Со времен возникновения цивилизации вплоть до начала индустриальной революции, люди для подъема предметов использовали силу своих мышц. Со временем организационные навыки и хитроумные механические изобретения позволили поднимать все более весомые грузы. Однако только с началом индустриальной революции произошел коренной перелом в области грузоподъемных механизмов, что позволило человечеству поднимать предметы, о которых они даже не мечтали ранее, затрачивая при этом минимум усилий.
На сегодняшний день наиболее распространенная грузоподъемность башенного крана, используемого в строительстве, составляет от 12 до 20 тонн. Для большинства строительных проектов древней истории, такой грузоподъемности будет совершенно недостаточно.
Египетские пирамиды, построенные в период от 2750 до 1500 г. до н.э. в большинстве своем состоят из камней весом 2-3 тонны, однако все эти конструкции держатся на каменных блоках весом более 50 тонн. Храм Амона-Ра в Карнаке имеет лабиринт из 134 колонн высотой 23 метра, которые в свою очередь являются опорами поперечных балок весом от 60 до 70 тонн каждая. 18 капитальных блоков колонны Траяна в Риме весят более 53 тонн, и они были подняты на высоту 34 метров. Храм римский Юпитер (Вакха) в Баальбеке содержит каменные блоки весом более 100 тонн, поднятые на высоту 19 метров. Сегодня, чтобы поднять груз весом от 50 до 100 тонн до этих высот понадобится предельно мощный кран.
Иногда, нашим предкам приходилось поднимать еще более тяжелые грузы. Купол мавзолея Теодориха Великого в Равенне (около 520 н. э.) — это 275-тонный каменный блок, который был поднят на высоту 10 метров. Храм в честь фараона Хефрена в Египте состоит из монолитных блоков весом до 425 тонн. Самый большой египетский обелиск весил более 500 тонн и имел высоту более 30 метров, в то время как крупнейший обелиск в Царстве Аксум в Эфиопии (4 век н. э.), поднятый на высоту 24 метра, весил 520 тонн. Колоссы Мемнона – две 700-тонные статуи были возведены на высоту 18 метров, а стены храма Юпитера в Баальбеке (1-й век до н. э.) содержат почти 30 монолитов весом от 300 до 750 тонн каждый. Только самые мощные современные краны могли бы поднимать камни этого веса.
Подъем строительных материалов до впечатляющих высот также не составлял особых проблем. Так, высота Александрийского маяка (3 век до н.э.) составила более 76 метров. Египетские пирамиды поднимаются до 147 метров. В средневековье около 80 крупных соборов и около 500 крупных церквей были построены с высотой до 160 метров. В настоящее время подъем груза на данные высоты недосягаем для большинства современных кранов, кроме самых последних топ-моделей гусеничных кранов.
Сила человеческого подъема
Учитывая тип кранов, которые потребовались бы сегодня для решения задач, описанных выше, удивляешься, как наши предки были способны поднять такие внушительные грузы без помощи сложных машин. Дело в том, что в их распоряжении были механизмы, принцип действия которых был схож с сегодняшними. Единственное отличие от современных кранов является то, что эти машины были приведены в действие с помощью людской силы вместо топлива или электрической энергии.
В принципе, нет никаких ограничений на вес, который люди могут поднять с помощью чистой мышечной силы. Также не существует ограничения на высоту, к которой этот груз можно поднять. Единственное преимущество современных подъемных механизмов – это высокая скорость подъема, и как следствие экономия времени. Конечно, это вовсе не означает, что один человек может поднять что угодно на любую высоту, или что мы можем поднять что-либо на любую высоту, просто используя достаточное количество людей вместе. Но начиная с 3 века до нашей эры, инженеры разработали ряд машин, которые значительно повысило подъемную силу человека или группы людей. Подъемные устройства использовались в основном для строительных нужд, но позже также применялись для погрузки и разгрузки товаров, для подъема паруса на судах, и для целей горной промышленности.
Первоначально скорость подъема машин была крайне низкой, в то время как количество живой силы, необходимой для работы, оставалось очень высоким. Однако к концу девятнадцатого века, непосредственно перед началом массовой эксплуатацией паросиловых машин, грузоподъемные механизмы стали столь тщательно продуманными, что один человек мог поднять 15-тонный груз в мгновение ока, используя только одну руку.
Пандусы и рычаги
Некоторые думают, что в распоряжении строителей Древнего Египта имелись сложные подъемно-транспортные машины, однако большинство историков заявляют, что египтяне использовали только самые простые подъемные устройства: наклонные плоскости (пандусы) и рычаги (принцип качелей). Скаты (пандусы) использовались для подъема обелисков.
При перемещении объекта вверх по пандусу, а не при помощи полностью вертикального подъема, величина требуемой силы уменьшается за счет увеличения расстояния, который груз должен преодолеть. Механическое преимущество наклонной плоскости (пандуса) равна длине плоскости, деленной на высоту склона.
Механическое преимущество рычага – это расстояние между точкой опоры и точкой, где применяется сила, деленная на расстояние между точкой опоры и весом, который будет поднят.
В тоже время метод египтян не дал значительного механического преимущества над простым вертикальным подъемом груза с помощью веревок, так как потребность в рабочей силе была крайне высока не только для буксировки и перевертывания камней (около 50 мужчин для буксировки блока весом 2,5 тонны), но и для строительства и демонтажа глиняных пандусов.
Историки подсчитали, что трудовые ресурсы, необходимые чтобы построить пирамиды составляли от 20000 до 50000 мужчин, а срок строительства большинства пирамид растягивался на десятилетия. В наши дни такие сооружения могут быть построены за несколько лет с помощью кранов и небольшого штата сотрудников.
Рождение крана. Шкив
Первые краны появились в Греции в конце 6 начале 5-го века до нашей эры. Римляне, стремясь строить большие сооружения, переняли технологию и развили ее дальше. Самые ранние краны состояли из троса, пропущенного через шкив. Прежде чем этот метод подъема нашел свое применение в строительстве, с 8-9-го века до нашей эры он использовался для черпания воды из скважин. Применение одного шкива не дает механического преимущества само по себе, но он меняет направление тяги: легче тянуть вниз, а не тащить вверх. Подталкивание вертикально вверх одной рукой производит приблизительно 150 ньютонов, в то время как подталкивание вертикально вниз одной рукой производит приблизительно 250 ньютонов.
