Heron életrajza. Alexandriai Heron – korának el nem ismert zsenije

Arkhimédésznek a folyadékok egyensúlyáról szóló tanát Alexandriai Heron briliáns találmányaiban használták, amelyekre most rátérünk.

Alexandriai gém, század második felében élt Ctesibius tanítványa, egy borbély fia, egyben ügyes feltaláló. időszámításunk előtt e. (kb. 120 g). Heron személyében az ókori tudomány művelőjével állunk szemben. A matematika területén Heron olyan összefüggéseket keresett, amelyek a legjobban megfelelnének a földmérési céloknak, és számítási módszereket dolgozott ki, különös tekintettel a közelítő számításokra. Szabályt adott a háromszög területének meghatározására az oldalai alapján; modern formájában ezt a szabályt az úgynevezett Heron-képlet formájában írják le:

A Heron találmányai nem technikai jellegűek voltak, inkább nevezhetők technikai játékoknak, történetük pedig tanulságos példája annak, hogy a zseniális, a kor igényeit nem kielégítő találmányok mennyire eredménytelenek maradnak.

Heron tanára - Ctesibius, mint már említettük, jelentős feltaláló volt. Feltalálta a mutatós vízórát (28. kép), a vízi orgonát és a tűzoltóautót. A legújabb találmány szinte modern megjelenést kapott. A Heron a következőképpen írja le ezt a gépet:

„A tüzek oltására használt tűzoltó szivattyúk a következőképpen készülnek (29. ábra): belülről két fémhengert fúrnak ki esztergagéppel a dugattyú méretének megfelelően, ahogy a KL kutakhoz is fúrnak ki egy mesteri „szivattyúkat”. és MN pontosan illeszkedő dugattyúk, amelyek egy csővel vannak összekötve XODEés kívülről (a cső belsejében XODE,) - kifelé nyíló P és R szelepek A hengerek alján S és T furatok találhatók, amelyeket sima csuklólapok (szelepszárnyak) zárnak le. csavarokat vezetnek át rajtuk, amelyeket szilárdan forrasztanak, vagy szilárdan rögzítik a henger aljához a külső végükön elhelyezett szegecsekkel. A dugattyúk a közepén rögzített S rudakkal vannak felszerelve, amelyekhez egy rúd (kiegyensúlyozó Za) van csatlakoztatva, amely a középen a b és v csavarok körül forog. Az XODEy csőben lévő furat fölé egy másik függőleges villa alakú S cső van beépítve, amely csapszerű fúvókával van felszerelve, amelyen keresztül a víz kidobása ugyanúgy történik, mint ahogy azt fentebb a vizet kidobó edény leírásánál már említettük. levegőt sűrítettek benne."

A leírásban (30. ábra) említett szelepet nyilván szintén Ctesibius találta fel. Heron a következőképpen írja le ezt az eszközt: „Két megfelelő vastagságú négyszögletű lemez készül, mindkét oldalon ujjnyira egymáshoz illesztve és úgy köszörülve, hogy se levegő, se víz ne tudjon átmenni közöttük ABCD és EFGH Az egyikben, nevezetesen az ABCD-ben, egy ujjnyi szélességű kerek lyukat fúrnak A fémlemezek egymáson fekszenek, amikor ezeket a szelepeket akarjuk használni, az ABCD lemezt szorosan hozzá kell forrasztani a lyukhoz, amelyen keresztül a levegő vagy a víz behatol és átengedi a levegőt vagy a vizet, de ekkor a levegő vagy a víz nyomása rányomja az EFGH-lemezt a lyukra, amelyen keresztül a levegő vagy a víz belép."

Amint látjuk, a technológia, különösen a fémfeldolgozási technológia ebben az időben meglehetősen magas szintet ért el. Az alábbiakban látni fogjuk, hogy a Heron még hőmotort is megvalósított. De ez a technológia, amint arra már többször rámutattak, nem tudott ipari forradalmat előidézni, nem tudta betölteni azt a forradalmi szerepet, amelyet a primitív felhalmozás időszakában, a polgári forradalmak időszakában játszott.

Heron híres találmányait a „Pneumatika” című értekezés írja le, amely hozzánk jutott. Elméleti álláspontjában Heron Arisztotelészhez igazodik, de jelentős módosításokkal. Arisztotelészhez hasonlóan ő is úgy véli, hogy a természetben nincs üresség, de „bár a természetben nincs nagy üres tér, mégis léteznek nagyon kis üres terek a folyadékokban, a tűzben és más testekben”.

A részecskék közötti üres terek létének bizonyítékának tekinti a Gém a rugalmasságot, a különféle folyadékok keveredését, a testek tágulását stb. Heron úgy véli, hogy annak bizonyítéka, hogy a levegő test, az például az a tény, hogy egy másik edénybe vízbe merítve fejjel lefelé fordított edény nem telik meg vízzel. Ha egy lyukat készítenek az edény alján, amelyen keresztül a levegő kijuthat, akkor a víz kitölti a bemerített edény belsejét, és kiszorítja a levegőt ezen a lyukon keresztül. A természet nem enged szokatlanul nagy réseket a test részecskéi között, és ebben az értelemben „fél az ürességtől”. Tehát például, ha egy edényből bizonyos mennyiségű levegőt szívunk ki, aminek következtében a maradék levegő részecskéi közötti távolság megnő, akkor az edény szívó tulajdonságokkal (vérszívó csészék) fog rendelkezni: az edény bőre. az edény lyukát fedő ujj befelé húzódik. Ha az ujját eltávolítjuk, a külső levegő belép az edénybe, feltöltve annak térfogatát, amíg a részecskék közötti távolság el nem éri a normál értéket. Ebben kell keresnünk a testek erejének okait. A folyékony pataknak Heron szerint is van szakítószilárdsága*. Ha egyszer egy folyadékoszlop keletkezett, az nem tud felszakadni, mert ez jelentős üreg kialakulásához vezetne. Ez az alapja Heronnak a szifon működésére vonatkozó magyarázatának.

* (Galilei az anyagok szilárdságáról szóló tanában helyreállította Heron nézeteit.)

Merítsük az AHDBCKL könyökcsövet (31. ábra) az FG szintig vízzel töltött edénybe. A térdben lévő víz eléri az I. szintet, ami egybeesik az FG szinttel. Ha az L-ből a szájával szívja a levegőt, akkor a jelzett tulajdonság miatt, hogy nem enged jelentős üregeket, a levegő a térd AHD mentén szívja el a vizet az edényből. Ha a vákuum elegendő, a víz kitölti a B cső felső részét, és elkezd lefolyni a CKL könyökön. Ha mindkét térdére súlyként próbál esni, nem tud leesni, mert ez a sugár megrepedéséhez vezetne. Ha a bal térdben a folyadékszint alacsonyabb, mint a jobb térdben, akkor a bal oldali vízterhelés áthúzza a jobbat, és a víz magasabb szintről egy alacsonyabbra fog folyni, amíg a bal és jobb oldali folyadékszint nem lesz. egyenlő, vagy amíg ki nem ürül az edény (ha az alsó szintje elég magas).

Tehát Heron elméletében két fő feltevéssel van dolgunk: a) a sugár áttörésének lehetetlensége, b) a sugár túlnyúlása egy hosszabb résszel, ami a folyadék magasabb szintről alacsonyabbra áramlásához vezet. Miután a keletkező folyadékáram úgy viselkedik, mint egy tömbön átdobott kötél. A kötél a hosszabb rész felé fog "futni". A külső légnyomás ebben a magyarázatban nem játszik szerepet.

