переносными), которые позиционируются, могут перемещаться и подаются вручную. Стационарные машины обозначаются как станки или оборудование.

В русском языке слова «инструмент» и «орудие» являются синонимами[3]. Эти синонимы различаются по применимости. Термин «орудие» применяется в биологии, антропологии и археологии, как средство труда. В учении Карла Маркса и Фридриха Энгельса о классах ключевым термином является «орудие труда», а не «инструмент». Термин «инструмент» используется для обозначения «хитрого», «остроумного» и «специализированного» средства подхода к решению той или иной технической задачи. В одном и том же источнике термины могут пересекаться и подменять один другой[4].

Кроме вышеперечисленного, для ферментов применяемых в генетических исследованиях и генной инженерии (прежде всего, для рестриктаз) обычно используется определение — инструменты (а не реактивы), как для средства воздействия на объект.

В обработке металлов давлением инструментом называют деталь непосредственно входящую в контакт с деформируемым металлом (волоки, бойки кузнечных прессов, валки, штампы) независимо от того являются ли они подвижными или стационарными.

Эффективное использование инструмента предполагает знание правил эксплуатации и причинно-следственной связи воздействия на объект и результатов этого воздействия. Вовлечение предметов в процесс труда и их эффективное использование тесно связано с воображением человека, со способностью моделировать. Выявленная связь эффективности воздействия и знаний о свойствах инструмента повлияла на использование термина «инструмент» в области социально-экономических, юридических знаний, политических, компьютерных технологий и программного инструментария. Объектами воздействия инструментов стали социальный климат, информационные объекты.

Изначально термин «инструмент» толковался, как механическое приспособление, непосредственно, не опосредованно, являющееся совершенствующим физические действия человека. «Инструмент» являл действия, подобные действиям человека, но подправленные, уточненные, усиленные. Между действиями инструмента и управляющим им человеком прослеживалась короткая логическая связь. Однако, значение термина исторически претерпевало изменение. От простых механических орудий труда до машин, аппаратов, социальных институтов и приборов преобразования информационных потоков.

Как правило, субъекты технологического процесса делят на более и менее значимые, более и менее насыщенные идеей. Термином «инструмент» обозначают наиболее значимые, первостепенные и насыщенные идеей субъекты. Поэтому, с накоплением знаний о ранее мало значимых «вспомогательных материалах» со временем их зачастую переименовывали в «инструмент».

Эволюция инструмента[править | править вики-текст]

Явление «механический инструмент» в животном мире[править | править вики-текст]

Разные виды клювов у птиц и конечностей позвоночных
Калан (Enhydra lutris) в бухте Морро, Калифорния
Челюсть и жевательная мышца человека

Использование орудий широко распространено в животном мире[5] и изучается бионикой. Использование инструментов животными рассматривается когнитивной этологией. В качестве инструментов могут использоваться органы живых существ[источник не указан 853 дня] (клюв, челюсти, зубы, рога, бивни, когти, лапы, конечности), могут использоваться готовые предметы из окружающей среды, а также предметы, самостоятельно изготовленные. Клюв является частью челюсти. Челюсть представляет собою рычаг 2(3) рода. В естественных механических инструментах, являющихся органами животных, трудно найти рычаг 1 рода. Рычаг 1 рода использован в искусственных инструментах- щипцах. Кисть руки в силу своей анатомии может легко применять силу путем сжатия пальцев, движущихся навстречу друг другу. В челюсти, рычаге 2(3) рода, силовой частью является жевательная мышца, которая располагается между плечами рычага. Некоторые виды птиц не только используют палочки для охоты в трудно доступных местах, но также поддерживают эти палочки в заостренном состоянии и бережно хранят их и носят с собою. Калифорнийские каланы используют камни весом в несколько килограмм, как наковальню, для разбивания раковин моллюсков. Более того, другие виды каланов, помещенные рядом с калифорнийскими каланами, обучаются этой методике[6]. Известно о том, что медведи для развлечения могут использовать простейший музыкальный инструмент[7]- упругий сук. Известно, что птицы поднимают камни, затем их бросают на землю с целью разбить твердую оболочку съестного и добыть внутреннюю начинку. При этом камень выступает в роли молота. Однако, наиболее последовательно явление «инструмент» разрабатывалось человеком.

Использование «готовых механических инструментов» приматами и людьми[править | править вики-текст]

Явление «механический инструмент» прослеживается на всех этапах развития человеческих видов. На протяжении всей истории существования человеческих видов люди прошли через изобретение великого многообразия инструментов, в большей или меньшей степени повлиявших на развитие человеческой цивилизации[8].

