Каменный век

С точки зрения истории инструмента, каменный век делится на три периода:
палеолит (2 млн. лет назад - 12 тыс. лет назад), мезолит (12 тыс. лет назад - 7 тыс. лет назад), неолит (7 тыс. лет назад - 3 тыс. лет назад).

Палеолит характеризуется самыми примитивными методами обработки камня и дерева. Дерево, как материал для изготовления различных инструментов типа копалки или дубин, широко применялось древними людьми. Однако деревянные инструменты были не слишком долговечны. И тогда наступила очередь материаловедения. Было установлено (естественно, опытным путем), что кремень (природный окисел кремния) - самый подходящий материал для изготовления режущих инструментов. Повсеместное распространение, лёгкость добычи в любых масштабах обеспечили кремню успех как сырью для производства инструмента. Вдобавок к этому кремень обладал достаточной твёрдостью, при ударе раскалывался на куски, а при ловком и точном ударе - даже на достаточно тонкие пластинки (отщепы), обладающие превосходными режущими свойствами. Всё это послужило признанию кремня наилучшим материалом для производства высококачественного по тем временам инструмента.

Технология была проста: брались два камня - обрабатываемый и отбойник. Ударами различной силы оббивали заготовку, стараясь получить с одной стороны ровное острое лезвие, а с другой - округлый затыльник, который удобно ложится в руку. Однако твёрдость кремня из достоинства при его использовании превращалась в недостаток при обработке. Сильные и резкие удары по заготовке приводили к тому, что режущее лезвие получалось зазубренным.

Отщепы были слишком малы для использования в качестве рубил, но вполне подходили для других работ. Так возник новый вид инструмента - скребок, которым было удобно очищать звериные шкуры от остатков мяса и жира. Да и дерево этим скребком резалось совсем неплохо. Длинные и тонкие отщепы стали применять как инструмент для прокалывания и высверливания отверстий.

Создание новых видов инструмента привело к появлению мастеров, которые профессионально занимались его производством. Мастер был и материаловедом, и технологом. По своему социальному статусу мастер находился в племени на третьем месте после вождя и шамана и пользовался всеобщим уважением.

Со временем технология обогатилась новой методикой подготовки кремня к обработке. Кремневый желвак заворачивался в мокрую шкуру на пару дней, после чего с него легче оббивалась корка. Структура поверхности кремня просматривалась чётче, и мастер заранее представлял, что он будет изготавливать из камня. Также появилась и новая методика обработки уже подготовленного кремня. Она заключалась в нанесении частых и несильных, но высокоточных ударов в нужные места на заготовке. При помощи таких ударов мастер отделял маленькие кусочки кремня, создавая инструменты с геометрически прямыми режущими кромками.

Существовала и другая методика - «контрретушь», которая заключалась в том, что по заготовке, уложенной на массивную твёрдую «наковальню», наносились частые удары деревянной колотушкой - «ретушёром». При такой обработке отлетали совсем мелкие кусочки. Эта технология чаще всего применялась для окончательной заточки новых режущих инструментов, а также для переточки затупившихся.

Эпохальным достижением человека стало «приручение» огня и освоение методов его добывания. До этого человек пользовался только «диким» огнем. Возможно, что именно свойство кремня «искрить» при обработке и натолкнуло человека на способ добычи огня высеканием.

Материаловедение развивалось. Для производства инструмента стали использовать кость и рог, обрабатывать которые было легче, чем кремень. Вдобавок, кость и рог позволяли создавать инструменты с геометрическими формами, невозможными для кремневых инструментов.

Период мезолита ознаменовался созданием составных инструментов. Рубило соединили с палкой (для соединения использовали растительные волокна или кожаные ремешки), получив новый вид инструмента - топор. Топором было удобнее пользоваться, при этом увеличивалась сила удара режущей частью.

Составные режущие инструменты стали следующим шагом в расширении ассортимента производимых инструментов. Человек научился закреплять в деревянном корпусе режущие элементы при помощи растительных смол, что расширило область применения таких инструментов и повысило производительность труда.
Расширяются познания в материаловедении кости и рога, создаются новые технологии их обработки. Ассортимент инструментов из кости и рога расширяется, начинается создание специализированных инструментов, предназначенных для выполнения определённых операций, например, иголок с ушками для шитья одежды из мехов и кожи, резцов для работы с деревом и другими материалами.

