В этом выпуске мы рассказываем о важнейших механических изобретениях - о рычагах, винтах, колесах и шатунах; об Александрийской школе, Героне, Ктесибии и Архимеде; водяных колесах, гончарных кругах, ременных передачах и ветряных лопастях; колодезных журавлях, подъемных кранах, Антикитерском механизме и вечном двигателе.

Транскрипт

Транскрипты подкаста создаются автоматически с помощью системы распознавания речи и могут содержать неточности или ошибки.

Доброго времени суток, дорогие слушатели! В эфире 356-й выпуск подкаста «Хобби Токс». С вами его постоянные ведущие Домнин и Ауралиен.

Спасибо, Домнин! Итак, от темы городов на воде, их былой славы, мы переносимся в более научно-популярные, я бы сказал, темы. О чем же мы, Домнин, поговорим сегодня?

Мы поговорим про историю самых замечательных механизмов и про важнейшие механические открытия. Я очень надеюсь, что с моим гуманитарным складом я не налажаю со страшной силой. Но я очень старался. Поэтому, если я что-то неправильно назову или неправильное определение дам, не взыщите.

Ну, а я, соответственно, попробую как-то тебя корректировать, если вдруг что-то замечу. Но, опять же, не факт, что я это замечу, поскольку я тоже от физики не слишком близко нахожусь. Но, тем не менее, сделав эту оговорку, с чего мы начнем?

Начнем, наверное, с того, что простейших механизмов существует два. Это наклонная плоскость и рычаг. Многие другие являются частными случаями этих двух. То есть, например, скажем, ворот, на который наматывается веревка и поднимает что-нибудь из колодца, ведро, допустим, — это частный случай рычага. Также и блок — это частный случай рычага, потому что, если мы у блока отрежем все сверху и снизу, чтобы осталась только такая полосочка, получится просто равноплечий рычаг.

А наклонная плоскость — это плоскость, установленная под острым углом к какой-нибудь поверхности. Типичный пример — это винт, в дрели или еще в чем-нибудь. И, например, клин, которым мы можем расколоть какой-нибудь пень, чтобы его растащить, распилить и сварить на нем суп. Это все частный случай наклонной плоскости.

Известны они с такой седой древности, что очень не факт, что их открыл человек разумный. Может быть, это был какой-нибудь хомо хабилис, то есть человек умелый.

Да, приспособился умело при помощи палки переворачивать какой-нибудь камень, подсунув ее под него. Надо сказать, что для понимания присутствующих вообще инструментами подобного рода умеют пользоваться даже животные и даже некоторые птицы. В частности, вороны умеют скидывать разное на твердые предметы, а также стукать одними твердыми предметами по другим твердым предметам. Многие обезьяны занимаются ровно тем же самым. Также инструментами пользуются различного рода дельфины и некоторые рыбы. Так что тут совершенно не удивительно, если какой-нибудь из наших хомо, предков или каких-то побочных ветвей эволюции человека, умел пользоваться описываемыми предметами. Ничего удивительного в этом совершенно нет, это распространенное явление.

Чуть позже, и вот это уже, наверное, был человек разумный, были созданы колеса. Я говорю «колеса», потому что, строго говоря, это были совершенно разные изобретения. Причем в разных местах они совершались в разной последовательности. Вот мы, когда сейчас говорим «колесо», у нас первая ассоциация с чем? С колесом машины или велосипеда, то есть какого-то транспорта. То есть такой движитель, с нашей точки зрения. Но далеко не факт, что первые колеса изобретались именно в таком виде.

Они, например, как гончарное колесо, он же гончарный круг, который позволяет лепить сравнительно ровные керамические изделия. Если вы попробуете сделать какую-нибудь тарелку просто так, на неподвижной поверхности, она у вас получится кривая, как вы ни старайтесь. А если вы будете постоянно крутить и просто направлять глину, которая сама вращается, она у вас получится ровной. Вам просто надо палец держать ровно, и все.

Или колесо могло использоваться в качестве мельничного жернова. То есть кладем на большое каменное колесо, лежащее плашмя, другое, поменьше. Между ними зерно. Вращаем его, используя рычаг, ось которого проходит через верхнее колесо.

Разумеется, прямо до колеса колесного они не сразу додумались. Сначала использовались так называемые валики. То есть, проще говоря, берем небольшие поленья, кладем на них тяжелый предмет, и по ним его будет гораздо удобнее пихать. Нужно только, чтобы кто-нибудь постоянно подкладывал новые поленья спереди и собирал те, которые сзади.

Мы, например, в свое время использовали такой первобытный способ, чтобы бетонную плиту в четверть тонны передвинуть на достаточно значительное расстояние по непростым условиям. Мы использовали рычаги в виде железных ломов и катки в виде поленьев. Таким образом мы эту плиту затащили на дачный участок Ауралиена и использовали ее в качестве поверхности для хождения. При том, что лет нам было шестнадцать, мы были совсем не такие могучие, как сейчас.

Там плита, по некоторым оценкам, весит 300 килограммов, поэтому вдвоем ее поднять нереально. Я такую плиту поднимал вчетвером, скажем так. То есть приглашались еще трое здоровых парней. Вот вчетвером ее реально приподнять. Причем приподнять ее так, что сильно там особо не расходишься. Но, по крайней мере, ее можно приподнять, немножко передвинуть. Так что да, все верно. С катками гораздо сподручнее.

