М. М. Рожанская

«МЕХАНИКА» ГЕРОНА

Герон Александрийский — один из крупнейших ученых-энциклопедистов древности, автор целого ряда сочинений по математике и механике. Относительно периода его жизни и деятельности до недавнего времени существовали разные точки зрения: от III в. до н. э. до

I в. н. э. Решило этот вопрос исследование О. Нейгебауэра [1], который показал, что солнечное затмение, упоминаемое Героном в трактате «О диоптрах», было в 62 г. н. э. Кроме того, в комментариях Евтокия к Архимеду упоминается книга Герона «О сводах» [2]. Сирийская сводчатая архитектура проникает в Рим в начале II в. н. э. (к этому времени относится перестройка Аполлодором пантеона Агриппы в Риме). Очевидно, трактат Герона на эту тему мог быть написан не позже конца I в.

Научное творчество Герона чрезвычайно велико и многообразно. Он был математиком, механиком-теоретиком и практиком, талантливым инженером, когда дело касается инженерных сооружений, и остроумным изобретателем, когда речь идет о многочисленных «ухищрениях» — автоматах и других устройствах. Слава Герона была настолько велика, что его сочинения были хорошо известны даже в византийскую эпоху. (Некоторые исследователи даже предполагали, что существовал Герон Младший).

В области математики его перу принадлежат комментарии к «Началам» Евклида и «Метрика», включающая элементы геометрии и методы вычислений, в частности, площади треугольника (знаменитая формула Герона) и извлечения квадратного корня. Теории измерений посвящена первая книга трактата «О диоптрах».

Несколько работ Герона посвящены механике. Это, во-первых, трактат «Механика» — единственное полностью дошедшее до нас общее руководство по античной статике, и во-вторых, три трактата по прикладной механике: «Пневматика» — о механизмах, приводимых в движение нагретым или сжатым воздухом и паром; «Об автоматах» — описание «самодвижущихся устройств» и других «чудесных аппаратов», приводимых в движение воздухом, водой и системой тросов, колес и зубчатых зацеплений, в том числе и движущихся моделей небесных сфер; «Белопойика» — о военных машинах (катапультах, баллистах и т. д.) [3].

Обратимся к героновой «Механике». От греческого текста этого трактата сохранился лишь небольшой фрагмент в передаче Паппа Александрийского. Полностью же он известен в арабском переводе сирийского ученого IX в. Косты ибн Луки ал-Ба’албаки под названием «О поднятии тяжестей» (Фй раф’ ал-ашийа’ алсакйлат»). Арабский текст был издан дважды: известным востоковедом Б. Карра де Во [4] и Л. Никсом и В. Шмидтом в полном собрании сочинений Герона [5], недавно переизданном. В настоящее время автором готовится комментированный перевод «Механики» на русский язык.

В трактате Герона соединены фрагменты чисто философского содержания и отрывки, посвящённые теоретическим проблемам механики, написанные в духе архимедовской традиции геометрической статики, чисто практические правила и описание технических приемов. Таким образом, теоретическое и прикладное направления античной механики сосуществуют в одном произведении и объединены почти везде чисто формально.

Трактат состоит из трех книг, первая из которых содержит вопросы теории. Наряду с геометрическими задачами и построениями (изложение теории подобия фигур, задача об удвоении куба), в ней рассматривается проблема передачи движения с помощью зацепленных кругов (в частности, аристотелево колесо), сложение движений по правилу параллелограмма (параллелограмм скоростей), распределение нагрузки между опорами, определение центра тяжести, элементы архимедовской теории равновесия. В теории подобия Герон описывает приборы для вычерчивания подобных фигур на плоскости и в пространстве. Правило параллелограмма доказывается только для случая сложения двух прямолинейных равномерных движений, «состоящих между собой в определенном отношении». Криволинейное же движение, когда оба составляющих перемещения «не находятся между собой ни в каком отношении», не рассматривается.

Вторая книга «Механики» посвящена классификации, описанию, действию и практическому применению пяти «простых машин» (рычаг, блок, винт, ворот, клин). В ней содержатся отрывки из ранних произведений Архимеда: «Книги опор» и «Книги о рычаге», известных только в передаче Герона и по сохранившимся комментариям к ним Евтокия и Симпликия [2]. Далее следует описание механизмов, в которых в разных сочетаниях комбинируются «простые машины» (кроме клина). В теории рычага Герон, как он сам об этом говорит, развивает идеи Архимеда, изложенные в его несохранившейся «Книге о равновесии» [3]. В форме вопросов и ответов он рассматривает 17 задач, в которых разбирается действие «простых машин». В конце второй книги рассматриваются «задачи древних», о которых речь пойдет ниже, и практические задачи на определение центра тяжести.

В третьей книге описаны различные устройства для поднятия тяжестей и виды процессов как комбинаций «простых машин».

Процесс выделения статики в особую дисциплину — «искусство взвешивать» (наряду с арифметикой — «искусством считать») восходит именно к эпохе античности. К античности восходит и зарождение двух основных ее направлений: геометрического (теоретического) и кинематического, тяготеющего к практической статике [6]. Развитие геометрического направления стимулировалось необходимостью расчетов архитектурных конструкций и равновесия подвешенных тел. Законы равновесия изучались на схеме неподвижного и уравновешенного рычага. Это — статика Архимеда, построенная как математическая теория по образу геометрии Евклида. Основа кинематического направления — практика применения «простых машин» для поднятия и перемещения грузов. Законы статики в этом случае изучались на неуравновешенном рычаге, а при выводе основных теорем или правил явно или неявно принимались некоторые динамические соображения. Это направление восходит к «Механическим проблемам» псевдо-Аристотеля [7].

В эллинистическую и римскую эпоху существовали как большие энциклопедические трактаты, охватывающие «всю механику» («Механика» Герона), так и популярные сборники, содержащие «интересные вопросы». Такова большая серия «Проблем» («Problemata») к числу которых относятся и «Механические проблемы». Кроме того, имела хождение специальная военная литература, описывающая военные машины. «Механика» Герона и «Механические проблемы» — одни из немногих сочинений, дошедших до нас из всей массы этой литературы.

