С древнейших времён до 1000 г. н. э

2500 лет до н. э.

Иногда говорят об одной из древних профессий, известной как пайка, которая была известна со времён бронзового века (3500–1100 годы до н.э.) Некоторые формы пайки, как соединение листов золота, были известны и использовались Халдеями в Уре и Месопотамии (на территории современного Ирака). Тонкие способы обработки металлов были так же открыты в Египте, где существовали филигранные украшения; работы, найденные в гробнице Тутанхамона, датируемые 1327 годом до н. э., были сделаны из тонких проводков, которые были вытянуты через матрицу и закреплены в нужном месте.

Египт был так же домом Имхотепа, первого учёного, о котором есть записанные сведения. Он был первым в мире архитектором и управленцем, который около 2725 года до н. э. возвёл первую стоящую и по сей день Ступенчатую пирамиду в Саккаре. Папирусы, которые были найдены в XIX веке датируются 1600 и 1534 годами до н. э., оба из которых ссылаются на ранние работы, приписанные Имхотепу. Первый описывает хирургические лечения различных недугов и болезней, а второй содержит 877 описаний и рецептов, представляющих Имхотепа первым врачём в записанной истории. Другие современные бумаги описывают египетских математиков. Таким образом, египетское обучение обеспечило основу греческой науке и, несмотря на то, что уроки Имхотепа были известны грекам спустя 2200 лет после его смерти, они приписывают славу отца медицины Гиппократу.

2300 лет до н. э.

Существуют ранние свидетельства о принадлежности искусства использования трафарета египтянами — идеи относительно вырезания листа папируса и нанесения красителей через отверстия с помощью кисти. Техника считается известной благодаря изобретениям китайцев, но нет никаких свидетельств, которые бы могли это подтвердить.

1300 лет до н.э.

Тонкие проводки изготовлялись так же египтянами расплющиванием листов золота и разрезанием на полоски. Записано в Библии, книге Исхода, главе 39, стихе 3 — «И разбили они золото в листы и вытянули нити, чтобы воткать их между голубыми, пурпуровыми, червлеными и виссонными нитями, искусною работою»

Египтяне так же изготавливали грубые стеклянные нити в начале 1600 годов до н. э. и они сохранились в декоративных элементах египетских гончарных изделий, датируемых 1375 годом до н. э.

1280 до н.э.

Около этого времени, после ухода из Египта, Моисей был избран для постройки Ковчега Завета для сохранения каменных плит, где были написаны «Десять заповедей». Этот процесс подробно описан в Книге Исхода и согласно Библие и еврейским легендам, он обладал сверхъестественной силой, включая возможности испускать искры и огонь и убил сына Арона и других, кто прикоснулся нему. В основе своей это был деревянный ящик из акации, облицованный золотом и покрытый снаружи им же. Крышка была декорирована двумя херувимами с расправленными крыльями.

В 1915 году Никола Тесла в его эссе, озаглавленном «Сказки об электричестве», рекламирует оценки электрических изобретений, раскрывая некоторые аспекты того, что кажется магической силой Ковчега. Он разъясняет, что листы золота, разделённые сухой акацией, образовывали огромный конденсатор, в котором статический электрический заряд мог накапливаться в результате трения тканей вокруг ковчега, что так же учитывает искры и поражение электрическим током сыновей Арона.

Новейшие вычисления показывают, что ёмкость Ковчега могла быть около 200 пикофарад, и этот конденсатор должен быть заряжен до 100000 вольт, чтобы сохранить 1 джоуль энергии, чего далеко не достаточно для смертельного поражения. Кажется, разъяснение Тесла было названо верно.

800 лет до н.э.

Магнитные свойства естественного магнитного железняка впервые были упомянуты в греческих текстах. Так же называемый магнетитом, магнитный оксид железа ($Fe_3 O_4$), который впервые был добыт в провинции Магнезия в Фессалии, откуда магнетит получил своё название. Магнитный железняк так же был известен в Китае, где он получил название «камень любви» и быстро распространился по всему миру.

Удивительно, что несмотря на знание магнитных свойств, ни греки, ни римляне, кажется не определили его основных свойств.

