История и философия техники
Шрифт:
В одном из храмов Египта была установлена статуя прорицательницы Сивиллы, которая изливала из своих грудей теплое молоко в подставленные сосуды. Устройство этого автомата сегодня кажется несложным. На четырех колоннах держался герметически закрытый купол. Из него потайная труба шла в постамент, на котором высилась фигура Сивиллы. В постаменте был скрыт бак с теплым молоком. Как только под куполом зажигались два жертвенных светильника, внутри купола расширявшийся от нагревания воздух шел по трубке, давил на молоко в баке, и молоко поднималось по другой трубке до уровня груди статуи.
Механические диковинки
В Древнем мире при дворах некоторых властителей любимым развлечением была демонстрация механических диковинок. Александр Македонский видел в Малой Азии дерево, на котором жили искусственные птицы.
Аристотель рассказывает о деревянной Афродите, жестами отвечавшей на вопросы благодаря заключенной внутри ее ртути.
Анаксимандр изобрел гномон, указывающий солнцестояния и равноденствия, а также соорудил солнечные часы, а возможно, и небесный глобус, нарисовав на нем очертания Земли и моря.
Платону приписывают изобретение водяного будильника. Этот будильник должен был собирать ранним утром учеников академии на лекции и занятия с учителем. Конструкция будильника была следующей. Объемистая клепсидра вмещает количество воды, достаточное на 6 часов. Она покрыта крышкой, в верхней части ее имеется вкладыш с ситом для задержания земляных примесей. Клепсидра вставлена в треножник, покоящийся на подставке. Трубка, через которую вытекает вода, сквозь доску подставки проходит в нижнее помещение, которое может быть закрыто, но нарисовано открытым, чтобы показать обе воздушные камеры, стоящие одна на другой. Вода, капающая из клепсидры, постепенно собирается на дне верхнего сосуда и поднимается вверх здесь и одновременно в узком промежутке между внешней и внутренней трубками. Количество воды рассчитано так, чтобы вода, достигнув высоты внутренней трубки, перелилась через ее край, который сверху открыт, и с силой, сплошным током, обрушилась в нижний ящик с клапаном. Сдавленный воздух не находит другого выхода, кроме верхней левой трубки, которая по телу флейтиста поднимается до флейты, где трубы, устроенные внутри, начинают звучать под действием силы выходящей струи воздуха.
С древнейших времен дошли до нас описания механизмов, которые воспроизводили различные движения животных и человека. Так, например, в IV в. до н. э. тарентский философ и математик Аркит изготовил деревянного голубя, который был похож на настоящего и мог даже летать, приводя в изумление вельможных зрителей.
По утверждениям летописцев, египетский фараон Птолемей Филадельфийский (III в. до н. э.) располагал устройством, подражавшим действиям человека.
Для того чтобы яснее увидеть отличие современной инженерной деятельности от ремесленной технической деятельности периода Античности, ученые считают необходимым рассмотреть понятие techne (это слово не имеет точного эквивалента в современном языке), которым древние греки называли любое человеческое мастерство: как ремесло, так и художественное искусство, например, искусство риторики, и вообще любую человеческую деятельность, требующую профессионального мастерства.
В «Воспоминаниях о Сократе» Ксенофонта Сократ спрашивает изготовителя воинских доспехов о принципах его «техне». Он спрашивает, почему его доспехи стоят больше, чем у других ремесленников, если тот не делает их более прочными или из более дорогих материалов. И ремесленник отвечает, что его цены больше потому, что он делает отдельные части доспехов лучше соотносящимися.
Далее выясняется, что он не следует какому-то единому стилю или правилу пропорциональности, а подгоняет доспехи к каждому заказчику. Тем не менее он делает доспехи в соответствии с неким общим принципом: доспехи не должны действовать угнетающе на их владельца, а их совокупный вес должен распределяться по отдельным частям тела пропорционально их способности нести тяжесть. В то же время должна быть предусмотрена свобода перемещения владельца доспехов так, чтобы, когда он выпрямляется или сгибается, эти доспехи не беспокоили его.
Покупая же разукрашенные и позолоченные доспехи, если они соответственно не подогнаны, владелец их приобретает позолоченные и разукрашенные неприятности. Итак, общий принцип этого изготовителя доспехов – максимальная защита с минимальными помехами и ограничениями движению воина. Этот пример хорошо иллюстрирует тот род практического мышления, которым должен обладать человек «техне».
