Энергия и цивилизация

Рисунок 4.17.

Перемещение массивной (высота 6,75 м, вес более 50 т) алебастровой статуи Джехутихотепа, номарха нома Унут (Osirinet 2015). Рисунок восстановлен по поврежденной настенной росписи в гробнице Джехутихотепа в Эль-Берше, Египет (Corbis)

Лошади могли реализовать свое превосходство только при наличии хороших подков и удобной упряжи. Эффективность наземного транспорта также зависела от успехов в снижении трения и от достижения высоких скоростей. Состояние дорог и конструкция средств транспорта были в этом отношении двумя решающими факторами. Различие в энергетических потребностях между передвижением груза по гладкой, твердой, сухой дороге и по неровной земляной поверхности было очень значительным. В первой ситуации нужна сила только в 30 кг, чтобы переместить груз в 1 тонну, во второй может потребоваться в пять раз больше, а на песчаной или болотистой почве – в 7-10 раз больше. Смазка для осей (говяжий и растительный жир) использовалась по меньшей мере со II тысячелетия до н. э. В кельтских бронзовых опорах имелись внутренние канавки, где находились цилиндрические деревянные подшипники, уже в I веке до н. э. (Dowson 1973). Китайские шариковые подшипники могли быть еще более древними, но точно наличие шариковых подшипников отмечено в документах только в Европе начала XVII века.

Дороги в древних обществах были чаще всего грунтовыми, и в разные времена года они превращались в болотистые канавы или пыльные тропы. Римляне, начав с Аппиевоей дороги (Via Appia) из Рима в Капую в 312 году до н. э., вложили огромное количество труда и организационных усилий, чтобы создать обширную сеть дорог с твердым покрытием (Sitwell 1981). Качественные римские viae состояли из слоев гравийного бетона, булыжников, или закрепленных раствором каменных плит. К правлению Диоклетиана (285–305) римская система дорог (cursus publicus) выросла до 85 тысяч километров. Общие затраты энергии на все предприятие равнялись как минимум миллиарду трудодней. Но эта громадная цифра не кажется неправдоподобной, если разложить ее на века непрерывного строительства (примечание 4.12). В Западной Европе римские достижения в дорожном строительстве были превзойдены только в XIX веке, а в восточных регионах континента – лишь в двадцатом.

Примечание 4.12. Энергетические затраты при строительстве римских дорог

Если мы предположим, что типичная римская дорога была лишь 5 м шириной и 1 м глубиной, то создание 85 тысяч километров магистральных дорог, после первичного удаления как минимум 800 Мм³ земли и камня, потребовало бы перемещения около 425 Мм³ песка, гравия, бетона и камня для дорожного полотна, насыпей и канав. Допустив, что работник может управиться только с 1 кубометром строительного материала в день, мы можем рассчитать, что задачи по добыче, обработке и перемещению камней, копанию песка для фундаментов, канав и дорожного полотна, подготовки бетона и раствора, а также укладки дороги в сумме требуют около 1,2 млрд трудодней.

Даже если поддержание в должном порядке и ремонт дорог увеличат эту цифру втрое, то пропорциональное ее разложение на 600 лет строительства даст в результате ежегодное среднее в 6 миллионов трудодней, эквивалент работы 20 тысяч строителей. Это представляет (при 2 МДж/сут.) годовые инвестиции энергии почти 12 ТДж труда.