Потом к рычагам, колесам, воротам и тому подобным решили приспособить как раз побольше народу. И было создано так называемое сакия, оно же персидское колесо. То есть это, проще говоря, большой ворот, который вращается либо ходящими по кругу людьми, либо осликами, лошадьми, волами, которых водят постоянно по кругу, держа перед ними морковку или еще каким-нибудь образом. Таким образом можно, к примеру, вращать тот же самый жернов. Это очень трудный, трудоемкий процесс, из-за чего, кстати, приготовление хлеба в древнейшие времена было далеко не так распространено, как хотелось бы. И делалась либо каша, как правило, из зерна, либо то, что сейчас называется цельнозерновым хлебом. Вот это была просто повседневность из-за того, что люди не могли себе позволить тратить огромное количество сил и времени на перетирание зерна в муку.

А сейчас по богатству.

Да, сейчас наоборот. Богатство привалило, и все теперь питаются таким хлебом: здоров и полезен.

Тогда же, если не раньше, было разработано так называемое тенсионное устройство, использующее энергию упругости согнутого дерева. То есть, проще говоря, лук. Такие виды оружия и более крупных военных машин называются тенсионными. Впрочем, это не обязательно именно военные машины. Силу упругости сгибаемого дерева можно использовать и в мирных целях. То есть делалось нечто типа механизированного песта или молота, чтобы стучать, забивая какой-нибудь кол в известняк. Но это скорее экзотика.

Луки распространились, и в том же Египте, к примеру, это считалось благородным искусством, которому в обязательном порядке учили наследника фараона.

Кроме того, через некоторое время люди начали интересоваться свойствами воды. Мы уже рассказывали о водяных часах, которые создал Ктесибий Александрийский. Но он создал не только это. Ктесибий, например, создал первый двухцилиндровый насос. То есть, может, и не первый — возможно, в Китае это было и раньше, — но один из первых известных и распространившихся, который предлагал сочетание использования рычага и поршня для того, чтобы качать воду.

Он был устроен примерно так же, как в современных российских деревнях. Там такие колонки стоят на улицах, которые представляют собой именно машину Ктесибия. Клапаны, впускающие в одну сторону и выпускающие воду в другую, сочетаются с поршнем. Он идет вниз, зачерпывает воду, идет вверх, выталкивает ее сверху. Если достаточно быстро дергать, то можно создать даже непрерывный поток, достаточно сильный.

Кроме того, были проведены первые работы в сфере пневматики, то есть использования воздуха как рабочего тела. Ктесибий создал не только часы, но и водяной орган, который, выталкивая воздух водой из трубок, издавал приятные звуки. Он подумал, что можно попробовать и без воды, и создал пневматический поршень. Дальнейший прогресс там застопорился из-за несовершенства тогдашней технологии, но само изобретение было сделано.

В Александрии вообще было очень много всевозможных исследователей и изобретателей. Вот, например, Герон Александрийский, который создал первую паровую машину и первый же реактивный двигатель, как считается. Он был именно там. В Александрии же учился знаменитый Архимед.

Да. Почему так? Потому что, с одной стороны, это был эллинистический город. Это в Египте, если что. Александрий вообще было очень много после Александра Македонского. Он их понаосновывал огромное количество. Но прославилась именно та, которая в Египте. Это до сих пор один из ключевых городов современной Арабской Республики Египет. По-моему, сразу за Каиром идет по населению.

Да. Так вот, в Александрии, с одной стороны, была вот эта греческая философия и труды греческих мыслителей и математиков, а с другой стороны, там была египетская специфика, при которой не было так распространено рабовладение и рабский труд. Потому что, скажем, в самой Древней Греции изобретательство было довольно бессмысленным занятием. Для чего тебе изобретать, я не знаю, механический будильник, если тебе проще купить раба, который будет тебя будить? Совершенно не нужно наполнять воздух шумом и копать его от машин. Все делается руками. Если не хватает силы, значит, просто больше рабов завести, чтобы они массово чего-то тянули, тащили, катили, крутили. А вот в Александрии — нет. Там, видимо, эта египетская специфика наложилась.

А также то, что это и до эллинистического периода был один из крупнейших культурных центров в регионе. Там же Евклид, к примеру, свою геометрию разводил. Там же была и знаменитая Александрийская библиотека.

Я очень люблю вспоминать всевозможных идиотов, пытающихся казаться умными, когда они начинают рассказывать, что вот, когда сожгли Александрийскую библиотеку, человечество было отброшено на века и чуть ли не тысячелетия в своем развитии. Когда вы такое услышите еще раз, спросите, о каком именно сожжении Александрийской библиотеки он говорит. О том, которое было при Цезаре, или о том, которое было при Аврелиане? Или при Диоклетиане? Или при Феодосии? Или при халифе Умаре? Вы поняли.

Да, это так можно, знаете, на десятки тысяч лет нас откинуть. Чего, как вы видите, не наблюдается совершенно. Когда халиф Умар ее сжигал, если вообще сжигал, там уже от этой библиотеки было одно название, скорее.

Ну так вот, и по этой причине именно из Александрии очень много механических изобретений той поры пришло. Также там были усовершенствованы многие механизмы, которые были известны еще ранее. Вот, например, использование рычага и противовеса. Мы с тобой в детстве неоднократно лицезрели в окрестностях твоей дачи. Я говорю про колодезный журавль. Потому что именно почему-то в Тверской области их прорва. Вот в окрестностях твоей дачи, по крайней мере, три или четыре я видел. А вот в Московской области я где ни был, ни одного журавля не видал. Я не говорю о том, что их там нет, я говорю просто о том, что их там, видимо, меньше. С чем это связано, я уж не знаю. Может быть, условия не те, может, еще чего.

