Drevne mašine

U petak, 1. decembra, u Atini se završila dvodnevna međunarodna konferencija o mehanizmu iz Antikitere, složenom mehaničkom uređaju iz I veka pre nove ere, nekoj vrsti antičkog astrolaba i kako se često kaže, prvog analognog računara za određivanje položaja planeta. Ako ste ranije čuli za Antikiteru, verovatno ste primetli da su i svetske agencije i neki domaći mediji preneli ovu vest, pokazujući da delo nepoznatog astronoma i vrhunskog zanatlije sa Rodosa dvadeset vekova kasnije može izazvati svetsku pažnju, i to, u eri u kojoj, navodno, ništa više nije zanimljivo.

Uzbudljiva istorija ovog artefakta, njegova sofisticiranost, kontraverze koje ga obavijaju, kao i značaj za istoriju nauke i izazov upotrebe najnovijih tehnologija u njegovom istraživanju, nagnali su me da upravo jednom kraćom pričom o drevnim mašinama nalik na mehanizam iz Antikitere započnemo novu seriju tekstova i pratećih debata na B92 Nauka, u kojoj ćete svakog ponedeljka moći da čitate nove i stare autore na svakojake teme vezane za nauku, a uglavnom o tome da je Ajnštajn bio genije.

Tajni zapisi

Snimak fragmenta naèinjen tomografijom X zracima

Mehanizam iz Antikitere danas se čuva u Nacionalnom arheološkom muzeju Grčke, o njemu je objavljeno na desetine knjiga, a na internetu se mogu pronaći hiljade i hiljade strana koje se bave pitanjem kako je nešto toliko mehanički savršeno moglo nastati u vreme kad je napravljeno.

Navodno nastao na Rodosu, mehanizam je ukrcan na rimsku galiju koja je oko 80. godine pre nove ere bila deo rimskog konvoja koji je sa ostrva Rodos prenosio grčke umetnine za potrebe trijumfalne parade u Rimu. Međutim, galija je potonula u Egejskom moru, a mehanizam je 2000 godina ležao na dubini od 42 metra ispod površine mora. Tek uoči Uskrsa 1900. godine, grupa grčkih ronilaca, zatečenih olujom, otkrila je potonulu rimsku galiju u blizini ostrva Antikitera po kome je kasnije i mehanizam dobio ime.

Do danas je otkriveno više od 70 delova bronzanog artefakta ukupne dužine 33, širine 17 i debljine 9 centimetara, mnogo istraživača je pokušalo da ga rekonstruiše i opiše, da bi na konferenciji u Atini bili predstavljeni najnoviji rezultati Projekta za istraživanje  mehanizma iz Antikitere. Koristeći trodimenzinalnu tomografiju sa X zracima, u tom projektu su naučnici sa univerziteta u Kardifu u Velikoj Britaniji i univerzitata iz Atine i Soluna u Grčkoj snimili skrivene slojeve i pored postojećih hiljadu, otkrili još toliko novih slovnih znakova urezanih na fragmentima mehanizma.

Kad su letos objavljeni prvi rezultati ovog međunarodnog istraživanja, priredili smo u redakciji “Vremena” jednu priču o ovom artefaktu i razotkrivanju skrivenih zapisa na njegovim fragmentima. Tom prilikom mi je profesor Majk Edmunds, fizičar sa Univerzteta u Kardifu u Velikoj Britaniji i jedan od šefova Projekta za istraživanje Antikitera mehanizma, rekao da se ovi drevni grčki zapisi “uglavnom odnose na brojeve povezane sa astronomskim fenomenima”, ali i da kazuju nešto malo o konstrukciji mehanizma.

“Mehanizam je vrlo oštroumno napravljen  i pažljivo osmišljen”, rekao je Edmunds. “Možda po svojoj kontrukciji nije jedinstven. Verovatno postoje i drugi slični neotkriveni mehanizmi koji možda nisu sasvim izgubljeni”. No, gde su ti drugi astronomski i mehanički mehanizmi koje pominje većina ozbiljnih istraživača Antikitere? Arheolozi su uspeli da otkopaju svakojake ostatke antičkog života, ali ništa nalik Antikiteri se još nije pojavilo. No, to ne znači odmah da je posredi zavera, prevara ili trag kakve misterije. Zapravo, oni tragovi koji postoje ukazuju da je tehnologija u Staroj Grčkoj i Rimu bila znatno razvijenija nego što bi se pomislilo u prvi mah, mada su, u duhu vremena, najugledniji filozofi uglavnom negirali njen značaj u odnosu na filozofsko razmišljanje.

Poluge i ratne mašine

Arhimed iz Sirakuze, skulptura u Nacionalnom muzeju, Napulj

Ključni doprinos razvoju antičke tehnologije dao je Arhimed iz Sirakuze (oko 290-212 p.n.e), grčki fizičar, matematičar, filozof i izumitelj, naučnik neverovatno plodan ne samo za svoje doba, a može se reći i genijalan gotovo kao Ajnštajn. Tri veka posle Talesa iz Mileta, kao i potonjih jonskih fizičara i pitagorejaca koji su već bili značajno razvili astronomiju i matematiku, Arhimed je zatečenu baštinu dopunio opusom koji je ogroman i raznorodan, i to samo po onom što je sačuvano do danas.