Érdekes, hogy a Heronról szóló magyarázatot viszonylag nemrégiben állították helyre, mint az újonnan felfedezett „folyékony szifon működési elvét”. Pohl professzor "Bevezetés a mechanikába és akusztikába" című könyvében találkozhatunk azzal a szerző által hangsúlyozott állítással, miszerint "a szifon elvnek semmi köze a légnyomáshoz", melynek magyarázatában (azaz az állításban) egy lefutó lánc képe látható. blokkot adnak. Ha eltekintünk Prof. Fields arról, hogy a szifon működésének szokásos „elemi” értelmezése ellen felhozott elv kétezer éves múltra tekint vissza, megjegyezzük, hogy prof. Paul némán átadja a Heron magyarázatához kapcsolódó nehézségeket is, amelyekről már maga Heron is tudott. Ugyanis, ha úgy képzeli el, hogy a lánc bal vége rövidebb, de több láncból áll, akkor nem csak egyensúlyt érhet el, hanem a rövid rész felé futó láncot is. Más szóval, ha nem egyenlő vastagságú könyökökből készít szifoncsövet, vastagabbá téve a rövid könyököt, akkor alacsonyabb szintről magasabbra juttathatja a folyadékot. Heron rámutat, hogy ez lehetetlen. Töltse fel az U alakú csövet folyadékkal a tetejéig. Zárjuk le a cső végeit, és döntsük két, egyenlőtlen folyadékszintű edénybe úgy, hogy a cső vastag könyöke belemerüljön a legmagasabb folyadékszintű edénybe. Ha eltávolítjuk az ujjakat a cső végéről, kommunikációt hozunk létre a két edényben lévő folyadéktömegek között (a szifoncsőben lévő folyadékoszlop nem törhet el). Arkhimédész szerint azonban a kommunikáló folyadéktömegek akkor és csak akkor lesznek egyensúlyban, ha a szabad felület gömbfelület, amelynek középpontja a Föld középpontjában van. Következésképpen a folyadék a legmagasabb szintről a legalacsonyabbra áramlik, amíg a szintek egyenlővé nem válnak. Látjuk, hogy Heron Arkhimédésztől kiindulva lényegében megfogalmazza az edények kommunikációjának elvét. Ami a szifon elvét illeti, Heron magyarázata, amelyet Pál helyreállított, a szifon működésének egy aspektusát tükrözi, de nem az összeset. Pascal kutatása jelentős előrelépést jelent a szifon működésének megértésében, nem pedig visszalépést, ahogyan Prof. mondani akarja. Pál. Heron sajátos megértése az „ürességtől való félelemről” lehetőséget ad neki, hogy elmagyarázza a pipetta működését, amely számára „varázsgolyó” alakú. Ha a felső lyukat nyitva hagyva folyadékba meríti a golyót, akkor a folyadék a labda alján lévő lyukakon keresztül jut bele. Ha most az ujjával bezárja a lyukat és eltávolítja a labdát, akkor a víz nem ömlik ki a labda rácsos alján, mert ez üregek kialakulásához vezetne a belső légtérben. Az ujjának eltávolításával bárhová öntheti a folyadékot.

Heron feltalálta a különféle formájú szifonokat. Itt megemlítjük a kettős szifont és az állandó áramlási sebességű szifont (úszós szifon). A kettős szifon (32. ábra) egy felül zárt, de alul nyitott cső. Ennek a csőnek a belsejébe egy második csövet helyeznek, amely mindkét végén nyitva van, a felső vége nem éri el a külső cső alját. Ha az edény alján akkora lyuk van, hogy a szifon belső csöve beleférjen, a széleihez szorosan illeszkedve, akkor az edénybe addig lehet folyadékot önteni, amíg a szifon külső csöve el nem éri. az aljáig meg van töltve. Ezután a szifonelv szerint a folyadék átfolyik a belső csövön, amíg az edény ki nem ürül. A kettős szifon megmagyarázza Heron „varázspoharának” működését. Állandó áramlási sebességű szifonban (33. ábra). a belső könyököt az edényben lévő folyadék felszínén úszó tálban rögzítjük. A folyadékszint csökkenésével a szifon is leereszkedik, így a kiömlőnyílás mindig ugyanannyival a folyadékszint alatt marad. Példaként Heron találékonyságának illusztrálására, írjuk le „énekes madár” géppuskáját (34. ábra). A madár fütyül, ha a bagoly nem néz rá, és elhallgat, amikor a bagoly feléje fordul. Ennek a készüléknek a működése a kettős szifonok megfelelő kiválasztásán alapul. Amikor a folyadék a tölcséren keresztül a felső edénybe áramlik, kiszorítja a levegőt, amely a csövön áthaladva sípot okoz. Amint a folyadék szintje a tartályban emelkedik, a szifonon keresztül az alsó vödörbe kezd folyni. Ez végül túlterheli a vödröt, ami meghúzza az ellensúlyt, és a bagoly megfordulását okozza. A szifont úgy választják ki, hogy ebben a pillanatban a tartályból való kiáramlás meghaladja a folyadék beáramlási sebességét - a madár nem énekel. Ezután az alsó szifon működésbe lép. Ahogy a tartály kiürül, a vödör is kiürül - a bagoly elfordul. A gép újra elkezd dolgozni.

Különösen figyelemre méltó, hogy Heron volt az első, aki a hő hajtóerejét használta. Először ismerkedjünk meg „Aeolipile” hatásával. A Heron eolipile egy vízszintes tengely körül forogni képes vasgolyó (35. ábra). A labda tetején derékszögben meghajlított kimeneti cső található; ugyanaz a cső, de ellenkező irányba hajlítva, a labda alján található. A tartályból az oldalcsöveken keresztül érkező gőzt a kifolyócsövek vezetik ki. A gőzsugár reakciója (turbina elve) a golyó forgását idézi elő.

Így majdnem kétezer évvel a gőzgép feltalálása előtt először építettek hőgépet. De ez még korai találmány volt, és a 17. században új kutatások indultak a hőmotor után.

Példaként említsük a hő hajtóerejének alkalmazását - az áldozati tűz meggyújtásakor automatikusan nyíló ajtókkal rendelkező oltárt (36. ábra).

„A templomban egy üreges DE oltár található, amely egy gömb alakú PH csővel van összekötve. A gömbbe U-alakú KLM cső van forrasztva az alagsori padlóig vannak kihúzva, ahol a tengelyekre két lánc van feltekerve, amely a súlyával zárja az ajtót, a másikra. ellentétes irányban feltekerve az ajtótengelyekre, egy másik edény lóg, ellenkező irányban feltekerve XN, amely üresen könnyebb, mint a B súly. ez az edény egy U alakú cső egyik könyökén halad át, amely úgy van felszerelve, hogy amikor az ajtók zárva vannak, ez a könyök majdnem az edény aljáig terjed.

A vizsgált példákra szorítkozunk. Az elmondottakból kitűnik, mennyire zseniálisak voltak Heron találmányai. Gyakorlati jelentőséget csak hidraulikus gépei kaptak, amelyek a vízhúzó gépek technológiáját fejlesztették tovább. A többi találmány vicces játékként szolgált, semmi több. Csak az újjáéledő új tudomány fordult Heron találmányai felé, és új alapokon fejlesztette tovább azokat.

Heront az emberiség történetének legnagyobb mérnökének tartják. Nagyon közel került az ipari forradalomhoz, amely csak körülbelül 2000 évvel később következett be. Ő volt az első, aki feltalálta az automata ajtókat, az automata bábszínházat, az automatát, a gyorstüzelő önrakodó számszeríjat, a gőzturbinát, az automata díszeket, az utak hosszát mérő készüléket (ősi „taximéter”), stb. Ő volt az első, aki programozható eszközöket hozott létre (a kötél köré tekert csapokat).

Geometriát, mechanikát, hidrosztatikát és optikát tanult. Főbb művek: Metrika, Pneumatika, Automatopoetika, Mechanika (francia; a mű teljes egészében arabul őrzik), Katoptika (a tükrök tudománya; csak latin fordításban őrzik) stb. 1814-ben megtalálták Heron „A dioptriáról” című esszéjét, amelyben rögzíti a földmérési szabályokat, amelyek valójában a derékszögű koordináták használatán alapulnak. Heron felhasználta elődei vívmányait: Euklidész, Arkhimédész, Lampsakuszi Sztrató. Sok könyve helyrehozhatatlanul elveszett (a tekercseket az Alexandriai Könyvtárban őrizték). A 16. században készült könyveinek egyik példányát az Oxfordi Egyetemen őrzik.

A középkorban számos találmányát elutasították, feledésbe merült, vagy nem volt gyakorlati érdeke.

Mechanika

A három könyvből álló „Mechanika” (?????????) értekezésében Heron ötféle egyszerű gépet írt le: emelőkart, kaput, éket, csavart és blokkot. Heron létrehozta a „mechanika aranyszabályát”, amely szerint az erőnövekedés ezen mechanizmusok használatakor a távolság csökkenésével jár.