Восемь столетий спустя в 77 году н. э. один из ненаучных римских историков науки Плиний Старший, завершил его известную серию книг, названную «Естественная история». В ней он применяет название «магнит» к открытому магнитному железняку пастухом Магнусом, «ботинки которого прилипали к магнетитовой скале». Так появился ещё один миф. Плиний погиб в результате извержения вулкана Везувий в Помпеях в 79 году н. э., но его «Естественная история» служила авторитетом до средних веков.

600 лет до н. э.

Греческий философ и учёный Фалес Милетский — один из Семи Мудрых Греции — демонстрировал эффекты статического электричества притягиванием мелких предметов с помощью янтарной палочки окаменелой смолы, которая была натёрта тканью. Он так же обнаружил, что железо притягивается к магнетиту.

Фалес был первым мыслителем, попытавшимся разъяснить естественные феномены применением научных принципов вместо того, чтобы приписывать их богам, сделав первые шаги от мудрости к фундаментальному научному методу.

Фалес не оставил записей — знания о нём получены из «Метафизики» Аристотеля.

460 лет до н. э.

Другой греческий философ Демокрит Абдерский выдвинул атомистическую идею строения мира. Впоследствие Аристотель опровергнул атомистическую теорию как ничего не стоящую и его взгляд стал превалировать. Так продолжалось до 1803 года, пока Джон Дальтон не восстановил справедливость теории Демокрита.

350 лет до н. э.

Греческий философ и учёный Аристотель (384–322 годы до н. э.) выдвинул «научные» теории, основанные на чистых «причинах» для всего и вся из геоцентрической структуры космоса и четырёх основных элементов: земли, огня, воды и воздуха.

Аристотель верил в то, что знания должны обеспечиваться «чистым разумом» и существующая математика, которую он относил исключительно к искусству счёта, совершенно бесполезна в постижении основ мироздания. Он не поддерживал экспериментальный метод исследований, который относил к «дъявольским».

Согласно его идеям должно быть отмечено, что в определённых экспериментах возможность понимания ограничена точностью инструментов его времени, и только в XVII веке появились микроскопы, телескопы, часы с минутной стрелкой, точные устройства взвешивания, термоменты и манометры.

К несчастью, аристотелевский рационалим был подхвачен Томасом Аквинским (1225–1274) и поддержан церковью, что сделало на многие годы сложным, если не опасным делом предложение иных теорий. Аристотелевская теория космоса и химии задержала научный прогресс на 2000 лет до тех пор, пока она не была полностью разрушена Галилеем, Ньютоном и Лавуазье, которые показали, что естественные явления могут быть описаны математическими законами.

Аристотель так же был учителем Александра Великого.

250 лет до н. э.

Багдадская батарея. В 1936 году несколько необычных экспонатов, датированных 250 годом до н. э. были извлечены в процессе археологических изысканий вблизи Багдада. Обычные вазы высотой 130 мм и содержащие медный цилиндр, внизу которых размещён медный диск, а горлышко бутылки залито битумом, через который проходит железный стержень, проходящий в центр цилиндра. Стержень имел следы коррозии активным агентом, похожим на вино или уксус.

Этот период истории относится к оккупации Месопотамии Парфянами (в настоящее время территории Ирака) и вазы были выставлены в Иракском государственном музее в Багдаде. В 1938 году они были исследованы немецким археологом Вильгельмом Кёнигом, который установил, что эти ячейки являются гальваническими и использовались для гальванизации серебром. Мистическое совпадение: ранее в своих исследованиях Кёниг наткнулся на омеднёные вазы, покрытые серебром, датированные более ранними периодами в музее Багдада и на другие свидетельства применения электричества из Египта. В связи с этим были изготовлены несколько копий батарей с различными электролитами, в том числе с сульфатом меди и виноградным уксусом, которые вырабатывали напряжения от 0,5 до 1 В.

Позже Пол Кейсер, эксперт в восточных науках из университета Альберта, предположил, что ячейки использовались для обезболивания. Кажется необычным, что электрические ячейки были изготовлены для работы в такой области, но проблемы работы с ними, в частности, низкое напряжение, не были рассмотрены. Кроме этих, нет больше никаких доказательств или артефактов, поэтому загадка остаётся открытой.