О том, что такая литература существовала, говорят упоминания самих авторов указанных сочинений. Первым автором энциклопедии механики в девяти книгах, согласно Герону, был Филон Византийский (ок. 270—220 гг. до н. э.). Содержание двух первых ее книг можно восстановить по «Механике» Герона, пятая и шестая книги, посвященные пневматике и автоматам, также восстанавливаются по соответствующим трактатам Герона. Кроме того, Герон упоминает в своем трактате Посидония Родосского (I в. до н. э.), который, по его словам, дал одно из определений центра тяжести или центра момента.

Относительно времени создания «Механических проблем» существуют две точки зрения. Согласно одной из них, которой придерживался П. Таннери, автором его считается Стратон Ламсакский [8, с. 233]. Согласно другой точке зрения, трактат написан в эпоху возрождения аристотелизма в первые века Римской империи в Египте и, возможно, одним из ярких его представителей Александром Афродисийским [9, с. 52].

Несмотря на извлечения из Архимеда и применение некоторых геометрических приемов, «Механика» Герона по своим структуре и методам тяготеет к кинематическому направлению и во многом пересекается с «Механическими проблемами». Все 17 задач Герона — того же типа, что 35 задач «Механических проблем», а 5 из них — совпадают полностью, вплоть до их последовательности. Весьма вероятно, что оба автора пользовались каким-то общим источником или источниками, которые имеет в виду Герон, говоря о «задачах древних», составляющих содержание не дошедших до нас более ранних трактатов. Почти все задачи «Механических проблем», в форме вопросов и ответов, часто весьма расплывчатых и не всегда правильных, имеют философский аспект.

Автор скорее философ, чем специалист, и рассуждения его в значительной степени качественны. Выражение «может быть» часто встречается у него даже тогда, когда Герон дает вполне однозначный правильный ответ. Рассуждения же и методы Герона говорят о нем как механике и практике. Так, оба автора возводят основной закон рычага к движению точки по кругу. Но в «Механических проблемах» приводится философское рассуждение о круге как о причине всех «удивительных явлений в природе». Герон же начинает свой трактат с описания конкретной системы зубчатых колес для поднятия больших грузов малой силой.

Для характеристики научного кредо Герона большой интерес представляет 33 глава второй книги «Механики». Он утверждает в ней, что механику необходимо знать причины каждого из изучаемых движений, а для этого применять лежащие в их основе физические принципы и связывать с ними все, что он исследует.

Теории «простых машин», как мы уже говорили, посвящена вторая из трех книг «Механики». Приступая к их описанию, Герон последовательно перечисляет все пять «простых машин». «Существует, — говорит он, — всего пять потенций, при помощи которых заданный груз передвигается заданной силой: ворот, рычаг, полиспаст, клин, винт» [5, с. 96]. Но он не просто перечисляет эти пять «потенций», Герон приводит подробное описание каждой из них по определенному плану: название, материал, из которого изготавливают соответствующую машину — «потенцию», способ изготовления, форма, соотношение ее частей, «действующая причина», т. е. принцип ее действия и, наконец, теоретические соображения о расчете сил при работе машины.

Герона прежде всего интересует «причина, действующая в каждом употребляемом движении», то есть, «причина, по которой каждая из этих машин поднимает большие тяжести при помощи малой силы [5, с. 51], иначе говоря, общий принцип работ всех описанных машин. Этот общий принцип он, как и псевдо-Аристотель, видит в круге. Поэтому свое объяснение Герон начинает с рассмотрения двух концентрических кругов, соединенных вместе и расположенных в вертикальной плоскости. Если общую линию диаметров этих кругов рассматривать как коромысло весов, закрепленное в неподвижном общем центре, то очевидно, что поместив больший груз на какой-либо дуге малого круга, а меньший — на дуге большого круга, большой груз можно привести в движение с помощью небольшой силы. Таким образом, опираясь на извлечения из Архимеда и применяя геометрические приемы, Герон следует принципам геометрической статики. С этой точки зрения он объясняет принципы действия всех пяти машин, разбив их на две группы: рычаг-ворот, блок и клин-винт. Действие первых трех машин он описывает четко. Что же касается клина и винта, который он определяет как «обвитый кругом клин, приводимый в движение не ударом, а с помощью рычага», то причины их действия Герону не вполне ясны. Он ограничивается замечанием, что действие клина зависит «от угла и удара».

В то же время Герон рассматривает точки приложения сил не в состоянии равновесия, а в процессе нарушений этого равновесия, то есть следует и принципам кинематического направления статики. Он доказывает, что при применении машин груз перемещается медленнее: «что выигрывается в силе, то проигрывается в скорости» — знаменитое «золотое правило механики», которое считают элементарной формой принципа виртуальных перемещений. Правда, сам Герон так формулирует основной закон работы машины: «Если при пользовании машиной требуется увеличение силы, то в результате происходит замедление, ибо чем менее движущая сила по отношению к движимой тяжести, тем больше потребуется и времени; таким образом, сила к силе и время ко времени находятся в том же самом обратном отношении» [5, с. 57—58]. Понятия скорости в античной механике еще не было.

Исходя из этого принципа Герон объясняет действие уже не «простых машин», а их комбинаций, к описанию которых он переходит далее. Он рассматривает два типа таких комбинаций: 1) Комбинации однородных машин — сочетания по несколько блоков, воротов и рычагов. 2) Комбинации неоднородных машин — сочетания ворот-винт, блок-рычаг и т. д. Сопровождая описание этих механизмов числовыми примерами, он на каждом из них демонстрирует «золотое правило механики». В «Механических проблемах» описывается всего три «простые машины»: рычаг, клин, ворот. У Герона — все пять, и самое главное — Герон впервые пытается их как-то классифицировать, распределяя их соединения по принципу комбинаций однородных и неоднородных машин. Именно это послужило впоследствии отправной точкой для теоретических построений его последователей, и в значительной степени этим объясняется популярность «Механики» Герона на средневековом Востоке.