Podjednako zanimljiva kao priča o tajnama Antikitere, uzbudljiva je avantura jednog prepisa njegovog nestalog manuskripta “Metod” koji je u Srednjem veku u jednom grčkom manastiru izbeljen i iskorišten za prepisivanje jevanđelja, da bi potom nestao u riznici biblioteke u Carigradu, bio ukraden tokom Prvog svetskog rata i najzad se pojavio u posedu jedne aristokratske porodice, što je izazvalo neverovatno uzbuđenje među istoričarima nauke. Posle brižljive restauracije i skeniranja najmodernijim tehnologijama, ispostavilo se da se Arhimed u “Metodu”, osim heuristikom bavio infinitezimalnim računom, osamnaest vekova pre Lajbnica i Njutna. 

Nažalost, nije sačuvan nijedan spis o Arhimedovim praktičnim izumima i mašinama. Prema Plutarhu, Arhimed nije pisao o svojim praktičnih izumima jer je o njima imao nisko mišljenje, iako su ga oni učinili slavnim. Ipak, legende o Arhimedu donekle svedoče da je zaista stvarao praktične mehanizme. Arhimedu se pripisuje izum pumpe koja, nalik na svrdlo, pod nagibom izvlači vodu. Navodno je istraživao upotrebu poluge i zupčanika za prenos i pojačavanje sila, a njemu se pripisuje i rečenica “Dajte mi polugu, pomeriću zemlju”.

Po čuvenoj anegdoti, za kralja Sirakuze merio je odnos zlata i srebra u kraljevskoj kruni, da bi kad je shvatio kako deluje sila potiska istrčao iz kade go na ulicu sa uzvikom HeurAka (Otkrio sam). To je danas nemoguće proveriti, mada ta priča sigurno ima osnova pošto u prvoj od dve knjige “O plutajućim telima” Arhimed iznosi zakone hidrostatike.

Prema legendi, Arhimed je konstruisao i nekoliko ratnih mašina za odbranu Sirakuze od Rimljana. Koristio je sistem velikih sočiva kako bi zapalio galije na moru, a konstruisao je katapulte, velike praćke i bacače vrelog ulja. Navodno je konstruisao i dva mala mehanička planetarijuma koja su Rimljani otkrili posle osvajanja Sirakuze 212. godine pre nove ere. Rimski general Markus Kaludijus Marcelus doneo je u Rim dve sfere, jedna je bila zvezdana mapa, a druga mehanički uređaj koji je prikazivao kretanja Sunca, Meseca i planeta. Vrlo je moguće da ih je načinio Arhimed jer je on bio i astronom, njegova osmatranja ravnodnevnice koristio je slavni astronom Hiparh iz Nikeje (190-120 p.n.e), a Arhimedov prijatelj, Konon sa Samosa napravio je u Aleksandriji parapegmu, metereološki kalendar u kome su prikazani izlasci i zalasci sunca.

Klepsidra i parna mašina

Parna mašina Herona iz Aleksandrije

Posle Arhimeda, najznačajniji mehaničar Stare Grčke je izvesni Ktesibije iz Aleksandrije, koji je preminuo oko 270 p.n.e. Sin berberina, Ktesibije je izumeo nekoliko uređaja koji su koristili pritisak vazduha, ukljujući pumpe i vazdušni katapult. Njegov najpoznatiji izum je poboljšanje rada klepsidre, vodenog časovnika. Klepsidra koristi postepeni dotok vode, tako što voda ravnomerno podiže pokazivač koji na skali meri prolazak sati. Ovaj uređaj se koristio u mnogim civilizacijama, uz razna konstrukciona rešenja. Pored klepsidre, Ktesibije je izmislio i hidraulis, prve mehaničke orgulje koje su koristile vodu i vazdušni mlaz koji je strujao iznad cevi.

Skoro tri veka posle Ktesibija i Arhimeda, Heron iz Aleksandrije, geometar i izumitelj koji je preminuo oko 32. godine nove ere, sistematizovao je čitavu menažeriju mehaničkih izuma iz Vavilona, Egipta i Stare Grčke. Heron je u matematici poznat po formuli za izračunavanje površine trougla pomoću dužina sve tri stranice, koja nosi njegovo ime. U tri knjige “Mehanike” oslanjao se na Arhimedove zakone i izneo mnoga mehanička pravila. O mehanici je napisao još nekoliko spisa od kojih su neki sačuvani  “Pneumatika”, “Atomatopoetika”, “Belopoetika” i “Kerobalistra”. U delu “Belopoetika” (Ratne mašine) opisao je izume Ktesubija iz Aleksandrije, a u dve knjige “Pneumatike”, Heron je predstavio niz mehaničkih uređaja kao što su mehaničke ptice, lutke, vatreni motori i vodene orgulje.