Скелет кисти руки человека

Технологические возможности руки[править | править вики-текст]

См. Рука.

Расширение технологических возможностей руки подручными предметами[править | править вики-текст]

Рука не могла быть достаточно эффективным инструментом для каждой конкретной операции и нуждалась как в усовершенствовании, так и в новом воплощении. Многие готовые окружающие предметы оказывались более эффективными, чем рука (палки, подручные камни для раскалывания, острые камни и палочки, стебельки).

Нанизывание кусков мяса на острый шампур

Острые предметы демонстрировали способность более глубокого проникновения в обрабатываемый материал, чем тупые. Захват предметов путем насаживания на иглу позволял оперировать мелкими предметами. Воображение человека проникало в микромир, в мир, не доступный ни руке ни глазу. Накалывание предметов на иглу демонстрировало идею крепежа. Тело прокалываемого предмета плотно обволакивает иглу и прочно удерживается. Проявлялась идея зависимости давления на обрабатываемый материал от площади рабочей части инструмента. Первые ножи представляли собою острый камень, щепу, части кости с острыми краями. Точно так же, как в современном ноже, двумя основными частями первых ножей являлись клинок с острым лезвием (режущей кромкой) и рукоять. Режущая кромка образуется при раскалывании камня. Раскалывание может иметь самую различную природу. Человек, гуляющий по берегу моря, часто видит расколотые камни с острыми краями. Не надо обладать мощной фантазией, чтобы человеку спровоцировать раскол камней самостоятельно. Противоположная часть камня, удобно размещавшаяся в руке, являлась рукоятью. Это были первые инструменты, доставшиеся австралопитеку, примату-предку человека в готовом виде в раннем каменном веке. Первыми инструментами были камни, кости и палки. Камень, кость и древесина являлись и первыми материалами инструментов. Применение этих инструментов носило универсальный характер. Они использовались от добычи растительной пищи до применения в качестве оружия на охоте. Каменные артефакты лучше сохраняются с течением времени, нежели артефакты растительного происхождения. Кроме того, палку, использованную, как орудие труда, трудно отличить от любой другой палки. Поэтому применение палки древним человеком в основном можно воображать, наблюдая поведение современных приматов (состав ДНК шимпанзе на 98,7 % общий с ДНК человека) и современных человеческих детей. Страсть к изобретательству в последние десятилетия была выявлена у шимпанзе[9][10][11][12][13] и, как оказалось, имеет историю в несколько тысяч лет[14].

Шимпанзе при добыче термитов использует палочку-иглу. Причем, если игла оказывается не достаточно острой, обезьяна ее заостряет. Таким образом, примат демонстрирует способность самостоятельно производить инструменты. Уже при использовании палки человек мог на интуитивном уровне ознакомиться с идеей рычага. Именно палка, вследствие упругих свойств древесины, продемонстрировала способность накопления потенциальной энергии упругости. Школьники младших классов с удовольствием забавляются метанием бумажных мякишей в доску или отвечающего ученика с помощью зажатой в парте одним концом линейки. Возможно, чем-то подобным занимались и первобытные люди. Как современных хулиганов, так и их более ранних предшественников расстраивало в основном то, что мякиши били по цели не достаточно сильно. При использовании камня для раскалывания, человек ознакомился с идеей накопления кинетической энергии. При падении камня накопление кинетической энергии происходило за счет потенциальной энергии в гравитационном поле. Сброшенный группой охотников с утеса валун в эпоху позднего палеолита на стадо проходящих по дну оврага мамонтов позволял справиться с животным, многократно превосходящим человека по силе. При броске или ударе камнем, зажатым в руке, кинетическая энергия накапливалась в результате воздействия на камень работы мышц.

Производство механических инструментов людьми[править | править вики-текст]

Антропогенез
Отис Тафтон Мейсон исследовал вклад мужчины и женщины в технологических открытиях

Возможно, изготовлять орудия умели массивные австралопитеки Paranthropus robustus[15] Австралопитеки достигли степени развития, позволяющей не только использовать в качестве орудий уже имеющиеся предметы, но и изготавливать их.. человек умелый (лат. Homo habilis) и человек прямоходящий (лат. Homo erectus), создатели олдувайской культуры (2,6—1 млн лет назад). Человек умелый использовал для изготовления инструментов кварц, месторождение которого находилось в нескольких километрах от стоянки. К произведенным инструментам относился не бережно, не хранил их, и после использования выбрасывал. Примерно 1,8 миллионов лет назад кисти гоминоидов (человек-предшественник (лат. Homo antecessor)) в своей основе приобрели строение кисти современного человека. К морфологическим признакам рабочей руки антропологи относят сильное запястье, противопоставление большого пальца кисти и ниличие широких, укороченных конечных фаланг пальцев. Такой набор признаков появился у человека умелого Homo habilis.