В основу учения о простых машинах и механизмах на средневековом Востоке (илм ал-хийал — дословно «наука о хитроумных ухищрениях», буквальный перевод греческого μηχανική), легли многие дошедшие и не дошедшие до нас трактаты, практические правила, рецепты и описания приемов, применяемых при строительстве зданий, дорог и других инженерных сооружений. «Илм ал-хийал» этого периода имела два основных направления: учение о машинах и механизмах для поднятия тяжестей и о машинах, механизмах, применяемых в ирригационном земледелии. Описание различных их модификаций, как правило, содержится в любой энциклопедии наук того времени. В некоторых из них особо выделяется «наука о подъеме воды», которой посвящены и специальные трактаты.

Первый этап развития науки о машинах на средневековом Востоке состоял в переводе, обработке и комментировании сочинений античных авторов: главным образом, Герона и в меньшей степени псевдо-Аристотеля. Обработкой Герона является самое раннее из таких сочинений — «Книга о механике» (точнее, о «хитроумных приспособлениях») братьев Бану Муса (IX в.) [10], которая породила целый ряд подобных ей сочинений. Но наиболее характерны для этого периода сочинения крупнейшего ученого-энциклопедиста X в. Ибн Сины. «Механические проблемы» и «Механика» Герона лежат в основе механических глав его энциклопедических сочинений и специального трактата «Мерило разума» [11], посвященного описанию пяти простых машин. Трактат состоит из двух частей. В первой части автор следует «Механике» Герона, причем настолько близко, что описания и чертежи некоторых машин и их соединений полностью совпадают с героновскими. Трактат Герона в значительной степени определил и структуру этой части: название и определение машин, требования, предъявляемые к материалу, из которого они изготавливаются, условия, обеспечивающие их прочность и надежность, подготовка машины к перемещению и поднятию груза и соединение «простых машин» между собой. В отличие от «Механики» Герона, трактат Ибн Сины не содержит никакой теоретической части. В нем последовательно дается только описание каждой из пяти машин, сопровождаемое чертежом и правилом ее действия и обязательно одним или несколькими числовыми примерами на ее расчет на основе «золотого правила механики».

Вторая часть трактата содержит описание соединений «простых машин». Как и Герон, Ибн Сина классифицирует эти соединения, распределяя их по группам по принципу однородности и неоднородности составляющих машин. Но если Герон рассматривает только некоторые из таких комбинаций, то Ибн Сина последовательно перебирает все возможные варианты. Вначале описываются варианты соединений всех однородных машин: рычагов,-блоков, воротов, винтов (за исключением клина), аналогично тому, как это сделано у Герона. Затем он рассматривает все практически возможные попарные соединения неоднородных машин: ворот-винт, ворот-блок, ворот-рычаг. И наконец, следует описание механизма, представляющего собой комбинацию всех «простых машин», естественно, кроме клина.

Хотя трактат Ибн Сины абсолютно лишен даже элементов теории и представляет собой чисто практическое руководство, значение его в истории науки о механизмах велико. Это вторая (вслед за Героном) в истории механики попытка классификации машин и механизмов. Заметим, что интерес к классификации не случаен ни для эпохи Ибн Сины, ни для него лично. Для науки этого периода на средневековом Востоке вообще характерна тенденция к классификации разделов науки. Эта тенденция свойственна многим научным сочинениям и философского плана, и сочинениям по минералогии, и энциклопедиям по науке того времени. Вслед за ал-Фараби и сам Ибн Сина был автором по классификации наук своего времени [12, с. 141]. (Илм ал-хийал, в частности, он причисляет к «ветвям» наук, понимая под «ветвью» каждой науки совокупность относящихся к ней практических приемов). Можно утверждать, что трактатом Ибн Сины на средневековом Востоке завершается период усвоения античного научного наследия в области прикладной механики.

Для следующего этапа, хронологически относящегося к XI— XII вв., характерна уже совершенно иная тенденция. В трактатах этого времени обычно рассматривается какой-либо один вид простых машин, приводится максимально строгая его теория и затем дается описание и классификация всевозможных механизмов и устройств, являющихся его модификациями. Или рассматривается какое-нибудь подразделение одной из «ветвей» наук и опять-таки все возможные машины, механизмы и приборы, на ней основанные и с ней связанные. Характерным примером сочинений такого типа является знаменитый трактат ал-Хазини «Книга весов мудрости» [13].

Таким образом, от первоначального описания действия простых машин и механизмов к попыткам их классификации, а затем к монографическому описанию отдельных видов машин, содержащему теорию, конструкцию и все модификации данного вида — такова специфика этого направления механики в эпоху античности и восточного средневековья. Именно этим своеобразием характеризуются начальные этапы развития статики, которые можно отнести к истокам механики машин.

Литература

1. Neugebauer О. Uber eine Methode zur Distanzbestimmung Alexandria-Rom bei Heron//Centaurus. 1950—51. V. 1. P. 117—131.

2. Архимед. Сочинения в 2-х тт./Пер. И. Н. Веселовского. М., 1962. Т. 1 . С. 64—76.

3. Heronis Alexandrini opera quae supersunt omnia. V. 1. Pneumatica et automata. Lipsiae, 1899 (Herons von Alexandria Druckwerke und Automatentheater/ Hrsg. von W. Schmidt. Leipzig, 1900).

4. Carra de Vaux B. Les Méchaniques ou l’Élévateur de Héron d’Alexandrie. P., 1894.

5. Heronis Alexandrini opera quae supersunt omnia. V. II, Lipsiae, 1900. (Hérons von Alexandria Mechanik und Katoptrik/Hrsg. und ubers. von L. Nix und W. Schmidt. Leipzig, 1900).

