Историята

Древното изобретение на парната машина от Героя на Александрия


В нашето общество днес ние често сме изненадани и впечатлени от напредъка на технологиите и инженерството, основна характеристика на нашата цивилизация. Ако обаче погледнем назад преди повече от 2000 години, можем да открием механични чудеса и невероятни инженерни постижения, които изпревариха времето си. Много от тях се загубиха на страниците на историята, само за да се преоткрият само преди няколко века. Това включва първата модерна на парната машина.

Херон Александрин, или Герой на Александрия, както често го познават, е грък, роден през 10 г. в Александрия, сега част от Египет, и вторият по големина град след Кайро. Малко се знае за живота на Херон, но ние знаем, че той е роден от гръцки родители, мигрирали в Александрия след завладяването на Александър Велики. Херон беше математик и инженер, смятан за един от най -големите изобретатели на древността.

През епохата, в която е живял Херон, голямата Александрийска библиотека е в своя блясък и се смята, че Херон е преподавал в Александрийския музей, място за срещи и дискусии на учени и учени.

Това, което много малко хора знаят, благодарение на пропускането на важни факти от нашите учебници по история, е, че Херон е първият изобретател на парната машина, устройство с пара, което се нарича aeolipile или „двигателят на чаплата“. Името идва от гръцката дума „Айолос“, който е бил гръцкият Бог на ветровете.

Въпреки че няколко други са говорили за устройства, подобни на аеопили преди Heron, Heron е първият, който ги описва подробно и дава инструкции за производството им в книгата си Pneumatica, където са описани повече от 78 устройства. Много от идеите на Херон са разширения и подобрения на друг гръцки изобретател, който е живял в Александрия 300 години преди него, известен като Ктесибиос, първият, който пише за науката за сгъстения въздух.

Но какво е аеолипил? Това е сфера, която е позиционирана по такъв начин, че да може да се върти около оста си. Дюзите, които са противоположни един на друг, биха изхвърлили пара и двете дюзи биха генерирали комбинирана тяга, водеща до въртящ момент, причинявайки сферата да се върти около оста си. Силата на въртене ускорява сферата до точката, където съпротивлението от тягата и въздуха я довежда до стабилна скорост на въртене. Вторият видеоклип в края на тази статия демонстрира как работи.

Парата е създадена чрез вряща вода или вътре в сферата, или под нея, както се вижда на изображението. Ако котелът е под сферата, той е свързан с въртящата се сфера чрез двойка тръби, които в същото време служат като шарнири за сферата. Репликата на машината на Heron може да се върти със 1500 патрона в минута с много ниско налягане от 1,8 паунда на квадратен инч.

ПОСТАВЕТЕ котел над огън: топка трябва да се върти върху шарнир. Огън се пали под казан, A B, (фиг. 50), съдържащ вода, и се покрива в устата с капака C D; с това огънатата тръба E F G комуникира, като крайът на тръбата е монтиран в куха топка, H K. Срещу край на G поставете шарнир, L M, опиращ се на капака C D; и оставете топката да съдържа две огънати тръби, комуникиращи с нея на противоположните крайници на диаметър, и огънати в противоположни посоки, като завоите са под прав ъгъл и през линиите FG, L M. Когато котелът се нагрее, ще бъде намерен че парата, влизаща в топката през EFG, преминава през огънатите тръби към капака и кара топката да се върти, както в случая с танцуващите фигури.
Чапла, Pneumatica

Това изобретение е забравено и никога не е използвано правилно до 1577 г., когато парната машина е повторно изобретена от философа, астронома и инженера Taqu al-Din. Но той основно описва същото устройство като Heron, метод за въртене на шиш чрез използване на струи струи по периферията на колело.

Реконструкция на един от многото „автомати“ на Heron (Източник)

Друго изобретение на Heron е „вятърното колело“, вятърно колело, използвано за захранване на машина, свързана с тръбен орган. Той също така е изобретил първата вендинг машина, автоматично отварящи се врати, „чудотворни“ движения и звуци в храмовете, пожарна машина, самостоятелен фонтан и много от механизмите на гръцкия театър. Едно от неговите театрални механични изобретения включва напълно механизирана роботизирана театрална игра чрез използване на двоична система от възли и въжета и прости машини, дори създаване на изкуствени звуци от гръм, помпи и концентрация на светлина към определени части от представлението. Неговите творби включват описания на машини, работещи върху налягане на въздух, пара или вода, архитектурни устройства за повдигане на тежки предмети, методи за изчисляване на повърхности и обеми - включително метод за изчисляване на квадратния корен, бойни машини и манипулиране на светлината с помощта на отражение и огледала.