Heron „Pneumatika” (????????????) című értekezésében különféle szifonokat, ügyesen megtervezett edényeket és sűrített levegővel vagy gőzzel hajtott automatákat írt le. Ez eolipile, amely az első gőzturbina volt - egy golyó, amelyet a vízgőz sugarainak ereje forgat; ajtónyitó gép, „szentelt” víz árusító gép, tűzoltó szivattyú, vízi orgona, mechanikus bábszínház. Az „Automatákról” (??????????) című könyv különböző automata eszközöket is ismertet.

Heron Bellopoetics (????????????) című értekezésében különféle katonai dobógépeket írt le.

Geodézia

A „Dioptriáról” című könyv (???? ?????????) leírja a dioptriát - a geodéziai munkákhoz használt legegyszerűbb eszközt. Ez a készülék egy vonalzó két betekintő lyukkal, mely vízszintes síkban forgatható, és amivel látószögeket lehet beállítani.

Heron dolgozatában lefekteti a földmérési szabályokat, amelyek a téglalap alakú koordináták használatán alapulnak. A 15. tézis leírja, hogyan készül a geodéziai igazolás, amikor alagutat ásunk egy hegyen keresztül, amikor mindkét végén egyidejűleg folyik a munka.

A 34. állítás egy kilométer-számlálót ír le, egy olyan eszközt, amely a kocsi által megtett távolságot méri. A 38. javaslat egy hasonló eszközt ír le, amely lehetővé teszi a hajó által megtett távolság meghatározását.

Optika

A „Catoptricus”-ban (????????????) Heron a fénysugarak egyenességét végtelenül nagy terjedési sebességgel indokolja. Bizonyítékot ad a visszaverődés törvényére, azon a feltevésen alapulva, hogy a fény által megtett útnak a lehető legrövidebbnek kell lennie (a Fermat-elv speciális esete). Ezen elv alapján a Heron különféle típusú tükröket vizsgál, különös figyelmet fordítva a hengeres tükrökre.

Matematika

A Heron „Metrics” (?????????) és a belőle kivont „Geometrics” és „Stereometrics” az alkalmazott matematika referenciakönyvei. Itt találhatók a különféle geometriai alakzatok pontos és hozzávetőleges kiszámításának szabályai és képletei, például a „Heron képlete” a háromszög három oldali területének meghatározására (Arkhimédész által felfedezett), a négyzet hozzávetőleges kivonására vonatkozó szabályok. és kockagyökök (lásd Heron iteratív képletét). A Heron matematikai munkáinak bemutatása alapvetően dogmatikus – a szabályokat gyakran nem származtatják, hanem csak példákkal mutatják be.

Heron „Definíciói” geometriai definíciók kiterjedt halmazát képviselik, amelyek nagyrészt egybeesnek Eukleidész „Elemeinek” definícióival.

Heron életének évei

Heron életének évei a 20. században vita tárgyává váltak. Az ókori források szerint Arkhimédész után, de Pappus előtt élt, i.e. valamikor ie 200 között és 300 HIRDETÉS Egyes 18-19. századi történészek pontosabb dátumokat jelöltek meg ebben az intervallumban, például Baldi Georont Kr.e. 120 alá helyezi, az ESBE pedig Heron születési évét – ie 155. 1938-ban Otto Neugebauer azt javasolta, hogy Heron itt élt a Kr.u. 1. század. Ez a feltételezés azon a tényen alapult, hogy „A dioptriáról” című könyve egy holdfogyatkozást említ, amelyet 10 nappal a tavaszi napéjegyenlőség előtt észleltek. Az a jele, hogy ez Alexandriában hajnali 5 órakor történt, egyértelműen a Kr.e. 200 közötti időszakra utal. e. és i.sz. 300 a 62. március 13-i holdfogyatkozásra (júliusi dátum). Nemrég Nathan Sidoli kritizálta Neugebauer randevúzását.

Alexandriai Gém (i.sz. 10-75) - ókori görög matematikus és szerelő. Geometriát, mechanikát, hidrosztatikát és optikát tanult. Olyan művek szerzője, amelyekben szisztematikusan felvázolta az ókori világ főbb vívmányait az alkalmazott mechanika területén. A mechanikában Heron 5 egyszerű gépet írt le: kart, kaput, éket, csavart és blokkot. Heront az erők paralelogrammájáról is ismerték. A Heron fogaskerekes szerelvény segítségével épített egy eszközt az utak hosszának mérésére, ugyanazon az elven, mint a modern taxaméterek. A Heron „szent” víz árusítására szolgáló automatája volt folyadékadagoló automatáink prototípusa. A Heron mechanizmusai és automatái nem találtak széles körben elterjedt gyakorlati alkalmazást. Főleg mechanikus játékok építésénél használták őket. Ez alól csak a Heron hidraulikus gépei képeznek kivételt, amelyek segítségével az ősi vízfiókokat fejlesztették. Heron „A dobógépek készítéséről” című értekezésében beszámolt az ókori tüzérség alapjairól. A Metrics szabályokat és képleteket ad különféle geometriai alakzatok pontos és közelítő kiszámításához, például a Heron-képletet a háromszög háromoldali területének meghatározásához, a másodfokú egyenletek numerikus megoldásának szabályait, valamint a négyzet és a kocka hozzávetőleges kivonását. gyökerei. A Heron matematikai munkáiban alapvetően dogmatikus a bemutatás – a szabályokat gyakran nem származtatják, hanem csak példákon keresztül tisztázzák.

1814-ben megtalálták Heron „A dioptriáról” című esszéjét, amely meghatározza a földmérési szabályokat, amelyek valójában a téglalap alakú koordináták használatán alapulnak. Itt található a dioptria - egy szögmérési eszköz - leírása - a modern teodolit prototípusa.

Heron szivattyú

Rizs. 1. Heron szivattyú

A szivattyú két egymással érintkező dugattyús hengerből állt, amelyek szelepekkel voltak felszerelve, amelyekből váltakozva kiszorították a vizet. A szivattyút két ember izomereje hajtotta, akik felváltva nyomták le a kar karjait. Ismeretes, hogy az ilyen típusú szivattyúkat később a rómaiak tüzek oltására használták, és kiváló minőségű kivitelezéssel és minden alkatrész elképesztően pontos illesztésével jellemezték őket. Az elektromosság felfedezéséig a hozzájuk hasonló szivattyúkat gyakran használták mind a tüzek oltására, mind a haditengerészetnél baleset esetén a rakterekből vízszivattyúzásra.

Gém gőzgömbje – aeolipile

A „Pneumatika” című értekezésében Heron különféle szifonokat, ügyesen megtervezett edényeket és sűrített levegővel vagy gőzzel hajtott gépeket írt le. Az Aeolipile (a görög fordításban „Aeolus szélisten labdája”) egy szorosan lezárt üst volt, két csővel a fedelén. A csövekre egy forgó üreges golyót szereltek fel, melynek felületére két L alakú fúvókát szereltek fel. A lyukon keresztül vizet öntöttek a kazánba, a lyukat dugóval lezárták, és a kazánt a tűz fölé helyezték. A víz felforrt, gőz keletkezett, amely a csöveken keresztül a golyóba és az L alakú csövekbe áramlott. Megfelelő nyomás mellett a fúvókákból kiáramló gőzsugarak gyorsan megforgatták a labdát. A modern tudósok által Heron rajzai alapján épített eolipile percenként akár 3500 fordulatot is kifejtett!

Az aeolipil összeszerelése során a tudósok a golyós és a gőzellátó csövek csuklópántjainak tömítésének problémájával találkoztak. Nagy résnél nagyobb fokú forgási szabadságot kapott a labda, de a réseken könnyen kiszökött a gőz, és gyorsan leesett a nyomása. Ha csökkent a rés, megszűnt a gőzveszteség, de a megnövekedett súrlódás miatt a labda is nehezebbé vált. Nem tudjuk, hogy Heron hogyan oldotta meg ezt a problémát. Talán az eolipile nem forgott olyan nagy sebességgel, mint a modern modell.