6. Duhem P. Les origines de la statique. Paris, 1905. T. 1. P. 128.

7. Aristotle (Pseudo). Mechanica/Hrsg. von О. Apelt. Leipzig, 1888. (Мы пользовались неопубликованным русским переводом, любезно предоставленным И. Н. Веселовским).

8. Tannery P. Sur les problèmes mechaniques attribués à Aristote//Mem. scient. 1915. T. 5. P. 232—236.

9. Веселовский И. H. Очерки по истории теоретической механики. М., 1974.

10. Вапи Musa ibn Shakir. Kitab al-Hiyal/Crit. ed. of arabic text by A. Y. al-Hassan in collabor. with M. A. Khayyata. Aleppo, 1981; The Benu Musa bin Shakir. The Book of Ingenious Devices (Kitab al-Hiyal)/Engl. transi, by D. R. Hill. Dordrecht; Boston, 1978.

11. Ибн Сина. Мерило разума (Мийар ал-акул)/Под ред. и с коммент. Джалал ад-Дина Хумаи. Тегеран, 1952 (на перс, языке).

12. Каримов У. И. Классификация наук по Ибн Сине//Материалы Всесоюзной конференции востоковедов в Ташкенте. Ташкент, 1958.

13. Абд ар-Рахман, ал-Хазини. Книга весов мудрости//Научное наследство. М., 1983. Т. 6.

Глава XIV

МЕДИЦИНА. ЗАМЕТКИ ОБ АРХИМЕДЕ. ГЕРОН И «ПАРОВАЯ МАШИНА»

В тот момент, когда наука, созданная греками, расцветавшая в различных областях в течение трех великих александрийских веков (от III до I века), вступала в римские времена и, более того, в период средневековья и шла к застою на долгие века, к состоянию созерцания, враждебному всякой практической деятельности, следует отметить, что по крайней мере одна наука среди молодых эллинских наук избежала этой медленной смерти, на которую ее обрекал отказ от превращения научного знания в орудие, полезное для человека, для его прогресса, для его повседневного благополучия. Этой наукой, оказавшейся привилегированной среди всех других, явилась медицина.

Основанная Гиппократом как исследование, построенное на опыте, цель которого было обеспечить здоровье и продлить, насколько возможно, подвергающуюся опасностям жизнь человеческих существ, медицина еще в V и IV веках до н. э. сталкивалась с религиозными предрассудками, которые препятствовали ей двигаться вперед для точного познания органов человеческого тела и их функций. Вскрытие тела после смерти было строго запрещено повсюду в Греции. Аристотель, который вскрывал в большом количестве животных, был вынужден, чтобы представить себе работу нашего телесного механизма, делать выводы, отправляясь от других млекопитающих, что создавало почву для рискованных гипотез.

Перенесение научной деятельности из Греции в Египет имело среди других последствий и такое великолепное последствие: оно дало возможность считать вполне естественным делом вскрытие трупов. В этой стране, где тысячелетняя практика бальзамирования приучила людей к вскрытию трупов их близких как к привычному ритуалу, запрещение анатомирования было тотчас отменено для ученых Мусейона. Несколько свидетельств указывают нам на то, что ученый Герофил сопровождал свои лекции по медицине публичным вскрытием человеческих трупов. Это был огромный переворот, чреватый будущими завоеваниями.

Герофил, родившийся около 300 года до н. э., был первым преподавателем медицины в Мусейоне в царствование двух первых Птолемеев. Это был ученый, воспитанный на строгом методе точных научных знаний великим учеником Аристотеля и Теофраста — Стратоном Лампсакским, который руководил Ликеем и был также в Александрии одним из учителей Птолемея Филадельфа. Этот Стратон с большим вниманием относился к фактам, живо интересовался экспериментом. Связанный дружбой с Герофилом, он передал и ему эти свойства. Его философия способствовала применению в науке экспериментального метода.

Говорят, что Герофил, преподавая, не хотел сообщать о том, чего он не видел. Знакомство с органами нашего тела, кажется, преисполнило его радостью. Он с глубоким презрением относился ко всякой теории, которая не основывалась на практике и на познании предметов видимых. Он показывал своим ученикам на лекциях в Мусейоне, привлекавших молодежь Греции и Востока, органы человеческого тела один за другим. Это раскрытие частей нашей телесной машины и объяснение их функций являлось для слушателей невиданным и вдохновляющим зрелищем. По Тертулиану, Герофил произвел таким образом, то есть публично, вскрытие более шестисот трупов. Эта новая практика позволила тотчас же сделать многочисленные открытия, элементарные, но сенсационные. Герофил опубликовал результаты этих открытий в своих работах, главным образом в «Anatomica». Но все эти работы утрачены.

Однако мы знаем, что он наконец стал отличать артерии от вен и первый признал, что как те, так и другие наполнены кровью, и таким образом исправил старую ошибку греческой медицины. С силой стучась в дверь, долгое время запретную, он вдруг распахнул ее, раскрыв обширные горизонты.

Он изучил de visu многочисленные органы — печень, поджелудочную железу, органы размножения и так далее, но с особым вниманием — сердце и систему кровообращения. Чтобы ознакомиться с биением сердца, он использовал пульс и различил в биении пульса четыре фазы: систола, диастола и два промежуточных интервала. Считая пульс главнейшим элементом диагностики, он измерял его частоту с помощью водяных часов, что следует рассматривать как замечательный прогресс в количественном исследовании биологических явлений.

Медицина обязана еще Герофилу тщательными исследованиями, относящимися к глазу — зрительному нерву и сетчатке. Несомненно, что именно исследования глаза привели его к важному открытию нервной системы. Он распознал в головном мозге центр нервной системы. Он много сделал для успешного изучения головного мозга. Он обнаружил связь головного мозга со спинным мозгом. Он установил различие между чувствительными нервами и сухожилиями, соединяющими мышцы и кости; хотя эти сухожилия по-гречески и называются также «нервами», однако представляют собою нечто совсем другое. Все же он не установил отчетливого различия между нервами чувствительными и двигательными.

