Игрушки Герона

Каких только игрушек не выдумывало человечество за свою историю!

Куклы, матрешки, деревянные мечи и ружья, паровозики, машинки… Развлечение для детишек и взрослых. И не только развлечение. Игрушки часто бывают занимательными и поучительными. И для современников, и для потомков. Как, например, игрушки, придуманные древнегреческим ученым Героном.

Не был Герон ни чудаком, ни юродивым. Самый что ни на есть серьезный человек, великолепный ученый, математик и физик, или, как говорили в античные времена, механик, написавший не один научный трактат. А вот игрушек изготовил и описал множество. Если бы не его игрушки, мы бы вряд ли узнали о высоком уровне развития физики в древности.

Древнегреческая турбина

Первую паровую турбину, вернее, ее маленькую модель изготовили как игрушку еще в I веке до н. э. Произошло это при дворе египетских правителей Птолемеев, в Александрии, в знаменитом Мусейоне – своеобразной академии наук древности. Герон Александрийский называл эту игрушку эолопил, то есть ветряной шар.

Игрушка поражала воображение современников. Для них шар, вращающийся от действия пара, был чудом, а для Герона – очередной возможностью подтвердить свои гениальные догадки в реальном механизме. Над небольшим котлом он закрепил полый шар. В него были вставлены две трубки с загнутыми в противоположные стороны концами. Пар, вырываясь из трубок, приводил шар в быстрое движение.

Учителем Герона был знаменитый Ктесибий, который, говорят, учился у самого Архимеда. Но Герон превзошел своих учителей – по крайней мере в механике. Ктесибий изобрел пожарный насос, водяные часы и даже водяной орган, или гидравлос. Архимед изучал свойства рычага и открыл свой знаменитый закон гидростатики. Но свойствами воздуха и пара никто до Герона не занимался. Свои труды в этой области он описал в специальной книге – «Пневматика».

Автомат по продаже воды и автоматические двери

Сохранились чертежи и описания механизмов и автоматов – да, да, автоматов, изобретенных Героном. Например, автомата по продаже святой воды в храме. Верующий опускал в щель пятидрахмовую бронзовую монету и получал порцию воды для ритуального омовения рук и лица. Количество отпускаемой воды задавалось мерным цилиндром над пустотелой пробкой крана. 
Вечером жрецы забирали выручку и вновь наполняли автомат святой водой. Сегодня во всех автоматах, разливающих жидкости, применяют те же принципы, что и в первом автомате Герона.

Широко известен также автомат открывания дверей храма. Над жертвенником около храма зажигался огонь, и двери храма открывались сами. В скрытом под жертвенником металлическом шаре огонь нагревал воздух, тот, расширяясь, проталкивал воду через сифон в огромную бадью, подвешенную на цепях системы весов и шкивов, которые поворачивали двери на их осях, когда бадья 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.

Для того чтобы оповещать верующих об открытии храма, Герон придумал рожок. Он играл роль дверного звонка, а также подавал сигнал тревоги при взломе.

Все эти механизмы заказывали Герону жрецы богатых египетских храмов. А верующие египтяне и греки (напомню, это был птолемеевский Египет) воспринимали эти механизмы как божественное чудо.

Сказочный соловей

Поющую механическую птичку, описанную Андерсеном в сказке «Соловей», также придумал и описал Герон. Конструкция ее была очень простой. Птичка сидела на крышке герметичного сосуда. В этот сосуд наливалась вода. Она вытесняла воздух в трубку, которая была проведена в горлышко птички. Когда сосуд заполнялся доверху, птичка умолкала, вода из сосуда автоматически выливалась через сифон, а затем все повторялось сначала.

Таксометр от Герона

Герон также нашел, каким образом можно измерять расстояния при помощи зубчатой передачи. Механизм крепился на ось колеса повозки и приводил в движение диск, указывавший пройденный путь. Диска хватало на 32 километра, затем отсчет начинался снова. Древние римляне усовершенствовали прибор – в горизонтальном диске просверлили отверстие, заполненное мелкими камешками. Через каждые 5 тысяч шагов отверстия в диске и приемном ящике совмещались и туда падал камешек. После поездки оставалось подсчитать камешки и произвести оплату. Современные таксометры работают примерно по тем же принципам, что и таксометр Герона.

Удивительные куклы

Но верхом мастерства Герона-механика конечно же был театр марионеток. На верху небольшой колонны находился макет театральной сцены, скрытой за дверцами. Они открывались и закрывались пять раз, как бы разделяя на акты драму о печальном возвращении победителей Трои. На маленькой сцене куклы мастерски показывали, как были сооружены и спущены на воду парусные корабли, как герои поэм Гомера плыли на них по бурному морю и погибали в морской пучине под сверкание молний и раскаты грома, – и все это без участия людей, только при помощи техники. Древние греки называли кукол Герона «автоматами», что в переводе с древнегреческого буквально обозначает «механизм, подражающий действиям человека». Позже это слово перекочевало в современные европейские языки.

Опередивший свое время

В Греции с легкой руки Платона ученые скептически относились к механике, не считая ее занятием достойным ученых мужей. Однако Герон, в отличие от своих учителей-предшественников, не стеснялся называть себя механиком. Свои познания в механике он обобщил в труде с одноименным названием. В «Механике» Герон описал пять простейших машин: рычаг, ворот, клин, винт и блок – и обобщил все достижения древности в механике. Употребить все свои познания в механике на практике Герон не мог – слишком опережал свое время, в котором еще не возникла потребность применить их ради пользы людей. Слишком дешево в античном мире стоили рабы, которые выполняли всю грязную и тяжелую работу за свободных граждан. И тогда Герон реализовал свои идеи в занимательных игрушках…