Эта область лежит между наукой и практикой. Чтобы понять, какие вещества можно использовать для улучшения устройств, инженеры изучают свойства материалов, новых сплавов и пластмасс: прочность, электропроводность, магнитные характеристики, реакцию на перепады температуры и на воздействие различных химикатов.

Медицина

Инженеры играют важную роль и в медицине – разрабатывают более эффективные инструменты диагностики (скажем, МРТ), а также устройства, улучшающие качество жизни пациента (вроде кардиостимуляторов, протезов и аппаратов для введения лекарств).

Технология работы с камнем

Техника обработки камня старше самого человечества. Далекие предки Homo sapiens (современных людей) начали делать и использовать каменные инструменты еще 3,3 млн лет назад.

Недавно полученные данные свидетельствуют о том, что уже австралопитеки, наши самые древние прямоходящие предки, использовали обломки камней как режущий инструмент. Однако старейшие обработанные каменные орудия – это набор инструментов, обнаруженный в Олдувайском ущелье в Танзании. Он включает отбойники и чопперы из гальки. От последних ударами откалывали обломки, острая режущая кромка которых использовалась для разрезания кожи и мяса.

Медленный прогресс

Потребовался почти миллион лет, прежде чем Homo erectus, предок современных людей, научился отламывать крупные осколки камня, а затем делать у них острую кромку, скалывая или стесывая небольшие осколки с краев. Эта революционная технология каменного века заложила основы ашельского инструментария, названного в честь местечка Сент-Ашель во Франции. Там в 1847 г. были впервые обнаружены подобные инструменты из обтесанного камня, в том числе каменное рубило. По следам износа на нем установлено, что подобные орудия использовались для выполнения самых разных задач, в том числе рытья земли, расщепления древесины, разделки туш и снятия шкур животных. Новая технология стала быстро распространяться. Самые ранние известные инструменты ашельского типа были найдены в Африке, их возраст около 1,6 млн лет, а находки из Южной Азии и Европы всего на пару тысяч лет моложе.

Длина каменного рубила обычно была от 12,5 до 20 см, чаще всего оно имело каплевидную форму. Более крупные не использовались для работы; считается, что они были церемониальными или статусными предметами

Обтесывание камня и язык

Много исследований посвящено развитию речи. Недавние исследования нашли доказательства того, что умение создавать инструменты и способность общаться могли эволюционировать одновременно. Сканирование мозга современных мастеров-каменотесов, обкалывавших камни по древней технологии, показывает, что у них работает та часть мозга, которая связана с речью. Возможно, язык развивался и тогда, когда наши древние предки обучали обработке камня своих детей.

Новые технологии и материалы

Форма инструментов ашельского типа продержалась невероятно долго – в некоторых местах их продолжали делать еще 250 000 лет назад, то есть примерно в то же время, когда в Африке возник современный вид Homo sapiens. Технология создания подобных инструментов усложнялась, их делали из все более мелких осколков камня. В то же время большое распространение получили изделия из кости и рогов.

Этот зазубренный наконечник гарпуна был вырезан из кости в Африке около 85 000 лет назад

Приручение огня

Невозможно точно сказать, когда именно наши предки впервые начали добывать и использовать огонь. Умение управлять огнем стало большим шагом вперед в истории человеческой цивилизации, ведь огонь дарил свет и тепло, обеспечивал защиту и лучшее питание.

Согласно некоторым археологическим данным наши предки добывали огонь еще 1,5 млн лет назад. Другие данные указывают, что найденные следы могли остаться от природных пожаров. Последние находки показывают, что первыми гоминидами (люди и предшествовавшие нам виды), которые намеренно использовали огонь, были Homo erectus, жившие в Африке более миллиона лет назад. Исследователи, изучавшие пещеры Вондерверк в Южной Африке, обнаружили кострище с обгоревшими костями животных и сделали вывод, что огонь использовался для приготовления пищи. (Самый ранний подтвержденный очаг был найден в пещере Кесем в Израиле, его возраст около 300 000 лет.)

Находка в пещере Вондерверк подтверждает «кулинарную гипотезу» – теорию происхождения человечества, предложенную зоологом Ричардом Рэнгемом. Когда около 1,8 млн лет назад появился Homo erectus, он существенно отличался от своего предшественника Homo habilis: мозг стал больше, зубы – меньше, а тело – очень похожим на наше. Рэнгем предположил, что это произошло вследствие укрощения огня. Приготовленную пищу стало легче есть и переваривать, что давало дополнительные калории для большего и нуждающегося в постоянной энергетической подпитке мозга, к тому же очаг обеспечивал тепло и защиту от хищников.

