100 великих технических достижений древности

«Клешни» Архимеда

В 215 году до н. э., после смерти Гиерона, его наследником стал Гиероним – внук умершего царя. Он питал симпатию к римлянам, однако его преемник попытался помириться с Карфагеном, который одерживал над Римом серьезные победы во Второй Пунической войне. Это вызвало тревогу у римского сената. И пока Сиракузы колебались, римские войска под командованием консула Марцелла были отправлены на Сицилию, чтобы склонить город на свою сторону. В состав римской армии входил флот из 60 боевых галер и 3 легиона (около 15 тысяч человек).

Имея такие силы, Марцелл надеялся без особых трудностей захватить Сиракузы. Однако он столкнулся с серьезным сопротивлением греков. И прежде всего с мощными оборонительными машинами, созданными гением Архимеда. Благодаря использованию уникального изобретения грека планируемый Марцеллом штурм Сиракуз завершился полным провалом и осада полиса затянулась на 2,5 года.

Об этом событии древнегреческий писатель и философ Плутарх в своих «Сравнительных жизнеописаниях» рассказывает следующее: «Итак, римляне напали с двух сторон, и сиракузяне растерялись и притихли от страха, полагая, что им нечем сдержать столь грозную силу. Но тут Архимед пустил в ход свои машины, и в неприятеля, наступающего с суши, понеслись всевозможных размеров стрелы и огромные каменные глыбы, летевшие с невероятным шумом и чудовищной скоростью, – они сокрушали все и всех на своем пути и приводили в расстройство боевые ряды; а на вражеские суда вдруг стали опускаться со стен укрепленные на них брусья и либо топили их силою толчка, либо, схватив железными руками или клювами вроде журавлиных, вытаскивали носом вверх из воды, а потом, кормою вперед, пускали ко дну, либо, наконец, приведенные в круговое движение скрытыми оттяжными канатами, увлекали за собой корабль и, раскрутив его, швыряли на скалы и утесы у подножия стены, а моряки погибали мучительной смертью. Нередко взору открывалось ужасное зрелище: поднятый высоко над морем корабль раскачивался в разные стороны до тех пор, пока все до последнего человека не оказывались сброшенными за борт или разнесенными в клочья, а опустевшее судно разбивалось о стену или снова падало в воду, когда железные челюсти разжимались…»

Началась долгая и упорная осада города. И, возможно, ее в конце концов пришлось бы снять, если бы не банальная беспечность осажденных. А произошло следующее. Накануне празднества в честь богини Артемиды, которое сиракузяне обычно отмечали целых три дня, перебежчик сообщил Марцеллу, что на пиршествах будут пить больше обычного. При этом съестных припасов, как это и случается в осаде, не хватало, зато вина было в изобилии. К тому же его раздавали даром.

Действие когтя Архимеда на римские корабли при обороне Сиракуз

Марцелл тут же провел совещание военных трибунов. После него были отобраны лучшие воины, а всему войску приказано пораньше поужинать и лечь спать, поскольку ночью намечался штурм.

Когда наступили сумерки и сиракузяне, пировавшие почти весь день, захмелели, Марцелл приказал штурмовать город. Без шума и суматохи воины передового отряда поднялись на стену; за ними последовали и остальные. Нигде не было ни души: караульные либо пьянствовали, либо уже спали. Не встретив сопротивления, римляне начали неудержимый штурм города. Жители Сиракуз, застигнутые врасплох, проиграли битву, и город стал добычей римлян.

Зеркала Архимеда

В ряде источников по истории Древнего мира сообщается, что во время осады Сиракуз в 212 году до н. э. Архимед сконструировал зажигательное зеркало, благодаря которому якобы сжег корабли полководца Марцелла. Однако исторические подтверждения этой истории отсутствуют в трех описаниях штурма Сиракуз, сделанных Полибием (II век до н. э.), Титом Ливием (I век до н. э.) и Плутархом (I век н. э.). Причем в них нет упоминаний не только о сожженных зеркалами судах, но и вообще о применении огня. Правда, об этом случае во II веке н. э. рассказал древнегреческий сатирик Лукиан. Но сделал он это спустя почти четыре столетия после описываемых событий.