Ясно, что Герофил по многообразию и по важности своих открытий в анатомии заслуживает того, чтобы быть признанным основателем анатомии, точно так же как и создателем большей части анатомической терминологии, употребляемой и поныне.

Его трактат, предназначенный для повивальных бабок, очень улучшил практику помощи при родах.

Физиология Герофила, как и вся его медицинская практика, была основана на надежной, хотя еще и простейшей анатомии.

* * *

Эрасистрат, современник Герофила, провел долгие годы в Александрии, где он принимал участие в исследованиях Герофила по артериальной и венозной системам. Затем он был отозван Селевкидами в Антиохию и умер около 240 года до н. э.

Исследования, проводившиеся Эрасистратом, отличались большой достоверностью. Они приобрели такой размах, что Эрасистрата часто называют основателем физиологии. Он сделал для этой дисциплины то, что Герофил сделал для анатомии (известно, что анатомия ограничивается описанием органов, а физиология — наука об их функциях).

Он отдавал себе отчет в огромном значении головного мозга; он отметил его извилины. Он первый установил различие между нервами чувствительными и нервами двигательными. Различая также вены и артерии, он обнаружил, что артерии пульсируют, а вены — нет.

Он пользовался в своих исследованиях, очень точно проводимых, экспериментальным методом. Его работы не сохранились. Но ему приписывают один опыт, записанный на папирусе, найденном в Египте. «Если запереть (предварительно взвесив) птицу или другое подобное ей животное в металлический сосуд и оставить ее на несколько дней без пищи и если потом снова ее взвесить со всеми ее экскрементами, выброшенными наружу как видимое вещество, то окажется, что вес птицы стал гораздо меньше, чем ее предварительный вес. Это проистекает из того факта, что имелось сильное улетучивание вещества, что может быть признано только путем умозаключения». Опыт, великолепный по своему замыслу и по своему исполнению, из которого автор извлекает разумное следствие; опыт этот имеет, однако, тот недочет, что наталкивает автора на построение умозаключения независимо от фактов. Герофил отвергал этот прием и, возражая Эрасистрату, боролся против злоупотребления умозаключениями, не основанными на фактах.

Эти великие медики были основателями двух школ, которые решительно вывели медицину на научный путь. Школы эти непрерывно получали, соревнуясь друг с другом и применяя экспериментальный метод, важные результаты в области анатомии и физиологии, — результаты, перечисление которых не входит в задачу этой работы.

Отметим, однако, что именно у александрийских врачей начала развиваться практика анестезии. Обезболивания достигали, натирая соком мандрагоры часть тела, предназначенную к операции. Помощь, которую благодаря этому получила хирургия, была значительна.

Обе медицинские школы — школа Герофила и школа Эрасистрата — существовали, пользуясь широкой известностью, приблизительно до II века н. э.

Замечательно, что и в последующие века греческая медицина никогда не была совершенно забыта. Медицина не угасла ни в римский период, ни в средние века, что произошло с большей частью других наук. Ее польза была слишком очевидна, чтобы люди могли от нее отказаться.

В римскую эпоху врачами были обычно греки. Старый Катон напрасно протестовал против успехов греческой медицины в Риме. «Греки, — говорил он, — поклялись убить всех варваров при помощи медицины». Почти ни один римлянин не изучал медицины и не занимался медициной, ни один из них не отличился в этой области. Эта наука осталась греческой.

Даже в самые мрачные эпохи, в страшные времена губительных эпидемий, медицина, обновленная арабами, оставалась верной своим греческим истокам, — она оставалась наукой. Она не отступала перед искусством так называемых целителей, не подчинялась авторитету магии; она оставалась наукой скромной, но основанной на наблюдениях и умозаключениях. Нет почти ни одного периода средневековья, который бы перед лицом заблуждений и суеверий не выдвинул имени какого-нибудь великого медика или не был отмечен открытием. Явное завоевание людей, направленное на служение людям.

* * *

Но Александрия была также родиной инженера. Это то, что я хотел бы еще подчеркнуть.

Греческий народ с давних времен хранил в глубине души затаенную склонность к машинам. Одно из первых детищ его воображения, Улисс, называлось, по словам поэта, «великим механиком» (polimechanos). В данной работе выше отмечалось, что Улисс был не только превосходный моряк, но и отличный мастер во всех видах ремесла, он — homo faber прежде всего.

Если в греческом народе в ходе его исторического развития возобладали другие тенденции, если наука, возникшая из техники, но слишком долго связанная с философскими изысканиями и подчиненная им, становилась все в большей и большей степени чистым созерцанием, в особенности потому, что она не имела в виду практического применения, то на это были технические и социальные причины, которые я сейчас и разъясню.

Факт тот, что греческая наука в начале александрийской эпохи была теорией, абстракцией, вычислением, а не чем-либо другим. Она принесла цивилизации, не считая особого развития медицины и биологии, многочисленные познания по арифметике, геометрии, астрономии, картографии и так далее, познания, всегда основанные на строгой логике и тесно связанные между собой, составлявшие вместе систему столь гармоничную, целое столь неразрывное, отвечающее так счастливо основной потребности нашего ума, что человек скорее бы отказался от жизни, чем от этих знаний.

Упадок Афин после Александра повлек за собой перемещение в новую столицу эллинистического мира всей научной деятельности, теперь отделившейся — отметим это — от деятельности философской, которая сосредоточилась в Афинах. В результате этого перемещения произошло соприкосновение строгой, рациональной логики, характерной для греков, с опытом, например, строительства, где все было правилами, но правилами, проверенными практикой на протяжении трех тысяч лет, практикой, вызванной необходимостью ирригационных работ, обусловливаемых ежегодными разливами Нила; соприкосновение со множеством разрозненных изобретений, начиная с шадуфа (журавля) и кончая механической молотилкой.

