Агрикола сообщает, что секция шахтного ствола обычно составляла примерно 3 метра на чуть более 30 сантиметров. Из его прекрасных иллюстраций оборудования видно, что оно не очень отличалось от оборудования прежних периодов, за исключением вагонетки для работы в выемке. Он считал лебедку обычным средством буксировки руды наверх по стволу и упоминал применение зубчатых передач и лошадей для больших нагрузок (рис. 44). Он знал о проблемах вентиляции шахт и опасных условиях работы, в которых «гасились горящие лампы», и о разработках, заброшенных из-за ядовитой «дымки» или плохого воздуха; он сообщал об использовании вращающихся лопастей и воздуходувных мехах. Очевидно, водяное колесо служило обычным источником энергии (рис. 45).

Наибольший интерес вызывает детальное изучение Агриколой проблемы шахтных вод, уровень которых вырос, особенно в Саксонии в предшествующем веке. Он упоминает как о «седьмом типе насоса, изобретенном десять лет назад» о трех последовательно расположенных всасывающих насосах, по очереди откачивающих воду; у каждого имеется поршневой шток, управляемый одним водяным колесом диаметром около 5 метров. Поскольку максимальная глубина выкачивания воды насосом была около 10 метров, применяли цепной насос, изобретенный давным-давно, ибо Агрикола описал шесть его разновидностей. Круглые ковши через интервалы закреплялись на цепи, при входе в ствол каждый ковш действовал как односторонний поршень, поднимая воду перед собой. Агрикола указывает на три таких насоса в Хемнице, в Карпатах; для выкачивания воды с глубины 200 метров использовали 96 лошадей. «Эти лошади спускаются к механизмам по наклонной плоскости с поперечным уклоном, которая извивается, как винт, и постепенно снижается». Такие сложные ухищрения свидетельствуют о том, что к концу Средневековья рудодобыча стала высокорентабельной отраслью. Кроме того, среди шахтеров были специалисты, знающие, как разрабатывать и эксплуатировать сложную технику.

Рис. 44. Использование лошадей в горнодобывающей промышленности. Агрикола, 1556 г.

Рис. 45. Наливное колесо для подъема воды из шахт. Агрикола, 1556 г.

В металлообработке, в отличие от добычи металлических руд, упадок наблюдался до краха Римской империи на Западе и продолжался в Темные века. Создается впечатление, что в основном обрабатывали железо: никакая тьма не избавит от необходимости производить инструменты и оружие. Навыки, которые практиковали в Римской Галлии, сохранились во Франции в эпоху Меровингов; в Западной Европе работали сирийские специалисты, а в VIII веке появились книги с описанием византийских методов. С огромным мастерством ковались мечи, украшались их рукояти и ножны. Самое замечательное изделие того времени – меч, сделанный по методу узорной сварки из полос железного прута толщиной около одной сотой дюйма и длиной одна восьмая дюйма; прутья извивались во всех направлениях и проходили по всей длине лезвия, образуя на поверхности червеобразные отметины. Такая сварка требовала большого мастерства; изделия бургундских и франкских кузнецов покупали даже арабы.

Начиная с возрождения западного христианского мира при Карле Великом металлы получили более широкое применение. Во-первых, строили церковные органы с трубами из меди или бронзы. Об органе хорошо знали в Древнем мире: проблема равномерного притока воздуха при помощи механических устройств привлекала внимание обоих выдающихся александрийских изобретателей – Ктесибиуса и Герона. Орган играл во время церковных служб в Константинополе в IV веке; а святой Иероним говорил об иерусалимском органе с накопителем воздуха из шкур двух слонов, орган был слышен за версту. Франки получили свой первый орган в подарок от византийского императора в 757 году, а к X веку органы распространились по Англии, Франции и Германии: святой Дунстан, например, установил два органа; один из них, в соборе Винчестера, имел 400 бронзовых труб и 26 мехов. Сначала трубы управлялись тяговыми стержнями; клавиатура появилась в соборе Магдебурга до 1100 года, педали – в конце Средневековья. Во времена Сэмюэла Пипса, жаждущего купить орган, в частных домах нередко были маленькие органы.