А я тебе скажу, с чем связано. С тем, что в Московской области народ побогаче и ставил электрические моторы уже в те времена в колодцы. А в Тверской области народ был победнее. И поэтому, собственно, пользовались тем, что есть в деревнях. По крайней мере в деревнях. У нас полно таких колодцев, которые с этим самым воротом надо крутить руками. Не могу сказать, что так много насосов.

А, ты имеешь в виду с воротом или с журавлем?

Да, да, да. С журавлем, из моих наблюдений, в основном были в деревнях. То есть это, видимо, какая-то деревенская фишка. У меня есть предположение, что у этого журавля есть определенный предел по глубине, на который он может доставать. Почему я так думаю? Потому что как устроен этот самый журавль? Представьте себе здоровую жердь, поставленную на рогатину метра два высотой, допустим, или три, у которой на одном, более коротком конце, противовес, а с другого, более длинного, свисает закрепленный цепью или веревкой деревянный шест, к концу которого крепится ведро. И это самое ведро вы руками за шест тянете и опускаете вниз, в глубины колодца. Там он зачерпывает воду, вы его отпускаете, противовес тянет на коротком плече рычага воду вверх. Она выпрыгивает, вы ее выливаете в свое ведро и несете домой.

Я просто думаю, что до бесконечности этот шест сделать длиннее нельзя. А чем он будет глубже доставать воду, тем потребуется более длинный сам журавль и более длинный связующий шест. И он просто потеряет всякий смысл с определенной глубины. А вот то, что у нас в Московской области колодцы довольно глубокие, я думаю, поэтому ворот используется.

Может быть, да, и с этим связано. У нас, наверное, просто уровень грунтовых вод ниже, чем у вас. Но, тем не менее, этот колодезный журавль — это очень древнее изобретение. Считается, что ему больше трех тысяч лет. На Ближнем Востоке, где он появился впервые, в Персии, он так и известен как шадуф. Старинное словцо. Им сейчас называют и арабы, и персы, и даже западные люди. И на шадуфы можно посмотреть в том же Египте, например. Ну и у нас их тоже много. Такие были и в Китае, у них там свое словцо для этого есть.

Что нам этот колодезный журавль демонстрирует? То, что мы имеем перед собой фактически первый подъемный кран. И этот подъемный кран, будучи немножко усовершенствованным, потом стал применяться и в делах строительства, погрузки грузов на корабли, например, или подъема их на, допустим, второй этаж какого-нибудь склада. И эти самые подъемные краны изначально использовали только силу тяжести противовеса и силу мускулов людей, которые их тянули.

Постепенно краны сделали более солидными, уже с двумя стрелами, соединяемыми. У них появился ворот, на который наматывался канат. А также стали использоваться блоки и шкивы. Блок и шкив — это тоже один из подвидов простого механизма.

Вот что такое блок, например? Блок — это такая штука, через которую веревка перекидывается.

По сути да, это подвид колеса. Это тоже подвид колеса, который работает как рычаг. Чтобы он работал лучше, у него обычно есть углубление по окружности, чтобы туда веревка перекинутая помещалась.

Чтобы она не слетала, да.

Да, чтобы она не слетала. Блок может быть простейшим, неподвижным. В таком случае он просто позволит нам менять направление приложения силы. Несмотря на то, что это звучит скромно, на самом деле это очень полезно. Давайте представим, что нам нужно, скажем, поднять некий груз на второй этаж дома. Если мы его будем таскать на загривке по лестнице, то это будет неэффективно из-за того, что, во-первых, наш путь по лестнице будет длиннее, а во-вторых, мы помимо груза еще и себя должны тащить наверх. Если же мы укрепим перед окном второго этажа этот самый блок, накинем на него веревку и подтащим груз сверху, то мы будем поднимать только его. И при этом путь, который мы пройдем, окажется короче, чем если бы мы лезли по лестнице. Меньше работы будет сделано.

Да, получится меньше работы. Плюс тут надо сказать, что без особых усилий, в принципе, здоровый человек может примерно через блок свой вес, или чуть меньше, без особых тренировок, одними только мышцами рук и спины вполне себе поднять. Иногда даже несколько раз. Для примера сходите в тренажерный зал, попробуйте, там как раз вот такое обычно есть.

Можно усложнить, сделать подвижный блок. Тогда он будет менять не только направление, но и величину силы в сторону ее увеличения. Нам будет легче поднять этот груз. Правда, мы потеряем расстояние. Это вообще такой общий принцип. Например, когда мы рычагом что-то тяжелое поднимаем, мы проделываем большее расстояние при его подъеме. Когда Архимед якобы говорил о том, что дайте мне точку опоры, и я переверну Землю, он был прав по сути, но просто не понимал, насколько тяжела Земля. Теоретически, если бы такую точку опоры действительно ему дать, дать рычаг соответствующей длины, чтобы он мог опрокинуть планету, к сожалению, путь, который бы этому рычагу пришлось описать, длился бы столько, что Архимед бы успел помереть раньше, чем опрокинул бы Землю. Но сама идея, да, конечно, правильная.

Помимо работы с рычагами, Архимед также работал над улучшениями винтов и зубчатых колес. Зубчатое колесо — это, по сути, что? Такое же колесо, как и у подвижного блока, но только с зубьями, с штырьками и тому подобным, которые входят либо в пазы, либо между зубьев другой шестерни.