Из-за опасений относительно безопасности этих артефактов до вторжения в Ирак в 2003 году, они были вывезены из музея во время войны и их местоположение в настоящий момент неизвестно.

Парфяне были кочующим племенем опытных воинов, и они не были отмечены научными достижениями. Важность этого необычного электрического феномена не была записана ими самими или их современниками, он был полностью утерян несмотря на большое количество записей этого периода.

Есть ещё одна деталь, которая не поддерживает теорию батарей. Битум наверху полностью закрывает медный цилиндр, изолируя его, поэтому ток не мог протекать через батарею без модификации конструкции, не было найдено проводов, проводников или иных электрических артефактов. Более того, битумная крышка превосходно герметизирует ёмкость, предотвращая утечку электролита, но это приводит к значительному снижению удобства работы, поскольку первичная батарея требует постоянной замены электролита. В качестве альтернативного способа использования этого устройства может быть предложено использование в качестве хранилища для священных свитков. Не удивительно, что свиток внутри полностью сгнил, возможно, оставив следы щелочного остатка, позднее принятого за следы электролита.

206 — 220 до н. э.

Во время династии Хан, китайский историк Бан Гу записал в Книге Хана об озёрах, наполненных «возгорающейся водой», возможно, это был бензин, в провинции Схаанси. В то же время в провинции Сэчуань природный газ добывался из «огненных колодцев» глубиной до сотни метров, которые бурили с помощью ударнойго бурения. Это топливо использовалось в домах для отопления и для извлечения металла из руды (пирометаллургии), для разрушения скал и военных нужд. Так же найдены декоративные масляные лампы этого периода.

Ударное бурение представляет собой бурение скважины повторяющимся бросанием тяжёлого снаряда соответствующей формы в скважину, что приводит к разрушению земли на небольшие части, которые могут быть извлечены. Снаряд поднимается с помощью механизма наверху в деревянной надстройке.

Топлива в Китае позже стали называть каменным маслом, а английское название бензина petroleum (петролиум) происходит от латинского «petra» — «гора» и «oleum» — «масло». Эти события происходили более чем за 2000 лет до того, как первая нефть была извлечена Эдвином Дрейком в США тем же методом, что использовали китайцы.

27 г. до н. э. — V век н. э.

Римляне были великими водопроводчиками, но плохими электриками. Римляне были заслуженными строителями — здания, дороги, мосты, акведуки, центральное отопление и ванны. Удивительно, но на протяжение 500 лет они не достигли сколь-нибудь значимых успехов в математике и научных теориях, оставив их грекам. К счастью, работы Греков в философии и математике были сохранены арабскими учёными в виде переводов на арабский язык.

Около 13 г. до н. э.

В I веке до н. э. римский архитектор и военный инженер Маркус Витрувий закончил трактат «Десять книг об архитектуре». Этот труд представлял собой полное руководство по архитектуре, обучению, планированию городов, окружающей среде, инфраструктуре, материалам и методам строительства, требуемых для различных целей, декораций, планов домов, обогрева, акустики, окраски, гидравлических сооружений, астрономии и машин и инструментов.

Его философия архитектуры заключается в трёх принципах:

• firmitas (прочности);

• utilitas (пользе);

• venustas (красоте).

В 10 книгах рассматриваются военные и гидравлические машины, включая блоки, подъёмники и конструкции требушетов, водяных колёс и бронированных транспортных средств, что оказало значительное влияние на изобретателя Леонардо да Винчи.

Среди этих схем изобретений так же приведена схема одометра. Он устанавливался на повозку с отдельным колесом известного радиуса, установленными на раме. Большое колесо было соединено через редуктор с горизонтальным диском с рядом отверстий по ободу и небольшими камешками. В опоре диска было одно отверстие, которое позволяло камешку упасть в корзину внизу. Когда повозка двигалась по земле, камешки падали через один оборот промежуточного колеса. Расстояние можно было определить умножением количества камешков в корзине на длину окружности колеса и передаточное число редуктора. Витрувий так же предложил морской механизм измерения расстояний, где отсчитывались обороты вёсел.

