5.3 Архимед Великомудрый

5.3.1. Время Архимеда

Несмотря на то, что в ранжировании современников Архимеду была присвоена лишь третья буква греческого алфавита γ, он, несомненно, был первой фигурой как в Александрийской школе (где он пробыл всего несколько лет), так и вообще во всем античном и постантичном мире. По мнению большинства историков науки, античных и современных ученых он – величайший математик, механик, физик и инженер Античности, намного опередивший свое время по полученным научным результатам, по уровню и количеству своих изобретений (их более 40), по эффективности и оригинальности созданных им военных машин и механизмов. Об Архимеде писали почти все историки античного мира – Полибий, Плутарх, Тит Ливий, Прокл и другие, – чего не удостоились прочие знаменитые греческие математики – Пифагор, Евклид, Аполлоний, Эратосфен. Однако в основе всех почестей, воздаваемых Архимеду древними авторами, лежали прежде всего его заслуги как гениального защитника Сиракуз во время II Пунической войны с Римом (218 – 212 гг.). Сам же Архимед не придавал особого значения своим инженерно-строительным работам и изобретениям, хотя они для того времени были чудом технической мысли и производили фантастическое впечатление на современников, как друзей, так и врагов Сиракуз. Математические же работы Архимеда оказались фактически недоступными для понимания большинству его современников и были поняты и оценены лишь спустя полторы тысячи лет после его гибели.

О частной жизни Архимеда Сиракузского (287 – 212) известно крайне мало. Его отец Фидий был астрономом при дворе Сиракузского царя Гиерона II (306 – 215), который являлся его дальним родственником. Известно также, что он написал книгу о диаметрах Луны и Солнца и о расстояниях до них. Сам Гиерон покровительствовал Архимеду до конца своих дней (он умер в возрасте ~ 90 лет в 215 г. до н.э. незадолго до гибели Архимеда). Греческий историк Полибий писал, что к власти в Сиракузах Гиерон пришел после успешной войны с римлянами, причем царствовал он 54 года и “… за всю свою власть он никого не убил, не изгнал, не обидел”.

Нужно сказать, что Сиракузы времен Гиерона жили в обстановке нарастающего противостояния между Римом и Карфагеном, и Гиерон, чувствуя постоянную угрозу с обеих сторон, сразу по окончании I Пунической войны (241 г.) стал активно поощрять и финансировать работы Архимеда по разработке и улучшению новых военных машин и орудий. И хотя эти работы Архимеда не были засекреченными, построенные им машины оказались страшным сюрпризом для римлян, позволившим отразить нашествие их легионов. Военная техника Архимеда производила на его современников не меньшее впечатление, чем атомное оружие на человечество в XX веке.

Родной город Архимеда Сиракузы был основан в VIII в. на юго-восточной оконечности о. Сицилия и в IV в. стал одним из богатейших полисов Средиземноморья. Непрерывные стычки с Римом и Карфагеном стимулировали развитие военной техники и вынуждали правителей Сиракуз создавать мощную систему оборонительных машин и сооружений. И здесь греческие строители и инженеры в полной мере проявили свой технический гений. Подобно тому, как ассирийцы стали первопроходцами в создании таранов и осадных башен, греческие мастера не только освоили и усовершенствовали эту технику, но и разработали ее новый вид– метательные машины торсионного типа (400 г. до н.э.) – онагры, катапульты, стреломёты и камнемёты. Дальнобойность онагр достигла 350 м при весе ядра 1,5 кг, хотя нередко использовались ядра весом до 75 кг. В качестве упругих элементов использовались сухожилия быков и оленей, однако самым лучшим элементом считались пучки женских волос! Подобных орудий ещё не было в IV в. у карфагенян и тем более у римлян, которые вообще отличались технической отсталостью (свой военный флот они в основном создавали по карфагенским образцам).

Чувствуя нараставшее противостояние между Римом и Карфагеном, тиран Сиракуз Дионисий Старший ещё в 405 г. начал приглашать к себе лучших мастеров-строителей, которые обнесли город защитной стеной в виде равностороннего треугольника со стороной 6 км и установили на ней систему метательных машин. Эта стена, завершенная к началу I Пунической войны (264 г.), более 50 лет оберегала город от захватчиков, однако ко времени Архимеда она оказалась недостаточной для обороны города. Поэтому Гиерон решил привлечь Архимеда к радикальной модернизации системы обороны Сиракуз, зная, что еще в молодые годы Архимед увлекался изготовлением различных механических устройств и механизмов. Так после окончания I Пунической войны Архимед занялся разработкой военной техники, фортификацией, строительной механикой, блестяще освоив новую профессию – профессию инженера. Эта деятельность сформировала у него глубокое понимание сути механических задач и их связь с геометрическими вопросами. Однако в Греции того времени занятие машинами считалось делом малодостойным и поэтому Архимед почти не оставил рукописей о своих изобретениях, увлекшись лишь их геометрической стороной. Это было обусловлено общими особенностями александрийской науки, которая была рафинированно “чистой” – только математика, но не техника и не ремесло.

Для совершенствования в геометрии Архимед поехал в Египет, где в помощь местным земледельцам придумал свой знаменитый водоподъемник – кохлею, – именуемую также “улиткой” или “винтом Архимеда”. Она представляла собой наклонную трубу с внутренним или внешним винтом, похожим на винт обычной мясорубки. При вращении винта рукояткой вода по его изогнутым лопастям перемещается вверх, где и сливается в оросительный канал. Простота, удобство и производительность кохлеи оказались столь велики, что нередко и сейчас она используется на Востоке для орошения полей.

После Египта Архимед едет в Александрию, которая была тогда центром мировой математической науки. Здесь он познакомился с ведущими математиками Александрийского Мусейона – Кононом, Эратосфеном и Досифеем, – с которыми потом переписывался всю жизнь. Неизвестно сколь долго он пробыл там, однако по возвращении в Сиракузы он, будучи уже в возрасте свыше 40 лет, начал активно разрабатывать проблемы геометрии и связанные с ними проблемы механики и математики. Именно тогда стали появляться его книги, самая ранняя из которых “Книга об опорах” не дошла до наших дней. По ссылкам других авторов можно понять, что в ней разрабатывались вопросы сопротивления материалов и статики сооружений, а также сформировалось и стало широко использоваться понятие центра тяжести. На этой основе Архимедом были установлены основные принципы работы рычага.

Полностью или частично до нашего времени дошли следующие сочинения, образующие т.н. “свод Архимеда”:

1. О равновесии плоских фигур и их центрах тяжести (2 кн.)

2. Квадратура параболы

3. О шаре и цилиндре (2 кн.)

4. О спиралях

5. О коноидах и сфероидах

6. Измерение круга

7. Исчисление песчинок (Псаммит)

8. О плавающих телах

9. Эфод

10. Книга лемм

11. Стомахион (геометрические головоломки)

Кроме названных Архимедом была написана единственная инженерно-техническая книга “Об изготовлении небесной сферы”, текст которой до нас не дошел, однако объект изготовления – самодвижущаяся планетарная сфера (планетарий),из медных пластин – оставил заметный след в истории. Эта сфера (“небесный глобус Архимеда”) после гибели Архимеда была увезена консулом Марцеллом в Рим, где в его родовом доме передавалась из поколения в поколение как “греческое чудо”. Она демонстрировала перемещение Солнца, Луны и 5 планет на фоне звездного неба, получая движение от внутреннего пневмо - или гидро - привода. Последнее упоминание о ее действии принадлежит римскому поэту V в. н.э. Клавдиану, из чего следует, что она функционировала более 600 лет!