Не так давно я узнал, что в раннесредневековом Китае и позднесредневековой Европе предпринимались попытки конструировать «поворотные шкафы» и «книжные колёса» — агрегаты для параллельного чтения нескольких текстов. Эти механизмы удивительным образом предвосхитили некоторые свойства GUI, переоткрытые только в XXI веке.
В истории развития письменной культуры наблюдается интересная асимметрия между Западом и Востоком. Наиболее древние и долговечные виды письменности были изобретены в Плодородном Полумесяце: это и месопотамская клинопись, и египетская иероглифика, и финикийская протоазбука. Но с материальным воплощением письма в Европе всё шло не так гладко. Пергамент был дорогостоящим и тяжёлым, папирус – ветхим и недолговечным. К началу нашей эры грамотность носила отчётливо религиозный характер, а железисто-галловые чернила (добываемые из «галлов» — паразитов дуба, напоминающих чернильные орешки), по-видимому, плохо подходили для книгопечатания.
Именно в Китае была изобретена бумага современного типа — считается, что её впервые приготовил в 105 году придворный советник Цай Лунь. Поскольку китайская письменность ориентирована в вертикальном направлении, а не в горизонтальном, как переднеазиатская и европейская, а бумага – более лёгкий и удобный носитель текста, чем пергамент, древние китайские и японские тексты значительно лучше европейских подходили для перелистывания и для параллельного чтения.
Поворотные шкафы для чтения сутр
В VI веке н.э. Фу Си (502 — 557), прославленный китайский мастер по дереву, изобрёл вращающийся читальный шкаф, позволявший оптимизировать изучение Трипитаки — канонического собрания буддийских сутр разных лет. По легенде, Фу Си даже не считал, что набожному прихожанину обязательно читать Трипитаку — он полагал, что достаточно просто один раз повернуть «витрину» со священным текстом, чтобы преисполниться благодати и понять всё, что в этом тексте написано. Вскоре такие поворотные шкафы стали распространяться в равнинном Китае и далее в Японии, а также в Тибете. Постепенно шкафы становились всё больше, а тексты — крупнее, и верующие «отодвигались» от текста, читая его на всё более почтительном расстоянии.
Поворотные механизмы таких устройств развивались параллельно с мельничными жерновами, сам шкаф постепенно превращался из предмета мебели в деталь архитектуры.
В Китае вращающиеся шкафы были особенно популярны в эпоху династий Сун (960–1279) и Юань (1271–1386). В середине XIII века эти шкафы были заимствованы в Японии вслед за распространением буддизма и печатных канонических китайских буддийских текстов. В настоящее время в материковом Китае сохранилось примерно 10 таких шкафов в рабочем состоянии, а в Японии — гораздо больше, до 130. На рисунке показан один из самых крупных экземпляров. Он сконструирован в XV веке, находится в храме Мии-Дэра в городе Оцу близ Киото. Экземпляр имеет позднюю восьмиугольную форму, играл преимущественно ритуальную и декоративную роль, то есть, даже не предполагалось, что кто-то из прихожан сможет прочитать тексты на верхних полках.
Подвижная кафедра
В западной Европе аналогичные предметы мебели появились не ранее XIII века и воспринимались, скорее, как вращающиеся библиотечные шкафы, чем как читальные приспособления. Тем не менее, ещё раньше (в конце X века) клирики стали пользоваться кафедрой, высоту которой можно было регулировать при помощи поворотного механизма. Самая ранняя европейская кафедра такого рода была установлена в Милане и изготовлена примерно в 974-980 годах, вероятно, по византийским чертежам. Книга закреплялась на плоской подставке или, возможно, приковывалась к ней для большей устойчивости, а через углы этой подставки были жёстко продеты шесты на единой раме, приводившейся в действие зубчатым поворотным механизмом. По-видимому, высота стола управлялась педалью.
В начале XV века аналогичная кафедра была изображена на одной из иллюстраций к «Декамерону» Боккаччо. Теперь «столешница» этой кафедры была круглой и конструктивно не отличалась от современного стула для фортепиано.
Здесь напомню, что в самой середине XV века Иоганн Гутенберг изобрёл печатный станок (изготовление первого действующего станка шло примерно с 1448 по 1455 год, а в 1455 году Гутенберг напечатал первую Библию).
Первые книги, изданные в Европе до 1501 года, называются «инкунабулами». Они были очень громоздкими и неудобными, а к тому же тяжёлыми. Вот как выглядит реставрация инкунабулы в наши дни:
Кроме того, книги были настолько дорогими, что в их переплётах предусматривались специальные скобы для приковывания томов к полкам. В определённый период перемещение полок казалось более логичным, чем перенос книг. Вот, например, сделанная в Российской Национальной Библиотеке модель кабинета Фауста:
Естественно, такие книги были неудобны для чтения и велики даже по сравнению с современными книгами, написанными шрифтом Брайля. К середине XVI века печатная индустрия распространилась по всей Европе (уже в 1564 году заработала мастерская первопечатников Ивана Фёдорова и Петра Мстиславца в Москве).
Именно на вторую половину XVI века пришлась карьера выдающегося итальянского военного инженера Агостино Рамелли (1536 — около 1610, по другим данным — 1590), родившегося близ Милана, но служившего при французском королевском дворе. Агостино Рамелли прославился в основном как разработчик осадных машин, в том числе, требушетов и станковых арбалетов, а также проектировал «гражданские» машины: лебёдки, мельницы и насосы. Его крупнейшим военным подрядом было участие в осаде крепости Ла-Рошель в 1572-1573 годах.
