Вехи в истории

Хотя имена инженеров не пользовались 
широкой известностью в то время, но 
ныне они служат вехами в истории раз- 
вития архитектуры и не будут забыты.

Зигфрид Гидион

До сих пор восхищают своими масштабами и прочностью сооружения, выстоявшие в долгом противоборстве с силами стихий. Древним строителям приходилось решать трудные задачи; они обладали профессиональным мастерством, многовековым опытом, огромной интуицией, им не хватало лишь одного - научных знаний. Здравый смысл и практический опыт были секретом многих достижений. Известно, до какого совершенства довели древние римляне искусство возведения сводов и арок. Однако пришли они к этому долгим путем проб, ошибок и находок, но в существе конструкции так и не разобрались. Никто не мог быть полностью уверен, что свод удержится.

Строители накапливали богатый опыт, открывали тайны мастерства, хранили профессиональные секреты и теряли их, чтобы спустя столетия открыть заново, а многие секреты до сих пор остаются за семью печатями.

В I веке до нашей эры Витрувий писал: "Предки наши в свое время завели мудрый и практичный обычай передавать потомству плоды своих дум путем записей, в виде памяток, с тем, чтобы их духовное наследие не пропадало бесследно... и по ступеням развития достигло, в преемстве веков, утонченнейшего оформления точных учений по последнему слову науки".

К сожалению, не все "записи" могли открыть секреты древних по той простой причине, что они были утеряны. Десятки произведений и их авторов мы знаем благодаря упоминаниям о них в знаменитом трактате Витрувия. До сих пор не найдена "Книга о стройке" величайшего ученого из Сиракуз Архимеда. Книга несомненно содержала важные "секреты". Ведь первый великий геометр мира, механик и инженер был строителем грандиозных плотин, дамб для регулирования разлива Нила и мостов собственной конструкции, он изобрел "архимедов винт" для откачки воды, построил сложные приспособления для спуска кораблей на воду, разработал методы распределения нагрузок между опорами балок и многие другие устройства, прямо или косвенно связанные со строительством.

Выдающимся техником и строителем был Герои Александрийский, оставивший своеобразное "руководство для инженера" по производству строительных работ с помощью элементарных устройств: лебедок, рычагов, блоков, а также более сложных механизмов. Известно о существовании его трактата "О конструировании арок".

Были, конечно, и другие талантливые инженеры, о чем свидетельствуют их смелые сооружения, дошедшие до наших дней.

На основании длительного опыта, совершенствовавшегося на протяжении многих поколений, античные мастера выработали ряд методов и правил, которыми и пользовались в своей практической деятельности. Одним из последних капитальных произведений древней науки было "О природе вещей" Лукреция Кара. Лукреций пишет:

Как при постройке домов, коль начальное криво правило, 
Коль наугольник фальшив и от линий прямых отступает, 
Если хромает отвес и хотя бы чуть-чуть он неровен, 
Все непременно тогда выйдет здание криво и косо, 
Будет горбато, вперед и назад отклоняясь нескладно, 
Точно готово сейчас завалиться; и валится часто 
Дом, если он пострадал от ошибок в начальном расчете...

История сохранила отдельные примеры ошибок в строительстве. При строительстве разных сооружений дело не обходилось без многочисленных неприятностей, сооружения обрушивались, как, например, Вавилонская башня или другие более поздние постройки. Обвалились перекрытия Антандрских бань, но люди, находившиеся там, спаслись благодаря тому, что балки и стропила были из черноморского орешника, который, прежде чем переломиться, "подает знак звуком".

В 27 году разрушился амфитеатр в Фидене. По числу жертв это была одна из самых больших катастроф такого рода. Тацит сообщает, что во время этой аварии погибло и было искалечено 50 тысяч человек. В 1183 году проломился деревянный настил рыцарского зала Эрфуртского замка, где происходил съезд феодалов Германской империи. Во Франции, в Бофе, рухнул готический собор, строившийся с 1225 по 1272 год: строители хотели превзойти по высоте знаменитый Амьенский собор в Париже. В Тобольске 10 июля 1792 года во время постройки, достигнув высоты 23,76 метра, обрушилась колокольня. В 1850 году во Франции разрушился мост, по которому шли в ногу 487 солдат, из них 226 погибли. В Северной Америке с 1878 по 1888 год разрушился 251 мост. Можно привести еще много примеров вплоть до нашего времени. Так, в начале нашего века через реку Святой Лаврентий близ Квебека в Канаде строили мост из стальных конструкций. Это было новое слово в строительной практике. На мосту в один километр длиной были проложены два железнодорожных и два трамвайных пути, две шоссейные дороги и два тротуара. Общий вес моста был 40 тысяч тонн. 29 августа 1907 года за 15 минут до конца рабочего дня мост рухнул, 74 человека погибли. Ученые объясняют этот трагический случай недостатком опыта в практике строительства мостов из стальных конструкций. На ошибках учились.

