Спустя, как считается, довольно продолжительное время – несколько тысячелетий – человек открыл для себя, что можно получать те же самые металлы (медь, золото и серебро) из странных камней, которые были совсем не похожи на вожделенный металл, то есть из руды. Либо куски руды случайно оказались все в том же костре, либо человек уже целенаправленно стал экспериментировать, помещая в огонь все новые и новые камни. Как бы это ни произошло, после открытия столь полезного свойства таких камней, человек начал специально добывать металлосодержащие руды.

В ходе дальнейшего экспериментирования люди усовершенствовали место плавки, заменив обычный костер закрытой печью. А для повышения температуры внутри печи придумали систему подвода необходимого для этого кислорода – сначала с естественным притоком воздуха, а затем и с искусственным поддувом. С той же целью вместо обычных дров стали использовать специально подготавливаемый древесный уголь. Изменилось и место плавки – руду помещали уже не прямо в огонь, а в керамический сосуд (тигель).

Получение металлов не только из самородных жил, но и из руды, позволило значительно увеличить производство металлических изделий. Металл стал уверенно вытеснять каменные орудия труда. Человечество вступило в медный век.

«Переход к использованию орудий из металла вызвал не только общий рост производительности труда, но и расширил технические возможности многих отраслей производства. К примеру, стала доступна более совершенная обработка дерева. Медные топоры, тесла, долота, а позднее пилы, гвозди, скобы позволили выполнять такие сложные работы по дереву, которые ранее были просто неосуществимы. Эти работы способствовали улучшению приемов домостроительства, появлению выпиленного или вырезанного из дерева колеса, а по мнению английского археолога Гордона Чайлда, и первой цельнодеревянной сохи» (Н.Рындина, «Человек у истоков металлургических знаний»).

Экспериментирование с разными видами руды привело к тому, что в некий момент человек получил сплав меди и олова. Когда именно и где это произошло – историки спорят до сих пор, но никто из них не сомневается в том, что это стало эпохальным событием. По крайней мере на текущий момент считается, что сплав олова с медью – бронза – был известен уже в IV тысячелетии до нашей эры, а чистое олово во II тысячелетии до нашей эры

Олово очень легко выплавлялось из черно-коричневого камня – касситерита. Само по себе олово мягко и непрочно, но, если его добавить к меди, при сплавлении получается красивый желтый металл гораздо тверже меди. Кроме того, добавка олова к меди, начиная с минимальных долей процента, улучшает ее литейные качества.

Оценив столь полезные преимущества сплава над обычной медью, люди перешли к созданию орудий труда из бронзы. Это создало базу для очередного рывка человечества по пути прогресса во всех сферах деятельности.

«…многие, вполне реальные достиже­ния древнего человека могут быть поставлены в связь с успехами металлургии. Представив себе эти достижения, легче понять, почему археологи выделяют в истории первобытного человека в качестве самостоятельных хозяйственно-технических этапов медный и бронзовый века. Они оценивают их не только с точки зрения основного, используемого для изготовления орудий металла, но и с точки зрения общего технического и социального прогресса общества» (Н.Рындина, «Человек у истоков металлургических знаний»).

Последней наступила очередь железа. Считается, что это было обусловлено целым рядом причин.

Прежде всего – в отличие от меди самородное железо в природе встречается крайне редко. Как правило, самородное железо находят в виде мельчайших, неправильной формы зерен, иногда в виде губчатых или сплошных объектов, рассеянных в базальтовых породах. Другой вид самородного железа – железо метеоритное – также не столь широко встречается, чтобы можно было вести речь о его сколь-нибудь масштабном использовании в древние времена…

Здесь стоит оговориться, что это утверждение из учебников не совсем корректно. И в качестве действительных причин позднего освоения железа оно вряд ли годится. Дело в том, что в виде различных соединений – типа гематита и магнетита – железо распространено довольно широко. И если вести речь о выплавке металлов из руд (в которой на самом деле тот же гематит использовался в качестве добавок с древнейших времен), то эту причину позднего использования железа следует считать несостоятельной. Гораздо более важны другие факторы.

Во-первых, для выплавки железа требуются существенно более высокие температуры, нежели для получения меди или бронзы. И достичь необходимых температур в простейших древних металлургических печах было просто невозможно.

Но главное, и это во-вторых, само по себе железо представляет мало ценности, поскольку чистое железо – весьма мягкий материал. И широкое его использование началось лишь с освоением производства стали – «сплава» железа с углеродом. Гораздо более твердая по сравнению с железом сталь уже могла вполне успешно конкурировать с бронзой.

