Антикитерский механизм: Самое загадочное изобретение Античности - [13]
Еще одно, более сложное приспособление, которое описывает Витрувий, – это одометр, измеритель пройденного пути. Его действие основано на том, что колесо повозки диаметром около 1,2 м совершает, проезжая одну римскую милю, 400 оборотов. С каждым оборотом выступ на оси колеса цепляет шестерню с 400 зубцами, поворачивая ее на один шаг, так что с каждой милей механизм совершает оборот. Это колесо сцепляется с другой шестерней с отверстиями по окружности, в которых закреплены камешки, и по мере того, как шестерня поворачивается, камешки один за другим падают в ящик. Количество камешков соответствует милям пути.
Возможно, римским возничим платили помильно. Но мы не можем с уверенностью сказать, было ли это изобретение реализовано на практике. Однако общая идея выражена достаточно ясно, и подобные механизмы могли появиться задолго до времен Витрувия. В IV в. до н. э. Александра Македонского в азиатском походе сопровождали «бематисты», у которых была, наверно, самая скучная работа в античном мире – считать шаги, чтобы измерять расстояние. Точность их подсчетов даже в походах на сотни миль (ошибка часто составляла менее одного процента) наводит на мысль, что они, возможно, пользовались механическими одометрами.
Но вершины в изобретении зубчатых колес в Древней Греции достиг механик Герон, еще один последователь Ктесибия, преподававший в Александрийском мусейоне в I в. Герон писал о принципе, который начал разрабатывать Архимед, применяя зубчатые колеса разной величины, чтобы изменить силу приложенного воздействия.
В частности, он описал подъемную машину и нарисовал ее, показав, как последовательность зубчатых колес все большего размера позволяет поднимать тяжелый груз, прилагая относительно небольшое усилие. Нет никаких свидетельств в пользу того, что это изобретение было не чисто теоретическим – многие ученые считали, что зубцы оказались бы недостаточно прочны, чтобы приспособление работало на практике, – но само описание показывает: принцип взаимодействующих зубчатых колес в те времена понимали. Другой инструмент, детально описанный Героном, – диоптр, прибор для измерения углов, в котором для точной настройки применялись бесконечный винт и зубчатое полукольцо.
Итак, мы знаем, что греки использовали зубчатые колеса в простых механических устройствах начиная с 300 г. до н. э. Но большинство этих приспособлений включали лишь одну-две шестерни, соединявшиеся с винтом или зубчатым стержнем. От них не требовалось особой точности – лишь передать усилие или поднять груз. И тем не менее Герона считали гением, опередившим свою эпоху, писавшим о невозможных устройствах, которые находились за пределами понимания его современников. В одной заметной работе 1950-х гг. о диоптре Герона говорится как об изобретении «уникальном, без прошлого и без будущего, прекрасном, но преждевременном, сложность которого превосходила технические возможности того времени».
В отличие от подъемного механизма и диоптра – которые, как считалось, далеко опередили свое время, – система зубчатых колес в Антикитерском механизме не оставляла сомнений в своей реальности, а от ее сложности захватывало дух. Это были точно выточенные бронзовые шестерни, явно предназначенные для каких-то вычислений. Подсчитать количество зубчатых колес в разрушенных фрагментах было нелегко, но Стаис и его коллеги разглядели только на источенных коррозией поверхностях по меньшей мере 15 шестерен. Похоже, они соединялись так, чтобы производить какие-то математические операции, результат которых на шкале указывали стрелки.
Сложность этого механизма наводила на мысль, что это могли быть часы или механический калькулятор, нечто вовсе непохожее на то, что, как предполагалось, могли создать древние греки. Но если так, то он почти на 2000 лет опередил свое время. Механические часы столь малого размера требовали изящных пружин и регулирующих устройств, и появились они в Европе только в XV в., а до первых механических калькуляторов, сложных хитроумных машинок, использующих шестеренки для того, чтобы складывать, вычитать, умножать и делить, не додумались и в следующие 200 лет.
Сегодня мы так привыкли к электронным компьютерам и калькуляторам, что сама идея вычислений с помощью металлических шестеренок может показаться странной. Представьте, например, что у вас есть шестерня с 20 зубцами, которая захватывает шестеренку с 10 зубцами. Каждый раз, когда вы проворачиваете первую шестерню на один оборот, вторая делает два. Иными словами, ваш ввод умножается на два (фактически вторая шестерня вращается в противоположном первой направлении, так что можно утверждать, что введенная величина умножается на минус два, но вы уловили идею). Это часть того, что происходит в часах – превращение тикающих секунд в минуты, а потом и в часы. Чем больше в вашем распоряжении шестеренок, соединенных последовательно или параллельно, тем более сложные вычисления можно производить.