Согласно Лукиану, Архимед создал большое шестиугольное зеркало, собранное из более мелких зеркал. Каждое из них было закреплено на шарнирах, что обеспечивало их подвижность с помощью цепного привода. Это позволяло скорректировать углы поворота зеркал так, чтобы отраженные солнечные лучи сфокусировались в одной точке, расположенной на расстоянии полета стрелы от зеркала. В результате суда, находящиеся в море примерно в 150 метрах от берега, были подожжены…

И хотя ни в одном из исторических документов той эпохи описания зеркал Архимеда нет, тем не менее рассказы о них появились в трудах ряда византийских ученых. Так, автор одного из них сообщает: «Направив особого рода зеркало на солнце, он собрал пучки его лучей и, благодаря толщине и гладкости зеркала, сумел зажечь солнечным светом воздух так, что возникло колоссальное пламя. Он направил лучи на стоявшие на якоре корабли, и они сгорели дотла».

Другой ученый пишет: «…старик соорудил особое шестиугольное зеркало; на расстоянии, пропорциональном размеру зеркала, он расположил похожие четырехугольные зеркала, которые можно было перемещать с помощью специальных рычагов и шарниров. Зеркало он обратил к полуденному солнцу – зимнему или летнему, – и, когда пучки лучей отразились в нем, огромное пламя вспыхнуло на кораблях и с расстояния полета стрелы превратило их в пепел».

Но реальна ли эта история? Именно это и пытаются установить исследователи начиная со времен Возрождения. Так, в начале XVII века двое известных ученых – астроном И. Кеплер и физик Р. Декарт, проанализировав события с якобы сожженными с помощью зеркал кораблями, пришли к выводу, что рассказ об этом событии – вымысел.

Однако в 1747 году известный французский натуралист Ж. Бюффон, используя устройство, аналогичное зеркалу Архимеда, но состоящее из 168 плоских зеркал общей площадью 5,82 квадратных метра, смог воспламенить дерево с расстояния 50 метров. Этот эксперимент ученый описал в трактате «Изобретение зеркал для воспламенения предметов на больших расстояниях». Более того, Бюффон даже рассчитал, сколько потребуется зеркал, чтобы поджечь те или иные предметы или вещества. Например, для мелких объектов понадобится 12 зеркал, для того, чтобы расплавить олово, – 15, а лист серебра – 117 зеркал.

Да и некоторые современные исследователи полагают, что великий Архимед и впрямь мог с помощью зеркал уничтожить флот противника. И они пытаются доказать это, создавая аналогичные конструкции с помощью средств, которые были доступны знаменитому греку.

Так, в 1973 году греческий ученый Иоанис Сакас попытался повторить опыт Архимеда. Сделал же он это на военно-морской базе за пределами Афин. Для эксперимента было использовано 70 зеркал, покрытых бронзой, каждое размером метр на полтора. Сфокусированный ими свет с расстояния 50 метров был направлен на деревянный макет римского судна, покрытого смолой. И спустя примерно три минуты корабль вспыхнул…

Архимед посеял панику среди римлян своими невиданными зеркалами

А в октябре 2005 года опыт повторили студенты Массачусетского технологического института. В этом эксперименте они использовали 127 однофутовых (1 фут=30 сантиметра) квадратных зеркальных плиток. Они были сориентированы на макет деревянного корабля, расположенного в тридцати метрах от устройства. И судно загорелось. Тем не менее эти эксперименты так и не разрешили загадку зеркал Архимеда.

Паровая пушка Архимеда

Впрочем, ряд исследователей считает, что при защите Сиракуз от римского флота Архимед использовал не зеркала, которые якобы могли поджечь корабли римского флота, а паровую пушку и зажигательные снаряды.

Причем не только исторические свидетельства, но и выкладки и расчёты инженеров говорят в пользу того, что под Сиракузами греки и впрямь использовали такие устройства. Они могли выстреливать ядрами из глины, которые были заполнены зажигательной смесью. Причем снаряд мог преодолеть расстояние 150 метров и точно попасть на корабль противника.

Само же устройство было довольно простым: медную трубу с шаром внутри сначала нагревали до каления, а затем в нее подавали немного воды – около 30 граммов. При высокой температуре жидкость мгновенно испарялась, и шар под огромным давлением выталкивался из ствола пушки и летел в сторону судов неприятеля. На палубе корабля глиняный шар взрывался, разбрызгивая вокруг горючие вещества. Естественно, на судне вспыхивал пожар.

О реальном существовании паровой пушки Архимеда споры не утихают и по настоящее время. И те, кто полагает, что она и впрямь использовалась греками под Сиракузами, в пользу своей точки зрения приводят ряд доводов.

Так, это устройство упоминается в ряде исторических хроник. Например, косвенные доказательства реальности паровой пушки сообщает древнегреческий философ и историк Плутарх. В одной из своих книг он, описывая битву при Сиракузах, заостряет внимание на том моменте, когда греки шокировали римлян своим ужасным оружием, напоминавшим «удлинённую трубу», выстреливавшую в противника ядрами. Далее Плутарх рассказывает, как в какой-то момент римляне ринулись к стене, где находилась пушка, чтобы захватить ее. И греко-римский врач и философ Гален также упоминал некое устройство, которое использовалось греками против римского флота. При этом в тексте нет упоминаний о «пылающем зеркале».