Приблизительно в 4 веке до нашей эры механическое преимущество кранов было увеличено с помощью внедрения дополнительных изменений в данный метод подъема, а именно соединение нескольких шкивов в блоки. Механическое преимущество в таком случае равняется сумме используемых шкивов.
У подъемного крана с тройным шкивом есть два шкива, прикрепленных к подъемному крану и свободный шкив, отстраненный от него. Это предлагает механическое преимущество от 3 до 1. Подъемный кран с пятью шкивами в аналогичном механизме предлагает механическое преимущество от 5 до 1.
Используя составной шкив человек может поднять больше, чем не используя. Если единственный человек, тянущий веревку, может поднять груз в 50 кг, то он же может поднять (или опустить) 150 кг, используя подъемный механизм с тройным шкивом и 250 кг, используя блок с пятью шкивами. То же самое относится и к тросу. Трос с пределом прочности 50 килограммов может применяться для подъема (или спуска) 150 килограммов, используя подъемный механизм с тройным шкивом и 250 кг, используя блок с пятью шкивами.
Недостатком подъемного механизма с блоком шкивов является, опять-таки, расстояние и, следовательно, скорость подъема. Подъем груза на высоту 3 метра с помощью крана с тройным шкивом потребует трос длиной 9 метров, а подъем груза на высоту 3 метра с помощью крана с пятью шкивами уж потребует трос на 15 метров.
Теоретически, может быть использовано любое количество шкивов, но из-за трения, а как следствие быстрого износа механизмов, древние грузоподъемные машины были ограничены пятью шкивами. Если требовалась большая грузоподъемность механизма вместо увеличения количества шкивов в пределах одного блока римляне использовали два или более блоков шкивов с закрепленной к каждому из них своей бригады работников. Потеря мощности вследствие трения для средневекового крана оценивается в 20 процентов от максимальной мощности.
Лебедки и кабестаны
Другим усовершенствованием в области подъема и перемещения грузов стало изобретение лебедки и кабестана, которые стали применяться в производстве примерно в то же время, что и шкив. Единственное различие между лебедкой и кабестаном заключается в том, что первый механизм имеет горизонтальную ось, а второй вертикальную.
Механическое преимущество этих машин появлялось вследствие кругового вращения троса вокруг барабанной оси. Таким образом, человек, управляющий лебедкой, способен поднять груз в 6 раз больше, чем в случае, когда он бы просто тащил трос.
Подъемный механизм, сочетающий в себе блоки со шкивами и лебедки, давал возможность одному человеку поднимать груз весом до 1500 килограмм. В то время как для буксировки по рампе каменного блока такого же веса в Древнем Египте пришлось бы задействовать порядка 30 – 60 человек.
Ступальное колесо
Еще более производительным подъемным механизмом в сравнении с лебедкой было ступальное колесо, первые упоминания о котором датируется 230 годом до нашей эры. Такой грузоподъемный механизм имел в своей основе колесо диаметром 4 – 5 метров, что давало большее механическое преимущество из-за большего радиуса колеса в сравнении с радиусом оси. Более того, при подъеме груза с помощью лебедки, человек генерировал энергию только с помощью рук, а в случае со ступальным колесом подъемная сила появлялась от ходьбы/бега человека или тягловых животных. Таким образом, такое колесо повышало производительность человека в 70 раз и давало возможность одному человеку, приложившему усилие 50 кг, поднимать груз весом до 3500 кг. Некоторые из таких кранов (особенно портовые) снабжали двумя подъемными колесами. В свою очередь на каждом таком колесе размещали по два человека, идущих бок о бок. Максимальная грузоподъемность этих кранов, даже с учетом потери 20% из-за трения, достигала 11.2 тонн. Но такие механизмы имели и свои минусы. Например, для подъема груза на 10-метровую высоту человеку приходилось преодолеть расстояние в 140 метров, причем на довольно приличной скорости. Долго подобную скорость один человек поддерживать был не в силах, поэтому рабочую силу приходилось часто менять.
Подъемные башни
Несмотря на то, что мощность подъемного колеса впечатляет, задаешься вопросом – а как же наши предки поднимали более тяжелые грузы, например 500-тонные обелиски, в эпоху Римской империи? В основном, таким же методом, как и сейчас – способом объединения нескольких грузоподъемных устройств.
Один из методов, основанный на постройке огромной башни с множеством одновременно работающих кабестанов, описал в своей книге знаменитый инженер-строитель Ватикана — Доминик Фонтана. Там дано подробное описание перемещения огромного обелиска с римского ипподрома на площадь собора Святого Петра. Процесс переноса обелиска включал в себя демонтаж, передвижение и подъем 350-тонной колонны на новом месте.
Грузоподъемные механизмы средневековья
После распада Римской империи, использование сложных грузоподъемных механизмов в Европе, практически остановилось на долгие 800 лет. Краны под управлением лебедок начали снова появляться только в конце 12 века. Краны с большими ступальными колесами снова начали использовать в 13 веке во Франции и в 14 веке в Англии, то есть немного позже, чем началось массовое использование ветряных мельниц и водяных колес. По сравнению с эпохой Римской империи до наших дней дошло очень мало технической информации о подъемных механизмах средневековья. Большинство наших исторических знаний исходит от картин и от иллюстраций в рукописях того времени.
Но все же несколько подъемных кранов с ступальными колесами были сохранены на чердаках церквей и соборов. Большие подъемные краны были необходимы для строительства готической архитектуры средневековья. Здания этой эпохи были значительно выше, чем самые высокие сооружения времен Римской империи.
Сначала краны, используемые для строительства готических церквей, монтировали на земле. Затем при необходимости такие краны разбирались и переносились на все новые и новые высотные отметки пока храм не отстроится. Часть этих кранов оставляли над сводами и под крышей, где они могли бы пригодиться для ремонтных работ.
Новым явлением для средневековья был стационарный портовый кран, снабженный подъемным механизмом со ступальным колесом. Древние греки и римляне его не использовали по причине наличия большой рабской силы, которую они использовали при разгрузке и загрузке судов. Римский стандарт транспортировочного контейнера (амфора) был достаточно мал и мог легко и быстро загружаться и выгружаться с помощью человеческого ленточного конвейера и пандуса.