Sajnos az eolipile nem kapott kellő elismerést, és nem volt kereslet sem az ókorban, sem később, bár hatalmas benyomást tett mindenkire, aki látta. Ezt a találmányt csak szórakoztató játékként kezelték. Valójában a Heron eolipile a gőzturbinák prototípusa, amely csak két évezreddel később jelent meg! Ráadásul az aeolipile az egyik első sugárhajtóműnek tekinthető. Egy lépés volt hátra a sugárhajtás elvének felfedezéséig: egy kísérleti összeállítás áll előttünk, meg kellett fogalmazni magát az elvet. Az emberiség csaknem 2000 évet töltött ezen a lépésen. Nehéz elképzelni, hogyan nézett volna ki az emberiség történelme, ha a sugárhajtás elve 2000 évvel ezelőtt széles körben elterjedt volna. Talán az emberiség már régen feltárta volna az egész naprendszert és elérte volna a csillagokat.

Rizs. 2. 1 - gőzellátó, 2 - gőzvezető csövek, 3 - golyós, 4 - kipufogó csövek

Gőz bojler

Rizs. 3. Gőzkazán

A kialakítás egy nagy bronztartály volt, koaxiálisan beépített hengerrel, tűzhellyel és csövekkel a hideg és a meleg víz ellátására. A kazán rendkívül hatékony volt, és gyors vízmelegítést biztosított.

Leírt még automata ajtónyitót, tűzoltó szivattyút, különféle szifonokat, vízi orgonát, mechanikus bábszínházat stb.

Az ókor ismerte az automatizálás elemeit, a gőz hajtóerejét. Az ember találékony zsenialitása, amely a kezdetleges idők óta bizonyította erejét, nem száradt ki. Ennek szembetűnő példája Alexandriai Heron technikai kreativitása, aki körülbelül ie 120 évet élt. e. Heron tanítója, Alexandriai Ctesibius, akit az ókori tudomány és technika történésze, Diels az ókori mérnökök fejének nevez, feltalált egy légorgonát, egy tűzoltóautót és egy automata vízórát (clepsydra). A Ctesibius klepsydrájában az A vízellátásból származó víz belép a BCDE szabályozó tartályba, és egy keskeny E csövön keresztül a KLMN tartályba esik. Erős nyomás esetén a víznek nincs ideje lefolyni az E-n keresztül, felhalmozódik a vezérlőtartályban, és felemeli a G úszót, amely blokkolja a víz hozzáférését. Ily módon a vezérlőtartályban egy bizonyos normál szintet tartanak, amíg az F csap nyitva van. A tartályba áramló víz felemeli a P úszót, amelyen egy pálcával egy óra alakban látható ábra áll. vízszintes vonalak egy forgó STUV dobon (lásd 14. ábra).

Ctesibius Heroes a következőképpen írja le a tűzoltóautót:
„A tüzek oltására használt tűzoltó szivattyúk a következőképpen készülnek (15. kép): két fémhengert belülről fúrnak ki esztergavágóval a dugattyú méretének megfelelően, ahogyan egy mesterember fúrja ki a kutak „szivattyúit”. A KL és MN pontosan illeszkedő dugattyúk. A hengereket XODE cső köti össze, és kívülről (az XODE cső belsejében) kifelé nyíló P és R szelepekkel vannak ellátva A hengerek alján S és T furatok találhatók, amelyeket sima csuklólapok zárnak le (szelepszárnyak); csavarokat vezetnek át rajtuk, amelyeket szilárdan forrasztanak, vagy szilárdan rögzítik a henger aljához a külső végükön elhelyezett szegecsekkel. A dugattyúk középen rögzített S rudakkal vannak felszerelve egy rúd (Z a kiegyensúlyozó), amely középen egy δ csavar körül forog; az S dugattyúrudak a b és v csavarok körül forognak. Az XODE csőben lévő furat fölé egy másik függőleges villa alakú ξ cső van beépítve, amely csapszerű fúvókával van felszerelve, amelyen keresztül a víz kilövellése ugyanúgy történik, mint ahogy azt fentebb a sűrített levegővel vizet kidobó edény leírásánál említettük. benne."

A leírásban (16. ábra) említett szelepet nyilván szintén Ctesibius találta fel. Heron a következőképpen írja le ezt az eszközt: „Két megfelelő vastagságú négyszögletes lemez készül, mindkét oldalon ujjnyira. Felületükkel egymáshoz vannak illesztve és köszörülve, hogy se levegő, se víz ne tudjon áthaladni közöttük. Legyenek ezek a rekordok ABCD és EFGH. Az egyikben, nevezetesen az ABCD-ben, egy harmadujjnyi széles kerek lyukat fúrtak. A CD széle csuklópánttal csatlakozik az FE éléhez, így a fémlemezek földelt oldalai egymásra támaszkodnak. Amikor ezeket a szelepeket akarják használni, az ABCD lemezt szorosan hozzá kell forrasztani ahhoz a furathoz, amelyen keresztül levegőnek vagy víznek kell bejutnia. Ebben az esetben a belső nyomás hatására az EFGH lemez kinyílik, és átengedi a levegőt vagy a vizet. De ekkor a levegő vagy a víz nyomása rákényszeríti az EFGH-lemezt a lyukra, amelyen keresztül a levegő vagy a víz bejut."

Heron híres találmányait a hozzánk eljutott „Pneumatika” értekezés írja le. Elméleti álláspontjában Heron Arisztotelészhez igazodik, de jelentős módosításokkal. Pont olyan, mint Arisztotelész. úgy gondolja, hogy a természetben nincs üresség, de bár a természetben nincs nagy üres tér, mégis léteznek nagyon kis üres terek a folyadékokban, a tűzben és más testekben.”

A részecskék közötti üres terek létének bizonyítékának tekinti a Gém a rugalmasságot, a különféle folyadékok keveredését, a testek tágulását stb. Heron úgy véli, hogy annak bizonyítéka, hogy a levegő test, az például az a tény, hogy egy másik edénybe vízbe merítve fejjel lefelé fordított edény nem telik meg vízzel. Ha egy lyukat készítenek az edény alján, amelyen keresztül a levegő kijuthat, akkor a víz kitölti a bemerített edény belsejét, és kiszorítja a levegőt ezen a lyukon keresztül. A természet nem enged szokatlanul nagy réseket a test részecskéi között, és ebben az értelemben „fél az ürességtől”. Tehát például, ha egy edényből bizonyos mennyiségű levegőt szívunk ki, aminek következtében a maradék levegő részecskéi közötti távolság megnő, akkor az edény szívó tulajdonságokkal (vércsészék) fog rendelkezni: az ujj borításának bőre az edény nyílása visszahúzódik. belül. Ha az ujját eltávolítjuk, a külső levegő belép az edénybe, feltöltve annak térfogatát, amíg a részecskék közötti távolság el nem éri a normál értéket. Ebben kell keresnünk a testek erejének okait. A folyékony pataknak Heron szerint van szakítószilárdsága is. Ha egyszer egy folyadékoszlop keletkezett, az nem tud felszakadni, mert ez jelentős üreg kialakulásához vezetne. Ez az alapja Heronnak a szifon működésére vonatkozó magyarázatának.

Merítsük a АHDBCKL könyökcsövet (17. ábra) egy vízzel FG szintig megtöltött edénybe. A könyökben lévő víz eléri a H szintet, ami egybeesik az FG szinttel. Ha az L-ből a szájával szívja a levegőt, akkor a jelzett tulajdonság miatt, hogy nem enged jelentős üregeket, a levegő a térd AHD mentén szívja el a vizet az edényből. Ha a vákuum elegendő, a víz kitölti a B cső felső részét, és elkezd lefolyni a CKL könyökön. Ha mindkét térdére súlyként próbál esni, nem tud leesni, mert ez a sugár megrepedéséhez vezetne. Ha a bal térdben a folyadékszint alacsonyabb, mint a jobb térdben, akkor a bal oldali vízterhelés húzza a jobbat, és a víz magasabb szintről alacsonyabbra folyik, amíg a bal és a jobb oldali folyadékszint egyenlő nem lesz. vagy amíg az edény ki nem ürül (ha az alsó szintje elég magas).

