Друг или враг? - [8]
Об удивительных технических «рекордах» здравого смысла, о великих достижениях древних инженеров, не имевших в своем распоряжении никаких источников энергии, кроме мускульной силы человека и животных, никаких машин, кроме «простых», можно было бы написать большую и увлекательную книгу. Но нас интересуют эти рекорды не сами по себе, а как свидетельства донаучной исторической ступени развития техники. Мы должны признать, что могущество человечества в его извечной борьбе с окружающей природой и в те далекие годы было уже немалым. К VI–III векам до нашей эры, опираясь только на здравый смысл и богатейший, накапливавшийся тысячелетиями опыт технической деятельности, человечество достигло многого. Техника, даже в форме простейших устройств античной эпохи, превратилась в эффективное средство преобразования условий существования человека на земле. Нет сомнения и в том, что природа в это время все еще выступала как враг, а технические средства — как друг человека в его борьбе за существование. Но с какого момента развития техника дала людям решающие преимущества в этой борьбе? Мы знаем: настоящее не просто связано с прошлым — оно неразделимо с ним. Поэтому границы любых периодов истории всегда приблизительны, условны и не могут быть указаны точно. Тем не менее ясно одно: что начальные условия будущих коренных изменений в отношениях между человеком, техникой и природой сложились в эпоху античности.
Загадки Архимеда
В VI–IV веках до нашей эры человечество впервые подошло к рубежу, когда дальнейшее развитие техники на основе одного только накопленного опыта, методом проб и ошибок, стало практически невозможным. Кризис технического творчества проявился сразу в нескольких областях деятельности, нуждавшихся в повышении эффективности техники и в обосновании методов ее конструирования.
Главной механической проблемой в технической практике той далекой эпохи было передвижение возможно больших тяжестей на заданное расстояние посредством ограниченной силы. Решалась она издавна с помощью катка, клина, ворота и рычага. Несколько позже к ним были добавлены винт (червячная пара) и блок. Но причины, законы, определявшие эффективность этих технических устройств, оставались неизвестными, что не позволяло создать методы их расчета. А практика все больше нуждалась в них.
Развитие торговли и монетарной системы было бы невозможно без измерительной техники, прежде всего без рычажных весов с гирями-разновесами. Помимо метрологических задач здесь также возникала проблема понимания принципа рычага и умения рассчитывать конструкцию весов. В интересах той же торговли, развитию которой способствовала быстрая колонизация греками окраин Ойкумены, обитаемого мира, необходимо было существенно увеличить водоизмещение грузовых судов, повысить их мореходность, в первую очередь остойчивость груженых галер на волне при изменении крена.
В строительстве наметился переход от сырцово-деревянных конструкций к сооружению больших каменных храмов с портиками и колоннами. Появилась необходимость определения тяжести, приходящейся на каждую из опор. Но, пожалуй, самая острая механическая проблема, имевшая, без преувеличения, жизненно важное значение, возникла в области военной техники. Суть драматической ситуации, сложившейся здесь в V–IV веках до нашей эры, заключалась в следующем.
Многочисленные государства-полисы Древней Греции то и дело оказывались втянутыми в вооруженные конфликты. Со временем войны стали вестись отрядами профессионалов-наемников, имевших на вооружении не только личное оружие, но и технические средства осады крепостей. Тараны, защищенные от стрел, копий и камней деревянной «броней», — своеобразные античные танки, передвижные башни, возвышавшиеся над стенами городов-крепостей, — свели почти на нет значение дорогостоящих оборонительных сооружений. Нападающие, как правило, разбивали любые стены и ворота, если им удавалось добраться до них. Противостоять техническим средствам нападения можно было только одним способом — удерживать нападающих на достаточном удалении от городских стен и башен — гораздо большем, чем это могли сделать осажденные, сбрасывая камни со стен на головы врагов.
Древние рукописи рассказывают, что в IV веке до нашей эры Гиерон, властитель Сиракуз, богатейшего города-государства, основанного в Сицилии колонистами из древнегреческого города Коринфа, созвал нечто вроде научно-практической конференции. Специалисты обсуждали возможные способы и средства защиты городов. Сейчас трудно определить, в какой мере этот форум помог Гиерону. Известно, однако, что именно в Сиракузах были применены первые в истории машины — военные метательные орудия торсионного типа. Торсионными они назывались потому, что в их конструкции использовались толстые силовые тяжи из жил или волос, закручивающиеся вручную с помощью ворота, по принципу резинки в некоторых теперешних детских игрушках и летающих моделях самолетов.
Вскоре античная артиллерия стала применяться в крупном масштабе. Баллисты, онагры, полиболы и другие боевые машины метали каменные ядра, копья и стрелы метров на триста. В усовершенствованном виде они применялись даже в средние века, вплоть до изобретения пороха и распространения в XIV веке огнестрельного оружия. Но тогда перед античными инженерами встала задача конструирования орудий, способных поражать противника не на одной, а на разных, заранее заданных дистанциях стрельбы. Возможность вести прицельную стрельбу резко повысила бы эффективность обороны. Для этого нужно было научиться рассчитывать детали орудий по заданным дистанциям и массе ядер.
