Громадное разнообразие строительных стилей и видов украшения зданий можно свести к четырем фундаментальным структурным компонентам: стены, колонны, балки и арки. Только человеческий труд и несколько простых инструментов требовались, чтобы создавать эти компоненты из трех базовых строительных материалов доиндустриальной эпохи: дерева, камня и кирпичей, обожженных либо на солнце, либо в специальной печи. Дерево можно было срубить и обработать топором, камень добывали в карьере с помощью молотов и клиньев, а обрабатывали долотом. Кирпичи, способные высохнуть на солнце, лепили из легкодоступной аллювиальной глины. Нехватка больших деревьев ограничивала применение древесины во многих регионах, а дороговизна транспортировки камня не позволяла использовать его вдали от мест добычи. Вследствие этого часто очень трудоемкая тонкая обработка дерева и камня могла значительно увеличить расход энергии при строительстве.

Высушенные на солнце кирпичи, широко распространенные на Ближнем Востоке и в средиземноморской Европе, были самыми дешевыми с точки зрения энергии строительными блоками. Их производство достигало больших объемов даже в самых первых оседлых поселениях. Вот как шумерская столица Урук описана в эпической поэме «Гильгамеш», одном из древнейших художественных произведений, дошедших до нас (относится к 2500 году до н. э.) (Gardner 2011): «Одна часть – город, одна часть – сад, и одна – глиняные ямы. Три части, включая глиняные ямы, и формируют Урук». Кирпичи делали из комьев глины, воды и мякины из нарубленной соломы, иногда добавляя навоз и песок; смесь уплотняли, быстро придавали нужные очертания в деревянных формах (до 250 кусков в час) и оставляли сохнуть на солнце. Размеры варьировались от массивных вавилонских кирпичей (40x40x10 см) до более тонких, вытянутых (45x30x3,75 см) римских. Глиняные кирпичи плохо проводят тепло, и это помогает сохранять прохладу внутри зданий в жарком климате пустыни. У них также есть важное механическое преимущество: свод из такого материала не требует балок для поддержки (Van Веек 1987). При достаточном количестве глины и труда кирпичи можно производить в колоссальных объемах.

Обожженные кирпичи использовали в древней Месопотамии, позже они распространились как в Римской империи, так и в Китае при династии Хань. Столетиями глину обжигали прямо в грудах или в ямах, при этом расходовалось очень много топлива, а обжиг получался неравномерным. Позже, когда технология улучшилась, правильно сложенные кирпичи обжигали при температуре до 800 °C, и в результате получалась более однородная продукция. Полностью закрытые горизонтальные топки обеспечили постоянство горения и повышенную эффективность сгорания. У них были правильно устроенные дымоходы, поднимающиеся горячие газы отражались от куполообразной крыши, но для функционирования таким печам требовались дерево или древесный уголь. В Европе потребность в кирпичах выросла в XVI веке, когда ими начали заменять мазанки и деревянные конструкции и стали их использовать и для фундаментов, и для стен.

Вне зависимости от использованных материалов, при строительстве в доиндустриальную эпоху умело координировался труд большого количества людей (включая опытных строителей), или людей и животных, что позволяло решать задачи, сложные даже по стандартам сегодняшнего механизированного мира.

Все карьерные разработки велись вручную, животные перевозили камень к месту строительства, иногда их использовали, чтобы приводить в движение подъемные машины и поднимать тяжелые детали. Но в остальном традиционное строительство полагалось исключительно на человеческий труд. Ремесленники использовали пилы, топоры, молоты, долота, насыпи, буры, совки и наборы шкивов и даже настоящие краны, чтобы поднимать древесину, камни и стекло (Wilson 1990).

Краны, приводимые в движение вращающими лебедку или шагающими по ступальному барабану людьми, хорошо, пусть и медленно, справлялись со своей задачей. А некоторые машины – включая движимый волами ворот Филиппо Брунеллески (1377–1446), использованный для подъема камня при строительстве купола кафедрального собора Санта-Мария-дель-Фьоре во Флоренции, и вращающийся кран, потребовавшийся при монтаже «фонаря» (Prager and Scaglia 1970) – были сконструированы для решения отдельных сложных задач (примечание 4.17). Некоторые проекты были завершены быстро: Парфенон за 15 лет (447–432 до н. э.), Айя-София в Константинополе, громадная византийская церковь, позже ставшая мечетью – менее чем за пять (527–532).

Выделяют несколько разновидностей больших строительных проектов, и, несомненно, лучше всего известны различные церемониальные объекты, в первую очередь погребальные памятники и места поклонения. Наиболее важные сооружения первой группы, пирамиды и захоронения, различаются по массивности, храмы и соборы сочетают монументальность и сложность с красотой. Среди утилитарных объектов доиндустриального времени я бы отметил акведуки из-за их длины и структуры: комбинация каналов, тоннелей, мостов и обратных сифонов. Невозможно точно рассчитать, сколько энергии потребовалось на создание того или иного античного сооружения, и даже энергозатраты при строительстве в Средневековье оценить сложно. Примерные расчеты показывают значительные различия в общих энергетических потребностях, и даже большие вариации в средних потоках мощности.

Впечатляющие погребальные или религиозные сооружения, требующие огромных и постоянных потоков энергии – масштабного планирования, выдающейся организации, массовой мобилизации труда – возводились в каждой из высоких доиндустриальных культур (Ching, Jarzombek and Prakash 2011). Эти гробницы и храмы выражают универсальное человеческое стремление к совершенству, к вечному, лежащему за гранью обыденного (рис. 4.23). Я бы с большим удовольствием сказал что-нибудь определенное по поводу строительного процесса и энергетических потребностей при возведении египетских пирамид, величайших сооружений античного мира. Мы знаем, что их создание потребовало долговременного планирования, продуманной логистики в больших масштабах, эффективного наблюдения и обслуживания и потрясающих, пусть и совершенно не понятных для нас технических навыков.