История естествознания в эпоху эллинизма и Римской империи

Из приведенных примеров следует, что греческие инженеры пользовались в своей работе математическими расчетами — иногда, по-видимому, достаточно сложными. Но это не была теоретическая математика в том смысле, в каком эта наука развилась впоследствии. Математические знания греческих инженеров и строителей сводились к использованию традиционных рецептов и приемов, причем никаких попыток логически обосновать эти рецепты и приемы не делалось. К сожалению, об этой прикладной математике, которую в древности именовали логистикой, до нас дошло очень мало сведений.

Зарождение теоретической математики следует отнести ко времени первых, еще, вероятно, не очень строгих попыток Фалеса доказать геометрические теоремы о том, что круг долится диаметром на две равные части, что угли при основании равнобедренного треугольника равны и т. д. Сами по себе эти положения уже в то время казались, вероятно, достаточно тривиальными. Новым было то, что Фалес впервые попытался логически их обосновать. Тем самым он положил начало дедуктивной математике — той математике, которая впоследствии была превращена в стройную и строгую систему трудами Гиппократа Хиосского, Архита, Эвдокса, Эвклида, Аполлония Пергского и других великих ученых эпохи расцвета греческой культуры. Но эта дедуктивная математика, явившаяся образцом и примером для математиков нового времени, не оказала практически никакого влияния на развитие античной техники. Греческие, а позднее римские инженеры по-прежнему пользовались традиционными методами и рецептами, лишь иногда на основе собственного опыта улучшая их и усовершенствуя. Этим объясняется, что наряду с очень бурным развитием таких теоретических наук, как дедуктивная геометрия и астрономия, античная техника за тысячу с лишним лет своего существования претерпела лишь очень незначительные изменения.

Но все же некоторые перемены происходили. В наибольшей степени они, пожалуй, затронули две области техники: кораблестроение [262] и военные орудия. Поэтому имеет смысл вкратце остановиться на том и на другом.

Греческое кораблестроение

Жизнь и благосостояние греческих городов-государств в очень большой мере определялись морем. Море сопровождало греков на каждом шагу. Мифы о Тесее, об аргонавтах, о Троянской войне и многие другие связаны так или иначе с мором. В условиях множества островов Архипелага и крайней изрезанности береговой линии Балканского полуострова морские пути сообщения были наиболее удобным, а в ряде случаев единственным средством связи между греческими государствами. Морем шла торговля с другими странами, и прежде всего с колониальными полисами. Политическое могущество большинства государств в значительной степени зависело от господства на море. Этим объясняется, почему с давних пор греки стали хорошими мореплавателями и кораблестроителями. Поэмы Гомера показывают, что это было справедливо уже для крито-микенской эпохи: вспомним знаменитый «список кораблей» во второй песне «Илиады» [263] , а также детальное описание того, каким образом Одиссей, собравшийся покинуть остров нимфы Калипсо, строил свой полуплот, полукорабль [264] . Эти для современного читателя подчас утомительные перечисления и описания воспринимались древними слушателями и читателями Гомера, видимо, с самым живым интересом [265] .

262

По поводу корабельного дела в античности см.:

Landcls J. G.Engineering in the Ancient World. University oi Caliiornia Press, 1978. P. 133–169;

Casson L. Ships and seamanship on the Ancient World. Princeton University Press, 1971.

263

Гомер. Илиада. Π, 494–759.

264

Гомер. Одиссея. V, 233–261.

265

Единственное исключение представляет собой, пожалуй, Гесиод с его явной антипатией к морю и к морским путешествиям:

Гесиод. Труды и дни. 641–660.

Правда, темное время XI–IX вв. до н. э. ознаменовалось временным упадком также и в этой сфере греческой жизни, но уже в VIII в. жители полисов малоазийской Ионии, Коринфа, а позднее и Афин возвращают себе славу мореплавателей, уступая в этом отношении одним лишь финикиянам. По изображениям, дошедшим до нас на некоторых греческих вазах, мы можем составить представление по крайней мере о внешнем виде кораблей того времени.

Прежде всего, греческие корабли резко различались в зависимости от своего назначения — были ли они военными или торговыми (грузовыми) судами. Из них первые имели длинную и узкую форму и обладали крепкими, заостренными носами, приспособленными для тарана. Паруса служили для них лишь вспомогательным средством; основной же двигательной силой были гребцы, приводившие в движение весла, расположенные одним или несколькими рядами вдоль обоих бортов корабля. Управление осуществлялось, как правило, двумя рулевыми веслами, прикрепленными к приподнятой корме судна. Поскольку важнейшим приемом, применявшимся в бою, был таран, первостепенную роль играли скорость корабля и его маневренность.