Портовые краны впервые появились во Фландрии, Голландии и Германии в 13 веке, а также в Англии в 14 веке. Они были более мощными, чем краны, применяемые в строительстве, и оснащены не одним, а двумя подъемными колесами, имеющих диаметр до 6,5 метров. Эти более мощные подъемные механизмы были нацелены на более высокие скорости подъемы и опускания, нежели на большую грузоподъемность. При загрузке и погрузке грузов скорость была более важна, чем в строительстве.
Как правило, портовые краны имели крышу для защиты рабочих и механизма от осадков. Эти подъемные машины были схожи с ветряными мельницами, как технически, так и по внешнему виду. Предположительно в Европе было построено около 100 портовых кранов и всего 10 таких конструкций сохранилось до наших дней.
Поворотные краны
Сегодня стрела подъемного крана может вращаться на 360 градусов одновременно с перемещением груза по горизонтали вдоль стрелы. Первоначально основная часть кранов средневековья использовалась только для вертикального перемещения груза. Положение груза относительно оси стрелы можно было лишь незначительно регулировать с помощью троса, привязанного к перемещаемому грузу. Массовое применение кранов с поворотным механизмом стрелы датируется 17-м веком, что позволило значительно сократить сроки строительства.
Железные краны
В 19-м веке в конструкциях грузоподъемных механизмов появились три важных нововведения. Первым и наиболее важным нововведением было использование железных элементов зубчатых передач вместо деревянных, что сделало подъемные машины более эффективными, надежными и мощными. В 1834 году был построен первый чугунный кран. И в этот же год был изобретен крепкий стальной трос, который был более надежной альтернативой тросу из натурального волокна. Третье нововведение – применение энергии паровых машин, при конструировании кранов. Теперь скорость подъема груза зависела от мощности паровой машины.
Металлический трос вскоре нашел широкое применение при производстве грузоподъемных механизмов, а вот две другие новинки прижились только со временем. Дерево было предпочтительным материалом для многих кранов даже в двадцатом веке, особенно в регионах, где древесина была в изобилии. Энергия парового двигателя также внедрялась очень неохотно и медленно. «Ручные» краны оставались популярны до середины 20-го века.
Башенные краны
Наличие узких улочек в европейских городах затрудняло установку громоздких кранов. Это было основной причиной для создания в начале 20-го века первых башенных кранов. Этот механизм обладал всеми необходимыми качествами для строительства в стесненных условиях: он был высоким и мощным, но в то же время не занимал больших площадей. Первым производителем башенных кранов была компания «Maschinenfabrik Julius Wolff & Co» (Германия), которая в 1908 году выпустила первую партию кранов, рассчитанных для строительных нужд.
Со временем конструкция башенных кранов совершенствовалась, и в 1949 году Ганс Либхерр построил поворотный башенный кран со стрелой, которая была закреплена на верху металлической конструкции. Такой кран мог не только поднимать груз, но и перемещать в любое место строительства не опуская его. Начиная с 60-х годов двадцатого века конструкции грузоподъемных механизмов изменялись незначительно и касалось это в основном систем безопасности и управления, а также увеличения грузового момента.
- 2463Порой среди археологических находок встречаются предметы, заставляющие пересмотреть бытовавшие ранее взгляды на историю развития человечества. Выясняется, что наши далекие предки имели технологии, практически не уступающие современным. Ярким примером высокого уровня древней науки и техники является Антикитерский механизм.
Находка ныряльщика
В 1900 году греческое судно, занимавшееся промыслом морской губки в Средиземном море, попало в сильный шторм севернее острова Крит. Капитан Димитриос Кондос решил переждать непогоду возле небольшого острова Антикитера. Когда волнение улеглось, он отправил группу ныряльщиков на поиски морской губки в этом районе.
Один из них, Ликопантис, всплыв, сообщил, что увидел на морском дне какое-то затонувшее судно, а возле него огромное количество трупов лошадей, которые находились в разной степени разложения. Капитан не поверил, решил, что ныряльщику все привиделось из-за отравления углекислым газом, но все же решил самостоятельно проверить полученную информацию.
Спустившись на дно, на глубину 43 метра, Кондос увидел совершенно фантастическую картину. Перед ним лежали останки древнего судна. Возле них разбросаны бронзовые и мраморные статуи, едва проглядывавшие из-под слоя ила, густо усеянные губкой, водорослями, ракушками и прочими придонными обитателями. Именно их водолаз и принял за трупы лошадей.
Капитан предположил, что эта древнеримская галера могла перевозить нечто более ценное, чем бронзовые изваяния. Он отправил своих ныряльщиков на обследование судна. Результат превзошел все ожидания. Добыча оказалась очень богатой: золотые монеты, драгоценные камни, ювелирные украшения и множество других предметов, не представлявших интереса для команды, но за которые можно было все же что-то выручить, сдав их в музей.
Моряки собрали все что смогли, но многое еще осталось на дне. Это связано с тем, что ныряние на такую
глубину без специального снаряжения очень опасно. Во время подъема сокровищ один из 10 ныряльщиков погиб, а двое поплатились своим здоровьем. Поэтому капитан приказал свернуть работы, и судно вернулось в Грецию. Найденные артефакты были сданы в Национальный археологический музей Афин.
Находка вызвала большой интерес у греческих властей. Исследовав предметы, ученые установили, что судно затонуло в I веке до нашей эры во время рейса с Родоса в Рим. К месту катастрофы было совершено несколько экспедиций. За два года греки подняли с галеры практически все, что там было.
Под слоем известняка
17 мая 1902 года археолог Валериос Стаис, занимавшийся анализом найденных у острова Антикера артефактов, взял в руки кусок бронзы, покрытый известковыми отложениями и ракушечником. Внезапно эта глыба разломилась, поскольку бронза сильно пострадала от коррозии, и в глубине ее заблестели какие-то шестеренки.
Стаис предположил, что это фрагмент древних часов, и даже написал по такому поводу научную работу. Но коллеги из археологического общества встретили эту публикацию в штыки.
Станса даже обвинили в обмане. Критики Станса заявили, что в эпоху Античности не могли существовать такие сложные механические устройства.
Был сделан вывод, что этот предмет попал на место катастрофы из более поздних времен и не имеет к затонувшей галере никакого отношения. Стаис был вынужден отступить под напором общественного мнения, и о таинственном предмете надолго забыли.