Именно этот сплав почтенного египетского (или восточного) эмпиризма с эллинским рационализмом — последняя возможность коснуться земли, чтобы выше прыгнуть, — именно это слияние поразительных случайностей в непогрешимо логическом синтезе и должно было оживить в греческих ученых атавистическую склонность, которую они питали к машинам.

И еще: в 287 году до н. э. родился Архимед, этот новый Улисс.

В теоретическом отношении труд этого великого ученого был ослепляющ. Я не коснусь этого труда, но остановлюсь на его любви к механике. Скажем просто (на уровне Пьера Ларусса), что в работах Архимеда имелось удивительное предвидение метода интегрального исчисления, метода, который был найден только двадцать веков спустя. Математический метод Архимеда, связанный с математическими работами пифагорейцев и с завершившей их работой Эвклида, а также с открытиями современников Архимеда, подводил к познанию материального пространства, окружающего нас, к познанию теоретической формы предметов, находящихся в этом пространстве, формы совершенной, геометрической формы, к которой предметы более или менее приближаются и законы которой необходимо знать, если мы хотим воздействовать на материальный мир.

Но Архимед знал также, что предметы имеют не только форму и измерение: они движутся, или могут двигаться, или остаются неподвижными под действием определенных сил; эти силы двигают предметы вперед или приводят в равновесие. Великий сиракузец изучал эти силы, изобретая новую отрасль математики, в которой материальные тела, приведенные к их геометрической форме, сохраняют в то же время свою тяжесть. Эта геометрия веса и есть рациональная механика, это статика, а также гидростатика, первый закон которой открыл Архимед (закон, носящий имя Архимеда); приподнявши ногу в воде, Архимед констатировал с удивлением, что в воде нога стала легче. («Eureka! Нашел!» — воскликнул он, выходя из своей ванны. Анекдот занятный, но, переданный таким образом, он не точен. Знаменитое «Эврика!» было произнесено не в связи с открытием закона Архимеда, как это часто говорят, но по поводу закона удельного веса металлов — открытия, которое также принадлежит сиракузскому ученому и обстоятельные детали которого находят у Витрувия.)

И, наконец, Архимед был не только великим ученым, он был, кроме того, человеком, страстно увлеченным механикой. Он проверяет и создает теорию пяти механизмов, известных в его время и именуемых «простые механизмы»; это — рычаг («Дайте мне точку опоры, — говорил Архимед, — и я сдвину Землю»), клин, блок, бесконечный винт и лебедка. Именно Архимеду часто приписывают изобретение бесконечного винта, но возможно, что он лишь усовершенствовал гидравлический винт, который служил египтянам при осушении болот. Это привело его к другому важному изобретению, пусть даже оно и стало обычным, — к изобретению болта, сконструированного из винта и гайки.

Тем своим согражданам, которые сочли бы ничтожными подобные изобретения, Архимед представил решительное доказательство противного в тот день, когда он, хитроумно приладив рычаг, винт и лебедку, нашел средство, к удивлению зевак, спустить на воду тяжелую галеру, севшую на мель, со всем ее экипажем и грузом. Он дал этому еще более убедительное доказательство в 212 году до н. э., когда римляне осаждали Сиракузы; было известно, что самый прославленный из сынов города изобрел целую серию военных машин, которые и оказывали сопротивление осаждающим в течение почти трех лет. Этот его подвиг, о котором рассказали Плутарх, Полибий и Тит Ливий, конечно, вызвал большее сочувствие у простых людей, чем вычисление числа «пи» — другой подвиг Архимеда, весьма полезный в наше время для юношей, изучающих математику.

Архимед погиб во время осады Сиракуз: его убил римский воин в тот момент, когда ученый был поглощен поисками решения поставленной перед собой проблемы.

Он оставил многочисленных учеников… На новый путь, открытый им, устремилось целое поколение последователей, энтузиастов, которые горели желанием, как и учитель, доказать свои знания конкретными завоеваниями.

Первым по времени из этих учеников был александриец Ктесибий, живший во II веке до н. э. Изобретения Архимеда в области механики были в полном ходу, когда Ктесибий присоединил к ним изобретение зубчатого колеса. Ктесибий, заставляя катиться по земле зубчатое колесо, цепляющееся своими зубцами, создал счетчик оборотов; это предок современного спидометра наших автомашин. Затем он перешел к улучшению водяных часов и добился с помощью системы зубчатых колес того, что часы стали бить и, кроме того, приводить в движение небольшие фигуры. Потом он занялся изобретением гидравлического насоса, а далее перешел к целой серии механизмов, предназначенных для извлечения вина из бочек, воды из подвалов и гноя из ран.

Один из учеников Ктесибия прославился в области техники насосов и был в свою очередь учителем ученого, который в настоящее время считается во многих отношениях самым выдающимся после Архимеда инженером своей эпохи: это Герон Александрийский.

У нас есть основания думать, что Герон жил между 150 и 100 годами до н. э. Сохранилась значительная часть его трудов.

Если мы внимательно прочитаем эти произведения, то многие мыслители Возрождения, когда-то казавшиеся нам оригинальными, будут выглядеть только компиляторами Герона, даже и сам Леонардо да Винчи, как говорят иные (несправедливо, разумеется).

Герон занимался не только чисто теоретической работой, он стоял во главе школы инженеров, основанной им в Александрии. Дело было совершенно новое. Хотя Месопотамия и Египет вырастили в давно минувшие века плеяду строителей, творения которых, вполне определенные, еще и теперь импонируют нам, все же люди тех отдаленных времен не заботились о том, чтобы передать своим ученикам свои теоретические выкладки, и не сохранили для будущих поколений теоретических знаний, необходимых для продолжения и развития науки. И наоборот, школу, руководимую Героном, можно по праву сравнить с нашими политехническими школами. В этой школе, как и в современных школах, отвлеченные, общие курсы по арифметике, геометрии, физике, астрономии велись параллельно с практическими курсами — работой по дереву и металлу, по конструкциям машин и по архитектуре ^[81]. Эти героновские курсы дошли и до нас.

