Герон Александрийский – настоящий «Леонардо да Винчи» античности

Античность знала немало выдающихся ученых. Такие имена как Архимед, Пифагор, Эвклид известны сегодня любому школьнику. Однако, многие не менее выдающиеся личности и по сей день остаются малоизвестными, пребывая в тени своих более популярных «коллег». Сегодня мы исправим эту несправедливость, поведав вам о Героне Александрийском, которого считают одним из величайших инженеров за всю историю человечества.

Герон Александрийский (в представлении художника, рисунок из немецкого перевода 1688 года «Пневматики» Герона) Источник: Wikimedia Commons (Public Domain), применен фильтр-сепия

Герон Александрийский – личность крайне загадочная. Нам многое известно о его научных достижениях и изобретениях, но сама его жизнь окутана непроницаемым покровом тайны. Даже годы жизни этого ученого – до сих пор предмет бурных дискуссий. Древние источники указывают на интервал между 200 годом до н.э. и 300 годом н.э. Математик и историк науки Отто Нойгебауэр предположил, что Герон жил во второй половине I века н.э., поскольку в своих трудах древнегреческий ученый упоминает лунное затмение случившееся в 62 году. По одной из оценок примерные годы жизни Герона Александрийского приходятся на 10-70 годы н.э.

Герон был либо греком, либо египтянином. Он жил и работал в Александрии (отсюда и эпитет «Александрийский») – крупном портовом египетском городе, бывшим торговым, культурным и научным центром эллинской цивилизации. Вероятно Герон Александрийский преподавал в Мусейоне – прославленном учебном и научном учреждении того времени, в состав которого входила знаменитая Александрийская библиотека. Какие-либо другие подробности его биографии и личной жизни неизвестны.

Сфера научных интересов этого удивительного человека необычайно широка. Герон занимался математикой, механикой, различными областями физики связанными со светом, жидкостями, газами.

Одно из самых интересных изобретений приписываемых Герону (хотя первым его описал римский архитектор Витрувий) – эолипил (aeolipile), что в переводе с греческого означает «шар Эола» (древнегреческого бога воздуха и ветра).

Эолипил Герона (иллюстрация из Американского механического словаря Найта, 1876 г.) Источник: Wikimedia Commons (Public Domain)

Эолипил или, как его еще называют, «Геронов шар» – простейшая паровая турбина, состоящая из нагреваемого котла с водой и сферы, в которую через полую ось подается пар из котла. Струи пара вырываются наружу из расположенных по бокам сферы трубок, тем самым вращая ее.

Эолипил построенный по описанию Герона уже в наше время, прекрасно работает и способен развивать скорость до 3500 оборотов в минуту.

К сожалению, практического применения «Геронов шар» не получил, и этот прототип паровой турбины на протяжении почти двух тысяч лет до самой промышленной революции оставался просто забавной игрушкой.

Герон Александрийский вообще испытывал большой интерес к механизмам приводимым в движение силой пара, сжатого воздуха или подаваемой под давлением воды. В наше время сказали бы, что он был специалистом по гидравлике и пневматике.

В частности, как считается, он изобрел, усовершенствовал или подробно описал следующие механизмы, работающие на силе воды и пара: автоматически открывающиеся двери храма, водяной орган (музыкальный инструмент), автоматический фонтан, водяные часы, самонаполняющаяся винная чаша.

Фонтан Герона – работает автоматически пока не закончится вода в верхнем сосуде Источник: Wikimedia Commons (Helix84, CC BY-SA 3.0)

Несомненно, у Герона Александрийского был большой талант в области механики. Одно из самых поразительных его изобретений – механический кукольный театр, самостоятельно исполняющий целую пьесу. Всеми марионетками и декорациями управлял специальный цилиндр с расположенными на нем в особой последовательности штырями. Вращаясь он приводил в действие сложную систему веревок и механизмов «оживляющих» сцену. Можно сказать, что это был прототип программируемого устройства!

Удивительно, но механический театр Герона был еще и со звуковыми эффектами – металлические шарики падая на барабан имитировали раскаты грома.

В число механизмов Герона Александрийского также входят:

• автоматические игрушки (например, поющие птицы);
• торговый автомат с монетоприемником;
• ветряная мельница;
• самозарядный скорострельный арбалет;
• самодвижущаяся тележка;
• одометр (счетчик оборотов колеса, позволяет измерить пройденное транспортным средством расстояние);
• термометр;
• пожарный насос;
• пантограф (механическое приспособление для копирования, обычно в большем масштабе, рисунков и чертежей)
• и даже прототип шприца!

Автоматические двери храма, придуманные Героном и приводимые в движение силой пара (иллюстрация 1851 года) Источник: Wikimedia Commons (Public Domain)

Описания этих устройств, а также чисто теоретические знания, Герон Александрийский изложил во множестве сочинений, главный из которых «Метрика» (Metrica) - большой труд по математике в трех книгах, в котором содержатся формулы для расчета площадей правильных многоугольников и треугольника по его сторонам, а также объема различных фигур (Платоновы тела, конус, тор), правила решения квадратных уравнений, методика извлечения корней (квадратных, кубических) и многое другое.

Чертежи гидравлического механизма автомата с поющими птицами из «Пневматики» Герона Александрийского (венецианская копия нач. XIV в.) Источник: Wikimedia Commons (Biblioteca Nazionale Marciana, Public Domain)

Кроме того, древнегреческий ученый написал такие манускрипты как:

• «Механика» (Mechanica) – здесь Герон описывает простейшие механизмы (рычаг, винт, блок, ворот и клин) для поднятия и перемещения грузов при строительстве;
• «Пневматика» (Pneumatica) – трактат в двух частях, наполненный описанием разнообразных сосудов и сифонов, а также устройств приводимых в движение паром, воздухом или водой;
• «Об автоматах» (Automata) – описание разнообразных автоматических механизмов;
• «Беллопоэтика» (Belopoeica) – книга про боевые метательные машины;
• «О диоптре» (Dioptra) – правила земельной съемки, расчеты для прокладки тоннеля сквозь гору одновременно с двух сторон, описание простейших приборов для геодезических работ (диоптр, одометр);
• «Катоптрика» (Catoptrica) - рассуждения о прямолинейности лучей света и законе их отражения, сведения о различных типах зеркал.

Эти и другие написанные Героном свитки в свое время хранились в великой Александрийской библиотеке. К сожалению, многие из них безвозвратно сгинули вместе с ней. До нас дошли лишь отдельные фрагменты и копии (в арабском и латинском переводах). Одна из таких копий, созданная в XVI веке, сейчас хранится в Оксфордском Университете.

Возможно, новые археологические и исторические открытия позволят нам со временем узнать больше об этом выдающемся уме древнего мира.