Применение огня распространилось и на производство деревянного инструмента и орудий. Огонь использовался для повышения твёрдости деревянных деталей путем их обжига. Эта технология одновременно предохраняла дерево от гниения.

В это же время появилась и эргономика инструментов и орудий: ручки стали удобнее, меньше утомляли руку при работе.

Изобретение лука и стрел, копий, резцов, свёрл и прочих инструментов и орудий привело к увеличению потребления кремня для производственных нужд, что, в свою очередь, вызвало сырьевой кризис. Выходов было два: вести активные поисково-разведочные работы «на кремень» на новых территориях или более рационально подойти к его использованию.

Первый вариант - экстенсивный - был связан с дальними экспедициями, которые могли не дать никаких результатов и вдобавок были опасными (неизведанные территории, встречи с другими племенами). Вариант торой - интенсивным требовал пересмотра существующих технологий и конструкций инструментов. Технология микролитических инструментов (вариант № 2) явилась выходом из «кремневого кризиса». Размеры режущих элементов, впрочем, как и сами инструменты, стали меньше и изящнее, сохранив свои эксплуатационные характеристики и даже расширив их.
Сырьевую проблему решали также и другими, непроизводственными, способами. В частности, сырьевой кризис подтолкнул развитие меновой торговли между племенами - обмен своей продукции на желанный кремень, предлагаемый другим племенем, владеющим его месторождением.

В истории человечества отмечены и кровавые войны между племенами, находящимися ещё на стадии первобытно-общинного строя, за обладание месторождениями кремня и его аналогов (нефрит и другие минералы, пригодные для изготовления каменных орудий). Резонно предположить, что на заре цивилизации предпочтение отдавалось именно войне, а не торговле.

Необходимо отмстить, что различные племена по-разному проходили этапы развития технологий обработки кремня, кости и рога. Тот кто находился в более благоприятных условиях, быстрее осваивал новые материалы, развивал новые технологии их обработки. Возникла естественная неравномерность технического и экономического, а, как результат, и общего развития человека. В целом же развитие инструмента, материаловедения и технологии шло с постоянным и всё нарастающим ускорением.

Неолит, последняя стадия каменного века в истории инструмента, явился временем наивысшего развития технологий обработки камня, кости и рога и одновременно временем первого знакомства с металлами в их природном состоянии.
Материаловедение освоило аналоги кремня - яшму, диорит, нефрит и другие минералы, пригодные для производства инструментов и орудий. Среди них необходимо отметить минерал обсидиан (вулканическое стекло - продукт вулканической деятельности), непревзойдённый по остроте режущих кромок его отщепов. Однако достоинства обсидиана могли оценить только те племена, которые жили в горных районах, рядом с погасшими вулканами. Технология освоила методики обработки всех аналогов кремня. Из них производили уже известные инструменты, создавали новые.
Когда люди заметили, что кварцевый песок и другие природные абразивы оставляют глубокие царапины на камне, была разработана технология распиловки, черновой обдирки, шлифования и полировки кремня, кости и рога с применением абразивных материалов.

Технология сверления с применением абразивных порошков и трубчатых костей стала великим открытием в производстве инструментов. Под перпендикулярно срезанный торец трубчатой кости, приводимой во вращение сначала руками, а затем, с открытием лука, тетивой лука, обёрнутой вокруг кости, подсыпался абразивный порошок, подавалась вода для смачивания и охлаждения. Эта технология позволяла просверливать насквозь все известные материалы, включая и кремень.

Умение сверлить кремень позволило решить проблему надёжного крепления ручек в ударных инструментах - топорах, молотках и т. п. В каменной заготовке высверливалось сквозное отверстие (так называемый всад), в которое затем вставлялась и расклинивалась ручка. А применение абразивных материалов для заточки и полировки режущих лезвий каменных инструментов позволило довести их остроту до максимально возможного предела. Постепенно ножи, топоры, молотки, тесла и другие основные инструменты приобрели знакомые нам формы. Наступало время новой технической революции - время освоения металлов.