Трактат Витрувия многократно переиздавался и пользовался особой популярностью в эпоху Возрождения. В 1542 г. римский архитектор Палладио основал Витрувиевскую академию.
Вновь и вновь приходится вспоминать великое греческое наследие, доставшееся Римской империи. Хотя Витрувий, например, говорил о желании воздать должное римским архитекторам, в своем труде он ссылался почти исключительно на греков. Варрон демонстрировал хорошее знание сельского хозяйства, однако в теоретических вопросах предпочитал опираться на достижения греческих мыслителей. То же относится и к Страбону.
Александрийская академия оставалась кладезем накопленных к тому времени знаний в разных областях науки и техники.
К сожалению, почти все изобретения древности анонимны. Их приписывают мифологическим героям и знаменитым людям, но сами они подчас признавались, что использовали или усовершенствовали приборы, механизмы, машины, которые уже существовали на то время.
Если создание сложных сооружений требует хорошей теоретической подготовки, то изобретения или усовершенствования технических приспособлений доступно тем, кто ими пользуется. Люди еще в каменном веке придумали капканы и петли для ловли зверей, самострелы, рыболовные принадлежности. Расширение хозяйственной деятельности сопровождалось изобретением блоков, полиспастов, рычагов, водоподъемников, мельниц…
Об этом приходится упоминать, прежде чем рассказать о знаменитом инженере, изобретателе Античности Героне. Он принадлежал к Александрийской академии, а значит, имел возможность использовать достижения своих предшественников.
Еще во времена Архимеда началось увлечение изобретением хитроумных механизмов и приборов – далеких предтеч современной разнообразной научной техники. К водяным часам – клепсидре – был приспособлен механизм со стрелкой. Было придумано качающее устройство, подобное всем известному пожарному насосу.
Герон из Александрии
Герон из Александрии, прозванный Механиком (ок. I в. до н. э. – I в. н. э.) – греческий изобретатель, математик, инженер, топограф. Его биография остается неизвестной. Работал он в Александрии как инженер и конструктор. Однако не были ему чужды и теоретические исследования. В трактате «Метрика» он обобщил достижения математики Античности. Привел формулу для вычисления площади треугольника, которую назвали его именем: √ р (р – а) (р – b) (р – с), где р = (а + b + c); а, b, с – стороны треугольника. Хотя есть сведения, что эта формула была известна еще Архимеду.
На основе своих опытов он определил, что воздух представляет собой тело, обладающее определенной плотностью и упругостью (что видно, например, при погружении опрокинутого пустого сосуда в воду). Анализируя свойства жидкости и газа, сделал заключение об атомном строении вещества.
Более всего он знаменит как изобретатель. Возможно, он преимущественно усовершенствовал имевшиеся приборы и механизмы, сам их мастерил. Работа Герона «Механика» – первая теория машин и механизмов. В ней описаны рычаг, ворот, клин, винт и блоки (полиспаст). Приведены соответствующие расчеты. Для рычага и блоков он установил правило, согласно которому выигрыш в силе компенсируется потерей во времени.
Используя зубчатую передачу, он изобрел измеритель пути, приспособленный к колесу (по этому принципу устроены современные таксометры).
Герону принадлежит первое обстоятельное сочинение, посвященное свойствам воздуха и сжатых паров – «Пневматика». Начинается оно так: «Занятие воздушными и водяными механизмами очень высоко ставилось древними философами и математиками. Необходимо поэтому привести в должный порядок всё издавна известное об этом предмете».
Описано им устройство, получившее название «Неронова шара» (в свободно вращающийся шар с двумя противоположно направленными трубками пар поступает из котла с кипящей водой, вращая шар благодаря реактивной силе). Но как выяснилось, его изобрел еще раньше византиец Филон. Как видим, принцип парового двигателя был известен людям более двух тысячелетий назад. Его изобретение определилось не потребностью общества, а интересом человека к изобретениям как таковым. Хотя в некоторых случаях они были призваны ошеломить верующих, показать им чудо с помощью техники.
