Кто есть кто в мире науки и техники

«На путь, по которому я пойду, – писал он, – не вступал никто; никто… не решался единолично дать описание природы во всей ее совокупности. Если мой замысел не удался, то самое стремление к нему было великолепно и сладостно». Правда, он без оговорок приводил порой весьма сомнительные сведения, скажем, о племенах безголовых людей. В то же время верно отметил, что у полюсов планеты можно наблюдать летом круглосуточный день, а зимой – ночь.

Плиний Старший сознавал ограниченность обыденного опыта: «Наука и мнение толпы находятся в чрезвычайном противоречии. Согласно науке, земля населена по всей окружности людьми, которые таким образом обращены друг к другу ногами, и все одинаково имеют над головой небосвод. Но, по мнению других, возникает вопрос: почему же антиподы не падают? Как будто неуместен был бы обратный вопрос, почему они не удивляются тому, что мы не падаем».

Плиний собрал и обобщил огромное количество сведений по самым различным отраслям знаний: математике, физической географии, страноведению, этнографии, зоологии, ботанике, лекарствах, металлах и камнях, а также о произведениях искусства и художниках. Он первым заговорил о том, что деятельность людей не только изменяет ландшафты, но и влияет на погоду, ухудшая ее.

По традиции римлян, Плиний интересовался природой главным образом в приложении к человеку и его деятельности. Справедливо отмечал, вслед за Варроном, что подневольный рабский труд в земледелии не приносит необходимой пользы, ибо оно требует на только вложения денег, ибо «самое полезное для поля – это хозяйский глаз». Требуются и знания природных условий: «Итак, пусть каждый узнает свою землю и воду».

Однако без тени сомнения он мог утверждать полную нелепость, принимая ее на веру: «Кому не известно, что при восходе Пса ощущается на далеком расстоянии влияние этого созвездия? При восходе его бушует море, беспокойным становится вино в погребах и в болотах начинается брожение».

Плиний упоминал о биологических ритмах, объясняя их воздействием дыхания Луны. Когда она растет или идет на убыль, пропорционально ее свету увеличиваются или уменьшаются размеры раковин и количество крови у животных и человека. Приводимые им факты фантастичны, хотя идея биологических ритмов возродилась через много веков.

Он высказал мысль о давлении света, вошедшую в науку через 19 столетий. Но и в этом случае не обошлось без домыслов. Зная об отклонении планет от геометрически простых траекторий, Плиний объяснил это действием «солнечного ветра» (говоря современным языком), который «сдувает» небесные тела с их орбит.

Остается актуальным совет Плиния проводить полевые работы, полагаясь не только на календарные даты, а прежде всего учитывая фенологические наблюдения, например, прилет птиц, характер погоды. (В наше время под видом народных примет распространились нелепые сведения о том, как тот или иной календарный день определяет погоду на месяцы вперед, благоприятствует определенным работам в саду или на огороде. Словно забылась главная и безошибочная старинная примета: год на год не приходится.)

Говоря о самоцветах, Плиний подчеркнул, что в них заключено бесценное богатство: «Для многих людей к высочайшему и совершенному созерцанию природы довольно единого драгоценного камня». Его сочинение пронизано радостью познания и благоговением перед Природой.

Теорий и гипотез он не выдвигал. Был весьма учен, не становясь ученым (исследователем). Исключением стали последние дни его жизни.

Во время катастрофического извержения Везувия в 79 г. н. э. Плиний, несмотря на свой преклонный возраст и тучное телосложение, отправился на место катастрофы. Не поддаваясь общей панике, он наблюдал грозное природное явление буквально до последнего дыхания, диктуя секретарю. От едких вулканических газов у него начался острый приступ астмы, и он скончался.

Его имя навеки осталось в науке: один из распространенных мощных типов вулканических извержений, который он наблюдал и описал, по праву называется «плинианским».

Из высказываний Плиния Старшего:

– Мгновенная смерть есть высшее счастье человеческой жизни.

– Одно несомненно, что нет ничего несомненного и что человек – самое жалкое и вместе с тем превосходящее всех существо.

Техника на грани фантастики

Есть одно обстоятельство, заставлявшее римлян отдавать предпочтение практическим, а не теоретическим знаниям. Дело в том, что когда государственная политика ориентируется на завоевания и укрепление своей военной мощи, страна уподобляется хищнику, которому требуются оружия нападения и захвата добычи. По этой причине во всем, что касалось военной техники, а также инженерного искусства, римляне были особенно сильны.