«Реактивный самолет в гробнице Тутанхамона»
В 1951 году на Антикитерский механизм случайно наткнулся историк из Йельского университета Дерек Джон де Солла Прайс. Изучению этого артефакта он посвятил более 20 лет своей жизни. Доктор Прайс понимал, что имеет дело с беспрецедентной находкой.
Нигде в мире больше не сохранилось ни одного подобного инструмента», - говорил он. - Все, что мы знаем о науке и технологиях эпохи эллинизма, в целом противоречит существованию столь сложного технического устройства в то время. Обнаружение такого предмета можно сравнить разве что с находкой реактивного самолета в гробнице Тутанхамона.
Реконструкция механизма
Результаты своих исследований Дерек Прайс опубликовал в 1974 году в журнале Scientific American. По его мнению, данный артефакт был частью большого механизма, состоявшего из 31 большой и малой шестерни (сохранилось 20). Он служил для определения положения Солнца и Луны.
Эстафету у Прайса принял в 2002 году Майкл Райт из Лондонского музея науки. При исследовании он использовал компьютерный томограф, что позволило ему более точно получить представление о структуре устройства.
Он обнаружил, что Антикитерский механизм, кроме Луны и Солнца, определял также положение пяти планет, известных в древности: Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна.
Современные исследования
Результаты новейших исследований были опубликованы в журнале Nature в 2006 году. В работе под руководством профессоров Майка Эдмундса и Тони Фрита из Кардиффского университета участвовало много выдающихся ученых. При помощи самого современного оборудования было выполнено трехмерное изображение исследуемого предмета.
С помощью новейших компьютерных технологий были открыты и прочитаны надписи, содержащие названия планет. Расшифровано почти 2000 символов. На основе исследования формы букв установлено, что Антикитерский механизм был создан во II веке до нашей эры. Информация, полученная в ходе исследований, позволила ученым реконструировать устройство.
Машина находилась в деревянном ящике с двумя дверцами. За первой дверцей был щит, который позволял наблюдать за движением Солнца и Луны на фоне знаков зодиака. Вторая дверца была на задней части устройства. А за дверцами были расположены два щита, один из которых отвечал за взаимодействие солнечного календаря с лунным, а второй прогнозировал солнечные и лунные затмения.
В дальней части механизма должны были находиться колеса (которые пропали), отвечающие за движение других планет, о чем можно узнать из надписей, выполненных на предмете.
То есть это был своеобразный древнейший аналоговый компьютер. Его пользователи могли задать любую дату, и устройство абсолютно точно показывало позиции Солнца, Луны и пяти планет, которые были известны греческим астрономам. Лунные фазы, солнечные затмения - все предсказывалось с точностью
Гений Архимеда?
Но кто, какой гений мог создать в древности это чудо техники? Вначале была выдвинута гипотеза, что творцом Антикитерского механизма был великий Архимед - человек, намного опередивший свое время и словно бы явившийся в Античность из далекого будущего (или не менее далекого и легендарного прошлого).
В римской истории есть запись о том, как он ошеломил аудиторию, продемонстрировав «небесный глобус», показывающий движение планет, Солнца и Луны, а также предсказывающий солнечные затмения с лунными фазами.
Однако механизм Антикитеры был сделан уже после смерти Архимеда. Хотя не исключено, что именно этот великий математик и инженер создал прототип, на основе которого и был сделан первый в мире аналоговый компьютер.
В настоящее время местом изготовления устройства считается остров Родос. Именно оттуда плыло судно, затонувшее у Антикитеры. Родос в те времена был центром греческой астрономии и механики. А творцом этого чуда техники считают Посидония из Апамеи, который, по словам Цицерона, был ответственным за изобретение устройства, указывающего движение Солнца, Луны и других планет. Не исключено, что греческие мореходы могли иметь несколько десятков таких механизмов, но до нас дошел только один.
И все равно остается загадкой, как древние смогли создать это чудо. Не могло у них быть таких глубоких знаний, особенно по астрономии, и таких технологий!
Вполне возможно, что в руках античных мастеров оказалось устройство, дошедшее до них из глубокой древности, из времен легендарной Атлантиды, чья цивилизация была на порядок выше современной. И уже на его основе они создали Антикитерский механизм.
Как бы то ни было, Жак-Ив Кусто, величайший исследователь глубин нашей цивилизации, назвал эту находку богатством, которое по своей ценности превосходит Мону Лизу. Именно такие восстановленные артефакты переворачивают наше сознание и полностью меняют картину мира.
Николай СОСНИН
Это устройство было построено примерно в 80-м году до н.э. и было найдено на острове Андикитера в 1901 году. Оно так и было названо «Антикитерский механизм».
Тогда это событие сразу было представлено, как «самый старый компьютер в мире». Что же он делает?
Некоторые исследователи считали, что это какой-то предмет, используемый древними астрономами. Но на самом деле, это нечто большее: он вычисляет положение Солнца, Луны и планет солнечной системы.
Компьютер должен содержать устройство ввода данных, процессор их обрабатывающий и выдавать обработанные данные на выходе. Именно такие действия и выполняет устройство Антикуфера.
 |
| Схема работы древнего компьютера |
Антикитерский механизм озадачивал и интриговал историков и учёных с самого своего открытия. науки и технологии начиная с его открытия. С 1951 года его исследованием занялся Дерек де Солла Прайс младший в из Британского института истории науки. В июне 1959 он написал статью о "Древнегреческом компьютере" в журнале "Scientific American". В ней Дерек высказал теорию о том, что Антикитерский механизм был устройством для вычисления движений звезд и планет. Что делало устройство самым настоящим аналоговым компьютером, которые сделали бы устройство сначала известным аналоговым компьютером. До этого функции механизма были не ясны, хотя сразу было выяснено, что он использовался как некое астрономическое устройство.
В 1971 Дерек, в то время первый профессор исторических наук Авалона в Университете Уэль, объединил свои усилия с Карлампосом Каракалом, профессором ядерной физики в Греческом Национальном Центре Научных Исследований "DEMOKRITOS". Каракалос провёл гамма анализ механизма, а также сделал ряд рентгеновских снимков, показавших важную информацию о внутреннем устройстве механизма. В 1974 Деред написал статью "Греческие механизмы: Антикитерский механизм - календарный компьютер, созданный приблизительно в 80 году до н.э.", в которой он представил модель того, как механизм мог функционировать.