Суда гомеровской эпохи имели всего лишь один ряд весел и были сравнительно невелики. Общее число гребцов такого судна не превышало 25 человек с каждой стороны. В дальнейшем, однако, появляются суда с двумя и большим числом рядов; из них наибольшее распространение получают трехрядные суда — триеры, или триремы [266] . К сожалению, до нас не дошли остатки античных трирем (подобно тому как сохранились обломки кораблей северных викингов), поэтому многие детали их устройства остаются поясными. В частности, существуют различные мнения по поводу расположения гребцов на триреме. Наиболее вероятным представляется, что верхний ряд был расположен на уровне приподнятой палубы, второй — на уровне внешнего борта, а весла третьего, нижнего, ряда высовывались через отверстия, проделанные в борту судна. По отношению друг к другу гребцы различных рядов располагались в шахматном порядке. Естественно, что весла каждого ряда различались по длине, и их наклон по отношению к поверхности воды был также неодинаков. Наиболее трудной считалась работа гребцов верхнего ряда (ϑρανϊται), поэтому они оплачивались выше остальных; затем шли гребцы среднего ряда (ζύγιοι), а ниже всех по рангу стояли гребцы нижнего ряда (ϑαλαμΐται) их положение было наименее приятным и наиболее опасным: во время волнения их обливало водой через весельные отверстия, а при потоплении судна или захвате его врагами у них было меньше шансов остаться в живых. Согласно подсчетам, производившимся историками военно-морского дела, число гребцов каждого ряда составляло соответственно 54, 54 и 62 человека, а вместе с капитаном (κελευστής), рулевым и матросами численность экипажа триремы составляла примерно 200 человек.

266

Латинское triremis, соответствующее греческому τριήρης.

Такая трирема могла развивать скорость до 11,5 узла — достаточно большую даже по стандартам нового времени. Зрелище флота состоящего из многих трирем, рассекающих волны при такой скорости, было, несомненно, впечатляющим и впутавшим страх командам вражеских кораблей.

В эллинистическую эпоху получили распространение корабли с большим числом рядов гребцов — квадриремы, или тетреры (τετρήρες), квинквиремы, или понтеры (πεντηρες), и т. д. Прибавление каждого ряда создавало трудности с размещением гребцов, и, строго говоря, мы не знаем, как эти трудности преодолевались. Совершенно фантастически звучит сообщение о сорокарядном судне, якобы построенном в Египте Птолемеем IV (конец III в. до н. э.). Этот корабль был описан Калликсеном Родосским, жившим в следующем веке, а до нас некоторые детали этого описания дошли благодаря Плутарху и Афинею [267] . Если верить этим авторам, длина этого корабля составляла в переводе на метрические единицы 130,5 м, высота (от воды до площадки рулевого) — 24,5 м. Четыре рулевых весла имели длину по 13,8 м каждое, а длина гребного весла верхнего ряда была равна 17,5 м. Общая команда судна составляла 7250 человек, из которых более 4 тыс. были гребцами.

267

Плутарх. Сравнительное жизнеописание: В 3 т. М., 1964. Т. 1. С. 219 (Plut. Demetr. XLIII).

Совершенно иной характер имели корабли, служившие для перевозки грузов. Они обладали значительно более округлой формой (отношение длины к максимальной ширине такого судна было равно 4:1) и, как правило, обходились без гребцов. Первоначально у этих кораблей был всего лишь один парус, укрепленный на реях единственной мачты, возвышавшейся в центре судна. Позднее к нему стали добавляться вспомогательные паруса — как квадратные, так и треугольные, однако в целом их парусная оснастка была значительно более примитивной, чем у парусников нового времени. Разумеется, эти корабли очень зависели от наличия или отсутствия благоприятного ветра. Но и при попутном ветре они оставались тихоходами; так, путешествие из Южной Италии в Александрию в сезон, когда в Средиземном море постоянно дует северо-западный ветер, занимало обычно 18–20 дней, что составляет среднюю скорость корабля в 2 узла. Впрочем, Плиний Старший указывает, что небольшие парусные суда могли преодолевать это же расстояние за 9 дней [268] . Интересное описание морского путешествия из Александрии в Рим, сопровождавшегося различными приключениями, содержится в диалоге Лукиана «Корабль, или Человеческие желания» [269] . Несмотря на сатирический жанр диалога, Лукиан сообщает в нем обстоятельные и очень правдоподобные детали как относительно корабля, на котором совершалось это путешествие, так и относительно плавания в целом.

268

Plin. Hist. Natur. XIX, 3–4.

269

Luciani Samosatensis opera. Leipzig, 1881. S. 213–234 (Navigium S. Vota).