Выдающиеся преподаватели школы не специализировались в какой-нибудь одной области. Герон сам, как говорит один современный историк, «обладал блестящими познаниями по всем предметам программы». Не будем искать этому других доказательств, кроме того, что Героном был изобретен диоптр — геодезический инструмент, установленный по уровню воды, поднявшейся на микрометрический винт, инструмент, погрешности которого исправлялись методом двойной проверки. Не забудем также изобретений Герона по гидростатике, и среди них знаменитый «фонтан Герона» — игрушку, с которой восемнадцать веков спустя Жан Жак Руссо ребенком ходил из деревни в деревню, собирая подаяние.

В то же время, открыв свойства покоренного пара, Герон изобрел нечто гораздо более необыкновенное: это эолипил (Эолов мяч, ветроиспускатель), то есть не что иное, как паровая турбина, соответствовавшая котлу Папина, за восемнадцать веков до самого Дени Папина и за двадцать веков до Парсонса.

Обратимся к греческому тексту, в котором дано описание этого механизма, к «Pneumatica» Герона. Переведем его точно. «Над котлом с горячей водой шар движется на стержне [это основа]. Пусть AB, большой котел, содержащий воду, будет поставлен на огонь. Его закрывают с помощью крышки А, через нее проходит изогнутая трубка EZH, конец которой входит в Н, небольшой шар О, полый внутри. На другом конце диаметра HА прикреплен стержень А, который опирается на крышку А. К шару присоединяют на обоих концах диаметра две небольшие согнутые трубки, а трубки перпендикулярны линии HА. Когда котел будет нагрет, пар пройдет через трубку EZH в шар и, выходя по изогнутым трубкам в атмосферу, заставит шар вертеться на месте…»

Этот текст Герона не оставляет никаких сомнений. Изготовив эолипил, великий ученик Архимеда изобрел паровую машину.

В нашем уме сейчас же возникает вопрос: что же он сделал с ней? Что с ней сделали древние?

Следует ответить: ничего или почти ничего.

Располагая двигательной силой, которая в настоящее время дает нам возможность переплывать океаны на таких пароходах, как «Нормандия» или «Куин Мери», древние продолжали пользоваться руками гребцов, для того чтобы плыть из Афин в Массилию или в Александрию. Почему? Постараемся разобраться в причинах, весьма запутанных, — одновременно технических, психологических и в особенности социальных, — в причинах столь длительного забвения, этой остановки в движении одного из важнейших открытий человеческой цивилизации. Разве древние не могли воспользоваться сделанным открытием, чтобы облегчить труд гребцов или — в более общем плане — труд рабочих? Конечно, могли, но это им даже не приходило в голову. Они этого не сделали. Вот факт как таковой, и речь идет о том, чтобы его объяснить.

Заметим прежде, что в истории науки всегда наблюдается дистанция огромного размера между новыми научными открытиями и их практическим применением. Даже в наши времена должны были пройти долгие годы между моментом, когда была открыта световая энергия, происходящая от электрического тока, и производством безвоздушных лампочек, куда ввели нить провода, которая и освещает наш труд… Промежуток в несколько лет, но не всегда в восемнадцать веков! Медлительность человеческого ума в завершении своих открытий, если только сюда не вторгается требование необходимости, а нередко и крайняя военная срочность.

Действуют и другие причины, тормозящие использование открытий. Это предрассудки, а также a priori ^[82]. С некоторыми из них мы уже встречались в течение этой работы. Таков, например, идеалистический предрассудок о «значении геометрии».

Эллинистический мир, увлеченный техническими изобретениями, питал еще приверженность к механическим игрушкам. Сам Герон, едва опубликовав свою работу, называемую «Pneumatica», в которой имеется описание паровой машины, опубликовал и другую — об «Изготовлении автоматов». Герон очень интересовался этими игрушками. Он пользовался паровой машиной, чтобы заставлять танцевать в круге марионетки, чтобы открывать без помощи людей двери храмов, чтобы показывать ошеломленным зевакам кузнецов за работой, сражающегося Геркулеса и другие фигурки, которые «ходят сами собою». Так, по Плутарху, который не видел в этом ничего дурного, «веселилась геометрия». Уже предшественники Герона на этом пути изобретения автоматов, например Архит, который делал деревянных летающих голубей, вызвали резкие упреки Платона, с раздражением заявлявшего, что «они искажали геометрию, что они заставляют ее терять свое достоинство, принуждая ее, как рабу, спускаться от вещей нематериальных и сверхчувственных к предметам телесным и чувственным, пользоваться презренной материей, которая требуется для ручного труда и служит рабским ремеслам».

Предрассудок относительно ручного труда, признаваемого рабским, — предрассудок, выразителем которого здесь является Платон, — опорочивает и унижает, затрудняет и, наконец, душит изобретательность прикладной механики. Этот предрассудок, как видно по приведенной цитате, был связан с существованием рабства.

Рабство сковывало применение машин еще и по другой причине. Ведь рабочие руки были даровыми. Неисчерпаемый, бездонный резервуар рабства. Из него никогда не переставали черпать, пользоваться этой двигательной мускульной силой тысяч живых существ, которые при помощи блоков и наклонных плоскостей, а может быть, и других «простых механизмов», еще не обнаруженных и не постигнутых нашим воображением, строили пирамиды и возводили обелиски. Для чего тратить столько денег на трудное дело изготовления машин сомнительного применения или служащих только для развлечения?.. Но, говорили, может быть, машины проделают больше работы, чем рабы? Пустяки. Будем реалистами. У нас есть рабы: используем их труд. Не будем увеличивать продукцию, которую и так некуда сбывать. Никто не был в состоянии в ту эпоху ответить на такое рассуждение, столь же неопровержимое, как здравый смысл, никто даже не задумывался над положением вещей, настолько существование рабства целиком подавляло античную мысль. Непреодолимый океан.