Использование готовых инструментов при умелом и вдумчивом воздействии друг на друга позволило значительно улучшить функциональные качества «дармового» инструмента.[16] Историю развития ранних инструментов отслеживают в сменяющих друг-друга олдувайской, аббевильской, клектонской, ашёльской культурах раннего палеолита. Каменные инструменты совершенствовались в среднем палеолите, верхнем палеолите, мезолите, неолите, в медном веке, в бронзовом веке, в железном веке. Процесс совершенствования продолжается в настоящее время, вбирая в себя наработки всего культурного наследия изобретений. В связи с недостатком артефактов, логику развития инструмента удобно изучать на основе мысленных экспериментов. В силу исторически сложившегося разделения труда между полами можно разделять изобретения инструментов, совершенные мужчинами и женщинами[17].

Освоение огня, явления вращения, свойств круга и симметрии[править | править вики-текст]

Вращение кусков мяса для равномерной термообработки
Приготовление шаурмы

Освоение огня осуществлялось человеком в течение сотен тысяч лет. Человек освоил зажигание огня и элементарный контроль над огнем. Современные исследование костей, возраст которых составляет около 1,5 млн. лет, подвергнутых температурному воздействию, показал, что кости подверглись температурной обработке при 600 С. В то же время известно, что такой температуры не возможно достичь в открытом огне лесного пожара. Предел температуры открытого огня- 300 С. На основании этого был сделан вывод, что кости могли быть подвержены нагреву в специально оборудованном очаге, созданном человеком. Таким образом, предполагается, что 1,5 млн. лет назад человек умел контролировать реакцию горения[18]. В одном и том же месте раскопок в районе реки Иордан было обнаружено 12 культурных слоев. Во всех культурных слоях были обнаружены кремнёвые инструменты, подвергшиеся температурной обработке. Инструменты на протяжении культур и тысячелетий были локализованы в ограниченном пространстве. На этом основании был сделан вывод о существовании в этом месте очага, в котором человек контролировал огонь. Этот очаг отнесли к 790 тыс. лет назад.[19]. Температурный режим жилища- основная составляющая комфортного микроклимата. Жизнь в пещере имела преимущество по отношению к жизни на открытом пространстве. Преимущество заключалось не только в надежной защищенности от возможных внешних врагов, но и от осадков и ветра. Отсутствие горизонтального движения воздуха повышало эффективность полезного нагрева стен и воздуха жилища. Как тлеющие или горящие дрова в очаге, так и вертикальный поток продуктов горения образует вертикальный столб высокой температуры, обогревающий инфракрасными лучами окружающее этот столб пространство. Искусство полезного использования этого тепла состоит в оптимальном расстоянии между очагом и стенами. Первые известные жилые постройки имели диаметр 6-9 метров. Нары располагали по внутреннему периметру домов, на расстоянии наибольшего теплового комфорта. Человек освоил очаг, химический реактор (теплогенератор), являющийся инструментом поддержания реакции горения. Основным параметром эффективности реактора-очага являлась полезная тепловая отдача топлива.

Огонь демонстрировал изменение физико-химических свойств веществ под воздействием высокой температуры. Для равномерной температурной обработки поверхности мяса куски мяса вращают вокруг оси, задаваемой острой палочкой (шампуром или вертелом). При этом с целью улучшения контроля над процессом ось фиксируется посредством углублений в стойках относительно источника тепла. Происходит не перекатывание палочки из стороны в сторону, а именно вращение вокруг оси. Перекатывание круглых предметов обнаруживается человеком при ходьбе. Наступая на круглый предмет, устойчиво стоящий человек, теряет равновесие и «земля уходит из под ног». Таким образом, тяжелые предметы, расположенные на валках (роликах), обнаруживают способность легкого перемещения в горизонтальной плоскости. Идея использования вращения вокруг оси для равномерной обработки изделия была известна с тех пор, как люди начали размягчать мясо температурной обработкой, а также высушивать одежду, поворачивая ее относительно источника тепла.

Сечение вертела, имеющее форму, отличную от круглой, обеспечивает более плотное крепление кусков мяса на оси и предотвращает проскальзывание. Эта идея положена в основу шпоночного и шлицевого соединения диска и вала.

