Те уроки, которые инженеры усвоили из истории, и новые строительные технологии, позволяющие предотвратить обрушение в непредвиденных ситуациях, в тот день спасли жизнь моему отцу.
Глава 4. Глина
Я обожаю выпечку, что, наверное, не удивительно, если учесть, как много общего у выпечки с инженерным делом. Мне очень нравится строгая последовательность действий, которую нужно выполнить, чтобы сконструировать торт. Мне нравится терпеливо и скрупулезно трудиться, потому что иначе не получится нужная форма и текстура. Мне нравится период, когда остается только ждать и надеяться, потому что моя работа окончена, а выпечка медленно принимает нужную форму в духовке. Обычно все это доставляет мне невероятное удовольствие. Но бывают и моменты разочарования и недоумения – как в тот раз, когда я открыла дверцу духовки, ожидая достать вкуснейший перевернутый ананасовый торт, а вместо этого обнаружила там куски сырых фруктов, беспорядочно плавающих в жирном масляном море. Даже если забыть о промокшем основании, все это оказалось непропеченной катастрофой. Проклиная духовку и рецепт (не моя же это вина, в конце концов), я отправила все прямо в мусорное ведро: только продукты перевела, если не считать, что этот случай послужил хорошим напоминанием о том, что в выпечке, как и в инженерном деле, для итогового результата важен правильный выбор материалов, которые сочетаются определенным образом.
При проектировании здания или моста материалы являются одной из моих важнейших забот. Материалы на самом деле полностью меняют само устройство каркаса, то, насколько он заметен, и то, насколько он физически тяжелый и дорогой. Материалы должны соответствовать назначению здания или моста: мне нужно вплести каркас в проект так, чтобы он не испортил архитектурное решение и не мешал людям использовать постройку по назначению. Материалы должны выдерживать стрессы и нагрузку, которая ложится на постройку, и хорошо вести себя при движении и колебании температур. В конце концов, мой выбор материалов обусловливается тем, чтобы постройка как можно дольше просуществовала в данных условиях. К счастью, мои инженерные творения гораздо совершеннее моих пекарских начинаний.
Наука о материалах уже давно мучает людей, и еще с древних времен мы пытались изучить, из чего все состоит. Греческий философ Фалес (ок. 600 г. до н. э.) утверждал, что вода является изначальной составляющей всех вещей. Гераклит Эфесский (ок. 535 г. до н. э.) пришел к выводу, что первичной материей является огонь. Демокрит (ок. 460 г. до н. э.) и его последователь Эпикур предположили, что все состоит из невидимых частиц, которые сейчас мы называем атомами. В индуизме материю составляли четыре элемента: земля, огонь, вода и воздух, а пятый – акаша – охватывал то, что находится за пределами материального мира. Римский инженер Витрувий в труде «Об архитектуре» соглашается с тем, что материю составляют те же четыре элемента, и добавляет, что поведение и характер материала зависят от пропорций, в которых в нем содержатся эти элементы.
Сама эта идея – о том, что существует ограниченное количество основных ингредиентов, которые в разных пропорциях могут образовать любой цвет, текстуру, прочность и другие свойства материала, – тогда была революционной. Древние римляне предположили, что в мягких материалах содержится больше воздуха, а в твердых – больше земли. Большое содержание воды придает материалу водостойкость, а хрупкими материалами правит огонь.
Римляне, известные своим любопытством и изобретательностью, манипулировали этими материалами для улучшения их свойств, и так они изобрели бетон. Возможно, у них не было периодической таблицы (пройдет еще какое-то время, пока Дмитрий Иванович Менделеев опубликует ее оригинальную версию в 1869 году), зато они уже знали, что свойства материала зависят от того, в каких пропорциях в нем содержатся элементы, и эти пропорции можно изменить, если воздействовать на материал другими элементами.
Однако люди долгое время использовали в строительстве природные материалы, не меняя их основных свойств. Наши древние предки строили свои жилища из всего, что находили вокруг себя, то есть из доступных материалов, которым можно было легко придавать различную форму. С помощью нескольких простых инструментов они рубили деревья и строили из бревен стены, а шкуры животных связывали и сооружали таким образом палатки.
Если поблизости не было деревьев, люди строили дома из глины. Когда мы усовершенствовали инструменты и стали смелее и изобретательнее, то продвинулись на шаг вперед: мы стали строить деревянные опалубки, чтобы придать глине форму параллелепипедов. Мы обнаружили это, когда дали глине высохнуть на солнце (согласно древнеримской философии, таким образом мы выпускаем воду и с помощью огня отдаем главенство земле), и так стали получаться более прочные блоки. Люди придумали кирпичи.
Около 9000 года до н. э. кирпичи уже использовались в пустынях на Ближнем Востоке. В глубокой долине реки Иордан в сотнях метров над уровнем моря человек эпохи неолита создал город Иерихон. Жители этого древнего города обжигали вручную слепленные плоские кирпичи из глины на солнце и строили из них дома в форме ульев. Уже около 2900 года до н. э. в Индской цивилизации строились здания из кирпичей, обожженных в печах. Этот процесс требовал мастерства и точности: если кирпич обжигать недостаточно долго, то глина не просохнет должным образом. Если нагревать его слишком сильно и слишком быстро, то он треснет. Но если обжигать его в течение определенного времени и при правильной температуре, то глина становится прочной и водонепроницаемой.
Руины Индской цивилизации археологи нашли в Мохенджо-Даро и Хараппе на территории современного Пакистана. Каждый кирпич в их постройках независимо от размера изготовлен в идеальных пропорциях 4:2:1 (длина:ширина:высота) – и этими пропорциями до сих пор (в той или иной мере) пользуются инженеры, потому что благодаря им кирпичи равномерно просыхают, с ними удобно работать, а площадь поверхности у них подходит для того, чтобы легко соединять их между собой любым клеем или раствором. Примерно в то же время, что и в Индской цивилизации, в Древнем Китае тоже в больших масштабах изготавливали кирпичи. Но пока скромный кирпич стал одним из самых используемых материалов Западной цивилизации, нам пришлось подождать расцвета одной из ее величайших империй.
Для меня энергетика и изобретательность древнеримской инженерии служат постоянным источником вдохновения, и к тому же они не перестают меня изумлять. Поэтому я так волновалась, когда ехала на поезде из Неаполя в южном направлении к месту одной из самых известных археологических раскопок в мире. Мы с мужем, надев одинаковые сандалии и подходящие шляпы для сафари, чтобы защититься от палящего летнего солнца, отправились к месту назначения. В ожидании чего-то великого мы зашагали в сторону руин древнего города Помпеи.
Вдоль мощеных улиц расположились прилавки магазинов, испещренных углублениями, в которые когда-то помещали конические горшки, или амфоры. На одном полу выложена потрясающая мозаика, изображающая извивающихся рыб и других морских обитателей. На другом – свирепые псы и легендарная надпись «Cave canem», что значит «Осторожно, злая собака». Рядом с ним были прекрасно спроектированные дома, как у Менандра (греческого писателя), с просторным атриумом, термами и садом, окруженным удивительно пропорциональной галереей с колоннами, или перистилем. Все это дает представление о том, каким славным и шумным был этот город в пору своего расцвета.
