Текст книги "Древние изобретения"
Автор книги: Питер Джеймс
Соавторы: Ник Торп
Жанры:
История
,сообщить о нарушении
Текущая страница: 10 (всего у книги 48 страниц)
ПЛАНЕРЫ
Некоторые самые труднообъяснимые легенды Древней Индии рассказывают о летающих механизмах. Например, сборник рассказов X в. н. э., куда включены легенды, написанные на много столетий раньше, повествуют о том, как один из героев совершил воздушное путешествие на механическом петушке. Секрет изготовления таких летающих механизмов, подчеркивается в легенде, был известен только грекам.
На чем основывается эта древняя легенда? По-видимому, древнегреческие инженеры проводили эксперименты с летательными аппаратами тяжелее воздуха, и преувеличенные слухи об их достижениях дошли до Индии. Прежде всего речь идет об Ар хите, ученом из Таренты в Южной Сицилии, который жил около 400 г. до н. э. Возможно, до Архимеда он был величайшим греческим инженером и прославился тем, что создал летающую голубку, названную греческими и римскими писателями позднейшего времени одним из чудес древнего мира. Рассказывают, что эта деревянная голубка летела за счет струн воздуха, "спрятанного внутри". Вопрос о механизме, который приводил в движение голубку Архита, был предметом многочисленных споров, хотя ссылка на воздух внутри аппарата предполагает наличие пневматической движущей силы.
Опыт Архнта, должно быть, стал именно тем примером, которому должны были последовать египетские инженеры из Александрии (см. "Введение" в разделе Техника и технологии). Любопытная археологическая находка в Северной Египте,
по-видимому, подтверждает этот факт. Коллекция реликвий IV– III вв. до и. э. была найдена в 1898 г. в Сахаре и сдана в Каирский музей. Один из предметов, небольшой деревянный планер с размахом крыла около 7 дюймов, был выставлен напоказ вместе с моделями птиц. В 1969 г. он привлек внимание доктора Халила Мессиха, врача, увлеченного астронавтикой. Мессиха обратил внимание, что предмет, с одной стороны, чем– то напоминал птицу, а с другой стороны – модель аэроплана: хвост его был в вертикальном положении, а крылья плоские, что указывало на значительную степень аэродинамического опыта его конструкторов.
Однако, хотя он и летал, нет оснований считать, что найденный в Сахаре планер был более чем игрушкой. Хотя древнегреческие инженеры могли приобрести значительный опыт экспериментирования с аппаратами тяжелее воздуха, им так и не удалось отправить в полет человека.
Сахарский планер.
ВОЗДУШНЫЕ ШАРЫ
Как и воздушные змеи, воздушные шары, наполняемые теплым воздухом, впервые были изобретены китайцами. Более 2000 лет назад они уже делали миниатюрные шары из пустых яичных скорлупок. Китайские дети вставляли в них сухие стебли растений, держали над огнем, чтобы нагреть внутри воздух, и запускали. По-видимому, до средних веков, когда воздушные шары стали использоваться в военных целях, эта игра не была предметом научных экспериментов. Монголам стало известно о воздушных шарах примерно в 1200 г. н. э. от их новых китайских подчиненных.
Существует несколько европейских описаний использования воздушных шаров в битве при Легнице, где поляки сражались с монгольскими захватчиками в 1241 г. Воздушный шар монголов представлял собой ветровой конус в форме дракона с горящим факелом в пасти, из которой вырывались устрашающие пламя и дым, он служил либо сигнальным устройством, либо знаменем для сбора монгольских войск.
Венецианский инженер Джованни ди Фонтана около 1425 г. предложил использовать нагретый воздух для подъема людей, однако он оставил это намерение, сочтя его неосуществимым и опасным (см. "Парусные и ракетные экипажи"). Страх перед полетом, похоже, не пугал древних инженеров племени наска в Перу. Линии на необитаемой равнине Наска на побережье Перу известны всему миру в значительной степени благодаря необычайной самоотверженности немецкой женщины-математика Марии Райхе, которая безвозмездно проводила их съемку на местности с 1946 г. Они тянутся на мили через плато, обычно по прямой линии, однако иногда образуют гигантские фигуры пауков, птиц и рыб. Поистине они заслуживают звания самого большого произведения искусства в мире. Несмотря на то, что по археологическим свидетельствам они были созданы в период между 500 г. до н. э. и 900 г. н. э., назначение их остается тайной. Линии нельзя как следует рассмотреть с земли, а во многих случаях они заметны только с высоты. Это побудило приверженцев теории о древних астронавтах, якобы однажды посетивших Землю, использовать это место как доказательство. Однако ничего даже отдаленно свидетельствующего о "внеземном" происхождении линий не было когда-либо найдено.