Отливка бронзовых церковных колоколов началась в VIII веке, их предшественники делались из листового железа, как небольшой римский настольный колокол. Вероятно, сначала для отливки применяли литой воск. Позже колокол отливался между сердцевиной и наружной крышкой литейной формы; первая закрывалась, а вторая выстилалась тщательно высушенной жирной глиной, смешанной с конским волосом и навозом. В XI веке колокол весом 1200 килограммов, в Орлеане, считался огромным, однако размеры литейной формы увеличились. Появились так называемые «колокольные поля» для отливки у больших церквей. Научившись отливать колокола, приступили к отливке пушек (рис. 46).

Рис. 46. Литейный цех для литья бронзовых пушек, работающий на энергии ступального колеса. XVI в.

Между тем современники Карла Великого поняли важность брони во время сражения, особенно для наездников. Немногие германские народы, завоевавшие Западную Римскую империю, изначально переняли доспехи и методы их создания у римлян, которые в основном сохранялись в Византийской империи: кольчуга – броня из переплетенных колец – пришла с Востока. Средневековый кузнец был прежде всего оружейных дел мастером, который экипировал феодального рыцаря кольчугой весом до 5 килограммов. Кольца из железной проволоки склепывались вместе, формируя кольчугу, закрывающую ноги, руки и даже голову (рис. 47); в XII веке голову почти полностью закрывал стальной шлем (открытыми оставляли глаза и нос). В XIV веке кольчугу сменили пластинчатые доспехи. Мастерство кузнеца оценивалось по отделке и инкрустации, но более всего по прочности сочленения пластин доспехов (рис. 48).

Рис. 47. Кольчуга с изображения Аймера де Валснса (ум. 1324) и Вестминстерском аббатстве

Ключевое событие времен Средневековья – постепенное заселение крупных восточных регионов Центральной Европы, где немцы и другие поселенцы развивали не только рудодобычу, но и металлообработку. Больше всего внимания уделяли руде, содержащей серебро. Но помимо добычи тугоплавких железных руд Штирии и Каринтии важные изменения коснулись добычи меди в Саксонии и Швеции, свинца, добываемого примерно в одинаковых объемах в Центральной Европе и Англии, олова Корниша и, наконец, цинка. Выплавка и купелирование чаще всего производились по старинке, а новые разработки главным образом внедрялись в железной металлургии.

Железо выплавляли старыми методами на протяжении всего Средневековья, часто на склоне холмов, где обеспечивалась хорошая естественная тяга. Выплавка шла в каталонских и довольно простых корсиканских печах, а также в кричных печах (нем. Stuckofen, Stuck – крич, кусок; Ofen – печь) римского происхождения в Штирии и Рейнской области. Высота кричной печи составляла 10 или более футов; в ней руда непрерывно преобразовывалась под действием древесного угля. Во время ковки применяли молоты с водяным приводом, а в XIV веке появилась толчея с водяным приводом – для измельчения руды. Поскольку для работы мехов крупных печей требовалась гидроэнергия, индустрия перемещалась от районов добычи поближе к быстрым рекам – изменение, препятствовавшее использованию каменного угля в кузницах. Очень много каменного угля использовали в Льеже до 1200 года; в позднее Средневековье на каменном угле работали чугуноплавильни и кузницы в Англии и других странах Западной Европы, но как топливо каменный уголь всегда использовался реже древесного. В XIIIXV веках научились отливать чугун благодаря более высокой температуре в печи и производству железа с относительно высоким содержанием углерода: чугун «вступил в свои права» с развитием артиллерии. Процессы экстракции оставались очень неэффективными, из руды редко извлекалась половина объема железа. Между тем начиная с VIII века сталь особенно успешно выплавляли (главным образом за счет науглероживания) в Штирии и Каринтии, откуда продукция продавалась в Турцию и Англию.