Самым древним способом получения железа считается так называемый сыродутный процесс, при котором железо получали непосредственно из руды в небольших печах, создаваемых вначале непосредственно в земле. Сыродутным этот способ назывался из-за того, что в печь подавали («дули») холодный («сырой») атмосферный воздух.

Сыродутный процесс не обеспечивал достижения температуры плавления железа (1537оС), а максимально доходил до 1200оС, так что это была своего рода «варка» железа. Восстановленное железо концентрировалось в тестообразном виде на самом дне печи, образуя так называемую крицу – железную губчатую массу с включениями несгоревшего древесного угля и с многочисленными примесями шлака.

Из крицы, которую в раскаленном виде извлекали из печи, можно было изготавливать изделия только после предварительного отделения этой шлаковой примеси и устранения губчатости. Поэтому непосредственным продолжением сыродутного процесса были холодная и, главное, горячая ковка, состоявшая в периодическом прокаливании кричной массы и ее проковывании. В результате создавались крицы-заготовки, которые и использовались для дальнейшего производства железных изделий.

Столь непростой, многостадийный процесс требовал, конечно, более длительного времени для его освоения, нежели выплавка меди и бронзы. Это и считается основной причиной более позднего внедрения железа в жизнь людей.

Но как бы то ни было, человечество все-таки совершило очередной рывок по пути своего прогресса, перейдя в итоге из бронзового века в век железный. И даже сейчас, когда широко используются всевозможные пластмассы и композитные материалы, мы все-таки продолжаем жить в железном веке, поскольку железо остается основным материалом нашей реальности. Хотя, конечно, технология получения железа и стали очень сильно изменилась по сравнению с древними временами…

Вот так вкратце выглядит история освоения металлов человеком в учебниках. Картинка на первый взгляд кажется гладкой и абсолютно непротиворечивой. Но это, как выясняется, только на первый взгляд и только в учебниках…

Медная Северная Америка

Хорошую иллюстрацию к жизни общества в медном веке предоставляет нам Северная Америка. Когда сюда вслед за Колумбом прибыли искатели приключений и драгоценных металлов, местные индейцы не знали не только железа, но и бронзы. Основным их металлом была самородная медь.

В центральной части североамериканского континента к югу от области Великих озер располагается одна из самых больших речных систем мира – Миссисипи, которая охватывает огромную территорию. Благодаря этой речной системе, которая служила хорошей «транспортной сетью», здесь сложился ареал развитой культуры, созданный примитивными охотниками и собирателями, и получивший в науке название Вудленд. К этому времени тут впервые появляется керамика, традиция строительства погребальных курганов, складываются зачатки земледелия, а также появляются изделия из меди. Эпицентр этой культуры располагался вдоль течения Миссисипи и ее притоков – рек Миссури, Огайо и Теннеси.

Основными «медными» центрами в данном регионе были Висконсин, Миннесота и Мичиган. Уже в очень давние времена – в V–III тысячелетии до нашей эры (по современной датировке) – талантливые местные мастера изготавливали медные наконечники стрел и копий, а также ножи и топоры. Позднее люди культур адена, хоупвелл и Миссисипи, последовательно сменявшие культуру Вудленд, создавали превосходные медные подвески и прикладные украшения, а также ритуально-мемориальные «доски» и декоративные изысканно украшенные тарелки и блюда из листов кованой меди. К моменту появления здесь европейцев у северо-западных индейцев уже имелись даже своеобразные «деньги» в виде пластинок из чистой меди.

Однако, несмотря на эти достижения, обработка меди велась примитивным способом. Плавка была неизвестна индейцам. Медь добывали из наиболее чистых рудных жил, затем расплющивали при помощи молота, а когда она достигала достаточно мягкого и податливого состояния, нарезали листы необходимой формы. Прямо на них гравировали узор, используя резцы из камня или кости.

До недавнего времени считалось, что индейцы североамериканского континента использовали лишь холодную ковку, хотя ряд исследователей и допускал вероятность освоения местными мастерами также метода горячей ковки. Недавние же исследования внутренней структуры некоторых медных изделий подтвердили, что горячая ковка индейцам все-таки была известна. Проанализировав размер, форму и особенности зерен меди внутри изделий, исследователи пришли к выводу, что древние мастера обрабатывали заготовку тяжелым молотом, затем помещали ее на 5-10 минут в горячие угли, что размягчало медь и уменьшало ее хрупкость, и после этого повторяли цикл столько раз, сколько требовалось для получения тонкого медного листа. Процедура, как легко заметить, полностью совпадает с экспериментами, проведенными Н.Рындиной с сотрудниками (см. ранее).