Борис Козлов - Друг или враг?

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.

Насколько мы теперь можем судить, первым человеком в истории, сумевшим решить все эти механические проблемы на уровне теоретического знания, стал Архимед, а первым случаем широкомасштабного применения созданных им разнообразных военных машин стала осада его родного города Сиракуз войсками римского полководца Марцелла в 212 году до нашей эры.

Биография величайшего физика, математика и инженера древности известна нам лишь отчасти. До нашего времени дошли далеко не все его научные труды и лишь некоторые из написанных посланий друзьям — ученым, жившим в Александрии. Зато история сохранила немало легенд, кратких упоминаний, косвенных указаний и свидетельств, на основании которых можно сделать интересные выводы, дополнить подлинные сведения о его работах любопытными гипотезами о возможном содержании утраченных книг, предположить тесную связь теоретических трудов со сделанными им или приписываемыми ему техническими изобретениями.

Известно, что Архимед родился около 287 года до нашей эры в Сиракузах, жил и героически погиб в 212 году там же. Могила его в окрестностях Сиракуз была затеряна уже в древности. Но слава о научных трудах и технических изобретениях Архимеда оказалась бессмертной.

Больше всего современников и потомков удивили не научные достижения Архимеда, оценить которые смогли только немногие, а результаты их технического применения. Особенно популярным в древности был рассказ об обороне Сиракуз, осажденных легионами римского полководца Марцелла. Против римлян действовали метательные машины, поражавшие их на разных дистанциях от стен, что особенно потрясло нападавших. Подошедшие было к самым стенам города римские суда с воинами и осадной плавучей башней погибли самым невероятным для тех времен образом. Очевидцы рассказали, что из-за стен города появлялись длинные «журавли», зацеплявшие суда крюками на цепях и переворачивавшие перегруженные, низко сидевшие в воде галеры. Легионеры в ужасе бежали с поля боя, и Марцеллу пришлось предпринять длительную осаду без особой надежды на конечный успех войны.

Но главным делом жизни великого Архимеда были: не военные машины, в которых он, судя по всему, применил знания о законах рычага и гидростатики, теорию пропорций и методы определения центров геометрических фигур. Заслуга Архимеда не эти технические решения, а создание их теоретических обоснований, первой в истории системы раннего научно-технического знания.

Доказанные Архимедом теоремы заложили фундамент теоретической механики, ее первых разделов — статики и гидростатики. Каждый, кто знаком хотя бы с азами физики, знает, что именно Архимед первым сформулировал основные законы механики, объяснил принцип рычага, показал, какие силы действуют на погруженное в жидкость тело. Известны дошедшие до нас в арабских рукописях теоретические работы Архимеда о распределении тяжести балок между опорами, о центрах геометрических фигур. Он очень близко подошел к открытию дифференциального и интегрального исчислений. Одних только теоретических результатов, полученных Архимедом, вполне хватит для того, чтобы его имя не было забыто благодарными потомками. Но, по-видимому, Архимед был не только гениальным теоретиком — он создал целый ряд сложных механизмов. И вот здесь возникают загадки, решить которые непросто.