Материальные носители информации и их развитие

Исторически первым материалом, который специально изготовлялся для целей письма, был папирус  – писчий материал,  своеобразный прообраз современной бумаги [9, С. 150]. В качестве материального носителя информации папирус наиболее широко использовался на территории Древнего Египта. Его изобретение относят к ХХХ веку до н.э., еще в додинастическую эпоху, вероятно, одновременно с появлением письменности.

Для изготовления папируса использовалось одноименное водно–болотное растение «Cyperus papyrus» [5, С. 102]. Его стебли очищали от коры, а рыхлую сердцевину папируса, толщиной в кисть руки, разрезали на продольные полосы, которые плотно укладывались на гладкую поверхность. Поперек, под прямым углом, клался еще один слой полосок, затем будущий лист папируса помещали под пресс (чаще всего им служил тяжелый гладкий камень), а потом оставляли под палящим солнцем и выглаживали [11, С. 58]. Также существует мнение, что сразу после самой укладки сырых полос папируса  их дополнительно отбивали молотками и проклеивали хлебным отваром [10, С. 26].

Дополнительные операции меняли само качество, вид и стоимость пергамента, также имело значение и само сырье  – прочная длинная страница светло–желтого цвета получалась, если папирус был молод, темно–желтого – если он был стар. Последний сорт предпочитался египтянами, первый был в употреблении в римское время. Всего различалось до 9 сортов папируса.

Полученные листы склеивались в полосы длиной в среднем до 10 м. (но порой их размеры достигали 40 и более м.) и шириной до 30 см. Они свертывались в свитки, а не сшивались в виде книг [9, С. 152].

Запись обычно велась с одной лицевой стороны, на которой волокна шли горизонтально. Строки шли по узкой части пергамента, но в официальных документах, написанных демотическим письмом, были продольные строки, доходящие до нескольких метров, во всю длину свитка. Для письма использовались черная и красная краска, кисти из стеблей тростника, а позже перо с раздвоенным концом [5, С. 103].

В качестве материального носителя информации папирус использовался не только в Древнем Египте, но и в других странах Средиземноморья, причем в Западной Европе – вплоть до XI  века. Последним историческим документом, написанным на папирусе, стало послание папы римского в начале ХХ века.

Недостатками папируса были большая гигроскопичность и ломкость. Больше двухсот лет свитки не хранились – большинство дошедших до нас папирусных документов сохранились только благодаря уникальному климату Египта. Со временем, в качестве основного материала папирус был заменен пергаментом.

Самым известным материалом животного происхождения, изготавливавшимся для целей письма, был пергамент – материал из недубленой сыромятной кожи животных [9, С. 152]. Он был изобретен примерно в III веке до н.э. [20, С. 12]. Согласно одной из теорий, причина возникновения пергамента заключалась в следующем: цари Египта,  желая поддержать свою монополию писчего материала на рынке Малой Азии, запретили вывоз папируса за пределы Египта. Тогда, в городе Пергам обратили внимание на выделку кожи, и усовершенствовали технологию с учетом будущей роли, которую должен был выполнить пергамент.

Новому материалу пришлось выдержать продолжительную борьбу с освященным веками папирусом, но в конце концов пергамент получил широчайшее распространение в эпоху древности и средневековья, и потерял свои позиции лишь в результате появления бумаги.

Основой пергамента была кожа сельскохозяйственных животных. На юге Европы в Средние века употребляли козьи и овечьи шкуры, в Германии и Франции пользовались преимущественно телячьими. Для особо тонкого и изящного пергамента применялись шкуры новорожденных, и особенно мертворожденных ягнят и телят. Шкуры очищали от шерсти и тщательно вымачивали в известковом растворе. В извести их выдерживали от трех до десяти дней в зависимости от температуры окружающего воздуха, после этого промывали в воде. Затем шкуры растягивали и натягивали на барабаны или на деревянные рамы, с помощью полукруглых ножей отделяли от кожи остатки мяса и подкожную жировую клетчатку. Далее шкуры шлифовали и выглаживали пемзой.

При последней операции пергамент посыпали мелом и тщательно втирали этот меловой порошок (или составы на основе кальция), который впитывал жиры, не удаленные при предыдущих обработках. Порошок делал пергамент более светлым и однородным по цвету, и предотвращал растекание чернил. После просушки на воздухе с кожи срезали неровности и вновь шлифовали пемзой. Выделанную кожу нарезали на прямоугольные куски [30, С. 179].

Пергаментные листы были очень плотными, жесткими и тяжелыми, однако порой удавалось выделывать такой тонкий и нежный пергамент, что целый свиток мог поместиться в скорлупе ореха [9, С. 152]. Кроме обычного, иногда употреблялся цветной, чаще всего фиолетовый пергамент для особенно роскошных рукописей, на котором писали серебром и золотом.