Примерно о том же говорил и Аристотель в своей «Политике»: «В некоторых случаях не один только мастер является единственным и наилучшим судьей, именно там, где дело понимают и люди, не владеющие искусством; например, дом знает не только тот, кто его построил, но о нем еще лучше будет судить тот, кто им пользуется, т. е. домохозяин; точно так же руль лучше знает кормчий, чем мастер, сделавший руль, и о пиршестве гость будет судить правильнее, нежели повар».
Ученые не перестают удивляться тому явлению, что ремесло, решение ряда инженерных задач, строительное дело в Греции уже в VI в. до н. э. было на довольно высоком уровне, в то время как наука была тогда еще в самом зачаточном состоянии. Зато в последующие три столетия греческие науки бурно развиваются. Особенных успехов достигли к началу III в. до н. э. математика и астрономия. Но обе эти науки, чисто теоретические, никак не отразились на развитии техники. Они и не ставили перед собой сколько-нибудь серьезных практических задач, за исключением, может быть, календаря. О великих успехах философии, логики, медицины не говорим, так как по существу своему они не могли иметь технических выходов. Только во времена Архимеда зародилась та отрасль науки, которая могла бы оказать положительное воздействие на технический прогресс, т. е. теоретическая механика. Даже Аристотель, бесспорный гений, имел лишь примитивные представления о естественных и насильственных движениях или о роли воздуха при движении брошенных тел.
Существовали лишь две области техники, развитие которых в классическую эпоху греческой цивилизации были отмечены более или менее заметными успехами.
Первая – театральная техника, одним из элементов которой были подъемные механические устройства. Именно для обозначения этих механизмов стало применяться греческое слово machina (сооружение).
Второе – военное дело, приведшее к созданию метательной артиллерии и новых типов военных судов.
Специфической отраслью техники являлась возникшая в III в. до н. э. пневматика, под которой понималось использование давления воздуха для создания различного рода механических устройств. Основателем этой отрасли считается Ктесибий, современник Архимеда. Другим «пневматикой» был Филон из Византии, возможно, ученик Ктесибия. И Ктесибий, и Филон были прежде всего изобретателями-практиками.
Первой попыткой теоретического осмысления действия различного рода механизмов считают трактат «Механические проблемы», ранее приписывавшийся Аристотелю и до сих пор включаемый в свод аристотелевских сочинений, но на самом деле написанный в более позднюю эпоху, скорее всего, в Александрии в III или II в. до н. э. Этот трактат для историков механики представляет значительный интерес.
Автоматы Герона Александрийского
Первый в мире автомат, работающий при опускании в него денег, был сконструирован в Александрии местным изобретателем Героном Александрийским и предназначался для использования в храмах. Идея механизма состояла в том, что верующему следовало опустить пятидрахмовую бронзовую монету в щель и взамен получить немного воды для ритуального омовения лица и рук перед входом в кран. В конце дня жрицы собирали пожертвования. Нечто подобное делается в некоторых современных римских католических соборах, где люди опускают мелочь в автоматы, чтобы зажглись электрические свечи. Примерно такие же автоматы действуют в некоторых музеях и даже на малолюдных улицах.
Автомат Герона Александрийского работал следующим образом. Монетка падала в небольшую чашечку, которая подвешивалась к одному концу тщательно отбалансированного коромысла. Под ее тяжестью поднимался другой конец коромысла, открывал клапан, и святая вода вытекала наружу. Как только чашечка опускалась, монетка соскальзывала вниз, край коромысла с чашечкой поднимался, а другой опускался, перекрывая клапан и отключая воду.
Впрочем, нечто подобное было изобретено тремя столетиями раньше Филоном Византийским. Это был сосуд со встроенным внутрь довольно загадочным механизмом, позволявшим гостям мыть руки. Над водопроводной трубой была вырезана рука, державшая шар из пемзы. Когда гость брал его, чтобы вымыть руки перед обедом, механическая рука исчезала внутри механизма и из трубы текла вода. Через какое-то время вода переставала течь и появлялась механическая рука с новым куском пемзы, приготовленным для гостя. Можно предположить, что механическое чудо, изобретенное Филоном, работало на тех же принципах, что и автомат; Филон не оставил детального описания своего исключительного изобретения.