Удивительная история информатики и автоматики

Древнегреческий физик и инженер Ктесибий Александрийский (III век до н. э.) был первым из посвятивших себя этому делу, чье имя сохранилось в истории, хотя о его жизни почти ничего не известно, а сочинения не дошли до наших дней. Витрувий, древнеримский архитектор и инженер второй половины I века до н. э., рассказывает, что Ктесибий был сыном цирюльника и не имел математического образования. Однако им владела страсть к изобретательству. Ему, например, хотелось поместить в парикмахерской отца зеркало так, чтобы груз, подвешенный на скрытом шнуре, уравновешивал зеркало. Тогда посетители без труда могли бы приближать его к себе, а затем вновь поднимать.

Кроме того, именно Ктесибию принадлежит идея о том, что воздух «является телом» и, следовательно, его можно заставить выполнять полезную работу. Так появился новый раздел механики, посвященный изучению полезных свойств сжатого воздуха, — пневматика. Сжатый гидравлическим насосом воздух заставлял, например, звучать орган. Витрувий сообщает также, что Ктесибий изготовил фигуры животных, приводившиеся в движение водой. Благодаря различным техническим приспособлениям журчание воды внутри фигур напоминало голоса этих животных.

_{Механизм управления автоматами Герона Александрийского}

Инженерные достижения античных ученых не столь известны, как античная математика или античная философия. Однако мы знаем, что величайший механик Древнего мира Герои Александрийский (даты его жизни точно не установлены, но предполагают, что он жил в середине 1 века н. э.) создавал сложнейшие механизмы, управляемые течением воды, нагнетаемым воздухом или силой пара. Особенно интересен один механизм, использовавшийся Героном. Это был цилиндр, на который наматывалась веревка, причем ее витки не следовали один за другим, как в катушке с нитками, а распределялись по нему с помощью воткнутых в определенных позициях штифтов. Когда веревка разматывалась (например, под силой тяжести падающего груза), цилиндр начинал вращаться, и его движение не было равномерным, — в соответствии с порядком расположения витков цилиндр мог через разные промежутки времени останавливаться, затем вращаться в обратную сторону и т. д. Эти нерегулярные движения цилиндра передавались различным механизмам. Описание таких механизмов содержат книги Герона «Механика» и «Пневматика».

В 1902 году возле острова Андикитира в Эгейском море обнаружили затонувший античный корабль. На нем были найдены бронзовые зубчатые колеса, которые некогда являлись фрагментом механизма аналогового вычислительного устройства, предназначенного для показа взаимного движения Солнца, Луны и пяти планет (так называемый Андикитирский механизм). Некоторые историки считают, что этот механизм был изготовлен самим Героном. В октябре 2005 года на научной конференции в Афинах, посвященной древнегреческой науке, была впервые продемонстрирована реконструкция Андикитирского механизма, выполненная учеными лондонского Королевского колледжа.

После того, как Римская империя пала под ударами варваров, великие научные достижения античности в Европе были практически забыты. Но их не только сохранили, но и приумножили арабские ученые, — свидетельством этого является написанное в 1206 году сочинение величайшего инженера раннего Средневековья аль-Джазири «Книга знаний об искусных механизмах». Эта книга — уникальный свод знаний и технологий древности. В отличие от большинства других ученых, аль-Джазири не делал тайны из своих изобретений и самым подробным образом описывал их устройство и функционирование. Из его пятидесяти механических устройств особый интерес представляет модель корабля, на которой расположены фигурки людей, производящих различные сложные движения с помощью цилиндра с веревкой, аналогичного героновскому.

_{Рисунок из книги алъ-Джазири}

Огромное количество средневековых легенд говорит о создании удивительных автоматов. И почти всегда их создание объяснялось помощью темных сил. К примеру, одно из преданий гласит, что величайший ученый XIII столетия Альберт Великий с помощью «ангелов преисподней» изготовил из «неведомых в подлунном мире» материалов механическое существо по имени Андроид (в переводе с греческого — «подобный человеку»). Андроид умел ходить и разговаривать. Более того, он обладал не только разумом, но — даже душой. Те же легенды утверждают, что ученик Альберта святой Фома Аквинский, узнав о таком кощунстве, уничтожил это создание.

И подобных рассказов великое множество — создание автоматов приписывают едва ли не каждому известному средневековому ученому. Если верить им, то Леонардо да Винчи изготовил механического льва, а выдающийся математик и астроном Йоганн Мюллер, более известный как Региомонтан, — летающую железную муху и летающего железного орла, который сопровождал императора Максимилиана в его походах. Вряд ли имеет смысл повторять, что это всего лишь легенды. Тем не менее они свидетельствуют о том, какие большие ожидания связывались с достижениями механики.