2000 №4

Инженеры древней Эллады

Б. КОЛТОВОЙ, инженер.

Вклад Древней Греции в сокровищницу мировой культуры огромен. Мы и сегодня не можем отвести взгляда от шедевров древнегреческой архитектуры, они поражают нас строгой соразмерностью линий, которая, вероятно, и создает неповторимое совершенство форм, заставляющее нас вновь и вновь любоваться Парфеноном. Рожденные вдохновением и искусным резцом древнегреческих скульпторов изваяния и ныне остаются гордостью величайших музеев мира. Сочинения Гомера, Эсхила, Эврипида, Софокла и других драматургов и поэтов древности — с них мы начинаем изучать историю всемирной литературы. Философские учения древнегреческих мудрецов легли в фундамент наук, познающих мир. А плеяда блестящих математиков, которую дала миру Древняя Греция? Анаксагор, Евклид, Архимед, Диофант, всем знакомый со школьных лет Пифагор — это они развивали основы арифметики, геометрии, алгебры, положили начало тригонометрии.

Один из античных бюстов Архимеда.

Куда меньше, к сожалению, известны другие великие изобретатели и механики Древней Греции. Их творения не сохранило время, поэтому лишь немногие их замыслы дошли до наших дней в трудах древних ученых и историков. Но и то, что известно, не может не поражать. Две тысячи лет назад древние греки умели делать многое из того, что — пусть в измененном, усовершенствованном виде — служит и сегодня. Автоматы для продажи «святой» воды — их приводила в действие монета, брошенная в щель приемника. Водяные часы, а также различные устройства, которые работали от энергии водяного пара (по сути, это были первые модели паровых двигателей). Механические кукольные театры, хитроумные системы рычагов и блоков, насосы и прессы.

Правда, прообразы будущих машин, как правило, так и оставались лишь действующими моделями или своего рода игрушками для взрослых. Рабовладельческое общество древней Эллады не испытывало потребности в машинах, сберегающих труд. Мускульной силы рабов и тягловых животных вполне хватало для удовлетворения потребностей свободных граждан в те далекие времена.

И, несмотря на это, не имея социального заказа (как сказали бы мы сегодня), великие инженеры древности творили, создавали механизмы и устройства, восхищавшие, а порой и повергавшие в ужас современников.

Первым в плеяде кудесников технического творчества был великий Архимед, соединивший в себе мощь математического мышления с богатейшим воображением изобретателя. Размышляя о законах геометрии, он извлекал из нее практические выводы, которые трансформировались в конструкции водяных насосов, прессов, полиспастов, военных машин.

Его по праву считают создателем основ проектирования механизмов с использованием систем рычагов и блоков. Архимед строил такие механизмы главным образом для того, чтобы подтвердить правильность своих теоретических выводов и доказать свою правоту другим. Пожалуй, самую убедительную демонстрацию эффективности создаваемых механизмов Архимед вынужден был провести незадолго до своей гибели, в дни, когда на его родные Сиракузы напали римляне.

Винт Архимеда. С его помощью можно было перегонять воду на более высокий уровень.

Вариант такого же винта служил основой подъемного механизма.

Войска римского консула Марцелла осаждали Сиракузы и с суши и с моря, но оказались бессильными перед Архимедом и его машинами. Вот как рассказывает об этом Плутарх в труде «Сравнительные жизнеописания»:

«Итак, римляне напали с двух сторон, и сиракузяне растерялись и притихли от страха, полагая, что им нечем сдержать столь грозную силу. Но тут Архимед пустил в ход свои машины, и в неприятеля, наступающего с суши, понеслись всевозможных размеров стрелы и огромные каменные глыбы, летевшие с невероятным шумом и чудовищной скоростью, — они сокрушали все и всех на своем пути и приводили в расстройство боевые ряды; а на вражеские суда вдруг стали опускаться со стен укрепленные на них брусья, и либо топили их силою толчка, либо, схватив железными руками или клювами вроде журавлиных, вытаскивали носом вверх из воды, а потом, кормою вперед, пускали ко дну, либо, наконец, приведенные в круговое движение скрытыми оттяжными канатами, увлекали за собой корабль и, раскрутив его, швыряли на скалы и утесы у подножия стены, а моряки погибали мучительной смертью. Нередко взору открывалось ужасное зрелище: поднятый высоко над морем корабль раскачивался в разные стороны до тех пор, пока все до последнего человека не оказывались сброшенными за борт или разнесенными в клочья, а опустевшее судно разбивалось о стену или снова падало в воду, когда железные челюсти разжимались…

…Марцелл, не видя иного выхода, и сам поспешно отплыл и сухопутным войскам приказал отступить. На совете было решено ночью, если удастся, подойти вплотную к стене: сила натяжения канатов, которыми пользуется Архимед, рассуждали римляне, такова, что придает стрелам большую дальность полета, и, стало быть, некоторое пространство вблизи полностью защищено от ударов. Но Архимед, по-видимому, заранее все предусмотрев, приготовил машины, разящие на любое расстояние, и короткие стрелы; подле небольших, но часто пробитых отверстий в стенах были расставлены невидимые врагу «скорпионы» (стрелометательные машины. — Прим. ред.), с малым натяжением, бьющие совсем близко.