Tehát Heron elméletében két fő feltevéssel van dolgunk: a) a sugár megszakadásának lehetetlensége, c) a sugár súlyának egy hosszabb résszel való túlsúlya, ami a folyadék magasabb szintről alacsonyabbra áramlásához vezet. . Miután a keletkező folyadékáram úgy viselkedik, mint egy tömbön átdobott kötél. A kötél „fut” a hosszabb rész felé. A külső légnyomás ebben a magyarázatban nem játszik szerepet.

Heron azonban látja, hogy a szifon működésére vonatkozó magyarázata elégtelen. Ugyanis, ha úgy képzeli el, hogy a lánc bal vége rövidebb, de több láncból áll, akkor nem csak egyensúlyt érhet el, hanem a rövid rész felé futó láncot is. Más szóval, ha nem egyenlő vastagságú könyökökből készít szifoncsövet, vastagabbá téve a rövid könyököt, akkor alacsonyabb szintről magasabbra juttathatja a folyadékot. Heron rámutat, hogy ez lehetetlen. Töltse fel az U alakú csövet folyadékkal a tetejéig. Zárjuk le a cső végeit, és döntsük két, egyenlőtlen folyadékszintű edénybe úgy, hogy a cső vastag könyöke belemerüljön a legmagasabb folyadékszintű edénybe. Ha eltávolítjuk az ujjakat a cső végéről, kommunikációt hozunk létre a két edényben lévő folyadéktömegek között (a szifoncsőben lévő folyadékoszlop nem törhet el). Arkhimédész szerint azonban a kommunikáló folyadéktömegek akkor és csak akkor lesznek egyensúlyban, ha a szabad felület egy gömb alakú felület, amelynek középpontja a Föld középpontjában van a szintek egyenlővé válnak. Látjuk, hogy Heron Arkhimédésztől kiindulva lényegében megfogalmazza az edények kommunikációjának elvét. Heron sajátos megértése az „ürességtől való félelemről” lehetőséget ad neki, hogy elmagyarázza a pipetta működését, amely számára „varázsgolyó” alakú. Ha a felső lyukat nyitva hagyva a labda folyadékba merül, akkor a folyadék a labda alján lévő lyukon keresztül jut bele. Ha most az ujjával bezárja a lyukat és eltávolítja a labdát, akkor a víz nem ömlik ki a labda rácsos alján, mert ez üregek kialakulásához vezetne a belső légtérben. Az ujjának eltávolításával bárhová öntheti a folyadékot.

Heron feltalálta a különféle formájú szifonokat. Itt megemlítjük a kettős szifont és az állandó áramlási sebességű szifont (úszós szifon). A dupla szifon (18. ábra) egy felül zárt, de alul nyitott cső. Ebben a csőben van elhelyezve egy második, mindkét végén nyitott - a felső vége nem éri el a külső cső alját. Ha az edény alján akkora lyuk van, hogy a szifon belső csöve beleférjen, a széleihez szorosan illeszkedve, akkor az edénybe addig lehet folyadékot önteni, amíg a szifon külső csöve el nem éri. egészen a tetejéig meg van töltve. Ezután a szifonelv szerint a folyadék átfolyik a belső csövön, amíg az edény ki nem ürül. A kettős szifon megmagyarázza Heron „varázspoharának” működését. Állandó áramlási sebességű szifonban (19. ábra) a belső könyököt az edényben lévő folyadék felületén úszó tálban rögzítjük. A folyadékszint csökkenésével a szifon is leereszkedik, így a kiömlőnyílás mindig ugyanannyival a folyadékszint alatt marad.

Példaként Heron találékonyságának illusztrálására, írjuk le „énekes madár” géppuskáját (20. ábra). A madár fütyül, ha a bagoly nem néz rá, és elhallgat, amikor a bagoly feléje fordul. Ennek a készüléknek a működése a kettős szifonok megfelelő kiválasztásán alapul. Amikor a folyadék a tölcséren keresztül a felső edénybe áramlik, kiszorítja a levegőt, amely a csövön áthaladva sípot okoz. Amint a folyadék szintje a tartályban emelkedik, a szifonon keresztül az alsó vödörbe kezd folyni. Ez végül túlterheli a vödröt, ami meghúzza az ellensúlyt, és a bagoly megfordulását okozza. A szifont úgy választják ki, hogy ebben a pillanatban a tartályból való kiáramlás meghaladja a folyadék beáramlási sebességét - a madár nem énekel. Ezután az alsó szifon működésbe lép. Ahogy a tartály kiürül, a bagolyvödör kiürül és elfordul. A gép újra elkezd dolgozni.

Különösen figyelemre méltó, hogy Heron volt az első, aki a hő hajtóerejét használta. Először ismerkedjünk meg „eolipile” hatásával. A Heron eolipile egy vízszintes tengely körül forogni képes vasgolyó (21. ábra). A labda tetején derékszögben meghajlított kimeneti cső található; ugyanaz a cső, de ellenkező irányba hajlítva, a labda alján található. A tartályból az oldalcsöveken keresztül érkező gőzt a kifolyócsövek vezetik ki. A gőzsugár reakciója (turbina elve) a golyó forgását idézi elő.

Így, majdnem kétezer évvel a gőzgép feltalálása előtt, először építettek hőgépet, de ez még korai találmány volt, és a 17. században megkezdődött a hőgép új keresése.

Vegyünk példának a hő hajtóerejének felhasználására egy áldozati tűz meggyújtásakor automatikusan nyíló ajtókkal rendelkező oltárt (22. ábra).

A templomban egy üreges DE oltár található, amelyet egy FG csövön keresztül egy félig vízzel teli gömb alakú PH edény köt össze. A golyóba egy KLM U alakú csövet forrasztanak. Mindkét ajtólap forgástengelye a pinceszintig nyúlik, ahol a megfelelő aljzatokba kerülnek. A tengelyekre két lánc van feltekerve. Az egyik lánc végére súlyt helyeznek, amely súlyával bezárja az ajtót, a másikra pedig az ajtótengelyekre ellentétes irányban feltekerve egy XN edény függ, amely üresen könnyebb, mint a Betöltés. Egy U-alakú cső egyik könyöke ebbe az edénybe megy át, amely úgy van felszerelve, hogy az ajtók zárásakor ez a könyök majdnem az edény aljáig ér.

Ha az oltáron tüzet gyújtanak, az oltár felmelegszik, a benne zárt levegő kitágul, rányomja a labdában lévő vizet, és egy U-alakú csövön keresztül egy felfüggesztett edénybe emeli, ami ezáltal leengedi és így kinyitja a golyót. ajtó.

A vizsgált példákra szorítkozunk. Az elmondottakból kitűnik, mennyire zseniálisak voltak Heron találmányai. Gyakorlati jelentőséget csak hidraulikus gépei kaptak, amelyek a vízhúzó gépek technológiáját fejlesztették tovább. A többi találmány vicces játékként szolgált, semmi több. Csak az újjáéledő új tudomány fordult Heron találmányai felé, és új alapokon fejlesztette tovább azokat.

De ez a tudomány, miután megőrizte az eolipile leírását a fizika tankönyvekben, nem kezdett el gőzgépet építeni Heron elve szerint, hanem megvalósította a gőz-atmoszférikus szivattyú kevésbé tökéletes ötletét. Heron találmányai egyértelmű bizonyítékai voltak annak, hogy az ókori tudomány az általános problémák mérlegelésétől a konkrét problémák felé mozdult el. A csillagászat, a matematika, a mechanika, a földrajz és az orvostudomány kezdett kiemelkedni egyetlen tudomány közül. Az új tudomány központja a Nagy Sándor által alapított város volt a Nílus-deltában - Alexandria. Itt egyedülálló tudományos intézmény alakult ki - az Alexandriai Múzeum gazdag könyvtárral és csillagászati obszervatóriummal. Az ókori világ minden jelentős tudósa és filozófusa valamilyen szinten kapcsolatban áll Alexandriával. Ezért a tudományok szétválásának időszakát gyakran alexandriai időszaknak nevezik.