Пергамент был гораздо прочнее и долговечнее папируса. На нем можно было писать с обеих сторон, а при желании либо смыть текст, написанный растворимыми в воде чернилами, либо соскрести его. Готовые рукописные листы обычно соединялись в книги и стягивались крепким, как правило, деревянным переплетом с металлическими застежками. На пергамент наносили самую важную информацию – официальные письма, деловые документы, монументальные литературные и религиозные произведения. Но, несмотря на свои достоинства и широкое распространение, пергамент был очень трудоемким и дорогостоящим, и не мог служить полноценным писчим материалом.

1.2  Бумажные носители информации

Настоящая революция в документировании произошла в результате появления  бумаги – в наибольшей степени универсального материального носителя. Изобретение бумаги, согласно первым упоминаниям, относится ко II веку до н.э. [7, С. 51], на территории Древнего Китая. И это не случайно. Китай славился своей сложной системой бюрократического управления, требовавшей от чиновников постоянной отчетности. Поэтому там всегда ощущалась потребность в недорогом и компактном материале для письма. До изобретения бумаги в Китае писали на бамбуковых дощечках и  шелке. Но бамбук был очень громоздким и тяжелым. На одной дощечке помещалось в среднем 30 иероглифов, легко представить, сколько места должна была занимать такая бамбуковая «книга». Для перевозки некоторых сочинений зачастую требовалась целая телега.

Шелк же был очень дорогим и хлопотным в производстве материалом. Женщины, занимавшиеся шелководством, варили коконы шелкопряда, затем, разложив их на циновку, опускали в воду и перетирали до образования однородной массы. Когда массу вынимали и отцеживали воду, получалась шелковая вата. Однако после такой механической и тепловой обработки на циновках оставался тонкий волокнистый слой, превращавшийся после просушки в лист очень тонкой бумаги, пригодной для письма. Позже работницы стали использовать бракованные коконы шелкопряда для целенаправленного изготовления бумаги. При этом они повторяли уже знакомый им процесс: варили коконы, промывали и измельчали до получения бумажной массы, наконец, высушивали получившиеся листы. Такая бумага называлась «ватной», и была слишком дорога и деликатна для повсеместного использования [13, С. 106].

Дешевый, практичный и универсальный материал для письма был изобретен китайским сановником Цай Лунем в 105 году н.э. Он  растолок волокна шелковицы, древесную золу, тряпье и пеньку, затем смешал с водой и получившуюся массу выложил на форму из деревянной рамы и бамбукового сита. После сушки на солнце, Цай Лунь разгладил эту массу с помощью камней, и в результате получил прочные листы бумаги. В дальнейшем, процесс производства бумаги стал быстро совершенствоваться – для повышения прочности стали добавлять крахмал, клей, естественные красители [17, С. 86]. Новые опыты показали, что бумагу можно было делать из дешевого растительного сырья древесной коры, тростника и бамбука. Последнее было особенно важно, так как бамбук произрастал в Китае в огромном количестве.

Бамбук расщепляли на тонкие лучинки, замачивали с известью, затем  полученную массу вываривали в течение нескольких суток. Отцеженную гущу выдерживали в специальных ямах, тщательно размалывали специальными колотушками и разбавляли водой до образования клейкой, кашицеобразной массы. Эту массу зачерпывали с помощью бамбукового сита специальной формы, укрепленного на подрамнике. Тонкий слой массы вместе с формой клали под пресс. Затем форма убиралась, и под прессом оставался только бумажный лист. Спрессованные листы снимали с сита, складывали стопкой, сушили, разглаживали и резали по формату [13, С. 107].

Долгое время китайцам удавалось сохранять в тайне секреты производства бумаги. За их разглашение виновным грозила смертная казнь. Лишь в начале VII  века эти секреты были вывезены за пределы страны – в Корею и Японию [9, С. 153].  В 751 году, во время столкновения с арабами в предгорьях Тянь–Шаня, несколько китайских мастеров попали в плен. От них арабы научились делать бумагу и в течение пяти веков очень выгодно сбывали ее в Европу. Европейцы были последними из цивилизованных народов, которые научились сами изготавливать бумагу и заменили животный пергамент. Первыми это искусство переняли от арабов испанцы. В 1154 году бумажное производство было налажено в Италии, в 1228 году – в Германии, в 1309 году  – в Англии [13, С. 107]. На Руси использование этого нового материала для письма началось в XIV веке. Первоначально бумага была привозной – сначала с Востока, а затем из Западной Европы: итальянская, французская, немецкая, голландская [14, С. 9].