Известны факты высокотемпературной обработки материалов с целью увеличения их твердости. Также, температурная обработка, совмещенная с технологией отщепов, позволяла в стибельской индустрии более эффективно изготавливать каменные орудия.

На первых этапах использование света, излучаемого при горении, и обогрева жилища усиливало ночную активность человека, приводило к повышению производительности труда и получению преимущества в выживании и распространении вида[20].

Освоение технологий разделения пространства[править | править вики-текст]

Технология выделения особой части пространства используется птицами при строительстве гнезд. Человек развивал эти технологии при пошиве одежды, строительстве, изготовлении тары, посуды и плавательных средств. Со временем идея разделения пространства перегородками воплощалась во множестве приспособлений, что в конечном итоге привело к появлению и развитию отраслей производства листового материала.

Ранний и средний палеолит[править | править вики-текст]

Рубило из Олдувайского ущелья, 1 млн л. н.

К концу раннего палеолита (600 тыс. лет назад) были достигнуты хорошие результаты в технологии изготовления элементарных каменных, костяных, деревянных орудий труда. Возникали первые самостоятельно изготовленные человеком деревянные и каменные инструменты- макролиты (чоппер, скребло, рубило, палка-копалка). Древнейший известный колун олдувайской культуры, обнаруженный Луисом Лики, относят к периоду 800 тыс. лет- 400 тыс. лет назад[21]. В создании культуры раннего палеолита принимали участие как вид современного человека- кроманьонцы, так и вид неандертальцев.

Возрастом 400 тыс. л.н. датируется находка, которую можно интерпретировать как фрагмент сложного составного орудия — деревянная рукоятка с вырезом, в который, возможно, вставлялось каменное лезвие[22].

В эпоху среднего палеолита (от 150 000 до 30 000 лет назад) кроманьонцы и неандертальцы продолжают жить бок о бок, однако к концу среднего палеолита на Земле остался только вид современного человека- кроманьонца. Приблизительно 50 000 лет назад орудия труда, используемые человеком на разных континентах стали приобретать признаки, сильно отличающие эти орудия в зависимости от места нахождения человека. До этого периода орудия труда человека, живущего на различных континентах практически не различались. Пути технологического развития инструментов географически обособленными людьми расходились. Наиболее ярко это различие путей технологического прогресса было выявлено во времена пришествия европейцев на американский континент в средние века. Оказалось, что коренные американцы широко пользовались каменными технологиями в то время, когда Европа по принятой европейской периодизации перешагнула через железный век[23].

Крепление наконечников копья из Национального парка Меса-Верде
Крепёж в каменном молотке

В эпоху среднего палеолита, по данным многочисленных археологических находок, палеоантроп освоил несколько типов жилищ. Кроме стационарных пещерных жилищ обнаружены жилища в малых углублениях, а также и на открытых пространствах. Жилища на открытых пространствах использовали, как временные сезонные охотничьи стоянки. Поэтому развивались технологии, связанные со строительством сооружений на открытой местности. Появлялась необходимость развития технологий сооружения перегораживающих элементов строительных конструкций. Осваивалась техника крепежа путем связывания. Инструменты приобретали комбинированное устройство. «Палка» превратилась в эргономичную рукоять, удлиняющую руку, и механическая энергия человека переносилась острому камню-наконечнику опосредованно. Функции резца теперь выполнял наконечник сложного инструмента, Такому наконечнику уже было необязательно иметь большую поверхность, необходимую для захвата инструмента рукою. Инструмент становился более миниатюрным и приобретал большую проникающую способность и мобильность по отношению к обрабатываемому предмету. На рубеже среднего палеолита и верхнего палеолита зафиксирована мало изученная в настоящее время атерийская культура, в которой производились наконечники стрел[24][25]. Этим же временем датируют ранние технологии изготовления украшений[26].