Происходят катастрофы и по причине нарушений известных строительных правил и несоблюдения стандартов строительных материалов. По этим причинам произошло несколько катастроф в Пакистане. В апреле 1980 года рухнул строящийся в центре Карачи небоскреб. Незадолго до этого там же развалился дом, под обломками которого погибло около 300 жителей.

Во избежание неприятностей в древности здания и сооружения строились порой с очень большим запасом прочности - точных методов расчета тогда не существовало, и строители из осторожности предпочитали более тяжелые конструкции. Они делались иногда в сотни раз прочнее, чем требовалось, а потому непредвиденные случайности проходили для конструкции незаметно, не вредили ей.

Вместе с тем современные расчеты показывают порой удивительные по смелости инженерные решения древних строителей. Советский исследователь А. И. Сидоров произвел расчет некоторых древнеегипетских обелисков на опрокидывание сильнейшей бури и нашел коэффициент устойчивости от 2,5 до 2. Этот удивительный результат совпадает с современными допусками.

Ученые подсчитали, что египетские и греческие колонны строились высотой не более девяти диаметров. Именно за этим пределом начинается опасность продольного изгиба. Древние архитекторы, по-видимому, соблюдали это условие.

Практика поколений строителей, опыт, передававшийся по наследству, способствовали сложению определенных правил, устойчивых, апробированных жизнью приемов выполнения геометрических очертаний зданий на участке.

Из глубины веков дошел до нас индийский трактат "Шильпашастра", в котором собраны произведения анонимных авторов. Ровесник античных сооружений Греции, название которого можно перевести как "Сборник шнура", он давал наставления, как следует размечать геометрические очертания храмов и их деталей. В его текстах говорится о правилах измерения алтарей, о системах счета, о построении различных геометрических фигур и других.

В специальных трудах, имеющих для строителей силу закона, обозначалась каждая часть индийского храма. Строители были буквально скованы многочисленными законами и правилами. Например, необходимо было подчиняться числам четыре и семь. Семь - число волшебное, мистическое. Четыре - стороны квадрата, который положен в основу любого здания. В то же время здание храма отождествлялось с человеческим телом, с телом самого строителя. Считалось, что, если работа не завершена или какая-либо часть здания сооружена плохо, соответствующие части тела строителя будут поражены недугом. Тут уж приходилось быть осторожным с незавершенным строительством. В Индии недостроенный храм - явление редкое.

Восемь столетий назад в Китае существовало семь томов строительных законов. Система стандартных строительных деталей была тогда разработана до мельчайших подробностей, но не только в части их размеров, как в наше время, а во всех возможных комбинациях, с учетом их символического значения.

О ювелирной точности древних строителей свидетельствует короткое произведение китайского классика Лю И-цина "Мастерство":

"Смотровая башня пагоды Воспарения к облакам выстроена была весьма искусно. Все бревна перед постройкой выверили по весу, так что ни одно из них даже слегка не давило на соседнее. И хотя вздымалась башня столь высоко, что, случалось, раскачивалась по ветру, но сама пагода стояла прочно. Однажды на пагоду поднялся вэйский государь Минди. Решив, что башня в опасности, он приказал возвести подпорки. А башня вскорости рухнула. Говорят, что было нарушено равновесие".

В эпоху готики возросла роль многоопытного и мудрого главного мастера - хранителя профессиональных секретов своего ремесла. Строители передавали их из поколения в поколение - так возник род известных семейств архитекторов. Ведущий зодчий, ответственный за проект и своевременное выполнение заказа, - это универсальный знаток разных строительных специальностей, создатель плана доверенного ему здания, человек, продумывающий скульптурное убранство собора.