В 1588 году Рамелли выпустил иллюстрированный сборник своих работ под названием «Le diverse et artificiose machine» («Разнообразные и искусные машины»), в котором содержится около 200 гравюр. Некоторые из них приведены здесь. Неизвестно, какие из машин Рамелли были изготовлены хотя бы в виде прототипов, а какие остались на бумаге. Но здесь я приведу две из гравюр, одну — с водяным насосом, другую — с цилиндрической мельницей.
Эти и другие изобретения Рамелли выдают его крайний интерес к сложному вращению и зацеплению колёс. Рамелли определённо видел и исследовал как вращающиеся кафедры, так и поворотные книжные шкафы, что и привело инженера к наиболее известному и причудливому его изобретению — книжному колесу. Устройство управлялось руками или ногами и представляло собой систему полок с прикованными к ним книгами. Так удавалось держать раскрытыми и параллельно читать сразу несколько книг.
По-видимому, именно Рамелли первым в Европе исследовал и ввёл в практическое обращение планетарную передачу. Этот механизм впервые спроектировал ещё в XI веке арабский конструктор Ибн Халаф эль-Муради, живший в Андалусии. В англоязычных источниках такая передача называется «epicyclic gearing», то есть, «эпициклическая передача», что значительно точнее характеризует её происхождение и концептуальные истоки. Чуть ниже я поясню её происхождение, а пока отмечу: эпициклическая передача особенно хорошо подходит для обращения с тяжёлыми дорогостоящими книгами, так как гарантирует, что полки с книгами всегда будут находиться под правильным углом.
До Рамелли планетарная передача использовалась только в астрономических часах. Напомню, что детские годы Агостино Рамелли совпадают со старостью Николая Коперника (1473 – 1543), а молодость Галилео Галилея (1564 – 1642) пришлась на зрелые годы Рамелли. Таким образом, Рамелли работал не только в годы окончательного развала птолемеевской геоцентрической модели мира, но и на фоне отчаянных попыток эту модель сберечь и примирить с новыми астрономическими открытиями. Именно поэтому в середине XVI века мнимая птолемеевская система «эпициклов и деферентов», моделирующая детальное взаимное вращение с зацеплениями, была вылизана до мелочей. Будучи дискредитирована в небесной механике, она всё-таки нашла применение в земной.
Рамелли наверняка наблюдал и обычную карусель, и масштабные модели птолемеевской небесной механики. Он догадался «повернуть карусель набок» и превратить её в гибрид витрувианского водяного колеса и китайского шкафа для сутр. По-видимому, во всём инженерном наследии Рамелли книжное колесо было наиболее оригинальным и новаторским изобретением. Оказалось, что именно в таком исполнении устройство удобно устанавливать в рабочем кабинете, так как экономится площадь комнаты.
В своей книге 1588 года Рамелли не без самолюбования отмечал:
Это красивая и хитроумная машина, очень полезная и удобная для тех, кто упивается учением, в особенности, для недужных и терзаемых подагрой. Ведь при помощи этой машины человек может просматривать и листать сразу множество книг, не перенося их с места на место. Более того, ещё одно тонкое достоинство этой машины заключается в том, как мало места она занимает в помещении, где установлена – что понятно из приведённой иллюстрации всякому умному человеку.
В течение XVII и XVIII веков инженеры из остальной Европы увлекались доработками этой машины (в настоящее время известно четырнадцать экземпляров такого механизма). Но сам Рамелли, по-видимому, книжного колеса так и не собрал. Настолько тонкие механизмы сложно сделать сугубо из дерева, так как передачи разбухают от сырости, а детали рассыхаются и теряют подвижность. Тем не менее, ниже я кратко расскажу о современной реплике книжного колеса модели Рамелли, выполненной в 2018 году энтузиастами из Рочестерского технологического института.
Современная реплика
Иэн Куртц (слева) и Риз Сейлен (справа) тщательно изучили чертежи Рамелли и сначала сделали компьютерную модель движения колёс, а затем выточили все детали из европейской берёзы и белого дуба, воспользовавшись, в частности, ЧПУ-роутером. Иэн Куртц сомневается, что все эти детали в принципе возможно вырезать и подогнать вручную.
Сегодня две реплики колеса Рамелли установлены в библиотеках Рочестерского университета и Рочестерского технологического института. Машины экспонируются, но не используются по назначению. Мэтт Найгрен, ещё один бывший студент, участвовавший в создании реплики, полагает, что планетарная передача — самое слабое место всей конструкции, как в изготовлении, так и в эксплуатации. Возможно, более разумно было бы попробовать конструкцию вроде колеса обозрения с книгами, подвешенными в люльках, либо сделать стенной книжный шкаф с подвижными полками, угол наклона которых мог бы меняться. Тем не менее, имевшийся у Рамелли опыт и крайняя привлекательность эпициклических построений позволили изобрести это механическое чудо.
Заключение
Я же полагаю, что Рамелли предвосхитил фичу, впервые появившуюся только в середине 2000-х в браузере «Mozilla Firefox» — переключение вкладок в браузере. Возможно, расположи он плоскости с книгами не в вертикальной, а в горизонтально-послойной ориентации, он мог бы прийти и к понятию «свайпа», сегодня реализованному в сенсорных интерфейсах вроде iPad. Возможно, Рамелли едва не нащупал идею гипертекста, историю развития которой я описывал в одном из постов этого блога. Но в данном случае интереснее, что уже через 100-120 лет после изобретения книгопечатания книг стало так много, что возникла потребность не только в их хранении, но и в параллельном чтении и, возможно, сопоставлении. Наконец, мне приятно сознавать, что такой сайд-проект зародился в воображении военного инженера, а не монаха или схоласта, и что двигателем прогресса на сей раз выступила не праздность, а практика, к сожалению, слишком опередившая своё время.