Молот, ранее, скорее напоминавший валун, приобретал вид современного молота или молотка, снабженный рукоятью. Появилось копье. В копье была развита идея накопления инструментом кинетической энергии при контакте руки и инструмента во время броска. Можно было добиться большей совокупной массы метательного снаряда. Поэтому в копье можно было накапливыть при броске большее количество кинетической энергии, нежели в камне. Возникала задача рационального использования этой накопленной кинетической энергии. Необходима была работа над совершенствованием поражающей части копья- наконечника[27]. В основе использования каменного наконечника лежало техническое решение совмещения в одном изделии ценных качеств составных частей, созданных из разных по своим физико-техническим характеристикам материалов. Камень легко делался острым. Но он был хрупким. Деревянная рукоять не была хрупкой, но довести ее до способности резать, аналогичной острому камню, представлялось проблематичной. Крепеж с использованием волокнистых материалов воплощал в себе множество физико-технических идей. Впоследствии эти идеи были описаны математически в теории узлов. В частности, обнаруживалось, что при вытягивании свободного конца веревки сила, притягивающая стягиваемые предметы, кратно превосходила силу воздействия на свободный конец. Открывались свойства блока. Хорошим материалом для крепления являлись полосы сырой кожи. Сырая кожа после высыхания демонстрировала изменение своих физико-химических свойств. В процессе сушки кожа стягивала скрепляемые части, а затем необратимо превращалась в твердую обволакивающую муфту. Кроме того, в процессе сушки происходило затвердевание кожи и принятие ею заранее планируемой формы. Эта технология использовалась для формирования элементов одежды, а впоследствии и для изготовления лодок. Нанизывание предметов на ось с целью украшения в эпоху среднего палеолита демонстрировало способность оси удерживать предметы друг около друга[28].

Верхний палеолит[править | править вики-текст]

Каменные топоры и тёсла в Датском национальном музее.
Мадленские инструменты и оружие, найденные на стоянке ля Мадлен, Франция и копьеметалки из пещер северо-востока Аризоны
Рыболовный крючок из кости, в статье «Каменный век»[29] в Nordisk familjebok и крепеж узлами
Проколка верхнего палеолита
Вестоницкая Венера, керамика, 29 000-25 000 гг. до н. э. Моравский музей г. Брно
Европейский палеолит, инструменты из кости северного оленя

.

Рисунки в Альтамире
Швейные иглы Мадленской культуры конца верхнего палеолита, найденные на юге Франции. Музей г. Тулузы

Создателем культуры верхнего палеолита являлся единственный оставшийся на Земле вид человека- кроманьонец. Технология сочленения составных частей сложного инструмента кроме материалов крепежа и искусства этого крепежа требовала проработки геометрических форм соединяемых деталей[30]. Для прочного соединения должны были быть обработаны поверхности соприкосновения соединяемых деталей. В одном случае делались специальные выступы для укладки в них волокнистого крепежа[31].

В другом случае шейка, к которой крепилась рукоять, делалась более узкой, чем лезвие. Таким образом, при ударах топором, рукоять по инерции смещалась в сторону лезвия. Такая конструкция являлась саморегулируемой.

Соединение элементов одежды воедино выполнялось теми же волокнистыми материалами. Для прочного захвата кожи нитью необходимо было в коже делать отверстия острым инструментом. Изготовление отверстий в материале и использование их в технике крепежа, в отличие от крепежа путем обвязывания соединяемых деталей, приводило к более компактному виду изготавливаемых изделий, и к улучшению надежности соединения. Одновременно предмет, продетый в отверстие, демонстрировал свойства оси и свойства перемещения предметов вокруг оси. В силу механических свойств кожи проделанное отверстие после извлечения из него прокалывающего инструмента уменьшается в диаметре. Это затрудняет продевание в это отверстие нити. А усилия, затраченные для образования отверстия диаметром более необходимого оказываются напрасными. Эта техническая задача в позднем палеолите (35 — 12 тыс. лет назад) была решена с помощью нового инструмента- иглы с ушком, швейной иглы. Швейная игла позволяла совместить в одной технологической операции как прокалывание, так и продевание нити в отверстие. Веревка и палка позволяли перенести точку приложения силы на удаленное расстояние. При этом веревка была способна перенести точку приложения силы путем вытягивания при условии закрепления к точке приложения силы. Причем веревка позволяла переносить не только точку приложения силы, но и ось приложения силы. Палка без труда демонстрировала способность переноса точки приложения силы при толкании.

Для переноса точки приложения силы палки посредством вытягивания требовался крюк. Моделью крюка легко мог служить сук на палке. Для приложения силы на конце веревки при вытягивании могли служить либо крепление посредством узла, либо крюк, простейшим прообразом которого мог служить отходящий побег от массива стебля. Крюк являлся более мобильным и технологичным средством прикрепления конца веревки, нежели узел. Крюк демонстрировал свойства потенциальной ямы. Рыба, попавшая на крючок, проявляя колебания, продолжала оставаться на крючке. Второй малый крюк на острие рыболовного крючка усиливал эффект свойства потенциальной ямы.