Устройство использует дифференциальную передачу (сразу отметим, что она была изобретена лишь в XVI веке), и бесподобен с точки зрения минитюаризации и сложности его частей. Которые сопоставимы лишь с изделиями XVIII века. Механизм состоит из более 30 дифференциальных передач, с зубьями, образующими равносторонние треугольники. Тот, кто использовал этот механизм ранее, вводил дату с помощью рычага (сейчас бы механизм немного отставал из-за изменения орбит) и вычислял позицию Солнца, Луны или других астрономических объектов. Использование дифференциальных передач позволяло механизму добавлять или вычетать угловые скорости. Дифференциал использовался для того, чтобы рассчитывать синодический лунный цикл, вычитая эффекты смещения, вызванного гравитацией Солнца. Похоже, что механизм был основан на гелиоцентрических правилах, вместо доминировавших тогда (и ещё спустя полторы тысячи лет) геоцентрической модели вселенной, поддерживаемой Аристотелем и другими.
 |
Возможно, Антикитерский механизм не был уникален. Цицерон, живший в 1-м столетии до н.э., упоминает инструмент, который "недавно сконструировал наш друг Посидоний, который в точности воспроизводит движения Солнца, Луны и пяти планет." (Цицерон был студентом Посидония). Подобные устройства упоминаются и в других древних источниках. Это также добавляет поддерживает идею о том, что была у древних греков существовали сложные механические технологии, которые позже были переданы мусульманскому миру, где подобные, но более простые устройства создавались в средневековом периоде. В начале IX века, Китаб ал-Хиял ("Книга изобретённых устройств"), по поручению Халифа Багдада, описал сотни механических устройств, созданных по греческим текстам, которые были сохранены в монастырях. Позже эти знания были объединены со знаниями европейских часовых мастеров.
Все возможности устройства до сих пор неизвестны. Несколько исследователей полагают, что Антикитерский механизм мог использоваться для отслеживания небесных тел для вычисления благоприятных дней с точки зрения астрологии. Прайс свидетельствовал, что этот механизм, возможно, был выставлен на всеобщее обозрение, возможно в музее Родоса. Этот остров был известен своми показами механизмов.
На всякий случай вспомним, что такое «аналоговый компьютер»: это устройство, которое представляет численные величины какими-то физическими предметами или сущностями.
Именно это и делает устройство Антикуфера. Так что это именно компьютер. Компьютер, которому 2000 лет.
Первое аналоговое счётное устройство, известное нашей цивилизации до этого, было изобретено Блезом Паскалем только в 1652 г (Франция).
По материалам журнала «QJ»
Порой среди археологических находок встречаются предметы, заставляющие пересмотреть бытовавшие ранее взгляды на историю развития человечества. Выясняется, что наши далекие предки имели технологии, практически не уступающие современным. Ярким примером высокого уровня древней науки и техники является Антикитерский механизм.
Находка ныряльщика
В 1900 году греческое судно, занимавшееся промыслом морской губки в Средиземном море, попало в сильный шторм севернее острова Крит. Капитан Димитриос Кондос решил переждать непогоду возле небольшого острова Антикитера. Когда волнение улеглось, он отправил группу ныряльщиков на поиски морской губки в этом районе.
Один из них, Ликопантис, всплыв, сообщил, что увидел на морском дне какое-то затонувшее судно, а возле него огромное количество трупов лошадей, которые находились в разной степени разложения. Капитан не поверил, решил, что ныряльщику все привиделось из-за отравления углекислым газом, но все же решил самостоятельно проверить полученную информацию.
Спустившись на дно, на глубину 43 метра, Кондос увидел совершенно фантастическую картину. Перед ним лежали останки древнего судна. Возле них разбросаны бронзовые и мраморные статуи, едва проглядывавшие из-под слоя ила, густо усеянные губкой, водорослями, ракушками и прочими придонными обитателями. Именно их водолаз и принял за трупы лошадей.
Капитан предположил, что эта древнеримская галера могла перевозить нечто более ценное, чем бронзовые изваяния. Он отправил своих ныряльщиков на обследование судна. Результат превзошел все ожидания. Добыча оказалась очень богатой: золотые монеты, драгоценные камни, ювелирные украшения и множество других предметов, не представлявших интереса для команды, но за которые можно было все же что-то выручить, сдав их в музей.
Моряки собрали все что смогли, но многое еще осталось на дне. Это связано с тем, что ныряние на такую
глубину без специального снаряжения очень опасно. Во время подъема сокровищ один из 10 ныряльщиков погиб, а двое поплатились своим здоровьем. Поэтому капитан приказал свернуть работы, и судно вернулось в Грецию. Найденные артефакты были сданы в Национальный археологический музей Афин.
Находка вызвала большой интерес у греческих властей. Исследовав предметы, ученые установили, что судно затонуло в I веке до нашей эры во время рейса с Родоса в Рим. К месту катастрофы было совершено несколько экспедиций. За два года греки подняли с галеры практически все, что там было.
Под слоем известняка
17 мая 1902 года археолог Валериос Стаис, занимавшийся анализом найденных у острова Антикера артефактов, взял в руки кусок бронзы, покрытый известковыми отложениями и ракушечником. Внезапно эта глыба разломилась, поскольку бронза сильно пострадала от коррозии, и в глубине ее заблестели какие-то шестеренки.
Стаис предположил, что это фрагмент древних часов, и даже написал по такому поводу научную работу. Но коллеги из археологического общества встретили эту публикацию в штыки.
Станса даже обвинили в обмане. Критики Станса заявили, что в эпоху Античности не могли существовать такие сложные механические устройства.
Был сделан вывод, что этот предмет попал на место катастрофы из более поздних времен и не имеет к затонувшей галере никакого отношения. Стаис был вынужден отступить под напором общественного мнения, и о таинственном предмете надолго забыли.
«Реактивный самолет в гробнице Тутанхамона»
В 1951 году на Антикитерский механизм случайно наткнулся историк из Йельского университета Дерек Джон де Солла Прайс. Изучению этого артефакта он посвятил более 20 лет своей жизни. Доктор Прайс понимал, что имеет дело с беспрецедентной находкой.
Нигде в мире больше не сохранилось ни одного подобного инструмента», - говорил он. - Все, что мы знаем о науке и технологиях эпохи эллинизма, в целом противоречит существованию столь сложного технического устройства в то время. Обнаружение такого предмета можно сравнить разве что с находкой реактивного самолета в гробнице Тутанхамона.