Najpoznatiji izum Herona iz Aleksandrije je parna boca, aeolipil. Ova jednostavna naprava se sastojala od suda u kome se zagrevala vodena para i cevčica kroz koje je para izlazila. Zbog zakona održanja impulsa, para iz cevčica je vrtela bocu u pravcu suprotnom od mlaza pare. Heronov izum je prva parna mašina koja je ikada načinjena, ali od nje nije bilo praktične koristi, kao i od većine mehaničkih izuma antičkog doba. Delo Herona iz Aleksandrije je najbolje svedočanstvo o razvijenosti tehnoloških rešenja u Starom svetu, mada je malo toga imalo praktičnu ulogu, osim za merenje vremena, ratne potrebe ili astronomiju.

Nalik na Aleksandriju, i Rodos je u II i I veku pre nove ere bio značajno središte antičke astronomije, gde su nastala važna astronomska otkrića, a smatra se i da je Antikitera mehanizam napravljen na ostrvu Rodos. Filozof stoik Posejdonije (135-51 p.n.e) osnovao je na ovom ostrvu akademiju u kojoj se proučavala astronomija. Njegov učenik, Ciceron (106-43 p.n.e) zapisao je kako je Posejdonije  “nedavno konstruisao instrument koji u svakom okretu reprodukuje kretanje Sunca, Meseca i pet planeta”. Sve to je prethodilo astrolabu, instrumentu koji je mogao da pokaže vreme, odredi dužinu dana i noći, kao i da simulira kretanje nebeskih tela.

Astrolab

Srednjevekovni astrolab

Astrolab se sastojao od bronzanog ili gvozdenog diska sa prečnikom od 8 do 43 centimetara, na koji je projektovana nebeska sfera. Pokretanjem kazaljke i njenim postavljanjem na određenim datum i vreme, dobijao se izgled neba i položaj nebeskih tela u odnosu na horizont i meridijan. Sa vekovima, ova osnovna planisferna konstrukcija je dobijala sve složenije oblike. (O astrolabima ima mnogo sajtova na netu, za početak, www.astrolabes.org ili "Astrolab" od Gerija Agranata i Dejva Deligatija).

U svakom slučaju, takav i slični instrumenti bili su zasnovani na geocentričnim modelima kretanja tela u Sunčevom sistemu, po kojima su se planete kretale oko Zemlje po kružnim putanjama, ali su na tim krugovima opisivale i male kružnice, takozvane epicikle. Pomenuti Hiparh iz Nikeje prvi je razvio model epicikli, a sve ove modele je u II veku nove ere sistematizovao Klaudije Ptolomej (127-151 g.n.e). Uz pomoć ovih modela moglo se reprodukovati kretanje Sunca, Meseca i planeta na nebeskoj sferi. Mada se oktriće astrolaba pripisuje još Hiparhu, ovaj instrument počinje da se koristi tek u IV veku nove ere.

Tradicija konstruisanja složenih mehaničkih mehanizama kasnije se prenela na istok, u arapski svet. Arapi su tokom srednjeg veka pravili slične mašine. Najbolje svedočanstvo o tome nalazi se u knjizi Kitab el Hijal, što znači Knjiga genijalnih mašina, koja je napisana u IX veku i posvećena bagdadskom kalifu. Ona sadrži na stotine skica mehaničkih naprava koje su sačuvane u grčkim manastirima. Arapi su saznali za astrolab kroz prevode grčkih tekstova, da bi ovaj kasnije instrument doneli u Evropu. Mada drevne opservatorije poput Stonhendža i arheološke iskopine poput diska iz Nebre, još jednog artefakta uzbuljive istorije, koji predstavlja zvezdanu mapu staru 3000 godina, svedoče o postojanju drevnih astronomskih instrumenata, astrolabi i drugi mehanički uređaji stižu u Evropu tek u srednjem veku.

Retkost iskopanih drevnih mehanizama možda najviše podseća na objašnjenje kojim braća Strugacki u romanu “Piknik kraj puta” opisuju poreklo Zone, kao mesta gde je nekoj vanzemaljskoj civilizaciji ostala hrpa otpadaka koju potom ljudi ispituju i međusobno ih preprodaju na crnim berzama. Antičke civilizacije su rasejale mnogo toga što se može otkopati ili naći pod vodom, što se takođe ispituje i prepodaje na crnim berzama, a pitanje je čistog slučaja da li je još negde ostao sačuvan kakav savršen primer mehaničkog planetarijuma ili astrolaba poput mehanizma iz Antikitere. Za razliku od modernih vremena, umni ljudi u Antici nisu mnogo polagali na tehnologiju, nisu zapisivali kako praktični izumi funkcionišu i ko ih je otkrio. To je, istina, teško razumeti iz perspektive postojanja današnjih patentnih zavoda, specijalizovanih stručnih časopisa, internet portala i TV emisija koje prate svaki novi tehnološki poduhvat.