И вновь Винсент Ли о способе подгонки камней в кладке инков

Отвлекусь от 19-го века и оглянусь на инкское строительство.

Многие, посетившие статью Винсент Ли о способе точной подгонки инкской полигональной кладки, по интервью Винсента Ли уже ознакомились со способом подгонки камней с кривыми поверхностями, предложенным им. Правда, я так до сих пор и не перевела вторую часть фильма с экспериментом NOVA, где показана проверка метода в натуре, но могу предложить посмотреть этот фильм с субтитрами на русском (ссылочку мне прислал Олег Кругляков, за что огромное спасибо!).

И, хотя устное повествование (интервью) само по себе замечательно, более информативна статья автора метода, в которой текст выверен, логично выстроен и подробно проиллюстрирован. Статью нашла давно, но руки дошли только нынче :о)

The Building of Sacsahuaman

Винсент Ли (Vincent R. Lee) Строительство Саксайуамана

ИСТОРИЯ

Пожалуй, самым впечатляющим примером мегалитической архитектуры в Новом Свете являются руины инков в Саксайуамане, разположенные на высотах над Куско (Перу). Точность, с которой были подогнаны гигантские, неправильной формы валуны стен внешней террасы, поражала наблюдателей со времён завоевания (рис. 1). Как именно эти камни были установлены так идеально, остаётся одной из величайших загадок андской археологии. По всей видимости, работы были завершены или заброшены до прихода испанцев, а инки не сообщали о своих методах и не оставили записей.

В отсутствие каких-либо доказательств, кроме самого сооружения, было выдвинуто множество теорий, объясняющих строительство этого загадочного памятника, но ни одна из них не была достаточно подробной и убедительной, чтобы получить широкое и серьёзное признание среди учёных и изследователей. Предположительно, изходя из того, что эта работа была не по силам «примитивным» людям, были выдвинуты экзотические объяснения, связанные с лазерными лучами (Fawcett, 1953), жидким камнем (Daniken, 1970) и строителями-гигантами. Отвергая такие причудливые теории, большинство склоняется к методу проб и ошибок, предполагающему многократное перемещение каждого камня, как впервые предложил Гарсиласо в 1604 году (Garcilaso de la Vega, 1961, bk. 7). Тем не менее, поддержка такого метода в значительной степени обусловлена отсутствием на сегодняшний день какой-либо правдоподобной альтернативы, поскольку до сих пор не было опубликовано ни одного изследования, в котором бы предлагалось, как именно система проб и ошибок могла бы работать на таких больших камнях.

ВВЕДЕНИЕ

В этой статье я представляю альтернативную технику, с помощью которой мог быть построен Саксайуаман. Эта техника разметки и копирования является полной противоположностью методу проб и ошибок, поскольку она достигает желаемой формы за одну операцию и, таким образом, требует только одной установки каждого камня на место. Техника разметки и копирования характеризуется несколькими особенностями, которые позволяют считать её достойной серьёзного анализа:

1. Она гораздо эффективнее изпользует время, рабочую силу, строительные материалы и рабочее пространство, чем любой метод проб и ошибок.

2. В ней задействованы инструменты, технологии и наука, явно доступные инкам, и изпользуются изключительно материалы, от которых сегодня практически не осталось и следа.

3. Она не опровергается никакими вещественными доказательствами, обнаруженными на месте Саксайуамана, и, как правило, подтверждается некоторыми из них.

4. Она объясняет многие, казалось бы, нелогичные аспекты каменной кладки инков.

5. Эта же техника или техника, основанная на идентичных принципах, продолжает изпользоваться и сегодня, и её можно наблюдать и изучать в работе строителей традиционных срубов.

Возможно, лучшим введением в предлагаемую здесь технику разметки и копирования будет обзор процесса, с помощью которого строители традиционных срубов соединяют брёвна между собой.

БРЕВЕНЧАТЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Традиционные бревенчатые строения определяются как строения, изпользующие натуральные стволы деревьев в том виде, в каком они поступают из леса. При этом кора обычно удаляется, но в готовом изделии сохраняется неправильная форма дерева. На схеме 1 показан способ, которым такие брёвна обычно подгоняют друг к другу в местах их пересечения на углах бревенчатых конструкций. Цель - добиться точного и плотного прилегания.