Одним из людей, которому приписывают изобретение одометра, является Архимед, но нет никаких серьёзных оснований в поддержку этой теории.

К сожалению, ни один из оригинальных рисунков не уцелел. Тем не менее, книги находились под значительным влиянием основ архитектуры от Ренессанса до XX века. Его влияние было несколько преувеличено, и стиль оказался настолько высоким, что приобрёл статус общественного вкуса, предопределив дальнейшее развитие архитектуры, которая большей частью копировала его идеи, вместо того, чтобы разрабатывать свои.

Витрувий так же является первым инженером, известным по фамилии.

Примерно 50 н. э.

В первом веке н. э. римскими инженерами были построены несколько впечатляющих акведуков, некоторые из них до сих пор используются, но к сожалению не сохранилось записей, описывающих настоящих разработчиков и строителей акведуков. Два из них расположены в Понт дю Гард вблизи Нимз во Франции и Сеговия в Испании.

В соответствии с записями, конструкция Понт дю Гарда приписывается Маркусу Агриппе, она была принята действующим императуором Августином около 19 года до н. э. В то же время некоторые раскопки и выводы позволяют утверждать о принадлежности его императору Клаудиусу (41–54 годы н. э.), а сама конструкци была возведена между 40 и 60 годами н. э. Акведук снабжался рекой Нимы и имел длину около 50 километров. Секция над рекой Гард выполнена в виде трёх уровней, имеет длину 275 метров и высоту около 50 метров. Верхний уровень представлял собой канал высотой 1,8 м и шириной 1,2 метра с перепадом высот 0,4 процента. Нижний уровень представлял собой дорогу. Все три уровня были выполнены из камня без применения связующих растворов.

Некоторые исследования заключают, что акведук в Сеговии был начат во второй половине первого века н. э. и завершён почти к началу второго века, во время правления императуора Васпасиана (69–79 годы н. э.) или Нерва (96–98 годы н. э.). Другие приходят к заключению, что он был начат во времена правления императора Домития (81–96 годы н. э.) и вероятно был завершён при Траяне (98–117 годы н. э.). Акведук доставлял воду в Сеговию из реки Фрио, которая находилась на расстоянии 16 км. Его максимальная высота составляла 28,5 метров, включая 6 метров фундамента и состояла из 44 двойных арок, 75 одиночных арок и четырёх других одиночных арок, составляя всего 167 арок. Мостовая секция акведука имела длину 683 метра и изменяла направление несколько раз. Как и Понт дю Гард, он был построен из камня без применения связующего раствора.

Около 60 года н. э.

Греческий математик Геродот Александрийский выдвинул идею реактивной турбины, которой дал название Аэлипилия (Аэлия, Аура — греческая богиня ветра и воздуха, пилий (лат.) — шар), или сфера Аэлии. Это была полая сфера, содержащая небольшое количество воды, свободно вращающаяся на двух опорных точках. При нагреве над огнём пар выходил через два тангенциальных сопла, что приводило сферу во вращение. Другие конструкции используют воду, нагретую в отдельной камере, а пар поступает через одну из опор.

Предполагалось, что устройство будет использоваться для выполнения полезной работы, например, для открытия дверей храмов или передвижения статуй для впечатления доверчивых поклонников, но не осталось никаких доказательств того, что это было реализовано, и аэлипилия осталась игрушкой.

150 год н. э.

Между 150 и 160 годами н. э. греческий астроном и математик Клавдий Птолемей, римский гражданин Александрии, опубликовал Альмагест «Великое построение». Он объединил все знания по астрономии и математике в единой теории. На протяжении более тысячи лет он был общепринятым пояснением работы Вселенной. К несчастью, он был основан на геоцентрической модели Вселенной и круговом вращении Солнца и планет вокруг Земли. Поскольку идеальное движение не совпадало с полученным опытным путём, аномалии описывались с помощью концепции эквантов, в которой планеты движутся по небольшим эллиптическим орбитам, связанным с движеним по основной орбите. Это утверждение существовало до тех пор, пока Коперник не переработал эту теорию в гелиоцентрическую. Альмагест, тем не менее, остаётся основным источником информации относительно греческой тригонометрии.