Наконец, не забудем следующего: чтобы паровые машины были пригодны для серьезных целей, их нужно было изготовлять больших размеров. Герон делал для собственного употребления только машины умеренных размеров. Уровень производства железа не позволял делать их большими. Известно, что мы обязаны производством железа или по крайней мере его распространением народу хеттов. Это распространение началось около 1330 года до н. э. Железо начинает в эту эпоху употребляться на изготовление оружия. Дорические мечи, которые завоевывают грекам Грецию и Пелопоннес около 1000 года до н. э., — это железные мечи, тонкие и длинные, в то время как у ахейцев, для того чтобы защищаться, имеются только короткие кинжалы из бронзы и массивные медные мечи. Железо вошло в употребление в начале первого тысячелетия, причем в употребление, которое можно назвать повседневным, — причем, как и для многих других изобретений, это было вызвано нуждами войны.

Однако даже если в эту эпоху и можно говорить о повседневном употреблении железа, тем не менее этот металл все же труднее было получать, чем медь и бронзу. Температура в тысячу восемьдесят три градуса расплавляет медь и отделяет ее от ее каменистой жильной породы. Олово, которое смешивается с ней, чтобы образовать бронзу, плавится уже при двухстах тридцати двух градусах. Но железо — оно-то плавится только при тысяче пятистах тридцати пяти градусах! Кроме того, так как железная руда всегда встречается в форме окиси, нужно, чтобы освободиться от ее кислорода, иметь уголь в очень большом количестве, то есть нужны большие кузнечные мехи и доменные печи. Ничего этого не было в Александрии.

Вот множество препятствий, которые встали бы перед Героном, если бы он захотел завершить свое изобретение и утилизировать паровую машину. Но главная причина в том, что для людей той эпохи не существовало никакого довода, который побуждал бы их к замене рабского труда трудом машин. В конечном счете эта история «паровой машины», оставшейся без применения, чрезвычайно поучительна. Ее мораль в том, что цивилизации не могут преодолеть иных препятствий в своем развитии, если только их не сметает воля подымающихся масс. Применение в новое время паровой машины Дени Папина (с какими осложнениями!) и Уатта совпадает с подъемом класса буржуазии в XVII и XVIII веках. Какой подъем, подобный этому, мог бы привести к распространению паровой машины Герона во времена, когда едва зародилась мысль о ее возникновении?

Но в то же время следует заметить, что почти немыслимо, чтобы какое-нибудь великое человеческое открытие погибло навсегда в истории человечества. В этом странном расцвете-гибели, которого человеческое сознание достигло в наши дни, человек кажется в иные моменты только беспомощным детищем многочисленных случайностей. Но это только кажется. В действительности на всем протяжении всего этого фантастического приключения, этой сказки тысячи и одной ночи, повторенной тысячу, сто тысяч раз, то есть на протяжении всей человеческой истории, имелось действующее лицо, всегда присутствующее, всегда, с каждым веком все более светлое, более сознательное, более активное, действующее лицо, исправлявшее несчастные случайности, возвращавшее жизнь мертвым семенам, для того чтобы они прорастали среди густой листвы, отягченной плодами будущего, грядущего нам навстречу (так говорили греки), и которое ежеминутно становится нашим настоящим; это действующее лицо есть Гений человека.

Ничто в надеждах народа никогда не пропадает.

Великие древние механики — Герон Александрийский

Благодаря Герону Александрийскому промышленная революция могла произойти почти две тысячи лет назад. Уже Аристотель мечтал об обществе, основанном не на рабском труде, а на работающих механизмах. Герон жил и создавал свои удивительные автоматы — машины в Александрии — столице Клеопатры. Александрийским храмам того времени для процветания нужны были прихожане и деньги. Вполне понятная механика для  Герона и чудо для верующих: автоматически открывающиеся и закрывающиеся двери в храм — даже в храме Артемиды (седьмое чудо света) они были; автоматическое устройство по продаже освященной воды; устройство, имитирующее ответы божества на важные вопросы прихожанина.

Древняя артиллерия

Римлянам надо было охранять огромные территории, вести бесконечные войны, для этого нужны были смертоносные машины, действовавшие быстрее, сильнее, неустрашимее солдат. В Шотландии был воссоздано древнее автоматическое оружие  пулебол — прообраз пушки викторианской эпохи. Стрелы пулебола летели далеко и беспрерывно. На одной из римских колонн можно увидеть вырезанное изображение ручной катапульты, восходящей к временам Герона.

Театр Герона

Но Герон, видимо, желал развлекать и выбрал театр для восхищения своими талантами. Театр был центром жизни на протяжении веков. Один из своих трактатов Герон посвятил театру.  Создал выезжаюшие и уезжающие со сцены декорации, автоматизировав их. Механизмы были небольшого размера, чтобы доказать, что все происходило без участия человека. Настоящим чудом был двадцатиминутный спектакль, полностью автоматизированный. Механика находилась под сценой, а наверху сами собой раздвигались занавеси, двенадцать деревянных фигурок ремонтировали корабль, плавали дельфины, богиня Афина  испускала молнию, слышались раскаты грома.  Гениальный механик совершил гениальные расчеты, роль вечного двигателя у него играет сила тяжести. Даже для современного инженера такая задача не из легких. А для древнего?

Изобретения Герона Александрийского

Герон создавал и механические игрушки для простых домашних игр. Например, паровой шар, где спецэффекты создаются с помощью пара. Эта игрушка ничто иное как прообраз парового двигателя. Если бы Герон сделал еще один шаг вперед и объединил принцип действия пара с тем, что он знал о поршне, паровой двигатель был бы создан не в 1821 году, а почти на два тысячелетия раньше, а  промышленная революция произошла бы давным — давно.

Ни одна из машин Герона не уцелела. В Оксфордском университете сохранилась копия его книги, датируемая 16 веком. По чертежам и описанию в настоящее время были воссозданы некоторые его изобретения.