Сначала нижнее бревно устанавливается на место, закрепляется на бревне под ним или на фундаменте. На верхнем бревне обычно делают паз, чтобы нижнее бревно не собирало воду и не гнило (рис. 1a).

Затем верхнее бревно закатывают на место прямо над его предполагаемым конечным положением. Затем его фиксируют относительно нижнего бревна, временно скрепляя их гвоздями (либо скобами, как на схеме - Взор), чтобы во время следующей операции их соположение оставалось постоянным (диаграмма 1b).

Теперь неправильная (неровная) форма нижнего бревна может быть перенесена на неправильную нижнюю сторону верхнего бревна с помощью специального инструмента, называемого чертилкой (другое название по-русски - черта), похожего на компас чертёжника, но оснащённого выравнивающим пузырьком (уровнем) и стопорным устройством для предотвращения смещения шарнира, когда концы (инструмента) установлены на требуемое разстояние друг от друга (рис. 1c). Если держать пузырёк в центре, то очевидно, что (при движении чертилки) местоположение всех точек, на которые указывает нижний конец, точно повторяется карандашом, прикреплённым к верхнему концу (её). Когда концы (инструмента) установлены на разстоянии чуть меньше половины диаметра бревна, а пузырёк поддерживается на одном уровне, заострённый конец перемещается вдоль торца нижнего бревна, и профиль последнего отмечается карандашом на торце верхнего бревна (рис. 1d). Этот процесс, называемый разметкой, должен выполняться с большой осторожностью и точностью, поскольку от его точности полностью зависит конечная подгонка.

После того как разметка завершена, верхнее бревно освобождают от нижнего, поворачивают на 180° так, чтобы линия разметки оказалась наверху, и можно (становилось) легко вырезать паз, работая сверху (схема. le). Край паза, или выемки, вырезается точно по линии, но внутренняя часть выемки должна быть немного зачищена (заглублена), чтобы избежать нежелательных выступов внутри соединения, которые будут отталкивать брёвна друг от друга и портить видимое прилегание (рис. 1f).

Теперь верхнее бревно с выемкой можно перевернуть (и уложить) на нижнее бревно прямо над тем местом, к которому оно было пристругано, и закрепить шипами (рис. 1g). Теоретически неидеальную подгонку можно улучшить, откатив верхнее бревно от места соединения до шиповки и доработав паз методом проб и ошибок, хотя на практике это не так просто и часто удаётся сделать. На самом деле, специалисты-бревноделы гордятся тем, что посадка должна быть идеальной с первого раза, так что такая тактика не нужна.

КАМНИ ПРОТИВ БРЁВЕН

Прежде чем приступить к применению принципов бревенчатой ​​работы к подгонке огромных камней в Саксайуамане, внимательное изучение самих стен (рис. 2) позволяет выявить ряд характерных деталей, очевидно, связанных с природой больших камней, отличающейся от брёвен.

Анализ этих деталей на фоне подгонки брёвен служит основой для предложенного в данной статье метода разметки и подгонки:

1. В отличие от брёвен, ни одна из сторон каменных стыков не имеет необработанной естественной поверхности. Все сопрягаемые грани камней, по-видимому, были обработаны до готовой формы.

2. В отличие от лёгкости обработки брёвен, для формирования строительных блоков каменщики инков, по-видимому, изпользовали молотковые камни из твёрдых пород (Protzen, 1985) - утомительная, но очень точная техника, способная обезпечить чрезвычайно жёсткие допуски.

3. Типичный каменный шов (стык), по-видимому, формировался путём одновременной подгонки нижней, или подстилающей поверхности и одной смежной вертикальной, или поднимающейся поверхности. Как и в случае с брёвнами, ни одна часть соединения не может быть достигнута независимо от целого. Таким образом, две смежные грани фактически являются одним L-образным соединением (рис. 2).

4. Из вышеупомянутого правила иногда встречаются изключения, когда подстилающая поверхность, по-видимому, подгонялась одновременно с обеими соседними поднимающимися поверхностями в виде U-образного соединения (рис. 2). Такие камни были необходимы для заполнения последнего (незаполненного) пространства в каждом ряду стены, если предположить, что каменщики тогда, как и нынче, работали от углов внутрь ряда (в направлении к центру). Эти камни, называемые ключевыми (keystones, Protzen, 1985, p. 195), однако, не являются структурно значимыми.

