STORIA DELLA SCIENZA, DELLA TECNICA, DEL LAVORO. Il mulino. L energia della natura al servizio dell uomo

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1 STOIA DELLA SCIENZA, DELLA TECNICA, DEL LAVOO Il mulino L energia della natura al servizio dell uomo Vi sono molti modi per valutare il livello di sviluppo di una società, a seconda degli indicatori utilizzati. Così se ne può analizzare lo sviluppo nel campo della cultura, dell economia, delle relazioni umane o della tecnologia. Questa scheda tratterà un aspetto poco noto, ma molto importante della storia della tecnologia: lo sviluppo dei motori primari nel Medioevo. Nella trattazione di questo tema verificheremo se l immagine prevalente del Medioevo, quella cioè di un epoca di stagnazione e arretratezza, sia del tutto corrispondente alla realtà in riferimento a questo indicatore tecnologico. 1. Lo sviluppo dei motori primari fino al Medioevo Innanzi tutto, che cosa è un motore primario? Nella storia della tecnologia si indicano con questa espressione le macchine che forniscono forza motrice per altri strumenti, i cosiddetti agenti diretti. Per esempio: il bue che trainava l aratro era un motore primario, mentre l aratro un agente diretto; oppure, considerando la situazione attuale, è un motore primario la centrale idroelettrica che produce l energia necessaria per far funzionare un computer, che è invece un agente diretto. Quali sono stati i principali motori primari nella storia? Secondo la storico.j. Forbes, se utilizziamo come indicatore dell evoluzione storica i motori primari, possiamo individuare cinque stadi di sviluppo. Nel primo stadio gli uomini usavano la sola forza muscolare. Durante la rivoluzione neolitica, l addomesticamento degli animali accrebbe la potenza disponibile per la trazione, senza però aumentare il livello di produzione dell energia. Nemmeno l uso del cavallo e del dromedario nel secondo millennio a.c. servì a modificare questa situazione. Il secondo stadio è perciò importante per quest aumento della potenza complessiva dell uomo e dell animale, piuttosto che per un livello più elevato o più concentrato di produzione dell energia. Tuttavia i risultati si manifestano nella maggiore varietà e nel maggior numero di utensili prodotti dal tempo degli antichi imperi in poi. Il terzo stadio si apre negli ultimi anni dell impero romano, con l introduzione del mulino idraulico. Nella sua primissima forma, il mulino scandinavo implica anch esso soltanto un cambiamento dell origine della potenza motrice, dai muscoli animali a una macchina azionata dall acqua corrente, piuttosto che un nuovo livello di produzione dell energia. Le macine, in precedenza manovrate da due schiavi, e i mulini azionati da un somaro venivano infatti mossi in tal modo da un Fino al Medioevo le macchine erano azionate dalla forza muscolare di uomini o di animali: il disegno ricostruttivo qui sopra, tratto da un bassorilievo romano del II secolo d.c., mostra la mola di un mugnaio (in piedi, sulla destra) azionata da un cavallo. 2

2 sistema idrico primitivo, capace di fornire una potenza all incirca dello stesso ordine di grandezza (che si aggirava intorno a 0,5 cavalli-vapore). Questa macchina aumentava l energia totale disponibile, ma non forniva una maggiore potenza unitaria. Quando però gli ingegneri romani trasformarono questo mulino primordiale nel mulino vitruviano, essi crearono un motore primario che, anche nella sua forma primitiva, forniva circa 3 cavalli-vapore. Per vari motivi questo mulino idraulico non entrò nell uso generale nel mondo mediterraneo. L Europa occidentale ne comprese la grande importanza solo all inizio del Medioevo e il suo rapido sviluppo tecnico e la sua diffusione misero allora nelle mani dell umanità un motore primario capace di fornire una potenza di cavalli-vapore. Il mulino a vento, introdotto nello stesso periodo, fu un altra fonte di potenza equivalente. Il mulino ad acqua e il mulino a vento dominarono la tecnologia fino alla fine del XVIII secolo e la loro capacità di fornire energia ebbe influenza determinante sui macchinari, sui procedimenti e sui prodotti di quel periodo. Il quarto stadio ebbe inizio con la macchina a vapore, che nel 1850 divenne un motore primario capace di fornire un energia maggiore di quella del mulino ad acqua o del mulino a vento. Attualmente ci troviamo sull orlo di un imprevedibile quinto stadio, quello dell energia atomica. (da.j. Forbes, Energia motrice in Storia della tecnologia, Boringhieri, Torino , vol. 2, pp ) 1. Costruisci una tabella a doppia entrata che metta a confronto i cinque stadi di sviluppo dei motori primari di cui parla Forbes, sulla base dei seguenti indicatori: epoca; motore primario; caratteristiche. Come