Идея переноса точки приложения силы руки к другому предмету прекрасно была воплощена в удочке, в копьеметалке. При использовании копьеметалки рука действовала на копье опосредованно, через копьеметалку. В копьеметалке и каменном топоре была отражена идея накопления кинетической энергии в результате мышечной работы, являющейся произведением силы, воздействующей на метательный снаряд и длины отрезка пути воздействия этой силы. Эта же идея была воплощена в молоте с рукоятью. Рукоять позволяла увеличить длину пути массивной части молота. Таким образом появлялась возможность накопить большее количество кинетической энергии при взмахе, нежели при работе молотом без рукояти.

В качестве рабочих частей инструмента верхнего палеолита использовался как камень, так и кость, в частности, северного оленя[32].

В конце палеолита появилась возможность заниматься искусством. Произведения искусства, выполненные этими инструментами, демонстрировали выразительность и изящность.

Вестоницкая Венера — «палеолитическая Венера», обнаруженная в Моравии, является древнейшей известной науке керамической статуэткой. Изделие принадлежит граветтской культуре и датируется между 29 000 и 25 000 гг. до н. э.

Древнейшие находки керамической посуды на Дальнем Востоке относят к эпохе позднего палеолита[33].

Мезолит[править | править вики-текст]

Гарпун и стрела эпохи мезолита, выполненные по технологии микролитов
Лук и кожаное каноэ
Грузило культуры дзёмон, Япония
Натуфийский дом и храм Гёбекли-Тепе (Турция 9 тысячелетия до РХ) эпохи мезолита
Навыки технологий вьючного транспорта на картине Франческо Джоли[34]
Долбленная лодка американских индейцев

В эпоху мезолита (от 15 до 6 тысяч лет до Р. Х.) был создан лук. Лук воплотил в себе идею переноса точки приложения силы не только вдоль оси действия силы, но и переноса оси действия силы, идею упругости древесины, идею накопления энергии мышц в потенциальной энергии упругости, идею превращения потенциальной энергии упругости в кинетическую энергию стрелы. Кинетическая энергия выпущенной стрелы значительна. Форма наконечника и крепежа требовали специальной проработки[35].

Находки первых костяных наконечников стрел и игл в пещере Сибуду относят к давности 61000 лет назад[36]. Однако, находки в пещере Сибуду являются в настоящее время большой загадкой, потому что остальные известные найденные наконечники стрел датируются временем на 20 тысячелетий позднее. Наиболее ранние находки рыболовных крючков, в Костенках, датируют 40 тыс. лет назад[37].

Результаты коллективного творчества людей всегда вызывали восхищение и благоговение. Известны храмы, заложенные в девятом тысячелетии до Рождества Христова. Каменные фрагменты храмов имеют массу в несколько десятков тонн. Для передвижения таких фрагментов требовалась одновременная слаженная работа нескольких сотен рабочих. Более поздние шедевры таких технологий тысячелетия восхищают нас.

К концу палеолита-началу мезолита была освоена технология крепежа путем связывания или вклеивания смолой. Развивается технология микролитов, включающая техники откалывания пластин от нуклеусов по методике Леваллуа. Технология микролитов явилась развитием технического решения совмещения в одном изделии ценных качеств составных частей, созданных из разных по своим физико-техническим характеристикам материалов. Острый камень наконечника копья разрушался при ударе о камни. Изготовление каменного наконечника представляло собою трудоемкий процесс. В то же время, мелкие острые камни, образующиеся при сколах кремня или обсидиана имелись в большом количестве. В то же время, при разрушении одного из микролитов в составе копья, остальные оставались на месте и продолжали выполнять свои функции. Микролиты располагали острыми краями по направлению к поражающей стороне копья. Таким образом, копье, прикоснувшееся к плотной коже или чешуе прорезало эту оболочку. Движение копья (гарпуна) в направлении извлечения затруднялось из-за упирания в тупые части микролитов. Особую ценность эта особенность имела при использовании в гарпуне. Пораженная рыба не должна была ускользнуть от охотника.