И в области грузового судостроения эллинистическая эпоха не обошлась без гигантомании. Самое большое из известных нам торговых судов того времени было построено в Сиракузах в царствование царя Гиерона II (265–215 гг. до н. э.). Этот корабль, называвшийся «Сиракузия», строился, согласно преданию, под наблюдением самого Архимеда; его описание известно нам благодаря тому же Афинею [270] . Его грузоподъемность достигала 1800 т; он имел команду в 200 человек и был хорошо вооружен (вероятно, для защиты от пиратов). Этот корабль совершил плавание в Александрию (единственную гавань, в которой он мог безопасно пришвартоваться), где его осматривал Птолемей III — отец Птолемея IV, построившего «плавучую крепость», о которой шла речь выше. Дальнейшая судьба «Сиракузии» осталась нам неизвестной.

270

Athen. V, 206d—209b.

В среднем же торговые корабли имели, конечно, значительно меньшие размеры и их грузоподъемность редко превышала 400–500 т.

В эпоху Римской империи мы вообще уже не наблюдаем стремления к созданию кораблей-гигантов, причем это относилось в равной мере как к торговому, так и к военному флоту.

Античная артиллерия

Особенно разителен был прогресс, достигнутый греками в области военной техники [271] . Исходным пунктом этого развития был обычный лук. Будучи весьма эффективным оружием, лук обладал существенными ограничениями, которые были обусловлены пределами физических возможностей человека. Во-первых, нельзя было безгранично увеличивать упругость лука, так как при очень большой упругости пользоваться им становилось уже трудно. Вспомним лук Одиссея, натянуть который не был в состоянии ни один из женихов, сватавшихся к Пенелопе. Вторым фактором, ограничивавшим эффективность лука, была длина рук стрелка. Стремлением преодолеть эти ограничения было продиктовано изобретение катапульт. Наиболее ранней моделью катапульты следует считать устройство, описанное Героном под названием гастрафета (γαστραφέτης) [272] . Оно представляло собой лук больших размеров, тетива которого натягивалась не рукой стрелка, а с помощью специального механизма, позволявшего закреплять тетиву в натянутом положении. При натягивании тетивы надо было передним концом упереть гастрафет в землю, а на задний конец навалиться животом, используя весь вес человеческого тела (отсюда и его название, буквально означающее «стрелок животом»). После этого стрела помещалась в специальный желобок, бывший прототипом ружейного ствола, и после наведения на цель тетива освобождалась с помощью несложного спускового устройства. Дальность полета стрелы, пущенной гастрафетом, значительно превышала дальность полета стрелы от обычного лука.

271

В качестве наиболее солидного исследования по античной военной технике можно рекомендовать капитальный труд: Mars-den Ε. W. Greek and Roman Artillery. Oxford, 1969–1971. Vol. 1, 2.

Краткие изложения этих же вопросов содержатся в книгах:

Дильс Г. Указ. соч. С. 85—108;

Landels J. G. Op. cit. P. 99–132.

272

Здесь и далее: Heron Belopoiica. Griechisch und Deutsch von H. Diels und E. Schramm II Abhandl. der Preus Akad. der Wissensch., Phil.-hist. Kl.
– Jahrg., 1918. N 16. В., 1919.

Следующий шаг состоял в усовершенствовании механизма натягивания тетивы. Это было сделано путем включения в механизм гастрафета небольшого приспособления, основанного на принципе ворота или лебедки. Тем самым достигалась значительная экономия физической силы стрелка, хотя и несколько замедлялся процесс перезаряжения. В дальнейшем вместо стрел стали использоваться камни, что потребовало дополнительных видоизменений (в частности, замены тонкой тетивы широкой лентой). Такая разновидность катапульты получила наименование баллисты.

Мы не знаем точно, где и когда стали впервые применяться эти орудия. Можно с уверенностью утверждать, что во время Пелопоннесской войны греки еще не знали гастрафета. Ссылаясь на свидетельство Диодора, историки обычно связывают его изобретение с царствованием Дионисия-старшего в Сиракузах (начало IV в.). В следующем, III в. катапульты и баллисты уже широко применялись в ходе военных действий. Для того чтобы дать представление о размерах этих орудий, можно сослаться на данные, сообщаемые военным инженером Битоном относительно баллисты, спроектированной неким Исидором из Абидоса (точное время жизни которого нам неизвестно) [273] . В переводе на метрическую систему мер эти данные таковы: длина лука 4,6 м; его толщина 30 см; диаметр ядра 23 см, а его вес около 40 фунтов, т. е. 18 кг. То, что эти данные не были преувеличены, показывают археологические находки. В конце XIX в. при раскопках Пергама немецкой археологической экспедицией был обнаружен оружейный склад, содержавший более 250 каменных ядер примерно такого веса [274] .

273

Bitons Bau von Belagerungsmaschinen und Geschiitzen. Griechisch und Deutsch von A. Rehm und E. Schramm // Abhandl. der Preus Akad. der Wissensch. Phil.-hist. Abt. N. F. В., 1929. Bd. 2.

274

Altertiimer von Pergamon. B. Bd. XX. S. 48–54.