Гораздо более правдоподобное объяснение того, почему фигуры различимы лишь с высоты, предложили члены международной организации исследований из Майями. В легендах инков, завоевавших эту территорию тысячи лет спустя после исчезновения культуры наска, говорится о мальчике по имени Антаркви, который, летая над позициями врагов, сообщал сведения об их расположении инкам. Единственным технически возможным способом осуществления подобного полета был воздушный шар из хлопчатобумажной ткани. Глиняные изделия насков иногда украшались рисунками тех предметов, которые могли бы быть воздушными шарами или змеями со свисающими длинными лентами и линиями, а на текстильных изделиях насков часто изображались летающие люди. Идея полета явно имела важное значение для насков.
Некоторые фигуры гигантских животных на плато Наска, различимые с высоты: колибри, обезьяна, паук.
Простые куски ткани, найденные в разграбленных могилах насков, вызвали у исследователей больший интерес, чем текстильные изделия с рисунками. Когда ее сравнили с современным материалом для изготовления воздушных шаров, то оказалось, что древняя ткань имеет более плотное плетение нитей. В самом деле, доисторические перуанцы сделали одно из самых тончайших текстильных изделий в древнем мире. Исследователи изучили возможность изготовления насками воздушных шаров, сконструировав собственный воздушный шар под названием "Кондор I". Он был сделан из хлопчатобумажной ткани и дерева и оснащен корзиной из тростника озера Титикака для подъема людей. Воздушный шар должны были наполнить горячим дымом, полученнымпри сгорании очень сухого дерева. Для этого, по-видимому, и делались "ямы для обжига" – круглые участки скал диаметром 30—50 футов, опаленные сильным огнем, которые и были обнаружены в конце многих прямых линий насков.
23 ноября 1975 г. американец Джим Вудмэн из Организации исследователей и английский воздухоплаватель Джулиан Нотт поднялись на "Кондоре I" на высоту 380 футов, пробыли в воздухе несколько минут, а затем благополучно приземлились, завершив таким образом замечательную часть экспериментальной археологии. Конечно, это не доказывает, что древние наски поднимались в воздух, однако такая возможность существовала. Мария Райхе была в этом убеждена. Когда ее попросили прокомментировать полет "Кондора I", она сказала: "Я уверена, что древние перуанцы летали. Я плакала от волнения. Это кульминация моей работы".
Последним интересным, но малоизвестным фактом является то, что братья Монгольфье из Парижа не первыми поднялись на воздушном шаре. Эта честь принадлежит бразильскому священнику-иезуиту отцу Бартоломео де Гусма, который продемонстрировал свой наполненный горячим воздухом воздушный шар при португальском дворе в Лиссабоне в 1709 г. Может быть, его вдохновили легенды или воспоминания южноамериканских индейцев об успешных полетах примерно за две тысячи лет до наших дней?