5. Почти в каждом случае верхние камни, похоже, были врезаны или вставлены в камни под ними и рядом с ними, что противоположно типичной процедуре с брёвнами. Если вспомнить, что, в отличие от брёвен, для достижения соответствия обрабатывались оба камня, и предположить, что ни один из них не был легко перемещаемым и после установки на место не мог сгнить, то становятся понятны причины, по которым верхние камни входили в нижние (а не охватывали их как верхнее бревно облегает в соединении нижнее - Взор). Как и в случае с брёвнами, подбивать (подтёсывать) материал удобнее всего было сверху, чтобы сила тяжести работала на каменщика, а не против неё, также пыль и щепки падали в сторону, а не (летели) в глаза. Очевидно, что нижние камни можно было обрабатывать сверху, когда они уже были установлены на место, но верхние камни, чтобы достичь того же преимущества, должны были обрабатываться в других местах и по бокам тоже (рис. 3). Это соображение, в свою очередь, наводит на мысль о последовательности применения техники высечки и обтёсывания при работе с очень большими камнями.

Камень для укладки выбирался из каменоломни или с (вспомогательной площадки у) места укладки так, чтобы он был немного больше, чем следующее заполняемое пространство в стене. Затем его укладывали на бок и каменщики придавали ему форму, обрабатывая только те грани, которые были необходимы для укладки в следующий стык. В идеале при такой предварительной обработке с камня удалялось как можно меньше материала, доводя его естественную форму до гладких очертаний, легко переносимых на уже установленные камни, на которые он должен был опираться (с которыми он состыковывался). По окончании работы верхний камень с предварительно приданной формой перемещался на место над предполагаемым местом установки и поддерживался таким образом, чтобы можно было перенести его форму (очертания стыкуемых граней) на поверхности камней в низу, которые затем удобно размечались и обрабатывались (из положения) сверху, чтобы обезпечить для него место идеальной формы.

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ И ПОДДЕРЖКА БОЛЬШИХ КАМНЕЙ

Любая система строительства в Саксауамане предполагает наличие средств (в том числе и способов) для перемещения и обработки больших камней. Хотя точные способы, применявшиеся инками, неизвестны, были предложены различные варианты, начиная от волочения непосредственно по земле и заканчивая санями, запряженными в (установленными на) брёвна-валики. Теоретически возможно множество таких методов, и в Саксауамане, скорее всего, применялся не один, а несколько. Для темы данной статьи более важна последовательность перемещений, подразумеваемая техникой разметки и копирования, а также средства, с помощью которых эти перемещения могли быть выполнены наиболее эффективно. Для того чтобы разположить каждый последующий верхний камень над поверхностями, в которые он должен был быть вписан, необходимо было сначала перевезти все камни, прибывшие из каменоломни, на площадку над верхом строящейся стены. Это легко можно было сделать, выровняв часть склона позади и над подпорной стеной, сделав площадку в качестве перевалочной базы и засыпая её с тыльной стороны стены по мере увеличения высоты последней. Подъезд к этой площадке мог осуществляться с помощью пандусов с малым углом наклона.

После того как каждый камень достигал площадки, оставалось только два относительно простых движения. После подготовительной обработки его нужно было надвинуть, возможно, ещё лежащим на боку, на подмостки над пространством, которое он должен будет заполнить в последствии. Затем его опрокидывали на подстилающую поверхность и обездвиживали (фиксировали) точно над тем положением, которое он займёт, будучи установленным в стену.

Помимо окончательного опускания, о котором речь пойдёт ниже, никаких дальнейших перемещений камней не потребуется. Действительно, как и в случае с брёвнами, важно, чтобы поверхности, которые должны были быть размечены и скопированы, до окончательного опускания (верхнего камня) оставались абсолютно неподвижными по отношению друг к другу.

Прежде чем приступить к работе, необходимо было решить ещё одну проблему. Для того чтобы разметчики имели безпрепятственный доступ к предварительно вырезанной подстилающей поверхности верхнего камня, необходимо было предусмотреть (и обезпечить) некоторую альтернативную опору, чтобы эти леса можно было бы удалить снизу. Именно этот аспект техники разметки и копирования имеет наиболее ощутимые доказательства.