Sokan közülünk, akik fizikát vagy technikatörténetet tanulunk, meglepődve tapasztaljuk, hogy egyes modern technológiákat, tárgyakat és ismereteket az ókorban fedezték fel és találták fel. A sci-fi írók műveikben még egy speciális kifejezést is használnak az ilyen jelenségek leírására: „kronoklazmák” - a modern tudás titokzatos behatolása a múltba. A valóságban azonban minden egyszerűbb: ennek a tudásnak a nagy részét valójában az ókori tudósok fedezték fel, de aztán valamiért megfeledkeztek róluk, és évszázadokkal később újra felfedezték őket.

Ebben a cikkben arra hívlak, hogy ismerkedjen meg az ókor egyik csodálatos tudósával. A maga idejében óriási mértékben hozzájárult a tudomány fejlődéséhez, de legtöbb műve, találmánya a feledés homályába merült, és méltatlanul feledésbe merült. Alexandriai Heronnak hívják.

Rizs. 1. Alexandriai gém

Gém Egyiptomban élt Alexandria városában, ezért Alexandriai Gém néven vált ismertté. A modern történészek szerint a Kr. u. I. században élt. valahol 10-75 év között. Megállapították, hogy Heron az Alexandriai Múzeumban tanított, az ókori Egyiptom tudományos központjában, amely magában foglalta a híres Alexandriai Könyvtárat is. Heron munkáinak többsége megjegyzések és megjegyzések formájában jelenik meg a különböző tudományágak képzési kurzusaihoz. Sajnos ezeknek a műveknek az eredeti példányai nem maradtak fenn az Alexandriai Könyvtárat i.sz. 273-ban elborító tűzben, és i.sz. 391-ben elpusztulhattak. A keresztények a vallási fanatizmus rohamában mindent elpusztítottak, ami a pogány kultúrára emlékeztetett. Heron műveinek csak a tanítványai és követői által készített átírt másolatok maradtak fenn napjainkig. Némelyikük görög, néhány pedig arab nyelvű. A 16. században készült latin fordítások is vannak.

A leghíresebb a Heron "Metrics" - egy tudományos munka, amely meghatározza a gömb alakú szakaszt, a tóruszokat, szabályokat és képleteket a szabályos sokszögek területének, a csonka kúpok és a piramisok térfogatának pontos és közelítő kiszámításához. A Metrics biztosítja a Heron híres képletét a háromszög háromoldali területének meghatározására, és szabályokat ad a másodfokú egyenletek numerikus megoldására, valamint a négyzet- és kockagyökök hozzávetőleges kivonására. A Metrics a legegyszerűbb emelőeszközöket - emelőkart, blokkot, éket, ferde síkot és csavart -, valamint ezek néhány kombinációját vizsgálja. Ebben a munkában Heron bevezeti az „egyszerű gépek” kifejezést, és az erőnyomaték fogalmát használja munkájuk leírására.

Sok matematikus azzal vádolja Heront, hogy a Metrics nem tartalmazza az általa levont következtetések matematikai bizonyítékait. Ez igaz. Heron nem volt teoretikus, inkább világos gyakorlati példákkal magyarázta meg az összes képletet és szabályt. A gyakorlat terén Heron felülmúlja sok elődjét. Ennek legjobb példája a "Dioptriáról" című munkája, amelyet csak 1814-ben találtak meg. Ez a munka felvázolja a különféle geodéziai munkák elvégzésének módszereit, és a felmérést a Heron által feltalált eszközzel - egy dioptriával - végzik.

Rizs. 2. Dioptria

A dioptria volt a modern teodolit prototípusa. Fő része egy vonalzó volt, a végeire irányzékkal. Ez a vonalzó körben forgott, amely vízszintes és függőleges helyzetet is elfoglalhatott, ami lehetővé tette az irányok megjelölését vízszintes és függőleges síkban egyaránt. A készülék helyes felszerelése érdekében vízvezetéket és vízszintet rögzítettek rá. Ezzel az eszközzel és a téglalap alakú koordináták bevezetésével a Heron különféle problémákat oldhat meg a földön: megmérheti két pont távolságát, amikor az egyik vagy mindkettő nem elérhető a megfigyelő számára, rajzolhat egy egyenest merőlegesen egy megközelíthetetlen egyenesre, megtalálhatja a szintkülönbséget. két pont között mérje meg egy egyszerű alak területét anélkül, hogy rálépne a mért területre.

Már Heron idejében is az ókori mérnöki műalkotások egyik remekművének számított az Eupalinus terve alapján kialakított és egy alagúton áthaladó Samos szigeti vízellátó rendszer. A vizet ezen az alagúton keresztül a Castro-hegy túloldalán található forrásból szállították a városba. Köztudott volt, hogy a munka felgyorsítása érdekében a hegy két oldalán egyszerre ásták ki az alagutat, ami az építkezést végző mérnök magas képzettségét igényelte. A vízvezeték sok évszázadon át működött, és meglepte Hérodotosz is írásaiban. Hérodotosztól értesült a modern világ az Eupalina alagút létezéséről. Megtudtam, de nem hittem el, mert azt hitték, hogy az ókori görögök nem rendelkeztek a szükséges technológiával egy ilyen összetett objektum megépítéséhez. Miután tanulmányozták Heron „A dioptrián” című munkáját, amelyet 1814-ben találtak, a tudósok megkapták a második dokumentumos bizonyítékot az alagút létezésére. Csak a 19. század végén fedezte fel egy német régészeti expedíció a legendás Eupalina alagutat.

Így ad példát Heron művében az általa kitalált dioptria felhasználására az Eupalina alagút építéséhez.

3. ábra. Mérési diagram az Eupalina alagút építéséhez

A B és D pont az alagút bejárata. A B pont közelében kiválasztjuk az E pontot, és ebből egy EF szakaszt építünk a hegy mentén, merőlegesen a BE szakaszra. Ezután egymásra merőleges szakaszokból álló rendszert építünk a hegy köré, amíg egy KL egyenest nem kapunk, amelyen kiválasztjuk az M pontot, és ebből merőleges MD-t építünk a D alagút bejáratáig. A DN és NB egyenesek segítségével egy háromszöget készítünk. BND-t kapunk, és megmérjük a szöget?

Többek között a „Dioptriáról” című mű 34. fejezetében Heron ismerteti az általa a távolságok mérésére kitalált eszközt - a kilométer-számlálót.

Rizs. 4. Kilométerszámláló (megjelenés)

Rizs. 5. Kilométerszámláló (belső eszköz)

A kilométer-számláló egy kis kocsi volt, amelyet két speciálisan kiválasztott átmérőjű kerékre szereltek. A kerekek pontosan 400-szor fordultak meg milliatrionként (az ősi hosszmérték 1598 m). Számos kereket és tengelyt fogaskerék hajtott, a megtett távolságot pedig egy speciális tálcába hulló kavicsok jelezték. Ahhoz, hogy megtudjuk, mekkora távolságot tettek meg, csak meg kellett számolni a tálcán lévő kavicsok számát.

Heron egyik legérdekesebb munkája a "Pneumatika". A könyv mintegy 80, a pneumatika és a hidraulika elvein alapuló berendezés és mechanizmus leírását tartalmazza. A leghíresebb eszköz az aeolipile (görögül fordítva: „Aeolus szélisten labdája”).

Rizs. 6. Aeolipile

Az eolipile egy szorosan lezárt üst volt, két csővel a fedelén. A csövekre egy forgó üreges golyót szereltek fel, melynek felületére két L alakú fúvókát szereltek fel. A lyukon keresztül vizet öntöttek a kazánba, a lyukat dugóval lezárták, és a kazánt a tűz fölé helyezték. A víz felforrt, gőz keletkezett, amely a csöveken keresztül a golyóba és az L alakú csövekbe áramlott. Megfelelő nyomás mellett a fúvókákból kiáramló gőzsugarak gyorsan megforgatták a labdát. A modern tudósok által Heron rajzai alapján épített eolipile percenként akár 3500 fordulatot is kifejtett!

Érdekes módon a Heron eolipile újrafeltalálása 1750-ben történt. magyar tudós J.A. Segner megépítette egy hidraulikus turbina prototípusát. Az úgynevezett Segner-kerék és az aeolipile között az a különbség, hogy a készüléket forgató reaktív erőt nem gőz, hanem folyadéksugár hozza létre. A magyar tudós találmánya jelenleg a sugárhajtás klasszikus demonstrációjaként szolgál fizika tanfolyamokon, szántóföldeken, parkokban pedig növények öntözésére használják.