Техника и технологии
ВВЕДЕНИЕ
Каждые несколько лет появляется статья, в которой оспаривается роль Древней Греции как родины "настоящих ученых". Читателей этой книги, возможно, удивит сама постановка такого вопроса. Несмотря на все контраргументы сомнения в достижениях греческих исследователей оказались на редкость живучи. Смысл их в том, что греки якобы не были подлинными учеными, так как они не делали своих заключений из наблюдений над опытами, а занимались "чистой" наукой (т. е. математикой) и пренебрегали любым практическим применением своего ума. Эти доводы являются полнейшей бессмыслицей; о том "что греки, в конце концов, были настоящими учеными", свидетельствуют два любимых примера школы Пифагора и Страто. Пифагора, величайшего из греческих мудрецов VI в. до н. э., цитируют чаше всего. Он был одаренным математиком, более всего известным благодаря своим геометрическим теоремам, которые справедливо или по ошибке приписали ему. Будучи широко известным философом, Пифагор также учил доктрине перевоплощения, уважительному отношению ко всем живым существам и строгому вегетарианству (см. "Введение" в разделе Пища, напитки, наркотики), учению, очень похожему на учение его современника Будды. Мистическая острота учения Пифагора позволяет легко приклеить ему ярлык "квазиученого". Однако на самом деле его математическая теория музыкального ряда непосредственно основана на опытах с различными по весу молоточками и разными по длине струнами (см. "Музыка и ее запись" в разделе Спорт и отдых).
К III веку до н. э. философия и экспериментирование воплотились в изящно-стройной системе Страто, физика, возглавлявшего Афинский лицей (между 287—269 гг. до н. э.).
Его оригинальные произведения утеряны, однако о ясном и удивительно современном характере его мышления можно судить по отрывку об опытах с воздухом, который сохранился в произведениях инженера Герона, жившего позднее: "Прежде всего мы должны исправить общее заблуждение. Необходимо четко понять, что сосуды, которые обычно считают пустыми, на самом деле не пустые, а наполнены воздухом. Согласно современным теориям, воздух состоит из мельчайших частиц материи, которая зачастую невидима для нас. Соответственно, если налить воды в явно пустой сосуд, объем вытесненного воздуха будет равен объему налитой воды.
Чтобы это доказать, проделайте следующий опыт. Возьмите кажущийся пустым сосуд. Переверните его вверх дном, стараясь держать в вертикальном положении, и погрузите в миску с водой. Даже если вы будете давить на него до тех пор, пока он не скроется под водой, ни капли воды не проникнет вовнутрь. Это доказывает, что воздух является материальным веществом, которое не позволяет воде проникнуть в сосуд.
Теперь просверлите отверстие в дне сосуда. В этом случае вода будет поступать через горлышко; воздух будет выходить из отверстия. Это является доказательством того, что воздух – материальное тело".
Вода поднимается только до точки А, пространство В запасено воздухом, который представляет собой газообразное вещество.
Простой школьный опыт показывает, что воздух является веществом, которое заполняет пространство, как сказано в учебнике для начинающих викторианской эпохи (1880 г.). Подобный опыт, как и многие другие, был поставлен в Александрии около 200 г. до н. э., чтобы продемонстрировать законы пневматики.
Это наиболее простой из многочисленных опытов Страто, иллюстрирующих свойства газов. Подобные опыты для начинающих физиков все еще демонстрируются в учебных классах по всему миру. В свете этих примеров утверждения о том, что в древнем мире якобы не было "настоящих ученых", выглядят совершенно странными.
Прежде чем стать директором Афинского лицея, Страто был вызван в Египет в Александрийский дворец в качестве наставника будущего фараона Птолемея II. Александрии, основанной Александром Македонским в 332 г. до н. э. после завоевания Египта, суждено было стать научным центром древнего греческого мира. В результате поразительных завоеваний Александра границы этого мира расширились от Балкан до севера Африки и Индии; греческая культура слилась с персидской, вавилонской и египетской и расцвела, как новый гибрид эллинской цивилизации под покровительством династий, основанных военачальниками Александра после его смерти в 323 г. до н. э. В Египте царственный род, основанный Птолемеем I, правил до смерти последней из этой династии – Клеопатры в 31 г. до н. э.; эти 300 лет Птолемеи правили как просвещенные деспоты, вкладывая огромные деньги в развитие искусства и науки.
Страто хорошо потрудился, чтобы привить своему царственному ученику интерес к науке. Став фараоном, Птолемей II (285—246 гг. до н. э.) питал маниакальную страсть к инженерным проектам и научным знаниям. Он построил Александрийский маяк, заново прорыл Суэцкий канал (см. "Маяки" и "Первый Суэцкий канал" в разделе Транспорт), основал престижный Александрийский университет, известный под названием Мусейон, и великолепную библиотеку. Проводя смелую политику в области образования, он повсюду посылал своих представителей, чтобы по крупицам собирать знания о каждом интересном предмете (см. "Введение" к разделу Средства информации и связи).