Многие наблюдатели отметили вездесущие углубления, канавки и выпуклости, обнаруженные вдоль нижних краев большинства самых больших камней в Саксайуамане (рис. 4-7), включая даже те, которые сейчас лежат на уровне или ниже уровня земли (рис. 8). Такие углубления могли бы стать идеальным средством для выполнения альтернативной поддержки, требуемой предлагаемой здесь системой. Если вставить столбы (брёвна) в эти карманы, надежно закрепить их торцы в земле и скрепить и связать их вместе, они легко могут выдержать вес даже самых больших камней, не создавая при этом помех для лицевой стороны подстилки (нижних камней) и для разметчиков, работающих под ними. Одно бревно диаметром двенадцать дюймов легко выдержит вертикальную нагрузку в пятьдесят тонн и более.

На схеме 2 кратко показана предварительная формовка камня, который должен быть установлен, его перемещение в положение над местом окончательной укладки и замена альтернативных опор на поддерживающие леса перед разметкой и копированием. Эта альтернативная система опор на рис. 2 для наглядности абстрагирована и показана в виде вертикальных стоек под каждой выемкой. На практике для создания устойчивой конструкции, способной выдержать огромные нагрузки, потребовались бы гораздо более сложные (леса) крепления и подпорки.

Хотя выступы, обычно встречающиеся в других местах (например, рис. 9), редко встречаются в Саксайуамане, они, вероятно, изпользовались для обезпечения тех же альтернативных средств поддержки, что и углубления, отмеченные выше. Выступы обычно встречаются на меньших камнях, которые могли поддерживаться горизонтальными, а не вертикальными брёвнами (схема 9), и для этой цели они довольно хорошо разположены. Вероятно, некоторые выступы были удалены после того, как камни были установлены на место, что затрудняет анализ их первоначальной функции. Однако, по-видимому, они не обезпечивают хороших точек крепления для верёвок или логических точек рычага.

ОБРАБОТКА БОЛЬШИХ КАМНЕЙ

Следующим шагом в предложенном здесь процессе должен был стать перенос предварительно вырезанной формы верхнего камня на камни, уже установленные под ним. Как и в случае с брёвнами, для этого потребовался бы какой-то копирующий инструмент, но при разметке огромных камней необходимо было бы перенести всю (стыковую) поверхность, а не только периметр стыка. Кроме того, там, где чертилке для брёвен нужно преодолеть разстояние всего в несколько дюймов, чертилке для камня придётся быть достаточно длинной, чтобы команда разметчиков и копировщиков могла комфортно и эффективно работать между камнями. Наконец, в отличие от работы с брёвнами, при работе с камнем разметчики и копировщики должны были работать одновременно, причём первые постоянно проверяли и перепроверяли работу вторых.

Инструмент, отвечающий всем вышеперечисленным требованиям, включающий известные инкам понятия и использующий (для его изготовления) только скоропортящиеся материалы (за изключением отвесов, найденных в Мачу-Пикчу и Ольянтайтамбо), мог представлять собой не более чем измерительную палку, снабжённую отвесом, пропущенным через отверстие во второй палке (рис. 3). Если перемещать верхний конец палки по предварительно вырезанной грани верхнего камня, держа отвес по центру в отверстии, то нижний конец палки (в процессе движения) точно повторяет профиль верхнего камня. Каменщики, обтёсывая нижние камни так, чтобы их поверхность точно прикасалась к концу чертилки, таким путём создавали требуемый рельеф. Функцию отвеса мог выполнять любой увесистый предмет, и это может объяснить, почему отвесов найдено так мало. Небольшая погрешность может возникнуть, если во время разметки чертилке позволить значительно повернуться вокруг оси отвеса (отклониться от направления оси ), и, чтобы избежать это, требуется осторожность. Регулировка длины, заложенная в измерительную палку, позволяет повторно изпользовать её для разметки камней различных размеров.