Он и авторитетный эксперт в тех случаях, когда возникают трудности при возведении конструкции, он и подрядчик, решающий организационные вопросы. Выступая посредником между заказчиком и строительной артелью, он улаживал возникшие конфликты и следил за дисциплиной рабочих. Удержать в повиновении этих свободолюбивых и независимых людей, носителей духа городской вольности, было непросто. Недаром их недолюбливали церковные власти, хотя и терпели: искусные ремесленники могли в любой момент покинуть стройку и перейти на другое место - по мере роста городов спрос на их труд все увеличивался.

В средневековье существовали строительные товарищества, занимавшиеся многолетним возведением величественных соборов, аббатств, монастырей. Единственным источником распространения строительного искусства в средневековье была та наука, которую зрелые мастера постепенно передавали своим наследникам.

Большинство историков полагают, что из этих средневековых товариществ возникли масонские организации. На их основе росли профессиональные объединения, строго хранившие тайны ремесла, передававшие их из уст в уста, от мастера к ученику. Собрания строителей происходили в помещениях, названных впоследствии ложами. Принадлежность к той или иной корпорации, к той или иной ложе определялась специфическими паролями, тайными знаками и одеждой. По всей видимости, впервые такие товарищества появились в Западной Европе, а затем перекочевали в Англию, где вскоре стали приходить в упадок. Здесь в братство стали принимать лиц, не принадлежащих непосредственно к гильдии строителей. Их называли "сторонними каменщиками". Это были преимущественно буржуа. Со временем масонство выродилось в реакционные политические организации, направленные против прогресса.

В уставах цехов каменщиков (например, в Страсбурге) предусматривались строжайшие запреты на разглашение секретов строительства. Под страхом исключения из цеха или ложи запрещалось записывать уроки мастеров, и тем более публиковать какие бы то ни было записи по строительному делу. За нежелание подчиняться уставу строитель Вольфганг Рорицер и резчик Микаэл Лой в 1514 году были осуждены на смерть.

Понятие "инженер" появилось около XII века и обозначало строителя военных машин и фортификации, то есть специалиста, которого в эпоху эллинизма называли "механиком": все технические средства по части ведения военных операций и обороны назывались "ingenia". Начиная с XV века в Италии инженерами называют также строителей каналов.

Достижения отдельных мастеров становились достоянием всех строителей. В середине XIII века флорентийцы начали сносить многочисленные башни, которые почему-либо им не нравились. Одну из них - высокую башню на площади Сан Джованни, казалось, невозможно будет разрушить, настолько прочными были ее стены. Тогда архитектор Николла Пизано приказал подрубить башню у основания с одной стороны, укрепив ее короткими подпорками в полтора локтя; потом он поджег их, и когда подпорки сгорели, она обрушилась и почти вся развалилась сама собой. "Это было признано вещью столь хитроумной и полезной для подобных предприятий, что позднее вошло в обычай в случае надобности любое сооружение разрушать в короткое время этим легчайшим способом". Так повествует в своих знаменитых "Жизнеописаниях" Джордже Вазари. Любопытно, что именно такой метод применил Фиораванте в Москве, когда его пригласили для строительства нового Успенского собора.

Открывая для себя древних мастеров, зодчие эпохи Возрождения воспринимали их уроки, а порой вновь изобретали приемы и методы строительства, которыми когда-то владели старые мастера.

Основы современной науки были созданы в XVI - XVIII веках, в эпоху Возрождения. Энгельс писал о ней как о "величайшем прогрессивном перевороте", "эпохе титанов".

Может быть, никто так полно не воплотил в себе дух Возрождения, как художник и инженер Леонардо да Винчи. Его советами пользовались строители, работавшие под его руководством. Можно себе представить восторг и восхищение, с которым воспринимались слова человека, способного заранее предсказать, насколько надежным будет тот или иной элемент конструкции.

К несчастью, ценные научные открытия великого деятеля Возрождения оставались в течение многих веков погребенными в его записных книжках - зашифрованных, написанных справа налево, несистематических.

Людям Ренессанса, как это указывал Энгельс, приходилось быть специалистами на все руки в полном смысле этого слова. Сохранился любопытный документ начала 1481 года. Тридцатилетний Леонардо да Винчи предлагает свои услуги правителю Милана Людовико Сфорца Ряд "услуг" имеет отношение к строительному делу:

"...Я владею способом постройки очень легких мостов, которые можно легко переносить и с помощью которых можно привести врага в бегство и преследовать его. Знаю также и иные, более прочные, которые смогут противостоять огню и мечу и. которые можно легко поднимать и опускать...