Аналогично альмагесту, Птолемей так же опубликовал Географию в восьми книгах, которая охватывала все существовавшие на тот момент знания относительно мировой географии, а так же руководства для составления более точных карт.

200 год н. э.

Греческий философ Клавдий Гален из Пергамин, лекарь пяти римских императоров и хирург гладиаторов, был первым, кто предположил терапевтический эффект магнитов и использовал его при проведении лечения. Гален провёл первые контролируемые эксперименты в поддержку своей теории и был первым, кто утверждал, что мыслительная активность происходит в мозге, а не в сердце, как утверждал Аристотель. Как и многие древние философы, пользовался бесспорным авторитетом на протяжение 13 веков после смерти, что замедлило открытия и медицинский прогресс до 16 века.

400 год н. э.

Греческий преподаватель Гипатия Александрийский возглавила платонистскую школу в Великой Библиотеке Александрии (в период между третьим и четвертым пожарами), где читала лекции по математике, астрономии и философии. Первая известная женщина-учёный, которая изобрела гигрометр, названный ею «аэрометром». Считается так же, что она изобрела планарную астролябию, но этот факт подвергается сомнению, поскольку астролябия датируется 200 годами ранее. Её наставник по математике Теон Александрийский написал трактат по устройству и она не сомневалась относительно его использования для расчёта положения Солнца, Луны и звёзд.

Гипатия оставалась язычником во времена начала Христианства, и, к сожалению, её научные изыскания были приравнены к пропаганде язычества. В 415 году она была атакована христианской толпой, которая раздела её, протащила по улицам и убила. Суд над ней был изображён викторианскими живописцами, неудивительно, что после этого местные монахи были ошеломлены.

426 год н. э.

Электрические и магнитные феномены были открыты Августином Святым, который обнаружил поднятие при притягивании к магниту цепи. В своей книге «Город Бога» он использует примеры магнитных феноменов для выражения идеи чуда. Магнетизм не мог быть объяснён, но он определённо происходил, поэтому и чудеса не должны подвергаться отрицанию из-за отсутствия объяснения.

619 год н. э.

В 1999 году археолог Нендрум на острове Махи в Ирландии обнаружил приливной каменный пруд, использовавшийся для ловли рыбы, две каменных приливных мельницы с жерновами и гребными лопатками, датированные между 619 и 787 годами н. э. Некоторые приливные мельницы были построены во время Римской оккупации Англии для перемалывания зерна. Они работали за счёт того, что сохраняли воду за дамбой во время высокого уровня и позволяли ей вытекать и приводить мельницу после прилива. Позже были разработаны более современные схемы накопления приливной энергии.

645 год н. э.

Хуань Чжан, великий апостол китайского буддизма, вернулся в Китай из Индии с буддистскими изображениями и более чем 650 скульптурами, которые затем были воспроизведены в большом количестве, дав толчок к открытию традиционных методов печати с помощью трафаретов и прессов, впервые использованных Египтянами. Шаблон с рядами небольших точек изготавливался на листе бумаги, которые затем придавливался к чистому листу и чернила протекали через отверстия. Позже китайские и японские шаблоны использовали человеческие волосы или шёлковые нитки для того, чтобы объединять отдельные части в общий шаблон. В то время не существовало способа сохранить целое изображение. Шаблонная печать производилась с помощью большой мягкой кисти, которая не повреждала бумажный шаблон или нитки. Эта техника печати в более современном воплощении называется трафаретной, причём, она не была запатентована до 1907 года.

700–1100 годы н. э.

Во время римских оккупаций огонь греческой науки поддерживался арабскими учёными, которые переводили греческие труды на арабский. С 700 года н. э. Европа находилась в средневековом состоянии, называемом «тёмное время», но научные исследования продвигались трудом мусульманских учёных, которые достигли больших успехов в астрономии, математике, физике, химии и медицине. Химия (арабская «Ал-химия») была изобретением мусульманских учёных, которые провели первоначальную работу на протяжение трёх веков, что позволило применять химию в практике для очистки металлов, окраски, изготовления стекла и медицине. В то время «алхимия» включала в себя то, что сегодня называется химией. Из наиболее известных мусульманских учёных того времени широко известны Джабир Ибн Хаян, Аль-Хаваризми (Аль-Хорезми) и Аль-Рази.