Символическая деталь: в 47 году до н. э. погибла значительная часть уникальной Александрийской библиотеки в пожаре, охватившем город во время его захвата войсками Юлия Цезаря. Однако этот правитель воспользовался знаниями астрономов Александрийской академии и на следующий год произвел реформу календаря. Теперь в обычном году стало 365 дней, а каждый четвертый, високосный, имел их 366. Так возник календарь, названный юлианским, а месяц рождения Цезаря получил его имя – июль.

Надо отметить, что это не было угодничеством перед могущественным и славным правителем империи. Цезарь был математиком, содействовал развитию этой науки и написал трактат «О звездах».

Витрувий

Витрувий (2-я пол. I в. до н. э.) – римский архитектор, инженер, изобретатель. По одной версии, это был гражданский архитектор Марк Витрувий Поллион, по другой – родовитый Луций Витрувий Мамурра – командир саперных войск в армиях Помпея и Цезаря. Не исключено, что под одним именем предполагаются они оба.

Он спроектировал и построил римский водопровод (по другому предположению, был лишь смотрителем за акведуками), изобрел клапаны для водопроводных труб, возводил мосты и другие сооружения, проводил землемерные работы, был отличным чертежником (его технические иллюстрации были утеряны).

На склоне лет он написал свою единственную работу: «Десять книг по архитектуре» – подлинную энциклопедию строительного искусства и градостроительства. Посвятил ее императору Августу. «По этому предмету, – писал он, – греками выпущено много книг, а моими соотечественниками до крайности мало, хотя в старину было много крупных архитекторов из наших граждан, которые могли бы писать с немалым изяществом».

Архитектуру он понимал в самом широком смысле, включая учение о строительных материалах, инженерную геологию, метеорологию, городскую планировку, геодезию, военную технику, эстетику сооружений, психологию восприятия, инженерное обустройство и украшение зданий, а также описание механизмов, различных технических приспособлений, измерительных приборов. Приводит он сведения о подземных водах, их поисках и использовании.

По мнению Витрувия, архитектор – это «человек, владеющий письмом, искусный в графике, обученный геометрии, знакомый с подбором рассказов из истории, прослушавший внимательно курс у философов, знающий музыку, не лишенный познаний в медицине, сведущий по части толкования законов юристами, обладающий знанием астрономии и законов небесных тел».

Столь обширные познания предполагали не только обучение ремеслу, но и всесторонне развитой личности. В те времена не было узкой специализации, и зодчий должен был уметь выбрать наилучшее место для инженерного сооружения с учетом природных условий, характера грунтов и геологического строения, организовать работу, составить проект, сделать необходимые расчеты, подобрать строительные материалы, учесть психологию восприятия и даже социальные факторы.

«Соразмерность, – учил Витрувий, – обуславливает красоту объективно, эвритмия (ритмическая стройность) – психологически, а декор – социально». По его словам, архитектура начинается с «размышления и изобретения» (под которым он понимал «разрешение темных вопросов и разумное обоснование нового предмета»). Архитектура должна соответствовать триаде: прочность, красота и польза.

Трактат Витрувия многократно переиздавался и пользовался особой популярностью в эпоху Возрождения. В 1542 г. римский архитектор Палладио основал Витрувиевскую академию.

Вновь и вновь приходится вспоминать великое греческое наследие, доставшееся Римской империи. Хотя Витрувий, например, говорил о желании воздать должное римским архитекторам, в своем труде он ссылался почти исключительно на греков. Варрон демонстрировал хорошее знание сельского хозяйства, однако в теоретических вопросах предпочитал опираться на достижения греческих мыслителей. То же относится и к Страбону.

Александрийская академия оставалась кладезем накопленных к тому времени знаний в разных областях науки и техники.

К сожалению, почти все изобретения древности анонимны. Их приписывают мифологическим героям и знаменитым людям, но сами они подчас признавались, что использовали или усовершенствовали приборы, механизмы, машины, которые уже существовали на то время.

Если создание сложных сооружений требует хорошей теоретической подготовки, то изобретения или усовершенствования технических приспособлений доступно тем, кто ими пользуется. Люди еще в каменном веке придумали капканы и петли для ловли зверей, самострелы, рыболовные принадлежности. Расширение хозяйственной деятельности сопровождалось изобретением блоков, полиспастов, рычагов, водоподъемников, мельниц…

Об этом приходится упоминать, прежде чем рассказать о знаменитом инженере, изобретателе Античности Героне. Он принадлежал к Александрийской академии, а значит, имел возможность использовать достижения своих предшественников.