Во времена правления Птолемеев Александрия оставалась непревзойденным центром образования и после завоевания ее римлянами в 31 г. до н. э. продолжала оставаться
Фараон Птолемей II (285—246 гг. до н. э.), делающий подношение богине Исиде. Благодаря Птолемею – покровителю науки – были достигнуты необычайные успехи в инженерном искусстве греко-египетского города Александрия в последующие 300 лет.
"университетом Средиземноморья". На плодородной интеллектуальной почве Александрии взошло несколько гигантов древнего инженерного искусства. Первым из них был сын цирюльника Ктесибий, который начал свою карьеру как изобретатель приспособлений для регулировки зеркал в салоне своего отца. Он проявил склонность к созданию мелких механических новинок и в 270 г. до н. э., говорят, сконструировал поющий рог изобилия для статуи супруги Птолемея II. В его ныне утерянной книге описывались механические опыты и изобретения, однако от авторов более позднего времени, пользовавшихся ею, нам известно, что Ктесибий подготовил действующие механизмы водяных насосов, водяных часов и водяного органа (см. "Клавиатуры" в разделе Спорт и отдых).
Другим великим эллинским инженером был Филон Византийский (Стамбул, II в. до н. э.), самый одаренный ученый. Будучи по профессии военным инженером, он работал как в Александрии, так и на Родосе. Его главный труд об использовании научных знаний в военном деле изложен в 9-томном трактате, большая часть которого дошла до нас (см. "Катапульты и арбалеты" в разделе Военная техника). Однако он также разделял увлечения александрийцев разного рода безделушками. Одним из его изобретений была восьмигранная чернильница с отверстиями на каждой стороне. Можно было перевернуть восьмигранник любой стороной кверху – и чернила не проливались. Секрет заключался в том, что чернильница находилась в центре хитроумно установленных концентрических металлических колец, известных под названием "карданов подвес", и сохраняла устойчивость независимо от положения. Карданов подвес был заново изобретен (или идея была навеяна приведенной чернильницей?) во времена китайской династии Хань около 100 г. до н. э. (см. "Ароматические средства" в разделе Личные вещи и украшения) и снова открыт (а может, заимствован из Китая?) в Европе в XIII в. – в обоих случаях для использования в кадиле с ладаном. В 1546 г. испанцы усовершенствовали китайское изобретение компаса (см. раздел Транспорт), подвесив его на кардановом подвесе, что позволяло компасу сохранить стабильное положение несмотря на внешние колебания. Разумно предположить, что главным вкладом европейцев в усовершенствование компаса было явно новое применение сконструированной греками 18 столетий назад действующей игрушки.
Очаровательная безделушка золотого века эллинского инженерного искусства – изобретена Филоном (II в. до н. э.). Гнездо с моделями птенцов прикреплено к трубообразному "дереву" (А), припаянному к крышке сосуда с отверстием. Птица-мать сидит в гнезде на внутренней трубе (В), которая проходит сквозь дерево до плавающей платформы (С) с опорами (D) и крепится к ее основанию. В трубе (В) находится длинный провод (Е), проходящий через платформу, один из его концов прикреплен ко дну кувшина, другой – к крыльям птицы. Хрупкая модель змеи прикреплена к поплавку (F).
Если через отверстие налить воды или вина, то маленький поплавок (F) поднимается и змея угрожает птенцам в гнезде. Когда же жидкость поднимается достаточно высоко, платформа (С) с трубой (В) тоже поднимаются и выталкивают птицу. Она распускает крылья и принимает воинственную позу над змеей. Если слить жидкость (вынуть пробку в дне), то змея опускается вниз на своем поплавке (F). Платформа (С) тоже опускается, пока не застопорится опорами (D). Птица-мать складывает крылья и обретает спокойствие.