Чертилка, показанная на рис. 3, предназначена для передачи типичного L-образного соединения, о котором говорилось ранее. Измерительная палочка ориентирована (наклонена) примерно на 45° к вертикали, поэтому она одинаково хорошо работает как на поверхности подстилающего слоя (постели), так и на прилегающей к нему поверхности подъёма. Поэтому верхний камень должен быть (установлен и) закреплён так, чтобы положение его оказалось со смещением примерно на 45° от места установки в сторону открытого пространства заполняемого ряда. С другой стороны, ключевые (замковые) камни должны быть установлены (для копирования) непосредственно над U-образной выемкой, в которую будут помещены, - ситуация, для которой вышеописанная конструкция чертилок не подходит. Для этой и других ситуаций возможны различные альтернативные варианты, которые будут разсмотрены позже.

Диаграммы 4-6 иллюстрируют, как могли быть собраны стены Саксайуамана: на рис. 4 показано типичное L-образное соединение, на рис. 5 — установка замкового камня, а на рис. 6 размещение первого камня нового ряда. Изпользуемые процедуры были проверены автором с применением реальных чертилок для совместной подгонки больших блоков пенополистирола в той же последовательности, как показано. Метод работал для достижения соединений с точностью в пределах нескольких миллиметров, ограничивающим фактором была сложность работы с пеной. При изпользовании камня можно было бы легко получить даже более узкие допуски.

Как отмечалось ранее, для размещения замковых камней требуется другая конструкция чертилки. Инструмент, показанный на рис. 8, работает по тому же принципу, что и резец, уже подробно описанный, но его можно повернуть на 180° по оси отвеса, чтобы он одинаково хорошо работал как для поверхности постели, так и для обеих смежных возходящих поверхностей. Два конца должны быть выровнены по вертикали, чтобы их относительное положение, несмотря на вращение, оставалось неизменным, и должны быть жестко прикреплены к диагональной палке, чтобы разстояние между ними не могло случайно измениться.

Инструмент, показанный на рис. 8, работает по тому же принципу, что и резец, уже подробно описанный, но его можно повернуть на 180° по оси отвеса, чтобы он одинаково хорошо работал как для поверхности постели, так и для обеих смежных возходящих поверхностей. Два конца должны быть выровнены по вертикали, чтобы их относительное положение, несмотря на вращение, оставалось неизменным, и должны быть жестко прикреплены к диагональной палке, чтобы разстояние между ними не могло случайно измениться.

Как отмечено на рис. 5b, необходимо, чтобы замковый камень поддерживался над отверстием, которое он должен заполнить, по крайней мере на разстоянии его собственной высоты. В противном случае, как предложено на рис. 5a, верхние части камней, уже установленных на месте, будут мешать чертилке, поскольку она перемещается глубже в верхнюю часть. Таких помех можно избежать, если отклонить возходящие грани трапецеидального камня в сторону от вертикали, чтобы трапецеидальный камень двигался не только вертикально, но и боком в стык.

Первый камень каждого нового ряда было бы проще всего разместить, поскольку нужно подогнать только его постельную поверхность, так как по обе стороны не было соседних камней. Для выполнения подгонки потребовалась бы только приблизительно вертикальная измерительная палка. Поддержание этого инструмента более или менее вертикальным могло бы потребовать или не потребовать какой-то отвес, поскольку ошибка, вносимая небольшими изменениями в выравнивании, была бы очень небольшой. Для этой цели, переустановив отвес, можно было бы легко модифицировать чертилку, изпользуемую для типичных L-образных стыков (рис. 6a).

Видится вероятным, что на практике вдоль верха каждого законченного ряда могли быть с интервалами размещены несколько ("первых") камней, а не только один. Таким образом, над новым рядом одновременно могли работать несколько команд, что значительно ускоряло работу. Рядом с каждым «первым» камнем были бы L-образные пространства, открывающиеся с каждой стороны, которые затем могли заполняться, пока команды, работающие встречно друг другу, не сходились бы у замковых камней, из которых несколько могли быть установлены одновременно, завершая новый ряд. Такая процедура может объяснить, почему, изучая рисунок соединений, трудно определить числовой порядок, в котором были собраны камни Саксайуамана (Protzen, 1985, стр. 195). Небольшие группы относительно легко разшифровать, но на больших площадях последовательность становится менее ясной, что предполагает, что работа могла одновременно продвигаться в нескольких направлениях.

(продолжение следует)

И, да, у меня в запасниках имеется ещё одно давнее интервью Винсента Ли, ожидающее перевода.