В свою очередь, великий итальянец Леонардо да Винчи в своих дневниках оставил не только размышления о паровой пушке, но и эскизы своего варианта этого оружия. Причем он настоятельно подчеркивал античное происхождение идеи.

И уже в наше время греческий инженер Иоаннис Сакас решил проверить эти сведения в эксперименте. Энтузиасты вместе с Сакасом из клена выточили ствол орудия длиной 33 сантиметра и обмотали веревками. А ядра, размером с яблоко, изготовили из бетона. Затем к задней части пушки прикрепили медный котел, подающие трубки и клапаны.

Схема пушки Архимеда

И вот на берегу моря Сакас и его помощники на костре нагрели пустой котел до 400 градусов Цельсия, а затем через узкое отверстие залили в него воду. Жидкость моментально испарилась, и пар через систему трубок попал в казенную часть ствола. После замеров выяснилось, что ядро пролетело 30 метров. При последующих выстрелах удавалось достичь даже 40-метровой отметки.

А итальянский инженер-механик из университета Неаполя Чезаре Росси, проведя расчеты, доказал, что паровые пушки могли выстреливать ядрами весом примерно 6 килограммов со скоростью около 60 метров в секунду. Эти устройства, скорее всего, использовались для обстрела пехоты или кораблей с расстояния приблизительно 150 метров.

Группа исследователей из Массачусетского технологического института также собрала рабочую модель пушки Архимеда, основываясь на ее описаниях в исторических хрониках. Ученые подсчитали, что 450-граммовый металлический снаряд, выпущенный из пушки, обладал кинетической энергией, которая позволяла ему пролететь расстояние 1200 метров.

К тому же пушка Архимеда характеризовалась отменной прицельностью и лёгкостью наводки. После того как канонир выстреливал в неприятеля пробным ядром, он уже мог наводить прицел, используя знания геометрии Архимеда.

Кто изобрел порох?

О порохе слышал каждый. И, скорее всего, большинство людей имеют хотя бы приблизительное о нем представление. По крайней мере, знают, что это – легко воспламеняющаяся взрывчатая смесь. Но вот смесь каких веществ, скажет не всякий. А ведь в его состав входят всего три вещества: измельченные частицы угля, серы и селитры. И когда происходит нагревание этого состава, первой (при температуре 250 градусов) загорается сера, которая поджигает селитру. Когда же температура достигает примерно 300 градусов, селитра начинает выделять кислород, что приводит к окислению и сжиганию веществ, находящихся в смеси с ней. Уголь же является тем топливом, которое выделяет значительный объем газов с высокой температуры. Именно они при расширении создают огромное давление и, как следствие, приводят к взрыву.

Когда же разговор заходит об изобретении пороха, то обычно пальму первенства отдают китайцам и индусам. А некоторые исследователи даже указывают, что произошло это событие за полторы тысячи лет до нашей эры. Какие же аргументы выдвигаются в пользу этой версии?

Формула для изготовления пороха и виды зарядов и гранат. Китайский трактат 1044 г.

Во-первых, основной составляющей пороха является селитра. А она часто встречалась на территории Древнего Китая. А в районах, изобиловавших щелочами, она попадалась в виде самородков и походила на снежные хлопья. И, конечно же, китайцы могли замечать, как при горении селитры с углем возникали вспышки.

Во-вторых, существуют убедительные доказательства того, что селитра и сера в различных комбинациях издревле использовалась китайскими целителями для приготовления различных лекарств. Например, селитру смешивали с медом и поджигали. В результате образовывался «лечебный» дым. Также китайцы применяли порох для производства фейерверков, которые использовали в качестве развлечения на праздниках. Впервые же рецепт приготовления горючей смеси из селитры, серы и угля (полученного из бамбуковых опилок) описан в древнем китайском трактате I века н. э.

Казалось бы, с изобретением пороха все более-менее ясно. Но если копнуться в глубь проблемы, то выяснятся весьма любопытные обстоятельства. Оказывается, селитры в Китае нет! По крайней мере, в необходимых для производства пороха объемах. Правда, кое-где в долине Ганга в жаркое время года она порой из земли выпревает. Да и только. А вот в некоторых местах на острове Цейлон ее содержание в почве достигает 2–8 %. Но Цейлон – это не ближний свет! К тому же калиевая селитра, необходимая для изготовления стабильных составов, встречается особенно редко – лишь в Индии и Чили. Вот такая история с изобретением пороха. Так что еще неизвестно, кто изобрел порох: индийцы, китайцы, арабы или европейцы.

