Энергия и цивилизация

Все доисторические конфликты, как и все конфликты античности и раннего Средневековья, приводились в движение исключительно мускулами человека и животных. Воины орудовали кинжалами, топорами и мечами в ближней битве, пешими или на спинах лошадей. Они использовали дротики и копья, натягивали луки и куда более мощные арбалеты (и греки, и китайцы знали последние с четвертого века до н. э.), чтобы пустить в полет стрелы, способные ранить или убить лишенного защиты врага на расстоянии в 100–200 метров. О древности использования луков свидетельствует тот факт, что египетский иероглиф для солдата изображает человека на левом колене с луком в вытянутой правой руке и колчаном на левом плече (Budge 1920). Одушевленная энергия позволяла заряжать большие катапульты и использовать принцип рычага, чтобы швырять тяжести с целью разрушения городских стен и замковых укреплений.

Ручное оружие могло создавать ужасные раны, а нанесенный в нужном месте надрез или укол убивал мгновенно, но оно требовало сражения лицом к лицу, и его мощность была ограничена возможностями мускулов воина. Луки и стрелы позволили разделить враждующие стороны, и опытные лучники добивались великолепной точности на сравнительно больших дистанциях, но слишком много стрел терялось зря, а их кинетическая энергия была невысока (примечание 4.24), да еще и время, проходившее между залпами, неизбежно ограничивало объем вреда, нанесенный этим оружием. Человеческими возможностями также определялся дневной переход армии, и даже если хорошо отдохнувшие и накормленные люди могли двигаться быстро, общее продвижение было часто ограничено скоростью обоза, состоявшего из медленных животных.

Примечание 4.24. Кинетическая энергия мечей и стрел

Даже тяжелые средневековые мечи весили не более 2 кг, обычно менее 1,5 кг. Кинетическая энергия увеличивается с квадратом скорости: она составит только 9 Дж для двухкилограммового меча, если удар нанесен со скоростью 3 м/с, и 75 Дж для японской катаны в 1,5 кг (традиционный изогнутый тонкий меч 60–70 см длиной с односторонней заточкой), которой опытный мечник орудует со скоростью 10 м/с. Это выглядит небольшим значением, но импульс при секущем ударе будет очень сконцентрированным, сосредоточится на узком участке тела (шея, плечо, рука), а колющий удар проникнет глубоко в мягкие ткани. Типичные легкие стрелы весили всего 20 граммов, хороший лучник с композитным луком выпускал их со скоростью 40 м/с (Pope 1923), их кинетическая энергия составляла 16 Дж. И снова это не впечатляет, но импульс метательного снаряда обычно приходится на точку, и поэтому стрела входит глубоко. Стрела с кремневым или металлическим наконечником могла с легкостью пробить кольчугу при выстреле с дистанции до 40–50 м, а если ее хорошо нацелить, могла убить лишенного защиты человека с более чем 200 м.

Две самых мощных боевых машины древности и ранних Средних веков использовали механический выигрыш в силе за счет рычага. Катапульты представляли собой огромные механизированные луки, выпускавшие снаряды с помощью резкого высвобождения эластично деформированной перед этим связки веревок или сухожилий (рис. 4.26). Они использовались с IV века до н. э. (Soedel and Foley 1979; Cuomo 2004). Катапульты могли выпускать стрелы или бросать разные объекты; баллисты, которые применяли при осаде городов, были рычагами третьего вида: их база представляла собой точку опоры, сила обеспечивалась стяжными хомутами, а груз запускался со скоростью, недостижимой при прямом использовании людских мускулов. Типичные средневековые катапульты бросали камни в 15–30 кг и могли причинить стенам только ограниченный урон.

Рисунок 4.26. Римские катапульты (Corbis)