Вообще, ранние зубчатые колеса работали не так, как современные. Просто потому, что это кажется, что вроде как напилил там зубьев, и все будет крутиться. На самом деле, если делать зубья перпендикулярными, в форме параллелепипеда, с прямыми зубами, усилие будет постоянно прилагаться в одной точке, и шестерня у вас быстро сломается. Просто из-за усталости материала. Поэтому современные шестерни, у них на самом деле очень хитрый профиль зубьев.

Он трапециевидный чаще всего.

Трапециевидный, да, но с некоторыми допущениями. Потому что чистая трапеция только у какого колеса? Которое ездит по зубчатой рейке. Из-за того, что рейка прямая. А вот у колеса, которое сцепляется с другими, там так называемая форма эвольвенты окружности. Я не знаю, что означает этот термин, но это сложная кривая такая, которая позволяет распределить усилия на зубе по максимальной площади и таким образом сделать его гораздо более долговечным. Факт здесь в том, что они не прямоугольные. То есть профиль у них не прямоугольный, потому что, если он будет прямоугольный, там все быстро сломается, эти зубья поломаются.

По этой причине в древних материалах, вплоть до конца Средневековья, там обычно использовался следующий вид: одно колесо имело такие пропилы просто, а другое — обычные штырьки, которые в эти пропилы зацеплялись и тащили. Все это было деревянным, поэтому вопрос замены решался на счет раз. Обычно использовалось так.

Для чего нам нужно зубчатое колесо? Для того, что мы можем сделать из него зубчатую передачу. Казалось бы, для чего нам делать зубчатую передачу, когда можно сделать куда проще ременную передачу? То есть, проще говоря, берем два колеса, они у нас будут работать шкивами, накидываем ремень на них, как вот велосипедная цепь — типичный пример цепной передачи, которая фактически просто частный случай ременной. И вот крутится один, крутится второй. В принципе, можно сделать их разного размера. Таким образом, одно будет иметь большую скорость вращения, а другое — больший крутящий момент.

Типичный пример, во что это вылилось, — это велосипед с переключением передач. Если у вас колесо, к которому педали крепятся, по диаметру значительно больше, чем колесо, которое крутит дорожное колесо, то вы сможете прилагать большую силу, и колесо у вас будет крутиться быстрее, и вы сможете ехать быстро. Если оно, наоборот, почти равно по размеру, значит, вы будете ехать медленно, поскольку каждый оборот колеса примерно равен обороту ваших ног на педалях. Но зато вам будет ехать очень легко, и вы сможете ехать в гору. Поэтому на горных великах это must have.

Так вот, зубчатое колесо позволяет по-разному играть и с крутящим моментом, и с тому подобным, например, устанавливая так называемые редукторы. Как я понял, редукторы снижают крутящий момент. Это может быть нужно по разным причинам. В частности, с этим сталкивались создатели первых ветряных мельниц. Но об этом чуть попозже.

Потому что до появления ветряной мельницы появилась мельница водяная. А если конкретно, то так называемое водяное колесо. Колесо это с виду устроено очень просто. То есть колесо с лопастями, которое вращается потоком воды. Но, как обычно, все гораздо сложнее.

Первые колеса были горизонтальными. То есть они имели вертикальную ось и вращались набегающим потоком воды. В чем плюс? В том, что на такую ось сверху можно, например, посадить гончарный круг, и все, уже можно работать. Или мельничный жернов, к примеру. И опять же, уже можно работать. Ничего больше не нужно.

В чем минус? В том, что, чтобы так вращать это колесо, вам нужно найти очень бурный поток, какой-нибудь там горный ручей. И по этой причине их использование не так широко распространено. Минус номер два — у них очень низкая эффективность. Использовались они, во-первых, в Греции, а во-вторых, в Скандинавии. Поэтому сейчас называются греческими или скандинавскими мельничными колесами.

Если мы поставим колесо вертикально, что это нам даст? Это даст нам гораздо большую гибкость в его расположении относительно потока воды. Можно сделать так называемое свободное колесо. То есть просто будет речка, в нее сверху опущено это колесо, допустим, на нижнюю четверть. Речка течет, колесо крутится. Минус этого подхода в том, что эффективность все-таки не так высока, как хотелось бы. Мы не можем выбирать направление вращения: куда река течет, туда и будет крутиться колесо. И нужно довольно много воды. Большая река.

Нужно будет меньше воды, а колесо будет вращаться быстрее. И, кроме того, его можно заставить вращаться в разные стороны.

Да. А так, если мы этот желоб поставим не так, чтобы он снизу подмывал это колесо и вращал, а если мы его поставим выше, чтобы он тек сверху…

А-а-а. Да.

Таким образом мы можем заставить колесо вращаться то в одну сторону, то в другую, если мы поставим там какой-нибудь клапан на этом желобе. Это потом пригодилось в разных машинных механизмах, в тех же самых жерновах, чтобы сперва в одну сторону перетирать, потом в другую, для большего качества.

Кроме того, оказалось, что вода, падающая с желоба на колесо, придает ему большую эффективность. И КПД у него получается выше. Минус всех этих вертикальных колес с горизонтальной осью в том, что горизонтальный жернов или горизонтальный гончарный круг к ним просто так не прицепишь. Нужна зубчатая передача. Как правило, очень простая, в одно звено. Ничего сложного нет.

Тем не менее, при всей своей простоте, эти колеса сразу революционировали как мукомольную деятельность, так и некоторые другие. Водяной двигатель стали, например, к всяким молоткам подводить. Поначалу это были еще не кузнечные молотки, а такие, которыми дробили руду. То есть добытую породу с ценной рудой в шахте измельчали и просеивали кусками. И там измельчали, чтобы можно было руду выбрать, а пустую породу выкинуть.