accenna anche Forbes, una delle svolte nella storia dei motori primari è costituita dall invenzione del mulino: con questo tipo di motore per la prima volta l uomo utilizzava una fonte di energia che non sfruttava più la forza muscolare, dell uomo e degli animali, bensì quella di elementi naturali in movimento, quali l acqua e l aria. In tal modo l uomo ebbe a disposizione non solo una maggior quantità di energia, ma anche (in particolare dopo il perfezionamento della tecnologia dei mulini) una fonte di energia considerevolmente più potente. Tuttavia, nel brano di Forbes c è un affermazione sulla quale è importante soffermare l attenzione: la forma più avanzata di mulino, la cui invenzione è attribuita all architetto romano Vitruvio, vissuto nel I secolo d.c., in realtà si diffuse solo nel corso del Medioevo, quindi molti secoli dopo la sua invenzione. Come mai un tale ritardo, per uno strumento che, come abbiamo visto, era in grado Le ruote dei mulini medievali erano molto simili a quelle ideate dai romani, di cui vediamo un modello ricostruttivo nel disegno in alto. A partire dal Medioevo il mulino entrò come protagonista in quasi tutte le attività produttive: nell immagine a sinistra, una miniatura inglese del XII secolo mostra una donna mentre porta sulle spalle sacchi di farina macinata presso un mulino ad acqua; qui sopra, una stampa cinquecentesca illustra un complesso sistema di ingranaggi che sfrutta la forza motrice dell acqua per azionare i mantici.di una fucina. 3

3 STOIA DELLA SCIENZA, DELLA TECNICA, DEL LAVOO Il mulino L energia della natura servizio dell uomo di moltiplicare l energia disponibile per la produzione? È possibile ipotizzare tre tipi di ragioni, che sono alla base di questo fenomeno. Innanzi tutto ragioni economiche e sociali: nel mondo antico vi era abbondanza di manodopera, soprattutto di schiavi. Non vi era dunque un forte stimolo a utilizzare tecniche nuove. L energia prodotta dal lavoro degli uomini e degli animali era considerata sufficiente. In secondo luogo ragioni geografiche: nel bacino dei Mediterraneo la maggior parte dei corsi d acqua ha un andamento irregolare, variabile a seconda delle stagioni, con lunghi periodi di flusso scarso: il mulino ha invece bisogno di un flusso abbondante e regolare. Infine vi sono ragioni culturali, legate alla concezione della cultura tipica del mondo antico, ben riassunta dal seguente brano di Pappo di Alessandria, un matematico del IV secolo d.c. I meccanici della scuola di Erone dicono che la meccanica può essere divisa in due parti: teorica e manuale. La prima è formata dalla geometria, dall aritmetica, dall astronomia e dalla fisica; la seconda dalla lavorazione dei metalli, dall architettura, dalla carpenteria e dall arte della pittura, nonché dall esecuzione manuale di queste cose. L uomo che sia stato esercitato da giovane alle predette arti e abbia inoltre una mente versatile sarà, a quanto dicono, il migliore architetto e inventore di dispositivi meccanici. Siccome non può lo stesso uomo eccellere in tanti studi accademici e in pari tempo apprendere i mestieri predetti, essi consigliano chi voglia perfezionarsi in un lavoro meccanico di usare i mestieri che già conosce nei compiti da svolgere in ogni caso particolare. (da. Forbes, in Storia della tecnologia, cit., p. 613) Per macinare il grano, prima dell invenzione del mulino, si usavano mole di pietra come queste, ritrovate a Pompei: all interno del foro centrale passava un perno a cui venivano legati gli animali; questi, girando in cerchio attorno alla mola, la facevano ruotare. 1. Quale tipo di distinzione fa l autore? Quali conseguenze trae da essa? 2. La tecnologia del mulino medievale Vediamo ora più da vicino le caratteristiche del mulino medievale o meglio dei mulini, giacché nel corso di quest epoca se ne diffusero varie tipologie, riconducibili a due principali: i mulini ad acqua e i mulini a vento. I primi ad apparire furono quelli ad acqua che, come abbiamo visto, furono inventati nel I secolo d.c. da Vitruvio. In realtà probabilmente esistevano nell area del Mediterraneo dei mulini ad acqua anche in epoca precedente, forse già dal I secolo a.c.: i cosiddetti mulini a ruota orizzontale, il cui uso è testimoniato in Europa ancora fino al XVI secolo. Il mulino vitruviano si distingueva dal mulino orizzontale per la maggiore efficacia e la maggiore potenza, come è ben esemplificato dalle seguenti immagini che mettono a confronto i meccanismi dei due tipi di macchine. 1. Quali sono, a tuo parere, i vantaggi del mulino a ruota verticale? I disegni mettono a confronto la struttura di un mulino idraulico orizzontale (A), collegato direttamente alla macina superiore attraverso un albero, e di un mulino idraulico verticale (B), che trasmette il comando alla macina attraverso un sistema di ingranaggi. 4