Анимирано изображение от P. Hausladen, RS Vöhringen

Ясно е, че Херон е бил гений със знания, които са били изключително напреднали за онова време. За съжаление повечето от оригиналните му писания са загубени, като само няколко са оцелели в арабски ръкописи. Кой знае колко още невероятни изобретения са документирани от Херон преди повече от 2000 години.

Свързани връзки

Pneumatica - Герой на Александрия

Свързани книги

Подобни видеа


Как работят паровите двигатели?

Donning Kindersley / Getty Images

Загрейте водата до точката на кипене и тя се превръща от течност в газ или водна пара, които познаваме като пара. Когато водата стане пара, нейният обем се увеличава около 1600 пъти, това разширение е пълно с енергия.

Двигателят е машина, която преобразува енергията в механична сила или движение, което може да завърти буталата и колелата. Целта на двигателя е да осигурява енергия, а парна машина осигурява механична мощност, като използва енергията на парата.

Парни двигатели са първите успешни двигатели, изобретени и са движещата сила на индустриалната революция. Те са били използвани за захранване на първите влакове, кораби, фабрики и дори автомобили. И макар парните машини определено да са били важни в миналото, сега те имат и ново бъдеще, като ни доставят енергия с геотермални енергийни източници.


Детето на практиката и теорията

Класическата ера все пак беше време на велики идеи. Демокрит, известен с това, че светът е направен от атоми. Аристарх, макар да губи популярния дебат в продължение на много векове, вярва, че слънцето е центърът на Слънчевата система. Геометрията, която научихте в училище, беше почти изцяло разработена от Евклид - много съвременни учебници дори следват същия формат и използват същите примери като неговия Елементи. Ератостен измери размера на Земята с голяма точност.

Технологиите също напреднаха в много ключови области. Парният двигател, който играе толкова важна роля в експлозията на технологичния и икономически прогрес по време на индустриалната революция, беше в много отношения дразнещо близо до реализация.

Там е действителни първата записана в историята парна машина, Aeolipile на Героя на Александрия. Широко публикуван и отбелязан в римския свят, това устройство демонстрира, че парата може да се използва за превръщане на топлината в работа. Има малко доказателства обаче, че той действително се използва за практически цели. Той продължи да се разглежда като технологично чудо за забавление, подобно на магнетизма векове по -късно.

Със сигурност има технологични препятствия между апарата на Hero и ранните работещи парни машини на Henry Newcomen (1712) и James Watt (1774), което ни довежда до статута на инженер в римския свят. Това, което днес наричаме инженери, а римляните наричаха архитекти, се радваше на висок статут в своя свят. Очевидно армията имаше голяма полза от обсадни машини, пътища и мостове. Разрастващите се градове зависят от акведукти, за да транспортират нарастващата нужда на населението от вода на безпрецедентни разстояния. Подобреното минно дело, сгради, пътища и първите в света системи за вътрешна канализация бяха всички предпоставки за задоволяване нуждите на империята.

Витривий е може би най -известният архитект на своите дни (четете: строителни инженери) и той изрази идеала си по начин, който звучи поразително модерно:

„Архитектът трябва да бъде снабден със знания за много клонове на обучение и различни видове учене, тъй като по негова преценка цялата работа, извършена от другите изкуства, е подложена на изпитание. Това знание е рожба на практиката и теорията. "

Дори до съвременността теоретиците често не са склонни да участват в практическото приложение на работата си. Джоузеф Хенри, известният американски учен от 19 -ти век, допринесе много за нашето разбиране за електричеството. Той със сигурност не успя да намери практически приложения на своите знания-той направи първата в света електрическа звънец с врата с дължина километър, за да предупреди съпругата си, когато той ще се прибере за вечеря. И все пак изобретателите като Самюъл Морс трябваше да изложат практическо приложение, което буквално ще промени света. Витривий през I век се стреми да обедини практика и теория, занаяти и философия.


Херон Александрийски

Нашите редактори ще прегледат изпратеното от вас и ще решат дали да преразгледат статията.

Херон Александрийски, също наричан Герой, (процъфтява около 62 г., Александрия, Египет), гръцки геометър и изобретател, чиито писания запазват за потомството познания по математика и инженерство на Вавилония, древен Египет и гръко-римския свят.