Реконструкция механизма
Результаты своих исследований Дерек Прайс опубликовал в 1974 году в журнале Scientific American. По его мнению, данный артефакт был частью большого механизма, состоявшего из 31 большой и малой шестерни (сохранилось 20). Он служил для определения положения Солнца и Луны.
Эстафету у Прайса принял в 2002 году Майкл Райт из Лондонского музея науки. При исследовании он использовал компьютерный томограф, что позволило ему более точно получить представление о структуре устройства.
Он обнаружил, что Антикитерский механизм, кроме Луны и Солнца, определял также положение пяти планет, известных в древности: Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна.
Современные исследования
Результаты новейших исследований были опубликованы в журнале Nature в 2006 году. В работе под руководством профессоров Майка Эдмундса и Тони Фрита из Кардиффского университета участвовало много выдающихся ученых. При помощи самого современного оборудования было выполнено трехмерное изображение исследуемого предмета.
С помощью новейших компьютерных технологий были открыты и прочитаны надписи, содержащие названия планет. Расшифровано почти 2000 символов. На основе исследования формы букв установлено, что Антикитерский механизм был создан во II веке до нашей эры. Информация, полученная в ходе исследований, позволила ученым реконструировать устройство.
Машина находилась в деревянном ящике с двумя дверцами. За первой дверцей был щит, который позволял наблюдать за движением Солнца и Луны на фоне знаков зодиака. Вторая дверца была на задней части устройства. А за дверцами были расположены два щита, один из которых отвечал за взаимодействие солнечного календаря с лунным, а второй прогнозировал солнечные и лунные затмения.
В дальней части механизма должны были находиться колеса (которые пропали), отвечающие за движение других планет, о чем можно узнать из надписей, выполненных на предмете.
То есть это был своеобразный древнейший аналоговый компьютер. Его пользователи могли задать любую дату, и устройство абсолютно точно показывало позиции Солнца, Луны и пяти планет, которые были известны греческим астрономам. Лунные фазы, солнечные затмения - все предсказывалось с точностью
Гений Архимеда?
Но кто, какой гений мог создать в древности это чудо техники? Вначале была выдвинута гипотеза, что творцом Антикитерского механизма был великий Архимед - человек, намного опередивший свое время и словно бы явившийся в Античность из далекого будущего (или не менее далекого и легендарного прошлого).
В римской истории есть запись о том, как он ошеломил аудиторию, продемонстрировав «небесный глобус», показывающий движение планет, Солнца и Луны, а также предсказывающий солнечные затмения с лунными фазами.
Однако механизм Антикитеры был сделан уже после смерти Архимеда. Хотя не исключено, что именно этот великий математик и инженер создал прототип, на основе которого и был сделан первый в мире аналоговый компьютер.
В настоящее время местом изготовления устройства считается остров Родос. Именно оттуда плыло судно, затонувшее у Антикитеры. Родос в те времена был центром греческой астрономии и механики. А творцом этого чуда техники считают Посидония из Апамеи, который, по словам Цицерона, был ответственным за изобретение устройства, указывающего движение Солнца, Луны и других планет. Не исключено, что греческие мореходы могли иметь несколько десятков таких механизмов, но до нас дошел только один.
И все равно остается загадкой, как древние смогли создать это чудо. Не могло у них быть таких глубоких знаний, особенно по астрономии, и таких технологий!
Вполне возможно, что в руках античных мастеров оказалось устройство, дошедшее до них из глубокой древности, из времен легендарной Атлантиды, чья цивилизация была на порядок выше современной. И уже на его основе они создали Антикитерский механизм.
Как бы то ни было, Жак-Ив Кусто, величайший исследователь глубин нашей цивилизации, назвал эту находку богатством, которое по своей ценности превосходит Мону Лизу. Именно такие восстановленные артефакты переворачивают наше сознание и полностью меняют картину мира.
В 1900 году накануне Пасхи два судна ловцов губок, возвращавшихся от берегов Африки, бросили якорь у маленького греческого острова Антикитера (Антикифера) в Эгейском море, расположенного между островом Крит и южной оконечностью материковой Греции — полуостровом Пелопоннес. Там, на глубине примерно 60 метров, ныряльщики обнаружили останки древнего корабля.
Ныряльщики за губками, 1900 год
На следующий год греческие археологи с помощью водолазов начали исследование затонувшего судна, которое оказалось римским торговым кораблем, потерпевшим крушение около 80-50 гг. до нашей эры. По наиболее вероятной гипотезе, судно шло с острова Родос, скорее всего, в Рим с трофеями либо дипломатическими «дарами». Как известно, завоевание Греции Римом сопровождалось систематическим вывозом культурных ценностей в Италию.
Среди предметов, поднятых с затонувшего корабля, оказался бесформенный ком корродированной бронзы, принятый сначала за обломок статуи. В 1902 году его изучением занялся археолог Валериос Стаис. Расчистив его от известковых отложений, он, к своему удивлению, обнаружил сложный механизм, наподобие часового, с множеством бронзовых шестеренок, остатками приводных валов и измерительных шкал. Также удалось разобрать некоторые надписи на древнегреческом языке.
Пролежав 2 000 лет на морском дне, механизм дошел до нас в сильно поврежденном виде. Деревянный каркас, на котором он, по всей видимости, крепился, полностью распался. Металлические детали сильно деформировались и подверглись коррозии. Кроме того, многие фрагменты механизма были утрачены. В 1903 году в Афинах вышла первая официальная научная публикация с описанием и фотографиями Антикитерского механизма, как было названо это устройство.
Потребовалась кропотливая работа по расчистке прибора, которая продолжалась не одно десятилетие. Его реконструкция казалась делом почти безнадежным, и он долгое время оставался малоизученным, пока не привлек внимание английского физика и историка науки Дерека де Солла Прайса (Derek J. de Solla Price). В 1959 году в журнале «Scientific American» была опубликована статья Прайса «Древнегреческий компьютер», посвященная Антикитерскому механизму и ставшая важной вехой в его исследовании.
Проведенный в 1971 году радиоуглеродный анализ и эпиграфические исследования надписей дали возможность установить, что этот прибор был создан в 150-100 году до нашей эры. Исследование механизма с помощью рентгеновской и гамма-радиографии дало ценную информацию о внутренней конфигурации устройства.