Значительное количество разнообразных орудий труда эпохи мезолита найдены в раскопках натуфийской культуры и описаны Эммануэлем Анати[38]. Натуфийцы осваивали основы земледельческих знаний. Они занимались сбором зерна дикорастущих злаков с помощью специальных жатвенных ножей. Осваивались технологии разделения пространства. В результате выделялись хранилища запасов в ямах-зернохранилищах. Натуфийцы пользовались прирученными собаками. Молотое зерно растирали в муку пестом в ступе. Найдены емкости, сделанные из страусиного яйца. Технологии хранения зерна заключают в себе комплекс технологических операций, связанных с сушкой, проветриванием, поддержанием режимов температуры и влажности, защитой от вредителей. Хранение зерна в корзинах позволяет разделить большой объем на более малые и улучшить вентиляцию. Корзина имеет не только жесткий каркас, позволяющий осуществлять транспортировку и обособленное хранение содержимого, но и в силу конструкции стенок, проветривать содержимое, избавляя от излишков влаги. Не трудно себе представить, как корзина, забитая остатками мокрой глины, превращается в сосуд, удерживающий воду. Таким образом, освоение образования форм поверхностей путем плетения явилось шагом в изготовлении герметичных, водонепроницаемых поверхностей из глины. Само плетение корзин представляло собою сложный технологический процесс и изящное искусство[39]. Хотя корзины у натуфийцев найдены не были, были найдены инструменты, предположительно использующиеся для их плетения. Люди оставляли пещеры и перемещали свое жилье поближе к источникам средств существования. Простейшие быстро возводимые жилища и укрытия (шалаши и чумы) замещались добротными стационарными полуземлянками со стенами, выполненными каменной кладкой.

В конце мезолита уже производили хирургические операции трепанации черепа[40]. Причем эти операции широко практиковались. Из 120 черепов в захоронении во Франции, датированных 6500 лет до Рождества Христова, 40 имели отверстия[41] Множество этих отверстий имели структуру зажившей травмы, что указывает на успешность проведенных операций.

Древнейшая найденная лодка-долбленка-каноэ также относится к эпохе мезолита[42]

Неолит[править | править вики-текст]

Ручной и ножной гончарные круги
Реконструкция неолитического серпа
Неолитический наконечник стрелы
Цеп- кинематическая пара нижнего уровня
Технологии кладки камня Скара-Брей

На Ближнем Востоке неолит начался около 9500 лет до н. э.[43]. В эпоху неолита произошла неолитическая революция- экономика охоты и собирательства была дополнена более производительной и менее рискованной экономикой сельского хозяйства- животноводством и растениеводством. Развивается логистика. Известные культуры неолита- культура линейно-ленточной керамики (5500 − 4500 гг. до н. э.), культура накольчатой керамики (около 4600-4400 гг. до н. э.), рёссенская культура (4600-4300 гг. до н. э.), михельсбергская культура (около 4400-3500 гг. до н. э.), культура воронковидных кубков (4000 — 2700 гг. до н. э.). Мегалиты мезолита и неолита свидетельствуют не только о высокой организации общества но и высоком уровне технологий, использовавшихся для сооружения храмов и обработки камня. Развитие технологий строительства и укладки камня можно увидеть в Нэп-оф-Хауар и Скара-Брей. Понимание явлений трения и скольжения привела к применению шлифования к граням режущих и рубящих инструментов.

К концу неолита освоено гончарное ремесло, изобретен гончарный круг и применен высокотемпературный обжиг в печи[44]. Варка продуктов питания теперь высокотехнологично производилась в емкости. Пища, приготовленная в ёмкости путем варки, имела консистенцию, отличную от консистенции пищи, приготовленной на огне путем поджаривания на вертеле. В результате появился удобный инструмент, предназначенный для транспорта такой пищи ко рту- ложка.

Известны два способа формовки глины. В Америке до пришествия европейцев местные индейцы использовали для формирования гончарных форм способ укладки тонкого глиняного жгута по спирали. Гончарный круг не использовался. Основной узел гончарного круга- это подставка, наглухо закрепленная на оси. Далее ось этого приспособления могла быть установлена в той или иной части рабочего места гончара. Ось в совокупности с направляющей оси образовывали кинематическую пару высшего уровня.

Медный век и Бронзовый век[править | править вики-текст]

Перевозка дров на ослах
Каменный топор из Швеции и Бронзовый кельт
бронзового века

Среди сохранившихся инструментов медного века (период IV—III тысячелетия до н. э.)- медный топор Эци[45].

Преимуществом медного топора по отношению к каменному является ремонтопригодность, а также больший вес лезвия при одних и тех же размерах.

Известные культуры медного и бронзового века: михельсбергская культура (около 4400-3500 гг. до н. э.), культура воронковидных кубков (4000 — 2700 гг. до н. э.), культура колоколовидных кубков (около 2800—1900 до н. э.), Трипольская культура (VI—III тыс. до н. э.).

Около 4000 до н. э. в дельте Нила держали одомашненых нубийских ослов. Вьючный транспорт был переведен от использования работы человека к работе осла. Феноменальностью средств и инструментов, примененных для сооружения вьюков стало применение инструментов для использования сторонних источников энергии, не связанных с работой человека.

Совершенствование технологий обработки камня привело к возможности высокотехнологично изготавливать отверстия для крепления рукояти и появлению современного способа крепежа рукояти и топорища.