К X веку, согласно историку Тоби Наффу, преимущество исламской науки начало убывать. Оно достигло расцвета в предыдущие три века, пока мусульмане были в меньшинстве в исламском регионе, а начиная с X века они начали активно обращать в Ислам и влияние ислама стало нарастать, а терпимость к другим наукам и институтам и радикальным идеям свободных мыслителей стала спадать. Терпимость возросла в 1485 году, тридцать пять лет спустя после изобретения печатного пресса, когда Оттоман Султан Бязид II издал указ о запрете печати арабских символов машинами. Арабские тексты должны переводиться на Латынь для публикации, и это не составило проблемы как для распространения исламской науки и идей, как и для влияния внешнего мира на исламское сообщество. Этот запрет печати серьёзно соблюдался до 1728 года, когда печатный пресс был построен в Стамбуле, но из-за религиозных взглядов он был закрыт в 1742 году, и Коран не печатался в Стамбуле до 1875 года. Тем не менее, в 1734 году дьякон Абдалла Закир греческой католической маронитского монастыря Святого Джона Сабида в Ливане управлял производством первого независимого арабского печатного пресса.

Ислам был не единственной религией, запрещавшей распространение ненадёжных или непригодных идей. Герни VIII в 1529 году, опасался силы печатного пресса, и стал первым монархом, который опубликовал список запрещённых книг. Позже к нему присоединились другие. В 1632 году книга Галилея «Диалог о двух солнечных системах», в котором он рассмотрел вращение Земли вокруг Солнца, была помещена Папой Урбаном VIII в список запрещённых книг, а сам Галилей помещён под домашний арест. Несмотря на эти регрессы, Европейские научные институты преодолели эти препятствия с церковью, перенимая пламя, поддерживаемое арабскими учёными, и в XVI-XVII веках началась эра научной революции в Европе.

776 год н. э.

Арабский алхимик Абу Муса Джабир Ибн Хайян, так же известный как Geber, был первым, кто поставил химию на научную основу, уделяя большое внимание важности формального исследования. В период около 776 года н. э. он завершил технологии кристаллизации, дисцилляции, кальцинации, сублимации и выпаривания и разработал несколько инструментов, включая алембик (арабское «ал-ембик», перегонный куб), который упростил процесс дисцилляции. Он впервые изолировал и изучил несколько химических составов, азотную, соляную, лимонную, и винную кислоты и опубликовал ряд книг, описывающих его работу, которые были использованы как классификационные работы до XIV века. К сожалению, к книгам под именем Geber в разное время переводчиками были добавлены различные части, что привело к искажению оригинальной работы.

830 год н. э.

Около 830 года багдадский математик Мохаммед Бин Муса Аль-Хорезми опубликовал «Полную книгу вычислений сложением и вычитанием» в которой он ввёл принципы алгебры (арабское «ал-гебр» означает отношения в простом языке символов), которые он открыл решая линейные и квадратичные уравнения. Так же он ввёл десятичную систему Хинди-Арабских цифр, известных в Европе, и понятие нуля, математической концепции, неизвестной в то время в Европе. Аль-Хорезми так же вычислил тригонометрические таблицы для определения значений синусоидальной функции. Слово алгоритм (algorizm) происходит от его имени.

920 год н. э.

Около 920 года н. э. арабский химик Мохаммед Ибн Закария Аль-Рази, известный на западе как Rhazes, работая с трудом Джабир Ибн Хайяма, подготовил серную кислоту, «рабочую лошадку» современной химии и жизненно важный компонент в самых распространённых в мире батареях. Так же он выделил этанол, который использовал для медицинских целей, и описал его как алькали («Аль-Кали», поташ) из дубовой золы. Аль-Рази опубликовал свою работу по алхимии под названием «Книги секретов». Точные количества веществ, которые он описывал в своих рецептах демонстрируют понимание того, что сейчас называется стехиометрией.

Несколько слов для химических компонентов имеют арабские корни, включая алкоголь («Аль-Куль», эссенция, обычно относится к этанолу), а так же арсений и бура.