Следующая мысль: а что, если нам сделать наоборот? То есть не чтобы вода крутила колесо, а чтобы колесо крутилось от чего-то другого, например, от ходящих по кругу волов, и само куда-то воду девало? Это сразу революционизировало ирригацию, поскольку стало можно закачивать из реки воду в разные каналы без того, чтобы затоплять их все, открыв шлюзы. Это, наоборот, позволило вычерпывать воду из водоемов, создав сухой док.

Что такое сухой док, Ауралиен?

Сухой док — это, я так понимаю, док, из которого можно воду откачать. То есть вы загоняете туда какое-нибудь судно, например, и откачиваете воду, можете ремонтировать его корпус.

Да. Но он не утонет, потому что ему дырку в днище не пробьете. Можно будет его почистить, провести так называемое хорингование, то есть очистку от всяких ракушек, которые любят нарастать, и так далее. Это также позволяет создать водопровод.

Как считается, первый пример использования подобных механизмов — это висячие сады Семирамиды. Да, мы знаем, что они никакого отношения не имеют к Семирамиде, были при совсем другом царе, и не при ней было. Просто легенда такая. Но факт тот, что доставка воды наверх велась в том числе с применением гребных колес. Но не только. Мы потом скажем, с чем еще.

В Италии есть такая Красная река, рядом с которой есть очень интересный и хорошо сохранившийся памятник римской технологии. Там были раньше шахты. А у шахт есть дурная особенность затопляться грунтовыми водами. И в этих самых шахтах римляне применили многоступенчатую систему откачки воды с помощью колес, вращавшихся мускульной силой. Каждая пара колес поднимала воду на более высокий уровень, то есть примерно на высоту своей верхней лопасти. И вот так постепенно, шестью или семью уровнями, она вытекала за пределы шахты, и можно было работать.

Еще одна мысль, которая посещала тогдашних изобретателей, в частности того же Архимеда, но не только его, — это создать устройство для измерения расстояния, которое пройдено судном. То есть такой древний одометр. Проще говоря, к кораблю прицепляется такое гребное колесо, которое соединено с воротом. На ворот наматывается веревка, которая размечена, допустим, через каждый фут черной краской. Корабль плывет, поток воды вращает колесо, колесо вращает ворот, на него наматывается веревка. Вот сколько намоталось, столько мы и прошли примерно.

Честно говоря, я не очень понимаю, в чем практическая ценность этого изобретения и какая разница, сколько мы там прошли. Все равно скорость у корабля непостоянная, это все очень приблизительно. Но сама идея-то, да.

И даже есть такое анонимное писание, называется «De Rebus Bellicis», которое предлагало пришпандорить к римскому кораблю гребные колеса, а внутри поставить персидское колесо с ходящими по кругу быками, которые будут их вращать, и корабль будет плыть. То есть получается такой не пароход, а…

Гребное колесо, вращаемое мускульной силой.

Факт в том, что это позволяло избавить человека от работы. Это вообще характерная особенность механиков древности. Их основной идеей было перекладывание работы с человеческих или животных рук, фигурально выражаясь, на машину. Они, как правило, мыслили реактивно, а не наоборот, в перспективу. Но и то хорошо.

Что еще интересного было создано с зубчатыми передачами? Почти сто лет назад в водах Средиземного моря был выловлен интересный артефакт, названный антикитерским механизмом.

Возьмите паузу с античитерским механизмом. Это другой совсем.

Что такое антикитерский механизм? Когда его подняли, видно было только, что там какая-то шестеренка и что-то там вокруг нее еще накручено. Все страшно проржавело, слиплось, облезло и с трудом поддается идентификации. Тем не менее…

А он бронзовый был? Или из чего он был сделан?

Неизвестно. Бронзовый, я думаю. Из бронзы.

Короче говоря, когда его исследовали при помощи рентгена и разных других способов, там на нем, к счастью, были выгравированы всякие инструкции и надписи, чего где. И это позволило примерно воссоздать то, как он выглядел. Выглядел, знаете, как двемерский артефакт из Elder Scrolls примерно. А также приблизительно понять, что он делал.

Оказывается, это аналоговый вычислитель. То есть, если хотите, механический компьютер. Первый из обнаруженных. Может быть, были и предшествовавшие ему разработки, где-то, мы не знаем, но этот, по крайней мере, первый, который мы нашли и который точно идентифицировали. Судя по надписям и общей конструкции, он нужен был для чего? Для астрономических целей. Он мог предсказывать движение Солнца и Луны, включая солнечные затмения, а также рассчитывать четырехгодичные циклы для Олимпийских игр и тому подобных мероприятий. Они обычно раз в четыре года были.

Известно, что такими машинами интересовался знаменитый механик Гиппарх Родосский. Родос тоже был известным центром культуры. Там вот Колосс стоял, с которого Статуя Свободы срисована.

Кроме того, на востоке острова Крит, рядом с деревенькой Палекастро, были обнаружены примечательные артефакты, которые сами по себе не являются никакими механическими частями. Они являются формами для литья из бронзы. Несмотря на то, что большая часть форм — это всякая ерунда типа топоров, там нашлись и довольно тонкой работы формы для отливания зубчатых колес. Причем зубчатых колес, подозрительно похожих на те, которые были использованы в антикитерском механизме.

Интересно.