Открытие бронзы и разработка технологий добычи бронзы из руды привело не только к повышению твердости медных инструментов, но позволило организовывать первые массовые производства инструментов путём одновременной отливки в сложных формах множества единиц. Литьё бронзы позволяло изготавливать сложные формы изделий и малые тонкие детали.

Железный век[править | править вики-текст]

Освоение хеттами технологий извлечения железа из песка привело к повсеместному внедрению металлического инструмента, сменившего инструмент каменный. Наиболее древний известный железный нож относится к 2100-1950 до н.э.[46] . Известно послание фараона, датируемое примерно 2000 годом до н. э. царю хатти с просьбой прислать ему железный кинжал. В гробнице египетского фараона Тутанхамона (ок. 1350 г. до н. э.) был найден железный кинжал.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Инструмент в Большой советской энциклопедии. Проверено 23 января 2012. Архивировано из первоисточника 8 февраля 2012.
  2. Историческое развитие учения об инструменте
  3. Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений.- под. ред. Н. Абрамова, М.: Русские словари, 1999
  4. Орудие // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  5. Использование орудий труда животными
  6. Hall K., Schaller G. Tool-using behaviour of the Californian sea otter // Journal of Mammalogy, № 45, 1964
  7. Медведь бурый обыкновенный. Записки охотников
  8. The 20 Most Important Tools Methodology David M. Ewalt
  9. Chimps Shown Using Not Just a Tool but a «Tool Kit»
  10. Hunting chimps may change view of human evolution
  11. Chimps Learned Tool Use Long Ago Without Human Help
  12. Tool Use
  13. Jane Goodall Institute
  14. 4,300-Year-old chimpanzee sites and the origins of percussive stone technology
  15. «Рука, приспособленная к изготовлению и использованию орудий» Дробышевский С. В. На сайте Антропогенез.ру
  16. OKLAHOMA INDIAN ARTIFACTS
  17. Woman’s Share in Primitive Culture. By Otis Tufton Mason. Anthropological Series, No. 1. New York: D. Appleton & Co., 1894.
  18. Свидетельство контролируемой человеком реакции горения 1,5 млн. лет назад
  19. Свидетельства управления огнем первобытными людьми
  20. Energy and Human Evolution by David Price
  21. История топора. Сергей Иванов
  22. «Ашельские индустрии» — Дробышевский С. В. / на сайте «Антропогенез.ру»
  23. Эквадор до открытия Колумбом Америки
  24. Cremaschi, Mauro, et al. «Some Insights on the Aterian in the Libyan Sahara: Chronology, Environment, and Archeology.» African Archaeological, Vol. 15, No. 4. 1998.
  25. Britannica On-Line
  26. Бусы среднего палеолита
  27. http://www.ou.edu/cas/archsur/OKArtifacts/points.htm Наконечники метательных снарядов
  28. В Марокко нашли 82-тысячелетние бусы
  29. Каменный век в Nordisk familjebok
  30. de:Schäftung (Vor- und Frühgeschichte)
  31. http://www.ou.edu/cas/archsur/OKArtifacts/axe.htm Каменный топор с рельефом
  32. Северный олень- ресурс человека верхнего палеолита
  33. Древнейшая керамическая посуда
  34. Франческо Джоли
  35. http://www.relicshack.com/ Артефакты индейцев мезолита
  36. Костяные инструменты среднего палеолита из Howiesons Poort layers, пещера Сибуду, Южная Африка. Lucinda Backwella, Francesco d’Erricob, Lyn Wadleyd
  37. Раскопки в Костенках
  38. Эммануэль Анати. Палестина до древних евреев. Глава 8. Мезолитическая интерлюдия. Натуфийская культура
  39. Американские технологии плетения корзин
  40. Capasso, Luigi Principi di storia della patologia umana: corso di storia della medicina per gli studenti della Facoltà di medicina e chirurgia e della Facoltà di scienze infermieristiche. — Rome: SEU, 2002. — ISBN 88-87753-65-2.
  41. Restak, Richard Fixing the Brain // Mysteries of the Mind. — Washington, D.C.: National Geographic Society, 2000. — ISBN 0-7922-7941-7.
  42. boot van Pesse
  43. Figure 3.3 from First Farmers: The Origins of Agricultural Societies by Peter Bellwood, 2004
  44. КЕРАМИКА: Секреты гончаров. Часть 1
  45. Снаряжение Эци
  46. Археологическая находка древнейшего железного изделия- стальной нож, статья The Hindu

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

Логотип Викисловаря
В Викисловаре есть статья «инструмент»