...Далее: при помощи узких и извилистых подземных ходов, сооружаемых без всякого шума, я могу создать проход в самые недоступные места, причем даже под реками...

...Полагаю, что в мирное время я смогу соревноваться с каждым по части архитектуры, а также по части сооружения общественных и частных монументов и в постройке каналов..."

Механик XVIII века был чем-то вроде бродячего инженера и ремонтера в одном лице. Он хорошо знал арифметику, умел измерять, работал с уровнем и иногда имел достаточно глубокие познания в практической математике. Он мог составить чертеж, построить здание, плотины, провести канал, соорудить мост. Все это умел делать английский и западноевропейский практик-механик; на Руси такой мастер на все руки назывался розмыслом.

Развитие профессиональной деятельности, связанное с усложнением машин, заставило обратить внимание и на право собственности по отношению к профессиональным секретам. Отдельные патенты выдавались и в средние века. По данным А. Н. Боголюбова, к концу XV века Венеция имела уже достаточно развитую патентную систему. В XVI веке патенты и привилегии широко выдаются во Франции, Нидерландах, в империи Габсбургов.

Практика строительства Древней Руси знала периоды взлета и упадка, о чем свидетельствуют изумительной красоты и великолепной конструкторской мысли соборы, дошедшие до наших дней, а также старинные летописи, сохранившие память о сооружениях неуцелевших. Древнерусские постройки покрывались бревнами и брусьями из ели и сосны. С той поры дошло до нас старинное правило русских плотников - "вершок за аршин", то есть каждый новый аршин (70 см) длины бруса в перекрытии требовал увеличения на вершок (4,4 см) его толщины. Другими словами, величина поперечного сечения сплошной деревянной конструкции должна составлять 1/16 перекрываемого пролета. Удивительна точность этого расчета. Современные нормы, требующие, чтобы высота балки была от 1/10 до 1/20 пролета, целиком укладываются в плотницкую "формулу", выработанную вековым опытом народных мастеров.

Когда в 1830 году знаменитый русский архитектор Карл Иванович Росси предложил в строившемся по его проекту Александрийском театре в Петербурге применить металлические фермы, авторитетные эксперты засомневались в их прочности. Росси был абсолютно уверен в правильности своего предложения, однако научно доказать свою правоту в то время не мог. Пришлось письменно заверить министра двора в надежности конструкций. Если бы "произошло какое-либо несчастье, - писал Росси, - то в пример для других пусть тотчас же повесят меня на одной из стропил".

И сейчас на дорогах Западной Европы изредка можно встретить человека, как бы вышедшего из старинной гравюры: островерхая широкополая шляпа с пером, туго подпоясанная куртка с пузырящимися выше локтей рукавами, сапожки с широкими раструбами. В расшитом заплечном мешке топор, пила, рубанок. Это бродячий плотник, цех которых еще существует в Гамбурге. Тайное чисто мужское общество, на собрания которого посторонних не допускают, сохранило средневековые обычаи и устав.

И в нашу эпоху грандиозного строительства существуют одинокие мастера, хранящие профессиональные секреты. Встречу с одним из них в Японии описал К. М. Симонов:

"...сколько времени, по его мнению, будут стоять лучшие его дома? Он ответил, что, для того чтобы дома долго стояли, их нужно проветривать, не допускать в них сырости, они должны быть всегда сухими.

Я сказал: "Предположим, это так. Их проветривают, и они стоят сухими..."

...Тогда господин Таката сказал, что за деревом нужен уход, дерево нужно проветривать, а иногда смазывать.

Я сказал: "Предположим, все это тоже исправно делается. Сколько тогда будут стоять его лучшие дома?"

"Всегда", - гордо сказал господин Таката".

Существует немало построек, являющих собой пример исключительной инженерной изобретательности. Может быть, самые удивительные из них - это башни, возводить которые умели, как мы уже говорили, античные мастера (например, Форосский маяк), строители средневековых замков, готических соборов и, наконец, современных радио - и телевизионных башен.

Большую часть времени люди строили свои сооружения, "прижимая" их к поверхности земли. Но уже в давние времена пытались они использовать для строительства подземное пространство и забираться своими постройками под облака. В наши дни под землей сооружают целые улицы, а современные небоскребы смотрят на облака сверху вниз.