Очень может быть, что это далеко не единственный артефакт. Просто все остальные пропали, потерялись, а потом их делать разучились. Это бывает. Те же самые арбалеты, например, в Китае открывали раза четыре. Просто потому, что эпоха войн кончалась, про них успевали все забыть, а потом кто-то опять все переоткрывал.

Между прочим, ученые Средних веков, Возрождения и даже раннего Нового времени вообще считали, что ничего нового не открывают, а просто переоткрывают утраченные искусства древних. До некоторой степени они были правы, хотя это, конечно, в основном такое средневековое мышление, которое считало, что ничего нового открыть нельзя, все уже было, и все делается только хуже. Можно только слегка притормозить это, заново открыв что-то из былых достижений.

Если вы думаете, что это мышление исчезло, включите любую видеоигру, и вы там, наверное, с шансом 50 на 50 услышите все то же самое. Будете искать артефакты предтеч, всякие там древние механизмы изучать и так далее. Это все еще не скоро вымрет.

Так вот, что этот самый антикитерский механизм нам показывает? Показывает то, что механика для тогдашних греков была не просто каким-то абстрактным ремеслом, позволяющим делать игрушки. Потому что довольно долго бытовало такое представление, основанное на работе Герона Александрийского с этой его паровой штукой, что механикой занимались так, для того, чтобы всякие прикольные штуки делать, а практически к ней относились пренебрежительно. Но вот механизм нам показывает, что не пренебрежительно. Чтобы его сделать, нужно не только хорошее понимание механики и металлургии, нужно хорошее знание математики, хорошее знание астрономии. Так что вот такой компьютер.

Почему он называется антикитерским, кстати, знаешь?

Почему?

Нет, не знаю.

А там остров Антикитера, который так называется потому, что расположен напротив острова Китера. Напротив, как бы anti.

Да, anti — это по большей части означает либо «против», либо «вместо» даже. Вот, например, antipasto, которое итальянцы подают, — это просто закуски, которые едят перед макаронами. Ничего против пасты они не имеют. Вообще не имеют. Или, например, есть такое понятие в христианстве — Антипасха. Антипасха — это просто выходные после Пасхи, в которые люди, которые по каким-то уважительным причинам не могли праздновать, есть куличи и яйца, могут это сделать с легкой душой через неделю. Специально для них такой страховочный вариант. То есть Антипасха — это не когда сатанисты сходятся в пещеру, приносят в жертву черного козла…

Кровавая оргия, кровавая оргия.

Ничего подобного. Также и антикитерский — это не против кого-то механизм, это просто остров.

Да.

Что еще нам показывают античные мастера с колесами и передачами? Они показывают нам, что, по всей видимости, им были известны кулачковые и кривошипно-шатунные механизмы. Сейчас я немножко своими словами буду объяснять.

Кулачковый механизм использует вместо круглого колеса деталь замысловатой кривой формы, которая позволяет создавать такие программируемые движения. То есть, например, самое простое — с определенной периодичностью поднимать и опускать нечто. Для чего это нужно? Например, для того, чтобы передвигать подпружиненный или находящийся под нагрузкой поршень вверх-вниз или влево-вправо. Таким образом мы, например, можем молоточек запрограммировать. Причем от кривизны кулачка будет зависеть то, насколько часто он будет стучать, безотносительно скорости вращения самого колеса. То есть относительно нее тоже, просто к тому, что удары не будут совпадать с полным оборотом колеса.

Долгое время считалось, что на этом познания греков и римлян в механических передачах заканчивались. Но на территории сразу нескольких руин римской поры, в частности в Иераполе, были обнаружены интересные водяные колеса и сопутствующие механизмы. Например, в местном мраморном карьере. Как показала реконструкция, в Иераполе крутящиеся водяное колесо позволяло пилить мрамор. И использовало оно как раз шатунный механизм.

То есть, проще говоря, представьте себе паровоз. У паровоза к колесам прицеплен шатун, такой рычаг, который уходит в поршень спереди. Поршень движется вперед-назад, производя возвратно-поступательные движения, и таким образом толкает шатун вперед-назад, который таким образом крутит колесо по часовой стрелке. А то, что работало в этом самом мраморном карьере, действовало наоборот. Колесо, вращаемое водой, толкало шатуны, их было два, один вперед, другой назад. Они, соответственно, толкали вперед-назад пилу. Каковая пила перепиливала мраморные блоки так, чтобы получались ровные кубики.

Прикольно придумано.

Да, да. Очень прикольно. И теперь считается, что в античности это могли. До 80-х годов, например, предполагалось, что это было открыто в западной части Евразии только когда голландцы стали свои ветряные мельницы приспосабливать для разных дел, в том числе для того, чтобы пилить бревна на доски.

Кроме того, для того, чтобы перемещать воду, был создан и другой остроумный инструмент. Создание его приписывается Архимеду, хотя, скорее всего, он существовал и до него. Это так называемый Архимедов винт. Представьте себе трубу, которая под углом в 45 градусов опущена в какой-нибудь водоем. В нее помещаем винт с достаточно пологим углом. И сверху ручку, которую крутим. Если крутить в правильную сторону, винт будет вытаскивать воду из водоема, и она будет выливаться с верхнего конца трубы. То есть это, с одной стороны, простой, с другой — очень эффективный способ для подъема воды без использования насоса.