И вот, когда римляне подошли к стене, как они полагали, совершенно незаметно, их снова встретил град стрел, на головы им почти отвесно посыпались камни, а сверху отовсюду полетели дротики; и они отступили».

Римлянам казалось, что они борются с богами — столько бед обрушивалось на них неведомо откуда. Их можно было понять: большая часть Архимедовых машин была скрыта от глаз нападавших за городскими стенами. Едва заметив на стене веревку или кусок дерева, римляне разбегались кто куда в полной уверенности, что Архимед наводит на них какую-то новую машину.

В результате Марцелл вынужден был отказаться от дальнейших попыток взять Сиракузы штурмом.

Но в конце концов Сиракузы пали: Марцелл сумел найти слабое звено в обороне города и захватил его. Вот тогда-то и встретил свою смерть от меча легионера Архимед, погруженный в глубокие размышления над решением очередной задачи, овладевшей его мыслями.

Рисунок из книги Афанасия Кирхера (книга вышла в 1671 году) иллюстрирует идею великого Архимеда об использовании множества зеркал, концентрирующих энергию Солнца. Этим гигантским «солнечным зайчиком» можно было сжигать вражеские корабли.

Еще одно изобретение античных инженеров — катапульта-лук. Он был изобретен для правителя греческой колонии Сиракузы Дионисия Старшего в 399 году до новой эры. Катапульты разных видов и размеров были мощнейшим оружием в те времена.

Потомкам Архимед оставил свои труды по арифметике и геометрии, но не посчитал нужным обстоятельно описать принципы конструирования механизмов, основанных на применении систем рычагов и блоков. Тем не менее до наших дней дошли такие его изобретения, как полиспасты (они применяются в различных подъемниках), «архимедов винт» (загляните в мясорубку — она есть в каждой семье). Этот винт был положен Архимедом в основу насоса для перекачки воды на более высокий уровень. Он же — основа винтовых прессов. Архимед выдвинул идею использования множества зеркал для концентрации энергии солнечного света в одной точке, благодаря чему можно было поджигать вражеские корабли, оставаясь за городскими стенами.

Изобретенное Архимедом приспособление для борьбы с кораблями врага, осаждавшего Сиракузы (ныне Сиракуза, остров Сицилия). Вот как оно действовало.

1. С помощью специального соединения балка крана вращалась как горизонтально, так и вертикально, и «клешни» могли захватить вражеский корабль при приближении к стенам города.

2. Волы тянут канат. Это усилие передается через систему шкивов подъемного устройства, а естественная плавучесть корабля облегчает подъемную работу.

3. Когда корабль поднимали до предела, неожиданно ослабляли нагрузку на систему шкивов, и корабль падал в воду.

Спустя примерно три века Древняя Греция подарила миру еще одного гениального изобретателя и знаменитого математика — Герона Александрийского, оставившего потомкам не только формулу, позволяющую вычислить площадь треугольника, если известны длины его сторон:

но и описания различных механизмов.

Например, он объяснил принцип действия сифона, выдвинув тезис о существовании вакуума, и не преминул создать механическую игрушку: журавль, пьющий воду. Внутри туловища птицы, начиная от клюва и кончая ногой, проложена тоненькая трубочка, играющая роль сифона. А нога опирается на крышку резервуара, куда стекает вода. От размышлений о вакууме Герон переходит к проблемам создания устройств, действующих с использованием энергии нагретого воздуха и водяного пара.

Говоря о паровых машинах, мы обычно вспоминаем англичан — Ньюкомена и Уатта. Но справедливости ради надо сказать, что первую модель паровой машины создал Герон Александрийский. Более того, в этой модели он продемонстрировал принцип реактивного движения, тот самый, который позволяет сегодня запускать на орбиту Земли искусственные спутники и исследовать космос с помощью межпланетных автоматических аппаратов. Иначе говоря, Герон Александрийский сумел заглянуть на два тысячелетия вперед.

В наше время изощренных тонких технологий и ядерной энергетики могут показаться не слишком значительными достижения технической мысли инженеров Древней Греции. Но нельзя забывать, что они делали первые шаги по дорогам прогресса мировой цивилизации. И эти шаги намного опережали то время, в которое они жили.