Античная наука

О развитии механики в эпоху поздней античности мы можем судить прежде всего по работам Герона Александрийского. Сам Герон представляет собой фигуру в высшей степени загадочную. Никакими биографическими сведениями о нем мы не располагаем, и долгое время ученые спорили, к какому веку следует отнести деятельность этого человека. Учет ряда мелких деталей, встречающихся в его произведениях, позволяет с большой степенью вероятности предположить, что Герон жил во второй половине I в. н. э. и, может быть, в начале II в.

Основное научное сочинение Герона «Механика» дошло до нас только в арабском переводе. Оно состоит из трех книг. В первой книге рассматриваются теоретические вопросы — сложение скоростей по правилу параллелограмма, распределение нагрузки между опорами, определение центра тяжести, в трактовке которых Герон следует в основном Архимеду. Во второй книге описываются пять простых, машин: рычаг, ворот, клин, винт и блок, и разъясняется их действие. Герон сам указывает что теорию рычага он излагает по сочинению Архимеда «О равновесии». В третьей книге дается описание механизмов для поднятия тяжестей и прессов, основанных на комбинациях простых машин.

На греческом языке до нас дошли три трактата Герона, посвященные различным проблемам механики:

«Пневматика», в которой описываются механизмы, приводимые в движение нагретым или сжатым воздухом, а также паром; затем книга «Об автоматах», содержащая описание конструкций всевозможных самодвижущихся устройств; наконец, «Белопойика» (буквально — «Изготовление метательных орудий»), которая посвящена военным, главным образом метательным орудиям.

Хотя известные нам труды Герона имеют в основном компилятивный характер и базируются на достижениях прежних авторов — прежде всего Архимеда и Филона, — тем не менее в них можно найти и существенно новые вещи. Так, при рассмотрении теоретических вопросов. Герон во многом отходит от чисто статических методов Архимеда, широко пользуясь методом изучения перемещений, приводящих к нарушению состояния равновесия. Вводя в число рассматриваемых величин время, он формулирует следующий, уже чисто динамический принцип:

«Величина движущей силы находится в обратном отношении ко времени перемещения». При изложении пневматических устройств Герон описал шар, вращающийся под действием пара («эолипил») — первый прототип паровой турбины. Любопытно; что давление воздуха и пара Герон объяснил ударами мельчайших частиц, из которых состоят эти физические тела. В то же время обращает на себя внимание то обстоятельство, что за исключением военных машин и немногих других устройств, которые уже были описаны более ранними авторами (пожарный насос, водяной орган), технические разработки Герона — иногда весьма сложные и остроумные — имели своей главной целью создание автоматов, служащих для развлечения и забавы. В машинах, которые могли бы заменить физический труд человека и повысить его производительность, рабовладельческое общество поздней античности, очевидно, не нуждалось.

Проблемам механики была посвящена последняя (восьмая) книга «Математического сборника» Паппа, о котором мы говорили в разделе математики. В этой книге собраны разнородные сведения из области механики, заимствованные по преимуществу из более ранних источников. Впрочем, в книге имеются и некоторые оригинальные результаты автора, например теоремы об объемах тел вращения, которые выражаются через длину окружности, описываемой центром тяжести вращающейся фигуры (так называемая «теорема Гюльдена—Паппа»). Обращает на себя внимание четкое различие, проводимое Паппом между механикой как теоретической наукой и механикой, являющейся практическим искусством.

Среди сочинений римских авторов мы не найдем ни одного, в котором обнаруживался бы теоретический интерес к механике. Зато до нас дошел ряд трудов на латинском языке, посвященных прикладным вопросам архитектуры, строительного дела, военной техники, гидротехники. Среди них надо отметить прежде всего «Десять книг об архитектуре» Витрувия (I в. до н. э.), из которых три последние посвящены гидравлике, устройству различных типов часов и ряду проблем прикладной механики, включая военные машины. Учитывая, прежде всего, интересы строительного дела, Витрувий подробно описывает механизмы, применявшиеся в то время для поднятия тяжестей.

Описание римских водопроводов содержится в сочинении землемера и гидротехника I в. н. э. Фронтина. В «Записках о Галльской войне» Юлия Цезаря приводится очень детальное (хотя и не во всем ясное) описание свайного моста, построенного по его приказу при переходе через Рейн. Писатель IV в. н. э. Флавий Вегеций был автором сочинений, в которых были изложены многие технические вопросы, связанные с военным делом (разбивка лагерей, строительство крепостей, съемка планов местности). Содержание всех этих сочинений находилось в соответствии с чисто практической направленностью римского ума.