Ты будешь смеяться, но даже сейчас таковые винты используются. У них есть одно очень важное преимущество. В отличие от турбины, им не важна однородность водной среды. То есть их можно использовать, к примеру, на рыбной ферме, чтобы рыбу транспортировать из одного пруда в другой. Они туда будут заплывать, винт будет крутиться и тащить их вперед. С одной стороны, их не прибьет, как турбина, а с другой стороны, они не сломают эту турбину, потому что она такая нежная штука с лопатками.

Кроме того, можно использовать Архимедов винт для перемещения жидкости во всяких отстойниках, канализациях и прочих местах. Турбины там использовать чревато тем, что очередной кусок не пойми чего их заклинит. А винт себя прекрасно чувствует.

Но, тем не менее, этот принцип сейчас мы используем немножко по-другому в основном. Как выглядит типичная снегоуборочная машина?

Снегоуборочная машина?

У нее спереди стоят шнеки. То есть, по сути, винты, которые снег весь забирают вправо, где он через специальное сопло выкидывается, образует ровный сугроб по обочинам. Шнеки можно использовать также для уборки урожая. Он очень хорошо срезает растения, и они тоже откидываются в сторонку. Еще шнек можно приспособить в качестве движителя вместо колес или гусениц. У нас в Советском Союзе даже был разработан такой шнекоход, который показал просто сногсшибательную проходимость по всему. По болотам, по грязи, по чему угодно. Ехал совершенно не смущаясь ни кустами, ни деревьями, ничем. Отличная штука.

И не только у нас. Шнекоходы вообще в разных странах делались. В некоторых даже на постоянной основе сейчас. Так что Архимедов винт до сих пор живет с нами.

От тенсионных военных машин, опять же, ко временам Архимеда, передвинулись к торсионным. Никакого отношения к торсионным полям, которые впаривают проходимцы, возможно, не имеют. То есть мы не хотим сказать, что торсионные поля доказаны, что их нет и быть не может. Если они есть, они просто как-то никакого воздействия не оказывают ни на что. Может быть, мы их когда-нибудь найдем. Но вот что с их помощью нельзя делать ничего того, о чем рассказывают шарлатаны, — вот это точно. Пока что.

Да. Так вот. Торсионная машина работает за счет энергии сплетенного каната. Он может быть хоть из веревок, хоть из сухожилий каких-нибудь животных. И, между прочим, сделать такой канат, который бы подходил для торсионного механизма, без знания математики невозможно. Иначе он у вас либо лопнет, либо будет плохо крутиться, либо его перекосит, что скорее всего.

Работает очень просто. В такой канат втыкается посередине рычаг, который у нас будет метать заряд из машины. После чего мы закручиваем его по оси этого самого каната. Канат делается все туже и туже и хочет раскрутить наш рычаг обратно. Мы его стопорим, собираем конструкцию и получаем такую пружину своего рода, только из веревки.

Вы можете сделать такой же опыт, взяв круглую канцелярскую резинку, которой всякие денежные свертки сворачивают, засунуть в нее карандашик и вот так покрутить по оси, проведенной по натянутой резинке.

С крупой, из которой каша хорошо варится. Для этого использовались песты. И эти самые песты либо через кулачки, либо через шатуны равномерно поднимались и опускались. Надо было просто подсыпать зерно, периодически забирать оттуда потолченное.

У нас была такая сказка, ее даже экранизировали в Советском Союзе, про Фоку на все руки доку. Вот он там примерно такую же конструкцию устроил, только более примитивную. Он просто закрепил трос между двумя стволами деревьев, посередине повесил пест. Деревья качаются от ветра, трос то натягивается, то ослабляется, и поэтому пест ходит вверх-вниз. На самом деле очень тупой механизм, но для сказки годится. Вот нечто подобное, только поумнее, делали и в Риме.

В Китае, кстати, тоже это все было известно. Там, помимо уже описанных нами случаев, шатунные кулачки использовали для того, чтобы, например, звонить в гонг и отбивать либо часы, либо чтобы такой механический оркестр из этих гонгов составлялся. То есть на один вал, вращаемый водяным колесом, ставятся разные кулачки. То есть один там на 12 часов, другой, если смотреть вдоль вала, на 2 часа, третий на 4 часа. И когда они будут вращаться, они будут сперва третий, потом второй, потом первый стучать в гонги, стоящие перед ними. Каждый раз. Будет получаться мелодия.

Из вот этого принципа потом родилась уже в средневековые времена шарманка. То есть такая машинка, в которой крутишь ручку, она играет музыку, и с ней можно ходить по дворам и побираться, как папа Карло.

Да, что еще? Еще применялись беличьи колеса, только, разумеется, в них сажали не белок. Догадаешься, кого?

Маленьких детей?

Нет, детей нет, они слишком слабые. Больших людей сажали. И они, забираясь руками и ногами, там просто такая как лестница была сделана, надо руками и ногами перебирать и лезть вверх. Их использовали для того, чтобы кранами рулить.

Вот если мы посмотрим на всякие средневековые картинки с кранами, одна из самых типичных, вот у любимого мной Питера Брейгеля есть картина «Вавилонская башня», я думаю, ее многие видели, очень известная картина. Там, если приглядеться, можно увидеть, что краны, которые стоят на разных ярусах этой башни и поднимают стройматериалы кверху, вращаются как раз бегающими внутри мужиками. По два колеса на кран: одно слева, другое справа, в каждом по два мужика. Вот они их, собственно, и крутят. Получалось компактнее, чем можно было сделать с персидским колесом. Из-за этого оно было популярно.

Ветряные мельницы появились, как считается, в начале второго тысячелетия в регионе современного Афганистана. Вообще, в регионе Афганистана довольно много всяких новинок тогда появлялось технических. Глядя на современный Афганистан, в это даже как-то не очень верится.