Най -важното геометрично произведение на Херон, Метрика, е изгубен до 1896 г. Това е сборник, в три книги, с геометрични правила и формули, които Херон е събрал от различни източници, някои от които се връщат в древен Вавилон, върху площи и обеми от плоски и плътни фигури. Книга I изброява средства за намиране на площта на различни равнинни фигури и повърхностните площи на обикновените твърди тела. Включено е извеждане на формулата на Херон (всъщност формулата на Архимед) за района А на триъгълник, А = Квадратен корен от √ с(са)(сб)(с° С) в който а, б, и ° С са дължините на страните на триъгълника и с е половината от периметъра на триъгълника. Книга I съдържа също итеративен метод, известен на вавилонците (около 2000 г. пр. Н. Е.) За приближаване на квадратния корен от число до произволна точност. (Вариант на такъв итеративен метод често се използва от компютрите днес.) Книга II дава методи за изчисляване на обеми на различни твърди тела, включително петте правилни платонови тела. Книга III разглежда разделянето на различни равнинни и твърди фигури на части според дадено съотношение.

Други работи по геометрия, приписвани на Heron са Геометрия, Стереометрия, Менсури, Геодезия, Определения, и Liber Geëponicus, които съдържат проблеми, подобни на тези в Метрика. Първите три обаче със сигурност не са от Херон в сегашния им вид, а шестият се състои до голяма степен от извлечения от първия. Подобно на тези произведения е Диоптра, книга за геодезията съдържа описание на диоптъра, геодезически инструмент, използван за същите цели като съвременния теодолит. Трактатът съдържа и приложения на диоптъра за измерване на небесните разстояния и описва метод за намиране на разстоянието между Александрия и Рим от разликата между местните времена, в които ще се наблюдава лунно затъмнение в двата града. Той завършва с описанието на километраж за измерване на разстоянието, което изминават вагон или каруца. Катоптрика („Отражение“) съществува само като латински превод на произведение, за което се смяташе, че е фрагмент от произведението на Птолемей Optica. В Катоптрика Херон обяснява праволинейното разпространение на светлината и закона за отражението.

От писанията на Херон за механиката всичко, което остава на гръцки, е Pneumatica, Автоматопоетика, Белопоеика, и Cheirobalistra. The Pneumatica, в две книги, описва менажерия от механични устройства или „играчки“: пеещи птици, кукли, машини с монети, пожарна машина, воден орган и най-известното му изобретение, еолипилът, първият двигател с пара . Това последно устройство се състои от сфера, монтирана на котела чрез аксиален вал с две накрайници, които произвеждат въртеливо движение при изтичане на пара. (Вижте анимацията.) Белопоеика („Двигатели на войната“) се предполага да се основава на произведение на Ктезибий Александрийски (ет. Около 270 г. пр. Н. Е.). На чаплата Механика, в три книги, оцелява само в арабски превод, донякъде променен. Това произведение е цитирано от Папус Александрийски (fl. Ad 300), както и Baroulcus („Методи за повдигане на големи тежести“). Механика, която е тясно базирана на работата на Архимед, представя широк спектър от инженерни принципи, включително теория на движението, теория на баланса, методи за повдигане и транспортиране на тежки предмети с механични устройства и как да се изчисли центърът на тежестта за различни прости форми. И двете Белопоеика и Механика съдържат решението на Херон за задачата за две средни пропорционали - две величини, х и y, които отговарят на съотношенията а:х = х:y = y:б, в който а и б са известни - които могат да бъдат използвани за решаване на проблема с конструирането на куб с двоен обем на даден куб. (За откриването на средната пропорционална връзка вижте Хипократ от Хиос.)

Остават само фрагменти от други трактати на Херон. Един от водните часовници се споменава от Папус и философа Прокъл (реклама 410–485). Друг, коментар на Евклид Елементи, често се цитира в оцеляла арабска творба от Абу’л-‘Аббас ал-Фал ибн Шатим ал-Найризи (около 865–922).


Задвижване на индустриалната революция

Но до 1765 г. съдбата на двигателя на Нюкомен е запечатана. През същата година Джеймс Уат, шотландски производител на инструменти, нает от университета в Глазгоу, започва ремонт на малък модел двигател на Newcomen. Ват беше объркан от голямото количество пара, консумирана от машината на Нюкомен, и осъзна, че за да отстрани тази неефективност, той ще трябва да премахне постоянното охлаждане и претопляне на цилиндъра за пара.