Огнеметы древнего мира

30 июля 1915 года. Из-за горизонта медленно и величественно выплывает яркий диск солнца. Округа оглашается беззаботным пением птиц. Именно в эти минуты английские солдаты были потрясены невероятным зрелищем: со стороны немецких позиций неожиданно поднялись огромные языки пламени и с устрашающим свистом и шипением устремились на окопы англичан. «Совершенно неожиданно первые линии войск на фронте были охвачены пламенем, – с ужасом рассказывал очевидец тех событий. – Не было видно, откуда появился огонь. Солдат как будто окружило неистово крутящееся пламя, которое сопровождалось громким ревом и густыми облаками черного дыма; то здесь, то там в окопы или траншеи падали капли кипящего масла. Крики и вой потрясали воздух. Бросая оружие, английская пехота в панике бежала в тыл, без единого выстрела оставив свои позиции». Таким был дебют на полях будущих битв современных огнеметов – оружия, поражающего противника высокотемпературным пламенем.

Но, оказывается, первые огнеметы появились задолго до 1915 года. Еще в 350 году до н. э. политический деятель и один из первых греческих авторов, изложивший теорию ведения войны, Эней Тактик в своем трактате «Об искусстве полководца» писал: «Для сжигания кораблей врага употребляется смесь зажженной смолы, серы, пакли, ладана и опилок смолистого дерева». Из этой цитаты можно сделать вывод, что уже за три с половиной столетия до новой эры в военных действиях применялся огнемет.

Беотийский огнемет. Реконструкция

Однако и это было не самое первое применение огнеметов. В 424 году до н. э. во время Пелопоннесской войны в сухопутном сражении при небольшом беотийском городке Делии между афинскими и беотийскими войсками древнегреческие воины из полого бревна выпускали некую зажигательную смесь, состоявшую из сырой нефти, серы и масла. Смесь выбрасывалась из трубы с достаточной силой, чтобы заставить гарнизон Делии спасаться от огня и тем самым обеспечить беотийским воинам успех в штурме крепостной стены.

В свою очередь, раннехристианский автор III века уже новой эры грекоязычный писатель Секст Юлий Африкан (160–240) в своей энциклопедии «Узоры», которую он составил специально для римского императора Александра Севера, повествует о «мидийском водном огне», в состав которого входили, в частности, битум, сера, зола, горная соль пирит и другие компоненты. Эту смесь метали в сосудах, напоминавших позднейшие гранаты.

В эллинистическую эпоху был создан огнемет, который, правда, выбрасывал не горючий состав, а чистое пламя вперемешку с искрами и угольями. Как следует из подписи под иллюстрацией, сделанной в ту эпоху, в особую емкость помещалось легко воспламеняющееся вещество, скорее всего древесный уголь. Затем мехами нагнетался воздух, а спустя короткое время из жерла вырывалось пламя, сопровождаемое громкими звуками. Правда, дальнобойность этого оружия была невелика – около пяти – десяти метров. Впрочем, если в сухопутном сражении эта «огненная пушка» особенной роли не играла, то, например, в морском бою, когда суда сближаются борт к борту, ее значение значительно возрастало.

Тайны «греческого огня»

В истории минувших столетий хранится немало загадок, которые не подвластны и современной науке. «Греческий огонь» – одна из них. Это таинственное оружие несколько веков имела в своем арсенале Византия, и в течение этого времени она была единственной страной, владевшей секретами «греческого огня». По сути, именно он позволял византийскому флоту побеждать морские силы всех основных соперников. Принято считать, что «греческий огонь» в 673 году изобрел сирийский ученый и инженер Каллиник – беженец из Гелиополя (современный Баальбек в Ливане). Именно он, оказавшись в Византии, и предложил свое уникальное оружие императору Константину IV для борьбы с арабами…

Однако аналог «греческого огня» появился примерно в 190 году до н. э. Как раз в это время его использовали защитники острова Родос в сражениях с армией государства Селевкидов, которой командовал Антиох III Великий. Кстати, родосцы тогда победили, и в честь этого события они воздвигли статую Ники Самофракийской в святилище Великих Богов в Самофракии.

В свою очередь, в эллинистический период был сконструирован огнемет, который, правда, выбрасывал не горючую смесь, а чистое пламя вперемешку с искрами и угольями. Впрочем, о нем уже рассказывалось выше.