Бумагу местного производства называли «тряпичной», так как делали ее из переработанного льняного тряпья. Его промывали, проваривали с содой, едким натрием или известью, сильно разбавляли водой и размалывали. Затем жидкую массу черпали специальной прямоугольной формой с прикрепленной к ней сеткой. После стекания воды на металлическом сите оставался тонкий слой бумажной массы. Полученные таким образом влажные бумажные листы укладывали между отрезами грубого сукна или войлока, с помощью пресса отжимали воду и просушивали. Металлические нити сетки оставляли на бумаге следы, видимые на просвет, поскольку бумажная масса в местах ее соприкосновения с проволокой была менее плотной.

Эти следы получили название филиграней (водяного знака). В бумаге европейского производства водяные знаки впервые появились в Италии в конце XIII века, а в России – лишь во второй половине XVII века. Первоначально это были рисунки, повторявшие контурное изображение, сделанное из тонкой проволоки и прикреплявшееся к дну металлической сетки. На филигранях изображались животные, растения, небесные тела, короны, портреты монархов, а также нередко буквы и даты, обозначавшие имя владельца, местонахождение фабрики, год изготовления бумаги. Водяные знаки являлись торговой маркой, а также одним из средств защиты от подделки документов.

Тряпичная бумага ручной выработки выпускалась примерно до конца XVIII века. Бумажное производство совершенствовалось и постепенно механизировалось. В 1670 году  в Голландии был изобретен ролл – механизм для размалывания и измельчения волокон. В процесс производства вводились новшества: использование наполнителей для уменьшения прозрачности бумаги, замена животного клея канифольным [10, С. 24]. Французский химик Клод Луи Бертолле в 1789 году предложил способ отбеливания тряпья хлором, способствовавший улучшению качества бумаги. Менее чем через 10 лет, в 1799 году француз Луи–Николя Роббер изобрел бумагоделательную машину, механизировав отлив бумаги путем применения бесконечно движущейся сетки. В Англии братья Фурдринье, купив патент Робера, продолжали работать над механизацией отлива и в 1806 году запатентовали свою бумагоделательную машину. К середине XIX века бумагоделательная машина превратилась в сложный агрегат, работающий непрерывно и в значительной мере автоматически. В России первая такая машина была установлена в 1818 году на Петергофской бумажной фабрике [9, С. 154–155].

Важнейшим шагом в развитии бумагоделательного производства стало изготовление бумаги из древесины (из древесной целлюлозы, а затем из древесной массы). Открытие нового способа принадлежало саксонскому ткачу Ф. Келлеру в 1845 году. С этого времени древесное сырье становится основным в бумажной промышленности.

В последующие века бумага получила во всем мире широчайшее распространение, постепенно завоевывая все новые и новые сферы применения.

1.3  Механические носители информации

Начиная с XIX столетия, в связи с изобретением технотронных способов и средств документирования, широкое распространение получили многие принципиально новые носители документированной информации. Исторически первыми из них были фотографические носители, появившиеся в первой половине XIX века [9, С. 162].

В 1816 году французский изобретатель Жозеф Нисефор Ньепс получил на бумаге, покрытой светочувствительным составом, мутное, едва заметное изображение, а в 1926 году – изображение предмета на оловянной  пластине, покрытой смесью светочувствительного асфальта. Изобретателем же фотографии считается француз Луи–Жак Манде Дагер, который в 1839 году продемонстрировал свое открытие в Парижской Академии наук [7, С. 377].

Он показал способ получения изображения на медной пластине, покрытой серебром. Пластина обрабатывалась парами йода, в результате чего покрывалась светочувствительным слоем иодида серебра. После тридцатиминутного экспонирования Дагер перенес пластину в темную комнату и какое–то время держал ее над парами нагретой ртути. В качестве закрепителя изображения Дагер использовал поваренную соль. Снимок получился довольно высокого качества — хорошо проработанные детали, как в светах, так и в тенях, однако, копирование снимка было невозможно. Свой способ получения фотографического изображения Дагер назвал дагеротипия [39].

Вскоре в продаже появились наборы для фотографирования по способу Дагера, несмотря на высокую цену, они были раскуплены в короткий срок. Однако в скором времени публика почувствовала охлаждение к этому изобретению. Дагеротипия, хотя и давала хорошие результаты, требовала огромного труда и немалого терпения. Тщательная подготовка пластины, долгое и неподвижное положение модели в процессе фотографирования, утомительный процесс проявления фотографии отпугивали массового потребителя [13, С. 213]. Поэтому возникли опыты с фотобумагой – бумагой, пропитанной светочувствительным составом.

В 1839 году англичанин Уильям Генри Фокс Тальбот изобрел способ получения негативного фотографического изображения, который назвал калотипией. В качестве носителя изображения Тальбот использовал бумагу, пропитанную хлористым серебром. Чтобы приготовить фотобумагу, брали хороший белый лист писчей бумаги и смачивали ее в растворе поваренной соли, сушили и настилали на поверхность раствор азотнокислого серебра. В результате на бумаге образовывался светочувствительный слой хлористого серебра. Эта технология соединяла в себе высокое качество и возможность копирования снимков [39].