Героном дано описание сифона (с объяснением принципа его действия), а также автоматов, действующих на сжатом воздухе или паре. Один из них открывал двери храма, когда на жертвенном алтаре зажигали огонь. Нагретый воздух, расширяясь, повышал давление в баке, содержащем воду. Часть ее выливалась через сифон в сосуд, подвешенный на блоке. Он становился тяжелее, опускался, а его движение передавалось на шарниры, которые открывали двери. Когда гасили огонь на алтаре, воздух охлаждался, вода из сосуда выливалась обратно в бак, сосуд возвращался в прежнее положение, и двери закрывались.
Другим сложным механизмом был музыкальный орган, где воздух в звучащие трубки нагнетался водой. Геронов автомат для отпуска «священной воды» явился прообразом современных автоматов, продающих напитки.
В сочинении «О диоптре» Герон описал прибор для измерения углов на местности (предок современного теодолита). Основой была доска с визирной (диоптрической) линейкой, подвижно укрепленной на штативе. Посредством ватерпаса и отвеса ее устанавливали горизонтально, а винтами поворачивали вокруг горизонтальной и вертикальной осей. Герон сообщил способ измерения высот и площади поля этим прибором, а также решения других задач (например, определения ширины реки, не переходя ее).
Этот труд Герона считается приоритетным, заложившим фундамент геодезии – точной науки, посвященной измерениям Земли и отдельных территорий.
Прочная система мироздания
Знаменитый поэт и мыслитель Публий Вергилий Марон (70–19 гг. до н. э.) утверждал, что задача римлян не познание мира, а его завоевание. Однако имперский Рим не только расширял свои пределы, захватывая новые территории и включая их в единую цивилизацию. Была необходимость и в изучении природы.
Вергилий в поэме о сельском хозяйстве «Георгики» призывал сначала основательно изучить территорию, прежде чем ее использовать. Он же четко сформулировал идею севооборота:
Также терпи, чтобы год отдыхало поле под паром, Чтоб укрепилось оно,
покой на досуге вкушая;
Или златые там сей – как солнце
сменится – злаки,
Раньше с дрожащим стручком
собрав горох благодатный.
…Так, сменяя плоды,
поля предаются покою.
Римлянам стала известна почти вся Европа (исключая Северную и частично Восточную). Завоеванную территорию они старались изучить. Некоторые римские путешественники добирались до Балтийского моря, дотоле неизвестного средиземноморцам.
Они торговали с Индией, знали о существовании Китая. Возможно, некоторым морякам удавалось добраться до Индокитая. Римляне проникали в глубь Африки до района озера Чад. По приказу Нерона две центурии в поисках истоков великой реки добрались до нильских болот.
Из отдаленных провинций стекались в столицу великой империи сведения о разных странах и народах. Использовались трактаты греческих мыслителей. Римские исследователи занимались систематизацией и обобщением накопленных материалов. Пользовались популярностью «хореографии» – описания местности.
Математически обоснованную модель мироздания создал александриец Птолемей, завершив концепцию Аристотеля. Она была обоснована именно с научной точки зрения. Только вот уровень науки того времени (да и много позже) укоренял некоторые ложные представления.
Признание Земли центром Мироздания соответствовало религиозным представлениям, согласно которым она предназначена людям, а небосвод является обителью богов.
Система Птолемея стала первой в мире завершенной и обоснованной на основе астрономических наблюдений и математических вычислений теорией строения Мироздания. Она была научной, ибо не противоречила известным на то время фактам и была приведена к стройной модели. Все это, однако, еще не стало залогом ее соответствия реальности.
Научная теория слишком редко бывает абсолютной. Она отмечает очередной этап достижений… или даже заблуждений, что тоже вовсе не исключено. Ведь любая теория не только обобщает факты, но и делает на этой основе определенные выводы, умозаключения, догадки.
Система Птолемея восторжествовала благодаря достижениям астрономов, математиков и механиков при отставании физики (в нашем понимании этой науки).
Птолемей Клавдий
Птолемей Клавдий (ок. 90 – ок. 160 гг. н. э.) – греческий астроном, географ, картограф, математик. Родился в Египте, работал главным образом в Александрии.