Лучковая дрель коренных американцев – это древний инструмент, позволяющий добывать огонь. Длинный стержень, вставленный в отверстие опорной дощечки, вращается по и против часовой стрелки (на рисунке дрель подвешена). Трение двух деревянных предметов обеспечивает достаточно тепла для того, чтобы зажечь растопку

Спичка

Прошло много лет, прежде чем был изобретен надежный портативный самовоспламеняющийся источник огня. В 1826 г. Джон Уокер, химик из Стоктон-он-Тис, Англия, попытался соскрести смесь химических веществ (в том числе серы и фосфора), которые засохли на конце палочки, которой он перемешивал свои составы. К его удивлению, когда он провел палочкой по каменному полу своей лаборатории, на ней загорелось пламя. Так совершенно случайно Уокер изобрел спички. Вскоре он начал продавать спички, упакованные в картонную коробку, в которую был вложен кусочек наждачной бумаги.

Искры и трение

Поначалу наши предки использовали огонь, зажженный молнией. Лишь значительно позже они смогли разработать технологию добычи огня. Существуют две методики: можно ударять камнем по камню, высекая искры, а можно добывать огонь трением – тепло вырабатывается путем трения твердых поверхностей до тех пор, пока легковоспламеняющийся материал не нагреется достаточно сильно, чтобы загореться.

Первые лодки

Старейшая из найденных лодок – это трехметровое каноэ из Пессе, Голландия, оно датируется 8000 г. до н. э. Но есть много свидетельств того, что люди передвигались по воде еще 800 000 лет назад.

Homo erectus в Африке умели делать каменные орудия и добывать огонь. Они также научились делать лодки. За 1,5 млн лет существования они расселились по Африке, а затем и по всему миру. Их каменные орудия находили в Малайском архипелаге на острове Флорес, до которого с материка можно добраться, только переплывая с острова на остров и покрывая при этом расстояние до 16 км. Это является убедительным доказательством того, что Homo erectus создавали мореходные корабли за 600 000 лет до появления современного человека.

От этих первых лодок не осталось никаких следов, но, имея представление об инструментах и материалах, доступных этим судостроителям, можно предположить, что использовались бамбуковые плоты. Наверно, эти доисторические судна мало чем отличались от бамбуковых плотов, широко распространенных в Азии вплоть до конца XX в.

Выдолбленные каноэ стали шагом вперед по сравнению с примитивными плотами. Плот можно сделать с помощью простых режущих инструментов, тогда как для создания выдолбленных лодок потребуются более совершенные инструменты, такие как топоры и зубила

Плавание под парусом

Первые известные нам парусные суда появились в Месопотамии примерно 5000 лет назад. Их квадратными парусами почти невозможно было управлять, и они несли корабль по ветру. Треугольные «латинские» паруса, как на фотографии этого дау из Индийского океана, были изобретены жителями Средиземноморья около 2200 лет назад. Он позволяет плыть против ветра и даже сейчас используется на современных парусниках.

Переход через океан

Около 6000 лет назад восточноазиатские переселенцы пересекли Юго-Восточную Азию, Индийский и Тихий океаны, впервые переплыв океан. Они совершили этот переход на каноэ с аутригером, выступающим элементом вдоль борта, который обеспечивает лодке большую устойчивость в бурном море. Используя такие лодки, люди постепенно заселили все океанские острова, добравшись до Новой Зеландии, последней крупной незаселенной территории, около 700 лет назад.

Для постройки корабля можно использовать любой плавучий материал. У этой тростниковой лодки традиционный дизайн речного судна, использовавшегося в Месопотамии. Подобные конструкции можно также увидеть на озере Титикака в Андах

Керамика

Около 20 000 лет назад люди начали открывать способы изменения свойств используемых ими материалов. Изделие из глины, керамика, – первый пример созданного людьми синтетического материала.

Глина – широко распространенный природный материал, который легко принимает любую форму. Скорее всего, искусство лепки из глины было открыто в разных уголках Земли независимо друг от друга. Самые ранние примеры использования глины – статуэтки, сделанные в 29 000–25 000 гг. до н. э. и обнаруженные в Чехии. Археологи считают, что люди начали использовать глину для изготовления емкостей для воды или еды около 13 000 лет назад в Японии. Наверно, неслучайно в это же время образуются оседлые земледельческие общины, ведь кочевым племенам охотников и собирателей было неудобно таскать с собой тяжелые и хрупкие глиняные соссуды.

Развитие технологии

---