Ты знаешь, что в Кабуле есть ровно один микрорайон, который похож на микрорайон в нашем понимании, то есть с нормальными домами, нормальной канализацией, водопроводом, светом и тому подобным. Знаешь, как они его называют?

Как?

Микрорайон. Они думают, что это слово…

Название, да?

Да, название такое для особо престижного района, где все хорошо. А так вот, как на Новых Черемушках были, пока их не посносили, хрущевки вот такие примерно.

Прикольно.

Да. Так вот, ветряные мельницы, что интересно, в Афганистане строили строго стационарными, глядящими на север, потому что у них там специфический ветер. Кроме того, эти мельницы пришлось достаточно быстро модифицировать, сделав на них разборные лопасти, чтобы можно было ослаблять скорость вращения, открывая специальные дырки в этих лопастях и таким образом уменьшая их парусность. Почему? Потому что ветер дул так, что надо было либо ставить редуктор, что дороже и усложняет все это дело, либо будут так здорово вращаться жернова, что мука начнет гореть и получаться черной. Иногда даже бывали случаи, когда не выдерживали сами жернова, а лопались, и все, развалилась, черная мука.

Примерно к тому же периоду относятся и попытки создать вечный двигатель, perpetuum mobile, как обзывают в латинских текстах. Считается, что первым, кто вообще описал это все, был один индийский ученый, мыслитель, философ из целой династии таковых. Его звали Бхаскара Второй. Так вот, он предложил следующий механизм: колесо, на котором закреплены просто изогнутые сосуды с ртутью, запаянные. И вот, значит, ртуть будет под действием силы тяжести перетекать из одного конца продолговатого сосуда в другой и таким образом крутить это колесо постоянно.

Считается, что Бхаскара не собирался изобретать вечный двигатель на самом деле, а скорее просто философски символизировал вращение колеса сансары, во что верят индуисты: что мы, отдав концы, не умираем. Если бы Бхаскара знал, к чему это его писание приведет, он бы, наверное, не писал ничего такого, потому что за эту затею в Европе ухватились и начали пытаться сделать нечто подобное.

В XIII веке один французский инженер и механик по имени Виллар де Оннекур построил такое колесо, только у него вместо сосудов с ртутью, которые еще поди найди, дорого это все, он молотки такие на шарнире поставил. То есть что молотки будут под действием силы тяжести наклоняться, тянуть колесо, вращаться и так далее. Разумеется, даже если Виллар де Оннекур построил модель такого вечного двигателя, то с неудовольствием обнаружил, что она сделала пол-оборота и застыла в точке равновесия. Вот и все.

За эту же тему, кстати, довольно плотно одно время уцепился Леонардо да Винчи. Даже он отметился.

Даже он отметился. Он предлагал следующую конструкцию. Значит, у нас есть водоем. Из этого водоема вверх вода качается посредством Архимедова винта, который мы описали. Архимедов винт вращает водяное колесо, которое вращается водой, выливающейся из этого самого Архимедова винта. Вода стекает вниз в водоем, откуда ее опять же выкачивает Архимедов винт. То есть предполагалось, что таким образом можно будет вращать что-нибудь и так далее.

Через некоторое время, правда, Леонардо да Винчи объявил, что вся эта схема — полная муть, ничего это невозможно, и неоднократно призывал всех искателей вечного двигателя одуматься, называл их рождающими химеры и говорил, чтобы они шли туда же, где и алхимики. То есть на обочину технического прогресса.

Скажи, Ауралиен, а почему вечный двигатель невозможен, спрашивается?

Потому что есть определенные законы сохранения энергии, которые не позволяют энергию производить из ничего. То есть, если у вас просто это не получится, вы можете изобрести какой-то механизм, который будет выглядеть как похожий на вечный двигатель. При этом энергию будет получать откуда-то, так сказать, со стороны. Но вот в замкнутой системе нельзя производить энергию из воздуха, то есть из ничего фактически.

Да. Несмотря на то, что с виду некоторые механизмы выглядят именно как вечный двигатель, они на самом деле получают энергию из какого-то, относительно нашей жизни, вечного источника. Простой пример — это часы, которые работают за счет суточных перепадов температур. Там немножко расширяется или сжимается внутри резервуар, и эти часы от этого могут тикать еще сутки. В современных моделях, которые делает швейцарская фирма Jaeger-LeCoultre, вот у них есть такая модель, называется Atmos, видимо, от атмосферы, и они, как считается, если между днем и ночью была разница в один градус, они еще двое суток могут идти. То есть в теории оно должно работать там вечно, но реально гарантию на них дают, по-моему, только на 30 лет.

Более древняя модель, по которой можно судить о том, что этот принцип вообще работает, сейчас есть в Новой Зеландии, в одном из тамошних университетов. Построенные в 1864 году работают таким образом вот уже полтора века. Но, тем не менее, это все-таки не совсем вечный двигатель, потому что их несколько раз останавливали и запускали снова, потому что накапливается грязь, пыль, нужно смазывать. А также был, по-моему, один раз, когда в сутках почему-то не произошло никакого перепада, и они от этого заглохли.

Да, ну да. То есть такое есть, но это не вечный двигатель, потому что он берет энергию из природных…

Извини.

Да, извини.

И, наверное, на этой оптимистической ноте выпуск будем заканчивать, потому что дальше механика стала развиваться в тесном содружестве с паровыми двигателями и электротехникой. Про это мы поговорим отдельно.