4 Il problema del mulino a ruota orizzontale è di convogliare l acqua in modo da garantire un movimento costante della macchina. Le tecniche utilizzate in età medievale furono diverse: dalla costruzione di chiuse, che incanalavano l acqua in modo da farla cadere dall alto sulla ruota, all utilizzo di pendenze naturali, presso le quali erano posti i mulini che raccoglievano così la spinta dell acqua dal basso o di fianco. A partire dal VI secolo si diffuse anche un altro tipo di mulino ad acqua: il mulino galleggiante, che così viene descritto dallo storico bizantino del VI secolo Procopio. Belisario [generale bizantino] ideò il seguente dispositivo. Appena a valle del ponte collegato al muro di circonvallazione, egli legò delle funi tra le opposte rive del fiume mantenendole tese il più possibile e quindi vi fissò due barche affiancate a una distanza di due piedi, nel punto in cui l acqua defluisce dalle arcate del ponte con la massima violenza, e, sistemando due mulini su ciascuna barca, sistemò tra esse il meccanismo che viene di solito usato per far girare i mulini. A valle collegò altre barche, ognuna legata alla precedente, e interpose ruote ad acqua allo stesso modo per una grande distanza. Così, con la forza del flusso d acqua tutte le ruote, l una dopo l altra, giravano indipendentemente, azionando i mulini a cui erano collegate, e macinavano una quantità dì grano sufficiente per la città. (da. Forbes, in Storia della tecnologia, cit., p. 617) 1. Fai un disegno schematico del mulino galleggiante, utilizzando la descrizione contenuta nel documento. Il mulino fu un elemento architettonico che caratterizzò per secoli molte zone europee: a fianco, un disegno ricostruttivo del complesso di mulini di epoca romana ad Arles (in Francia); sotto, un mulino a vento usato per l estrazione del sale a Trapani, in Sicilia; a fianco, un tipico paesaggio olandese in un dipinto del XVIII secolo. I mulini a vento apparvero in Europa verso il XII secolo, anche se è certo che erano già usati in Cina nel IV secolo d.c. e in Persia nel VII secolo. Gli storici non sono concordi sull origine del mulino a vento europeo: è in dubbio se esso fu copiato da quelli asiatici oppure se fu un invenzione originale. In realtà le caratteristiche del mulino a vento europeo sono molto diverse da quelle dei mulini asiatici, sicché non pare improbabile che si sia trattato di un prodotto completamente nuovo, ispirato al principio dei mulini ad acqua: anche qui vi è una ruota verticale, che però trasmette il movimento verso il basso e non verso l alto. Nel caso del mulino a vento, però, vi erano maggiori complicazioni tecniche; era infatti necessario costruire le pale in modo da raccogliere quanta più aria possibile e orientare l intero mulino in direzione del vento. Questo secondo problema veniva risolto montando il corpo del mulino sopra un perno impiantato su una base fissa: attraverso un timone, cioè una lunga barra di legno, il mulino veniva fatto ruotare e posizionato nella giusta direzione. Era inoltre importante costruire il mulino in un luogo esposto al vento, perciò erano preferibili postazioni elevate. 5

5 3. Mulino e società medievale STOIA DELLA SCIENZA, DELLA TECNICA, DEL LAVOO Il mulino L energia della natura servizio dell uomo A che cosa servivano i mulini? Innanzi tutto per macinare il grano; il movimento prodotto dal mulino veniva infatti trasferito a quelle stesse macine che per secoli erano state messe in movimento dalla forza muscolare di uomini e animali. Tuttavia l invenzione dei mulini stimolò anche nuovi usi. Non bisogna infatti dimenticare che ogni nuovo motore primario porta con sé non solo una quantità maggiore di energia disponibile, ma stimola anche ulteriori nuove invenzioni. Lo stesso accadde nel corso del Medioevo. L efficienza crescente dei mulini ad acqua e a vento e la loro diffusione indussero gli uomini a utilizzarli per usi diversi dalla semplice macinazione dei cereali. In proposito, ecco che cosa dice Forbes. All interno dell Europa feudale l invenzione del mulino rese più semplice la produzione della farina, ma contribuì ad accentrare il potere economico nelle mani dei signori, gli unici che avevano risorse sufficienti per costruire i mulini. Nella miniatura medievale, il trasporto del grano da macinare. La rapida diffusione dei mulini idraulici può essere illustrata da alcune cifre. Sulla riva di un affluente minore della Senna, a ouen, vi erano due mulini nel X secolo, cinque nel XII, dieci nel XIII e dodici verso il Trecento. Nel distretto di Forez ve n era solo uno all inizio del XII