Еще во времена Архимеда началось увлечение изобретением хитроумных механизмов и приборов – далеких предтеч современной разнообразной научной техники. К водяным часам – клепсидре – был приспособлен механизм со стрелкой. Было придумано качающее устройство, подобное всем известному пожарному насосу.

Герон из Александрии

Герон из Александрии, прозванный Механиком (ок. I в. до н. э. – I в. н. э.) – греческий изобретатель, математик, инженер, топограф. Его биография остается неизвестной. Работал он в Александрии как инженер и конструктор. Однако не были ему чужды и теоретические исследования. В трактате «Метрика» он обобщил достижения математики Античности. Привел формулу для вычисления площади треугольника, которую назвали его именем: ? р (р – а) (р – b) (р – с), где р = (а + b + c); а, b, с – стороны треугольника. Хотя есть сведения, что эта формула была известна еще Архимеду.

На основе своих опытов он определил, что воздух представляет собой тело, обладающее определенной плотностью и упругостью (что видно, например, при погружении опрокинутого пустого сосуда в воду). Анализируя свойства жидкости и газа, сделал заключение об атомном строении вещества.

Более всего он знаменит как изобретатель. Возможно, он преимущественно усовершенствовал имевшиеся приборы и механизмы, сам их мастерил. Работа Герона «Механика» – первая теория машин и механизмов. В ней описаны рычаг, ворот, клин, винт и блоки (полиспаст). Приведены соответствующие расчеты. Для рычага и блоков он установил правило, согласно которому выигрыш в силе компенсируется потерей во времени.

Используя зубчатую передачу, он изобрел измеритель пути, приспособленный к колесу (по этому принципу устроены современные таксометры).

Герону принадлежит первое обстоятельное сочинение, посвященное свойствам воздуха и сжатых паров – «Пневматика». Начинается оно так: «Занятие воздушными и водяными механизмами очень высоко ставилось древними философами и математиками. Необходимо поэтому привести в должный порядок всё издавна известное об этом предмете».

Описано им устройство, получившее название «Неронова шара» (в свободно вращающийся шар с двумя противоположно направленными трубками пар поступает из котла с кипящей водой, вращая шар благодаря реактивной силе). Но как выяснилось, его изобрел еще раньше византиец Филон. Как видим, принцип парового двигателя был известен людям более двух тысячелетий назад. Его изобретение определилось не потребностью общества, а интересом человека к изобретениям как таковым. Хотя в некоторых случаях они были призваны ошеломить верующих, показать им чудо с помощью техники.

Героном дано описание сифона (с объяснением принципа его действия), а также автоматов, действующих на сжатом воздухе или паре. Один из них открывал двери храма, когда на жертвенном алтаре зажигали огонь. Нагретый воздух, расширяясь, повышал давление в баке, содержащем воду. Часть ее выливалась через сифон в сосуд, подвешенный на блоке. Он становился тяжелее, опускался, а его движение передавалось на шарниры, которые открывали двери. Когда гасили огонь на алтаре, воздух охлаждался, вода из сосуда выливалась обратно в бак, сосуд возвращался в прежнее положение, и двери закрывались.

Другим сложным механизмом был музыкальный орган, где воздух в звучащие трубки нагнетался водой. Геронов автомат для отпуска «священной воды» явился прообразом современных автоматов, продающих напитки.

В сочинении «О диоптре» Герон описал прибор для измерения углов на местности (предок современного теодолита). Основой была доска с визирной (диоптрической) линейкой, подвижно укрепленной на штативе. Посредством ватерпаса и отвеса ее устанавливали горизонтально, а винтами поворачивали вокруг горизонтальной и вертикальной осей. Герон сообщил способ измерения высот и площади поля этим прибором, а также решения других задач (например, определения ширины реки, не переходя ее).

Этот труд Герона считается приоритетным, заложившим фундамент геодезии – точной науки, посвященной измерениям Земли и отдельных территорий.

Прочная система мироздания

Знаменитый поэт и мыслитель Публий Вергилий Марон (70–19 гг. до н. э.) утверждал, что задача римлян не познание мира, а его завоевание. Однако имперский Рим не только расширял свои пределы, захватывая новые территории и включая их в единую цивилизацию. Была необходимость и в изучении природы.

Вергилий в поэме о сельском хозяйстве «Георгики» призывал сначала основательно изучить территорию, прежде чем ее использовать. Он же четко сформулировал идею севооборота:

Также терпи, чтобы год отдыхало поле под паром, Чтоб укрепилось оно,

покой на досуге вкушая;