И наконец, о Героне. Проживая в Александрии в конце I в. н. э., он явился продолжателем долгой традиции передового инженерного искусства, особенно в пневматике и связанных с ней областях. Перечень его изобретений довольно ошеломляющий – от ручных приспособлений, таких как самозаправляющаяся масляная лампа, до геодезического инструмента, ставшего прототипом современного теодолита (см. "Устройство тоннелей" в разделе Обработка земли и добыча полезных ископаемых). Другие же изобретения включают разнообразные автоматы и механизмы для использования в театре и для хитроумных приспособлений в египетских храмах.
Игрушка, сконструированная Героном в I в. н. э., восстановлена в эпоху Возрождения. Нагретый от костра воздух поступает вверх по изогнутым трубам и вращает платформу с танцорами.
В последние годы возник вопрос об этническом составе александрийских пионеров в области высоких технологий. Были ли они греками или египтянами по происхождению? Многие темнокожие ученые сегодня справедливо доказывают, что уроженец Александрии Герон вполне мог быть чистокровным египтянином и что нам следует представить его скорее с африканскими чертами лица, чем с европейскими. У него было греческое имя, однако многие жители Александрии негреческой национальности носили греческиеимена, и он часто писал с позиции египтянина, когда описывал греко-римской публике обычаи храмов, для которых он сделал по заказу свои изобретения. Однако настоящий ответ заключается в том, что ни Европа, ни Африка не могут исключительно претендовать на гения Александрии. Скорее, необычайные его успехи следует рассматривать как дар великой культуры и интеллектуальной кузницы, какой была Александрия.
Как писал Бенджамин Фарринггон в своей классической работе "Греческая наука: се значение для нас", "с наукой Александрии и Рима мы поистине на пороге современного мира". Но даже у Фаррингтона были некоторые слабые стороны, когда он подошел к оценке поистине передовой природы древней науки. Кроме одной неохотно сделанной ссылки на использование магнетизма для сверхъестественных зрелищ в храме, Фарринггон полностью избегает темы "магнетизма и электричества". Отсутствие в его алфавитном указателе этих слов является шокирующим пренебрежением по отношению к живому интересу древних к пониманию и использованию этих сил. Трудно представить себе, почему знакомство древних с электричеством может не иметь "значения для нас" – само слово происходит от опытов древних греков с янтарем (electron по-гречески "янтарь"). Фарринггон также почему-то умалчивает об одном из самых важных открытий в истории науки – древнегреческом счетном устройстве, найденном в 1901 г. неподалеку от острова Андикитира на месте кораблекрушения I в. до н. э. Этот случайно сохранившийся замечательный образец высочайшей древней техники сделал полный переворот в нашем представлении о греческом и римском инженерном искусстве.
Такого рода выдающиеся достижения древнего мира не ограничивались лишь Римской империей. На Востоке вавилонские ученые совершили удивительный скачок в физике, изобретая первые электрические аккумуляторы. Огромное количество важнейших достижений в технике, по– видимому, было сделано в Европе и на Дальнем Востоке (см. "Римский одометр" в разделе Транспорт и "Водяные и ветряные мельницы" в разделе Обработка земли и добыча полезных ископаемых). В самом деле, великий китайский изобретатель Чжан Хэн (начало II в. н. э.) пользовался механизмами, которые были описаны специалистом в области истории китайской науки Джозефом Нидхэмом как "явно александрийского типа". Около 100 г. н. э. на римских картах стал появляться Китай, тогда как сирийские купцы уже давно были знакомы с шелковыми путями между Средиземноморьем и Дальним Востоком (см. "Изготовление карт" в разделе Транспорт). Мы должны серьезно учесть возможность того, что даже в тот древний период весть о научных открытиях распространялась от Европы до Китая и взаимное влияние двух регионов сыграло свою роль в научном золотом веке начиная с III в. до н. э. и по II в. н. э.
Взрыв научной активности в эти времена привел Старый Свет к стадии "высокой технологии", которая является близким отражением нашей, как в ее стремлениях, так и в достижениях. Тем не менее ей не удалось спасти породившую ее цивилизацию. Как заметил профессор Дерек де Солла Прайс, главный эксперт по счетному устройству с Андикитиры, "немного страшно узнать, что прямо перед падением своей великой цивилизации древние греки так близко подошли к нашей эпохе не только своим мышлением, но и своей научной технологией".