secolo, ma nel XIII secolo il numero di tali mulini raggiunse l ottantina. Ad Aube i mulini, che nell XI secolo erano quattordici, diventarono sessanta nel XII secolo e quasi duecento all inizio del XIII. Gli abitanti di Troyes costruirono undici mulini sulla Senna e sul Meldanson nel periodo Nel 1493 questa regione aveva venti mulini per la molitura del grano, quattordici cartiere, due concerie, quattro gualchiere [macchine usate per conferire compattezza e impermeabilità ai tessuti di origine animale] e una filanda: in totale 41 complessi. Nel medesimo periodo si fece un più largo uso dell energia idraulica, come appare evidente dalla sua applicazione per il sollevamento dell acqua, dalla comparsa di norie [macchine per sollevare l acqua] (abbazia di San Bertino, ), frantoi (Graisivaudan, XI secolo), mulini di frantumazione dei pigmenti (Péronne, 1376), mulini per il malto (Béthune, 1138), torni da falegname (Vizille, 1347) e macchine per la molatura dei coltelli (contea di Forez, 1257). In altri congegni idraulici si adoperava una grande varietà di camme e ruote dentate per azionare il macchinario: così funzionavano i mulini per follatura [processo finalizzato a conferire compattezza e impermeabilità ai tessuti] [ ], i mulini per concia [ ], i mulini per la canapa (Graisivaudan, 1040), le ferriere (1116), le segherie e le cartiere (XIII secolo). Nella Francia meridionale esisteva un intimo legame tra i canali d irrigazione e la costruzione di macchinari mossi da ruote idrauliche. Dopo la costruzione del canale dì Vaucluse (1101) furono concesse licenze per la costruzione di mulini ad acqua e a vento, e di mulini per la molitura del grano, la frantumazione delle olive e la follatura dei tessuti. (da. Forbes, in Storia della tecnologia, cit., pp ) Vi è infine un ultimo aspetto che dobbiamo considerare in relazione alla diffusione del mulino: il suo inserimento all interno dei rapporti sociali esistenti durante il Medioevo. Chi erano infatti i proprietari dei mulini? Chi poteva usarli? In una parola, quali rapporti economici e sociali ruotavano intorno al mulino? In un primo tempo, diciamo prima del X secolo, molti mulini erano di proprietà delle comunità di villaggio. I contadini si costruivano il mulino e lo usavano collettivamente. Ma questo uso collettivo scomparve man mano che si affermarono le grandi signorie feudali laiche ed ecclesiastiche. Chi aveva infatti la possibilità di costruire mulini grandi ed efficienti erano gli abati dei monasteri e i signori dei feudi. Il feudatario esercitava sulle sue terre una serie di diritti economici, che si chiamano bannalità. Questo vuol dire che solo il signore aveva il diritto di costruire nuovi mulini e che tutti gli abitanti del feudo erano obbligati a macinare il loro grano al mulino del signore, pagando come tassa una parte del grano stesso. Ma un passo decisivo, anche in questo campo, si fece con lo sviluppo delle città e delle istituzioni comunali. L aria delle città rende liberi diceva un proverbio dell epoca: i servi, se ci riescono, scappano dai feudi nelle città, le cui leggi molto 6

6 spesso garantiscono la libertà. Ebbene, anche il mulino, in città, nasce libero. La città protegge e favorisce chiunque voglia costruire un mulino; difende contro l opposizione del signore chiunque voglia scavare canali, deviare fiumi o torrenti a tale scopo. Estende lentamente il controllo pubblico anche sui mulini del feudatario o dell abate. Le ragioni per cui la città fa questo sono due, entrambe importanti: il mulino è un buon affare, che fa gola ai mercanti e agli imprenditori cittadini; la molitura del grano è di importanza fondamentale per la città, il cui problema principale è sempre quello di garantirsi l autosufficienza alimentare. Sintesi operativa 1. Completa la seguente tabella con le informazioni mancanti. mulini ad acqua mulini a vento origini caratteristiche tecniche problemi 2. Completa la seguente mappa concettuale, inserendo le informazioni mancanti. cause della diffusione sociali Q mulino medievale conseguenze della diffusione tecnologiche tipologie 3. All inizio della scheda è stata formulata l ipotesi che nel corso del Medioevo, nel campo dei motori primari e delle loro applicazioni, vi sia stato uno sviluppo tecnologico di una certa importanza. itieni, dopo la lettura della scheda, che questa ipotesi sia stata verificata? ispondi scrivendo un testo di non più di 150 parole che sintetizzi il contenuto della scheda e che affronti i seguenti punti: a. definizione di motore primario; b. evoluzione dei motori primari dall età antica; c. origine e diffusione dei mulini ad acqua; d. origine dei mulini a vento; e. applicazioni dei mulini; f. rapporti sociali legati ai mulini. 7