Все сохранившиеся металлические части Антикитерского механизма изготовлены из листовой бронзы толщиной 1-2 миллиметра. Многие фрагменты практически полностью преобразовались в продукты коррозии, однако во многих местах все еще можно различить изящные детали механизма. В настоящее время известно 7 больших и 75 малых фрагментов данного механизма.
Еще на начальном этапе исследования, благодаря сохранившимся надписям и шкалам, Антикитерский механизм был определен как некое устройство для астрономических нужд. Согласно первой гипотезе, это был какой-то инструмент навигации, возможно, астролябия — своего рода круговая карта звездного неба с приспособлениями для определения координат звезд и иных астрономических наблюдений, изобретателем которой считается древнегреческий астроном Гиппарх (ок. 180-190 - 125 до н.э.).
Однако вскоре стало ясно, что по уровню миниатюризации и сложности Антикитерский механизм сопоставим с астрономическими часами XVIII века. Он содержит более 30 шестеренок с зубьями в форме равносторонних треугольников. Столь высокая сложность и безупречное изготовление позволяют предположить, что у него имелся ряд предшественников, которые не были обнаружены.
Согласно второй гипотезе, механизм представлял собой «плоский» вариант механического небесного глобуса (планетария), созданного Архимедом (ок. 287 - 212 до н.э.), о котором сообщают древние авторы.
Самое раннее упоминание о глобусе Архимеда относится к I веку до нашей эры. В диалоге знаменитого римского оратора Цицерона «О государстве» разговор между участниками беседы заходит о солнечных затмениях, и один из них рассказывает:
Я вспоминаю, как я однажды вместе с Гаем Сульпицием Галлом, одним из самых ученых людей нашего отечества, был в гостях у Марка Марцелла… и Галл попросил его принести знаменитую «сферу», единственный трофей, которым прадед Марцелла пожелал украсить свой дом после взятия Сиракуз, города, полного сокровищ и чудес.
Я часто слышал, как рассказывали об этой «сфере», которую считали шедевром Архимеда, и должен признаться, что на первый взгляд я не нашел в ней ничего особенного. Более красива и более известна в народе была другая сфера, созданная тем же Архимедом, которую тот же Марцелл отдал в храм Доблести.
Но когда Галл начал с большим знанием дела объяснять нам устройство этого прибора, я пришел к заключению, что сицилиец обладал дарованием большим, чем то, каким может обладать человек. Ибо Галл сказал, что… сплошная сфера без пустот была изобретена давно… но, - сказал Галл, - такая сфера, на которой были бы представлены движения Солнца, Луны и пяти звезд, называемых… блуждающими, не могла быть создана в виде сплошного тела.
Изобретение Архимеда изумительно именно тем, что он придумал, каким образом при несходных движениях во время одного оборота сохранить неодинаковые и различные пути. Когда Галл приводил эту сферу в движение, происходило так, что на этом шаре из бронзы луна сменяла солнце в течение стольких же оборотов, во сколько дней она сменяла его на самом небе, вследствие чего и на небе сферы происходило такое же затмение солнца, и луна вступала в ту же мету, где была тень земли, когда солнце из области… (Лакуна).
О внутреннем механизме небесного глобуса Архимеда достоверно ничего не известно. Можно предположить, что он состоял из сложной системы зубчатых передач, как и Антикитерский механизм. Архимед написал книгу об устройстве небесного глобуса — «Об изготовлении сфер», но, к сожалению, она была утрачена.
Цицерон пишет также о другом подобном устройстве, изготовленном Посидонием (ок. 135 - 51 до н.э.), философом-стоиком и ученым, жившим на острове Родос, откуда, возможно, отплыл корабль, перевозивший Антикитерский механизм: «Если бы кто-нибудь привез в Скифию или Британию тот шар (sphaera), что недавно изготовил наш друг Посидоний, шар, отдельные обороты которого воспроизводят то, что происходит на небе с Солнцем, Луной и пятью планетами в разные дни и ночи, то кто в этих варварских странах усомнился, бы, что этот шар - произведение совершенного рассудка?». (Цицерон. О природе богов, II, 34)
Дальнейшие исследования показали, что Антикитерский механизм являлся астрономическим и календарным калькулятором, использовавшимся для прогнозирования позиций небесных светил в небе, и мог служить также как планетарий для демонстрации их движения. Таким образом, речь идет о более сложном и многофункциональном устройстве, чем небесный глобус Архимеда.
По одной из гипотез, данное устройство было создано в Академии, основанной философом-стоиком Посидонием на греческом острове Родос, который в то время был известен как центр астрономии и «машиностроения». Предполагается также, что инженером, разработавшим устройство, мог быть астроном Гиппарх (ок. 190-120 до н.э.), также живший на острове Родос, поскольку оно содержит механизм, который использует его теорию движения Луны.
Однако последние выводы участников Проекта по исследованию Антикитерского механизма, опубликованные 30 июля 2008 года в журнале «Nature», позволяют предположить, что концепция механизма возникла в колониях Коринфа, что может указывать на традицию, идущую от Архимеда.
Несмотря на плохую сохранность и фрагментарность частей Антикитерского механизма, благодаря кропотливой работе исследователей, есть возможность с достаточной уверенностью представить в общих чертах его устройство и функции.
После установки даты прибор, предположительно, приводили в действие вращением ручки, расположенной на боковой грани корпуса. Большое ведущее колесо с 4 спицами было связано при помощи многоступенчатых зубчатых передач с многочисленными шестеренками, вращавшимися с различной скоростью и перемещавшими указатели на циферблатах.
Механизм имел три основных циферблата с концентрическими шкалами: один — на передней панели и два — на задней панели. На передней панели было две шкалы: неподвижная внешняя, представляющая эклиптику (большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца), — была разделена на 360 градусов и 12 отрезков по 30 градусов со знаками Зодиака, и подвижная внутренняя, имевшая 365 делений по числу дней в египетском календаре, который использовался греческими астрономами. Погрешность календаря, вызванная большей реальной продолжительностью солнечного года (365,2422 дней), могла корректироваться поворотом календарного циферблата на 1 деление назад за каждые 4 года.