A Heron másik kiemelkedő találmánya a gőz felhasználásával kapcsolatban a gőzkazán.

Rizs. 7. Heron gőzkazán

A konstrukció egy nagy bronztartályból állt, koaxiálisan beépített hengerrel, egy tűzhellyel és a hideg és a melegvíz elvezetésére szolgáló csövekkel. A kazán rendkívül hatékony volt, és gyors vízmelegítést biztosított.

A Heron's Pneumatics jelentős részét a különféle szifonok és edények leírása foglalja el, amelyekből a víz gravitáció útján egy csövön keresztül áramlik. Az ezekben a tervekben rejlő elvet a modern járművezetők sikeresen alkalmazzák, amikor ki kell üríteni a benzint az autótartályból.

Mint tudják, az ókorban a vallás hatalmas hatással volt az emberekre. Sok vallás és templom volt, és mindenki oda ment kommunikálni az istenekkel, ahol a legjobban tetszett. Mivel egy adott templom papjainak jóléte közvetlenül függött a plébánosok számától, a papok megpróbálták őket bármivel elcsábítani. Ekkor fedeztek fel egy ma is érvényben lévő törvényt: semmi sem vonzza jobban a templomba az embereket, mint a csoda. Zeusz azonban nem gyakrabban szállt le az Olümposzról, mint az égből hullott manna. A plébánosokat pedig minden nap a templomba kellett csábítani. Az isteni csodák létrehozásához a papoknak Heron elméjét és tudományos ismereteit kellett használniuk. Az egyik leglenyűgözőbb csoda az általa kifejlesztett mechanizmus volt, amely kinyitotta a templom ajtaját, amikor tüzet gyújtottak az oltáron. A működési elve az animált rajzból kiderül.

Rizs. 8. A templomi ajtók „varázslatos” nyitásának sémája

A tűztől felhevült levegő egy vízzel ellátott edénybe jutott, és egy kötélen felfüggesztett hordóba nyomott ki bizonyos mennyiségű vizet. A vízzel megtöltött hordó leesett, és egy kötél segítségével megforgatta a hengereket, amelyek mozgásba lendítették a lengőajtókat. Az ajtók kinyíltak. Amikor a tűz kialudt, a víz a hordóból visszaömlött az edénybe, és a hengereket forgató, kötélen felfüggesztett ellensúly bezárta az ajtókat.

Meglehetősen egyszerű mechanizmus, de micsoda pszichológiai hatással van a plébánosokra!

Egy másik találmány, amely jelentősen növelte az ókori templomok jövedelmezőségét, a Heron által feltalált szenteltvíz-automata volt.

Rizs. 9. Automata „szentelt” víz árusítására

A készülék belső mechanizmusa meglehetősen egyszerű volt, és egy precízen kiegyensúlyozott karból állt, amely egy érme súlyának hatására kinyíló szelepet működtetett. Az érme egy nyíláson keresztül egy kis tálcára esett, és aktivált egy kart és a szelepet. A szelep kinyílt és egy kis víz kifolyt. Az érme ekkor lecsúszik a tálcáról, és a kar visszaáll eredeti helyzetébe, lezárva a szelepet. Egyes források szerint a „szent” víz egy adagja Heron idején 5 drachmába került.

A Heron ezen találmánya lett a világ első automata, és annak ellenére, hogy jó hasznot hozott, évszázadokra feledésbe merült. Az automatákat csak a 19. század végén találták fel újra.

Talán Heron következő találmányát is aktívan használták a templomokban.

Rizs. 10. A víz borrá „átalakítására” szolgáló edények

A találmány két csővel összekapcsolt edényből áll. Az egyik edény tele volt vízzel, a másik pedig borral. A plébános egy edénybe vízzel kis mennyiségű vizet adott, a víz egy másik edénybe került, és ugyanannyi bort kiszorított belőle. Egy ember vizet hozott, és „az istenek akaratából” borrá változott! Hát nem csoda ez?

És itt van egy másik edénykialakítás, amelyet Heron talált ki a víz borrá alakítására és vissza.

Rizs. 11. Amfora bor és víz öntéséhez

Az amfora felét borral, a másik felét vízzel töltik meg. Ezután az amfora nyakát dugóval le kell zárni. A folyadékot az amfora alján található csap segítségével vonják ki. Az edény felső részében a kiálló fogantyúk alatt két lyuk van fúrva: az egyik a „boros”, a másik a „vizes” részben. A csészét a csaphoz hozták, a pap kinyitotta, és vagy bort, vagy vizet töltött a csészébe, az egyik lyukat az ujjával halkan betömte.

A maga idejében egyedülálló találmány volt a vízszivattyú, amelynek kialakítását Heron írta le a „Pneumatika” című munkájában.

Rizs. 12. Gém szivattyú

Amint látjuk, Heron három nagyon érdekes találmányt fejlesztett ki: az eolipilet, a dugattyús szivattyút és a kazánt. Ezek kombinálásával gőzgépet lehetett kapni. Valószínűleg ez a feladat, ha nem is magának Heronnak, de a követőinek hatáskörében volt. Az emberek már tudták, hogyan kell lezárt tartályokat készíteni, és amint a dugattyús szivattyú példájából is látható, jelentős sikereket értek el a nagy pontosságú gyártást igénylő mechanizmusok gyártásában. A gőzgép természetesen nem sugárhajtómű, amelynek megalkotásához egyértelműen hiányzott az ókori tudósok ismerete, de az emberiség fejlődését is jelentősen felgyorsítaná. Miért nem ez történt?

Az ókorban a legelterjedtebb világítási mód az olajlámpás volt, amelyben az olajjal átitatott kanóc égett. A kanóc egy rongydarab volt, és elég gyorsan kiégett, és az olaj is. Az ilyen lámpák egyik fő hátránya az volt, hogy biztosítani kellett, hogy mindig elegendő kanóc legyen az olaj felszíne felett, amelynek szintje folyamatosan csökkent. Ha egy lámpánál könnyű volt nyomon követni, akkor több lámpánál már szükség volt egy szolgára, aki rendszeresen járkál a szobában és megigazítja a lámpák kanócát. Heron feltalált egy automata olajlámpát.

Rizs. 13. Gém olajlámpa

A lámpa egy tálból, amelybe olajat öntöttek, és egy eszközből áll a kanóc adagolására. Ez az eszköz egy úszót és egy hozzá csatlakoztatott fogaskereket tartalmazott. Amikor az olajszint lecsökkent, az úszó leesett, forgatta a fogaskereket, és az viszont egy kanóccal körbevont vékony sínt betáplált az égési zónába. Ez a találmány a fogasléces fogaskerekek egyik első alkalmazása volt.

Heron másik találmánya, amelyet templomokba szántak, a szél által hajtott orgona volt.

Rizs. 14. Hydraulos, Heron által modernizált

A Heron által készített orgona nem volt eredeti, csak a hydraulos, a Ctesibius által feltalált hangszer továbbfejlesztett kivitele. A Hydraulos szelepekkel ellátott csőkészlet volt, amely hangot keltett. A levegőt víztartály és szivattyú segítségével juttatták a csövekhez, ami ebben a tartályban megteremtette a szükséges nyomást. A sípok szelepeit, mint egy modern orgonánál, billentyűzettel vezérelték. Heron azt javasolta, hogy automatizálják a hidraulikus rendszert egy szélkerék segítségével, amely egy szivattyú meghajtásaként szolgált, amely levegőt kényszerített a tartályba.

Azok, akiknek volt szerencséjük az iskolai fizikatanárhoz, valószínűleg tudnak a híres Gémkútról.

Rizs. 15. Gém szökőkútja

A Heron's Fountain három edényből áll, amelyek egymás fölött helyezkednek el és kommunikálnak egymással. A két alsó edény zárt, a felső pedig nyitott tál alakú, amelybe vizet öntenek. A középső edénybe is vizet öntünk, amelyet később lezárunk. A tál aljától szinte az alsó edény aljáig futó csövön keresztül a víz lefolyik a tálból és az ott lévő levegőt összenyomva növeli annak rugalmasságát. Az alsó edény egy csövön keresztül csatlakozik a középsőhöz, amelyen keresztül a légnyomás a középső edénybe kerül. A levegő nyomást gyakorolva a vízre arra kényszeríti, hogy a középső edényből a csövön keresztül a felső edénybe emelkedjen, ahol ennek a csőnek a végéből egy szökőkút emelkedik ki a víz felszíne fölé. A tálba eső szökőkútvíz belőle egy csövön keresztül az alsó edénybe folyik, ahol a vízszint fokozatosan emelkedik, a középső edényben pedig csökken. A szökőkút hamarosan leáll. Az újraindításhoz csak fel kell cserélni az alsó és a középső ereket. A szökőkút működését jól szemlélteti ezt a videofájlt.

A Heron's Pneumatics egy fecskendő kialakítását is leírja.

Rizs. 16. Heron fecskendője

Sajnos nem tudni biztosan, hogy ezt a készüléket használták-e gyógyászati célokra az ókorban. Azt sem tudni, hogy a modern orvosi fecskendő feltalálóinak tartott francia Charles Pravaz és a skót Alexander Wood tudott-e a létezéséről.

A történelem során először Heron önjáró mechanizmust fejlesztett ki.

Rizs. 17. Önjáró szekrény

A mechanizmus egy négy kerékre szerelt faszekrény volt. A szekrény belsejét az ajtók mögé rejtették. A mozgás titka egyszerű volt: a szekrény belsejébe lassan leeresztettek egy felfüggesztett lemezt, amely kötelek és tengelyek segítségével mozgásba hozta az egész szerkezetet. Sebességszabályozóként homokot használtak, amelyet fokozatosan a szekrény tetejétől az aljáig öntöttek. A födém süllyesztésének sebességét a homoköntés sebessége szabályozta, ami attól függött, hogy milyen szélesre nyitották az ajtókat, elválasztva a szekrény felső részét az alsótól.

A korában egyedülálló tudományos munka a Heron's Mechanics. Ez a könyv egy Kr.u. 9. századi arab tudós fordításában került hozzánk. Costa al-Balbaki. A 19. századig ez a könyv nem jelent meg sehol, és láthatóan ismeretlen volt a tudomány számára sem a középkorban, sem a reneszánszban. Ezt támasztja alá az is, hogy az eredeti görög és latin fordításban nem szerepelnek listák a szövegéről, és a tudományos szerzők sem említik. A Mechanicsban a legegyszerűbb mechanizmusok leírása mellett: ék, kar, kapu, blokk, csavar, találunk egy Heron által megalkotott, teheremelő mechanizmust.

Rizs. 18. Barulk

A könyvben ez a mechanizmus baroulkos néven szerepel. Az ábrán látható, hogy ez az eszköz nem más, mint egy sebességváltó, amit csörlőként használnak. A Heron barulcusa több kézzel hajtott fogaskerékből áll, és a Heron a kerék átmérőjének a tengely átmérőjéhez viszonyított arányát 5:1-re veszi, előzetesen feltételezve, hogy a felemelendő teher 1000 talentum (25 tonna) súlyú. , és a hajtóerő 5 talentum (125 kg).

Heron „A katonai gépekről” és „A dobógépek gyártásáról” című műveit a tüzérség alapjainak szentelte, és számos számszeríjat, katapultot és ballisztát írt le bennük.

Rizs. 19. Ballista (modern rekonstrukció)

Ha Heront matematikai és mérnöki munkái tették híressé a korabeli tudósok szűk köre körében, akkor a nagyközönség körében automata színházairól volt ismert. Heron művei a meglepetés érzését és a technikai gondolkodás lehetőségei iránti csodálatot keltették az emberekben. Számos alkotása oktatási célokat szolgált, és nemcsak a tudomány lehetőségeit mutatta be, hanem a kortársakat is megismertette Hellász történetének tényeivel és mítoszaival.

Heron "On Automata" című munkája a reneszánsz idején népszerű volt, latinra is lefordították, és az akkori tudósok is hivatkoztak rá. 1501-ben Giorgio Valla lefordította ennek a műnek néhány töredékét. Későbbi fordítások, amelyeket más szerzők követtek.

Ismert egy kép Heron egyik automatájáról, amelyet Giovanni Battista Aleoti adott meg könyvében 1589-ben. Ez a videofájl a Heron egyik mozgatható automatájának rekonstrukcióját mutatja be.

Rizs. 20. Heron egyik géppuskája

A Heron mechanikus babáiról készült rajzok többsége nem maradt fenn, de különböző források tartalmaznak leírásokat róluk. Ismeretes, hogy Heron egyfajta bábszínházat hozott létre, amely a közönség elől rejtett kerekeken mozgott, és egy kis építészeti szerkezet volt - négy oszlop, közös alappal és architrámmal. A színpadán álló bábok, melyeket összetett zsinór- és fogaskerekek rendszere hajtott, a nyilvánosság elől is rejtve, a Dionüszosz tiszteletére rendezett fesztivál szertartását elevenítették fel. Amint egy ilyen színház belépett a város terére, Dionüszosz alakja fölött tűz lobbant fel a színpadon, egy tálból bort öntöttek az istenség lábainál heverő párducra, a kíséret pedig táncolni kezdett a zenére. Aztán a zene és a tánc abbamaradt, Dionüszosz a másik irányba fordult, a második oltárban láng lobbant fel - és az egész akció megismétlődött. Egy ilyen előadás után a babák leálltak, és az előadás véget ért. Ez az akció életkortól függetlenül minden lakos érdeklődését felkeltette. De egy másik bábszínház, a Heron utcai előadásai sem voltak kevésbé sikeresek. Ez a színház (pinaka) nagyon kicsi volt, könnyen mozgatható volt egy kis oszlop, melynek tetején egy színházi színpad makettje volt elrejtve az ajtók mögött. Ötször nyitottak és zártak, felvonásokra osztva Trója győzteseinek szomorú visszatérésének drámáját. Egy apró színpadon, kivételes ügyességgel mutatták be, hogyan építettek és bocsátottak vízre vitorlás hajókat a harcosok, vitorláztak rajtuk a viharos tengeren és haltak meg a mélyben a villámlás és mennydörgés alatt. A mennydörgés szimulálására Heron egy speciális eszközt készített, amelyben a golyók kiömlöttek a dobozból, és eltalálták a deszkát.

Rizs. 21. Mennydörgés szimulátor

Az automata színházaiban Heron tulajdonképpen a programozás elemeit használta: a gépek akcióit szigorú sorrendben hajtották végre, a díszletek a megfelelő pillanatokban váltották egymást. Figyelemre méltó, hogy a színházi mechanizmusokat elsősorban a gravitáció mozgatja (a zuhanó testek energiáját használták fel a pneumatika és a hidraulika elemei is). A reneszánsz gépekben oly széles körben használt rugókat nem használták. Ennek egyszerű az oka: a rugók gyártásához kiváló minőségű, rugalmas acélötvözetek szükségesek, amelyeket az ókor kohászai nem ismertek.

Heron élete során számos különféle találmányt alkotott, amelyek nemcsak kortársait, hanem minket is – két évezreddel később élve – érdekesek voltak. Ebben a cikkben a szerző ezek közül csak a leghíresebbeket mutatta be, és az alább felsorolt források felhasználásával további, hasonlóan érdekes találmányok (például kazán, pneumatikus ajtónyitás-riasztó) leírását is megtalálhatja.

Bathyscaphe O. PicardIrodalom

1. Michael Lahanas "Alexandriai gém" http://www.mlahanas.de/Greeks/HeronAlexandria.htm

2. Az alexandriai hős pneumatikája (az eredeti görög nyelvből Bennet Woodcroft fordította és szerkesztette) http://www.history.rochester.edu/steam/hero/index.html

3. Egy Aeoli- Mi?!? írta: Katie Crisalli http://www.pr.afrl.af.mil/aeolipile.html

4. Ősi találmányok http://www.smith.edu/hsc/museum/ancient_inventions/hsclist.htm

5. Alexandriai Heron, Aristides Quintilianus és Johannes Pediasimos műszaki munkái diagramokkal, később 16. században http://image.ox.ac.uk/show?collection=magdalen&manuscript=msgr12

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: A szénelemek jellemzői és kémiai tulajdonságai