Античная техника

Приступая к обзору достижений античной физики, мы должны отдать себе полный отчёт в её возможностях и ее характере. Как было сказано в введении, античная наука развивалась на базе рабовладельческого строя. Это определило задачи и содержание её. Несмотря на довольно большой запас наблюдений, несмотря на призывы к опыту таких философов, как Аристотель, античная наука не могла быть экспериментальной наукой. Эксперимент, тесно связанный с ремеслом, с рукоделием, не мог пользоваться уважением и признанием у древних. Древние высоко ценили силы мысли и считали унижением пользоваться вспомогательными экспериментальными средствами для облегчения её работы. Платон порицал пифагорейца Архита Тарентского, прибегавшего к механическим приёмам и моделям для уяснения геометрических фактов. Плутарх, римский историк, рассказывая об Архимеде, извиняет его технические занятия необходимостью защиты родного города. Рабовладельческий строй не стимулировал развития экспериментальной науки и техники. Рабовладельческий строй не мог поставить задачи, решение которой вызвало промышленную революцию в XVIII веке, задачи построения рабочей машины, машины-орудия, а "рабочая машина - это такой механизм, который, получив соответственное движение, совершает своими орудиями те самые операции, которые раньше рабочий совершал подобными же орудиями" (Маркс). Проблема замены или облегчения рабского труда рабочей машиной не могла быть поставлена в рабовладельческую эпоху. Орудия сельскохозяйственного и промышленного производства оставались на низкой ступени развития. Раб ненавидел свой подневольный труд и не стремился к повышению его производительности, рабовладелец не желал войти в излишние расходы по облегчению дешёвого рабского труда.

Однако нельзя отсюда сделать вывода, что античная техника была развита очень слабо. Наоборот, в меру своих задач, античная техника достигла высокого уровня. Мы уже упоминали о гражданских сооружениях римлян: общественных зданиях, дорогах, водопроводах, вызывающих и в наше время удивление:

... в наши дни вошёл водопровод, 
сработанный ещё рабами Рима.

(Маяковский)

Рис. 9. Египетские весы

Изучение классических образцов греческой и римской архитектуры является необходимым элементом в образовании современного архитектора. В свою очередь, сами греки удивлялись постройкам египтян и древнейшим памятникам микенской и критской культур, называя их постройки "циклопическими". Действительно, грубые массивные плиты, из которых сложены эти постройки, создают впечатление, что они изготовлены и передвинуты не руками людей, а руками сказочных великанов - "циклопов". Очевидно, что подобного рода сооружения могли производиться только властителями, имевшими в своём распоряжении огромнейшие массы рабов. Но и при этом условии столь же очевидно, что при постройках применялись простейшие приспособления: рычаги, наклонные плоскости. Действительно, эти так называемые "простые машины" известны с древнейших: времён. Изображения чашечных весов в египетских папирусах (рис. 9) - наилучшее свидетельство знакомства древних египтян с равноплечим рычагом. Египетский же колодезный "журавль" (шадуф) (рис. 10) - свидетель знакомства с неравноплечим рычагом. Знакомство с этими машинами было и у древних греков. Вёсла и рули греческих галер являются доказательством этого.

Рис. 10. Египетский шадуф

Рис. 11. Египетский парусный корабль

Вообще развитое кораблестроение у греков предъявляло высокие технические требования. Вопросы пловучести, устойчивости и управляемости кораблей практически стояли перед ними и решались эмпирически. Техника греков ушла вперёд сравнительно с египетской. Уже упомянутый нами Архит из Тарента (430-365), как говорят, является изобретателем блока, винта и автоматического деревянного голубя. В "Механических проблемах" псевдо-Аристотеля упоминаются следующие приспособления: рычаг, колодезный журавль с противовесом, равноплечие весы, безмен, клещи, клин, топор, кривошип, вал, колено, каток полиспаст, гончарный станок, центрофуга, руль и зубчатые колёса.

Рис. 12. Изготовление металлических изделий в Египте

Рис. 13. Бесконечный винт

В александрийский период техника, в особенности военная и морская, достигла ещё более высокого уровня. Гениальному Архимеду приписывается около сорока изобретений. Из них особенно известны бесконечный винт (рис. 13) и водоподъёмник (архимедов винт) (рис. 14).

Рис. 14. Архимедов винт

Особенно высокого уровня достигли строительная и военная техника у римлян. Весы, найденные в Помпее (рис. 15), показывают, с какой виртуозностью римляне пользовались законами рычага. Но если эти изящные весы ещё производят впечатление игрушек, то приводимые у Витрувия^* описания подъёмников доказывают, что римляне широко использовали при сооружениях свойства рычагов, блоков и воротов. Тот же Витрувий упоминает и о двигательных приспособлениях: ступальное колесо и водяные мельничные колёса.

^* (Марк Витрувий Поллион - римский инженер и архитектор при Юлии Цезаре и императоре Августе (46 г. до н. э.). Оставил знаменитое сочинение "Об архитекторе".)

Рис. 15. Весы из Помпеи

В военном деле римляне широко применяли стенобитные машины (тараны), метательные башни и артиллерию (рис. 17, 18 и 19): баллисты, стреляющие каменными ядрами, и катапульты, мечущие дротики и стрелы. Некоторые из этих машин представляли в своём роде чудеса техники. Но вся эта техника, несмотря на её высокий уровень, не выходила из круга статических проблем. В конечном счёте, как указывает Папп Александриец (годы деятельности 305-284), всё сводится к пяти простым приспособлениям: ось с колесом (ворот), рычаг, полиспаст, клин и бесконечный винт. Иных задач, кроме статических, эта техника к науке не предъявляла. Вот почему, оценивая достижения физики античного периода, мы не должны удивляться низкому уровню античной динамики сравнительно со статикой. А принимая во внимание слабое развитие эксперимента, не следует ожидать, чтобы такие области физики, как теплота, электричество, магнетизм и акустика, которые требуют для своего развития тщательных экспериментальных исследований, вышли у древних из зачаточного состояния. Статика, тесно связанная с ней геометрия и, в свою очередь, базирующаяся на геометрии геометрическая оптика - вот основные достижения античной физики.

Рис. 16. Подъемный кран