Передний циферблат имел, вероятно, три стрелочных индикатора: один — с указанием даты, а два других — с указанием положений Солнца и Луны относительно плоскости эклиптики. Указатель положения Луны позволял учитывать неравномерность ее движения, вызванную тем, что спутник Земли движется не по круговой, а по эллиптической орбите. Для этого использовалась хитроумная система зубчатых передач, включавшая две шестеренки со смещенным относительно оси вращения центром тяжести.
На передней панели располагался также механизм с индикатором фаз Луны. Сферическая модель Луны, наполовину посеребренная, наполовину черная, показывалась в круглом окошке, демонстрируя текущую фазу Луны.
Существует точка зрения, что механизм мог иметь указатели для всех пяти планет, известных грекам (это Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн). Но ни одна передача, отвечающая за такие планетарные механизмы, не найдена. В то же время недавно обнаруженные надписи, в которых упоминаются стационарные точки планет, позволяют предположить, что Антикитерский механизм мог также описывать их движение.
Наконец, на тонкой бронзовой пластине, прикрывающей передний циферблат, находилась парапегма - астрономический календарь с указанием восходов и заходов отдельных звезд и созвездий, обозначенных греческими буквами, корреспондирующими с теми же литерами на зодиакальной шкале.
Таким образом, прибор мог показывать взаимное расположение светил на небесной сфере на конкретную дату, что могло иметь практическое применение в работе астрономов и астрологов, избавляя от сложных и трудоемких расчетов.
На задней панели располагались два больших циферблата. Верхний циферблат, имевший форму спирали с пятью витками и 47 отделениями в каждом витке, отображал Метонов цикл, названный в честь афинского астронома и математика Метона, предложившего его в 433 году до нашей эры. Он употреблялся для согласования продолжительности лунного месяца и солнечного года в лунно-солнечном календаре.
Как отметил древнегреческий ученый I века до нашей эры Гемин в своих «Элементах астрономии», греки приносили жертвы богам по обычаям предков и поэтому «они должны сохранять в годах согласие с Солнцем, а в днях и месяцах - с Луной».
На верхнем циферблате задней панели располагался также вспомогательный циферблат, разбитый на четыре сектора, напоминающий секундный циферблат современных наручных часов.
В 2008 году руководитель Проекта по исследованию Антикитерского механизма Тони Фриз и его коллеги обнаружили на этом циферблате названия 4 панэллинских игр — Истмийских, Олимпийских, Немейских и Пифийских, а также игр в Додоне. Олимпийский циферблат должен был быть включен в существующую зубчатую передачу, перемещавшую указатель на 1/4 оборота за год.
Это подтверждает, что Антикитерский механизм мог использоваться для расчетов дат религиозных праздников, связанных с астрономическими событиями (в том числе Олимпийских и других священных игр), а также служить для коррекции календарей на основе Метонова цикла.
В нижней части задней панели находился циферблат в виде спирали с 223 отделениями, показывающий цикл Сарос. Сарос, открытый, возможно, вавилонскими астрономами - период, по истечении которого, вследствие повторения взаимного расположения Солнца, Луны и узлов лунной орбиты на небесной сфере, в одной и той же последовательности вновь повторяются солнечные и лунные затмения. Сарос включает в себя 223 синодических месяца, что составляет примерно 18 лет 11 дней 8 часов.
На шкале циферблата, показывающего цикл Сарос, имеются символы Σ для лунных затмений (ΣΕΛΗΝΗ, Луна), символы Η — для солнечных затмений (ΗΛΙΟΣ, Солнце) и цифровые обозначения, выполненные греческими буквами, предположительно указывавшие на дату и час затмений. Удалось установить корреляции с реально наблюдавшимися затмениями.
Меньший вспомогательный циферблат отображает «тройной Сарос», или «цикл Экселигмос» (греч. ἐξέλιγμος), дающий период повторения затмений в целых днях. Поле этого циферблата разбито на три сектора: один чистый и два с обозначениями часов (8 и 16), которые нужно прибавить для каждого второго и третьего Сароса в цикле, чтобы получить время затмений. Это подтверждает, что прибор мог использоваться для прогнозирования лунных и, возможно, солнечных затмений.
Компьютерная реконструкция механизма
Антикитерский механизм был заключен в деревянный ящик, на дверцах которого находились бронзовые таблички, содержащие руководство по его применению с астрономическими, механическими и географическими данными. Интересно, что среди географических названий в тексте встречается ΙΣΠΑΝΙΑ (Испания по-гречески), что является старейшим упоминанием страны в этой форме, в отличие от Иберии.
Благодаря усилиям исследователей Антикитерский механизм постепенно открывает свои тайны, расширяя наши представления о возможностях античной науки и техники. В 1974 году в статье «Греческие шестеренки - календарный компьютер до нашей эры» Прайс представил теоретическую модель Антикитерского механизма, основываясь на которой, австралийский ученый Аллан Джордж Бромли из Университета Сиднея и часовщик Фрэнк Персивал изготовили первую действующую модель. Несколько лет спустя британский изобретатель Джон Глив, занимающийся изготовлением планетариев, сконструировал более точный образец, работающий по схеме Прайса.
Большой вклад в изучение Антикитерского механизма внес Майкл Райт (Michael Wright), сотрудник Лондонского музея науки и Имперского колледжа в Лондоне, который в 2002 году смог воссоздать полную реконструкцию устройства, а в 2007 году представил его модифицированную модель. Оказалось, что Антикерский механизм позволяет моделировать не только перемещения Солнца и Луны, но и Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна.
В 2016 году ученые представили результаты своих многолетних исследований. На сохранившихся 82 фрагментах устройства удалось расшифровать 2 000 букв, в том числе 500 слов. Все же описание, по мнению ученых, могло занимать 20 000 символов. В них рассказывалось о назначении устройства, в частности, об определении дат 42 астрономических явлений. Кроме того, в нем были заложены функции предсказания, в частности, определялся цвет и размер солнечного затмения, а из него и сила ветров на море (греки унаследовали это верование от вавилонян).
«Это устройство просто экстраординарное, оно единственное в своём роде, - считает Майк Эдмундс (Mike Edmunds), профессор из университета Кардиффа (Cardiff University), возглавляющий исследование механизма. – Его дизайн превосходен, и астрономия совершенно точна… С точки зрения исторической ценности этот механизм я считаю дороже Моны Лизы».
Использованы материалы сайта:
