100 великих чудес инженерной мысли - Андрей Низовский

В 1978 г. немецкий ученый доктор Арне Эггебрехт изготовил несколько копий «багдадской батарейки», используя в качестве электролита то, что точно было доступно жителям Месопотамии в древности: свежевыжатый виноградный сок. С помощью этой батареи ему удалось позолотить небольшую серебряную статуэтку. Правда, покрытие было совсем тонким: 0,0001 мм. Но, как бы то ни было, эксперимент удался!

Эггебрехт считал, что многие золотые древние вещи, хранящиеся сегодня в музеях, в реальности могут представлять собой электролитически позолоченное серебро. Однако его мнение не разделяют другие исследователи. Это главный недостаток «электролитической» гипотезы – в распоряжении ученых нет древних изделий, позолоченных или посеребренных электролитическим способом! Все известные образцы покрыты позолотой или серебрением с использованием двух обычных, описанных выше методов.

Однако электричество могло применяться в древности и в совершенно других областях. Например, в медицине. Так, в одном древнегреческом медицинском трактате в качестве болеутоляющего средства рекомендуется приложить к подошвам ног живую рыбу – электрического ската. Китайцы в то время уже освоили искусство иглоукалывания, и в наше время используют иглоукалывание в комбинации с электрическим током. Может быть, эта традиция берет свое начало в древности? Однако крошечное напряжение, которое дает «багдадская батарейка», вряд ли могло стать эффективным болеутоляющим средством. В Древнем мире были хорошо известны куда более мощные снадобья: гашиш, опиум и вино.

Интересную гипотезу высказал доктор Пол Крэддок, сотрудник Британского музея, специалист в области древней металлургии. По его мнению, электробатареи могли применяться жрецами в храмах. Группа батарей, соединенных параллельно, скрывалась внутри металлической статуи или идола. Любой, кто прикасался к статуе, получал слабый, но вполне чувствительный удар током. Даже если сила тока была недостаточна для удара, пальцы вполне могли ощутить странное теплое покалывание. Для непосвященного в тайну человека в любом случае это было свидетельством магической силы, исходящей от идола.

Если идол со спрятанным в нем блоком «багдадских батарей» когда-нибудь будет найден, это станет решающим свидетельством в пользу гипотезы Крэддока. Пока же это, увы, только одна из версий.

Роботы – дело… прошлого?

Робот – один из самых любимых персонажей научно-фантастической литературы. Между тем роботы – это не столько дело будущего, сколько дело прошлого. Практическая автоматика возникла, по крайней мере, 2,5 тыс. лет назад.

В древности автоматы изготовлялись изобретателями-одиночками и, как правило, в единственных экземплярах. Архит Тарентский (VI–V вв. до н. э.) изготовил «летающего голубя», Дмитрий Фалерский (III в. до н. э.) – «ползающую улитку». Страстью к различным автоматическим механизмам был одержим Герон Александрийский (I в. н. э.). Ряд хитроумных приспособлений описан им подробно в его трудах. В их числе – работающий при опускании денег автомат, предназначавшийся для сбора пожертвований в храмах. Идея механизма заключалась в том, что верующему следовало опустить 5-драхмовую монету в щель и взамен получить немного воды для ритуального омовения лица и рук перед входом в храм. В конце дня жрецы могли забрать из автомата пожертвования.

Аппарат работал следующим образом. Монетка падала в небольшую чашечку, которая подвешивалась к одному концу тщательно отбалансированного коромысла. Под ее тяжестью поднимался другой конец коромысла, открывал клапан, и вода вытекала наружу. Как только чашечка опускалась, монетка соскальзывала вниз, край коромысла с чашечкой поднимался, а другой опускался, перекрывая клапан и отключая воду.

Другая конструкция, описанная в трудах Герона, – рожок, автоматически звучавший при открытии дверей храма. Он играл роль дверного звонка и сигнала тревоги при взломе.

Зачем в древности были нужны роботы-автоматы? Побудительные мотивы были самые разные: игра ума, заказ богача, искавшего развлечений, или жреца, который шел на подделку «чудес». Например, около 2000 лет назад тот же Герон Александрийский изобрел автоматически открывающиеся двери для храмов Александрии. Это стало подарком египетским жрецам, которые столетиями использовали механические или иные чудеса, чтобы укрепить свою власть и престиж. Применив относительно простые принципы механики, Герон создал устройство, при помощи которого словно невидимыми руками открывались двери небольшого храма, когда жрец зажигал огонь на жертвеннике напротив него. В скрытом под жертвенником металлическом шаре огонь нагревал воздух. Тот, расширяясь, проталкивал воду через сифон в огромную бадью. Последняя была подвешена на цепях системы весов и шкивов, которые поворачивали двери на осях, когда бадья наполнялась и становилась тяжелее. Когда огонь на жертвеннике угасал, происходила еще одна удивительная вещь. В результате быстрого охлаждения воздуха в шаре вода засасывалась в сифон другим путем. Опустевшая бадья возвращалась вверх, приводя в обратное движение систему шкивов, и двери торжественно закрывались.

Известно, что у трона византийских императоров стояли два золотых павлина, вертящих головами и хлопающих крыльями. Автоматы, воспроизводившие действия живых существ, появлялись и в Средние века. Альберту Великому (XIII в.) приписывают создание «железного человека», подобно привратнику отпиравшего на стук дверь и приветствовавшего входящих кивком головы. Леонардо да Винчи пять столетий назад для встречи гостившего в Милане короля Людовика XII смастерил льва, который шел по тронному залу и у подножия трона открывал лапами грудь, высыпая к ногам короля лилии. Известны описания «говорящей головы», созданной Роджером Бэконом, «укротительницы змей», построенной механиком Гастоном Дешаном.

В XVII–XVIII вв. в Европе были очень популярны весьма совершенные и дорогие механические пианистки, писцы, художники. Пианистка, например, исполняла, перебирая пальцами, музыкальную пьесу на клавесине, поворачивала голову и следила глазами за движением рук, у нее, как бы дыша, мерно вздымалась грудь. Эти удивительные механизмы уже делались в коммерческих целях: их возили по Европе, показывая за плату. Позднее, в эпоху промышленной автоматики, такого рода автоматы не исчезли совсем, а выродились в более простые и дешевые механические игрушки.

Существовали даже целые механические театры. Еще на рубеже двух эр Герон Александрийский построил театр марионеток, исполнявших пятиактную пьесу о возвращении троянских героев. Позднее «театрами автоматов» украшались настольные часы, покупавшиеся богатыми людьми, и башенные часы, сооружавшиеся по заказам городских властей. Сегодня в Праге до сих пор можно видеть знаменитые часы Староместской ратуши, на которых куклы-автоматы ежечасно разыгрывают целое представление.

Однако автоматы предназначались не только для развлечений. С давних времен изготавливались и автоматы другого типа, которые стороннему наблюдателю могут показаться примитивными и неинтересными. Они на первый взгляд вроде бы предназначались для второстепенных целей и не выставлялись создателями напоказ. Так, арабские мастера в I в. придумали поплавковый регулятор уровня воды в резервуаре, питавшем водяные часы. На это устройство никто не обращал особого внимания, но без него работа часов не была бы точной.

Широко использоваться автоматические регуляторы стали в годы промышленного переворота в Европе на рубеже XVIII и XIX столетий. К таким механизмам относятся поплавковый регулятор питания котла И.И. Ползунова в его «огнедействующей» (паровой) машине (1765 г.) и центробежный регулятор скорости вращения вала в паровой машине английского механика Дж. Уатта, патент на которую он получил в 1784 г.

Алюминий в древности?

Алюминий – самый распространенный в природе металл. Он составляет 8,1 % веса земной коры. Однако в качестве свободного металла алюминий не встречается нигде – его можно найти только в рудах. И чтобы извлечь алюминий из этих руд, требуется приложить немало усилий.

Еще в V в. до н. э., по свидетельству Геродота, древние народы применяли при крашении тканей минеральную породу, которую они называли «алюмен», т. е. «вяжущая», «связующая». Этой породой были квасцы. Но о том, что в состав квасцов входит некий неизвестный элемент, стало впервые известно лишь в XVI столетии. Знаменитый немецкий врач и естествоиспытатель Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенхайм, более известный под именем Парацельс, исследуя квасцы, установил, что они «есть соль некоторой квасцовой земли», в состав которой входит окись неизвестного металла. Эту «квасцовую землю» (глинозем) в 1754 г. сумел выделить немецкий химик Маргграф. Однако прошло еще несколько десятков лет, прежде чем англичанин Дэви попытался с помощью электролиза получить таинственный металл, скрывающийся в квасцах. Но ни ему, ни шведу Берцелиусу, спустя несколько лет повторившему опыт, выделить этот металл в чистом виде так и не удалось. Несмотря на это, ученые все же решили дать «неподдающемуся» металлу имя. Берцелиус назвал его «алюмием» – от латинского «alumen» («квасцы»), а затем Дэви изменил это название на «алюминий».