За да направи това, Watt разработи отделен кондензатор, който позволи на парния цилиндър да се поддържа при постоянна температура и драстично подобри функционалността на двигателя на Newcomen.

По финансови причини Уот не успя веднага да произведе своя нов и подобрен атмосферен двигател. Но до 1776 г. той е сключил партньорство с Матю Бултън, английски производител и инженер, мъртъв в използването на парни машини за нещо повече от изпомпване на вода от мини.

С финансова подкрепа от Boulton, Watt разработи въртяща се парна машина с едно действие (а по-късно и с двойно действие), която заедно с отличителния отделен кондензатор на Watt, разполага с механизъм за паралелно движение, който удвоява мощността на съществуващия парен цилиндър. Двигателят Boulton-Watt беше и първият, който позволи на оператора на машината да контролира оборотите на двигателя с устройство, наречено центробежен регулатор. Подобреният двигател използва нова система на предавките & mdash, разработена от служителя на Boulton и Watts, Уилям Мърдок & mdash, известен като слънчево и планетно предаване, за преобразуване на бутално (линейно) движение в ротационно движение.

Подобренията на Watt в парната машина, комбинирани с визията на Boulton за нация, задвижвана от пара, улесняват бързото приемане на парни машини в Обединеното кралство и в крайна сметка в Съединените щати. До 1800 -те години парните машини захранват мелници, фабрики, пивоварни и множество други производствени операции. През 1852 г. се осъществява първият полет на дирижабъл с пара. Бъдещите итерации на парната машина също дойдоха да определят пътуването, тъй като влаковете, лодките и железопътните линии приеха технологията, за да задвижат пътниците в 20 -ти век. [Вижте също: Как парният двигател промени света]

Следвайте Елизабет Палермо в Twitter @techEpalermo, Facebook или Google+. Следвайте LiveScience @livescience. Ние също сме във Facebook и Google+.


Александрийската библиотека и фар

В по -ранни глави се запознахме с Александрия на математици и учени, на астрономи и географи, на анатоми и физиолози, на поети и драматурзи. Сега се обръщаме към друг аспект на безкрайно многостранната личност на града, такава, която е била там почти от самото начало, но която вероятно е достигнала пълен разцвет едва след идването на римляните: Александрия на инженери и изобретатели.

Традицията започва с човек на име Ктезибий, който идва при нас само като мрачна фигура от легенди от дните на славата на първите трима Птолемеи. Една история за неговия произход, толкова възхитителна, че човек трябва да се надява, че е истина, казва, че е роден като скромен работник, син на александрийски бръснар. Но, като Хенри Форд или Стив Возняк от друга епоха, той беше упорит калайджия, на когото изобретението дойде толкова естествено, колкото дишането. Магазинът на баща му се възползва изключително много от таланта му, когато беше още тийнейджър, той преработи огледалата, в които клиентите надничаха, така че те балансираха перфектно под всеки ъгъл. И тогава, разширявайки кръгозора си отвъд бръснарските технологии, той изобретил първия часовник, който днес бихме разпознали с това име.

Трябва да разберем, че представите на Александрийците за времето на този етап от тяхната история са много различни от нашата. Единствената им форма на часовник беше естествената от слънцето и луната и звездите, които се движеха над нас, или в най -добрия случай слънчевите часове, които отчитаха времето от светлина и сянка. (За щастие, Александрия беше благословена с почти постоянно слънчево греене.) Денят ви започна, когато слънцето изгря и завърши малко след като залязва, и ако някой ви каже да се срещнете с него на определено място по обяд, вие разбирахте, че това не означава нищо по -конкретни от “ около времето, когато слънцето е директно над главата ” по необходимост, графиците не са станали по -точни от това. За щастие нямаше разписания на железопътните линии, които да се спазват.

Най -близкото до механичния часовник, което е съществувало преди Ктезибий, беше притурка, известна като клепсидра — буквално преведена, “ воден крадец. ” Това беше просто съд с чучур в горната част и запушена дупка в дъно. За да го използвате, човек го напълни с вода, след което извади запушалката. Когато клепсидрата беше празна, се знаеше, че е изминал произволен период от време — точно колко несигурно —. Вместо да се използва за отброяване на времето в абстракцията, клепсидрата е използвана за разпределяне на равни количества от ценния ресурс. Може да се използва за осигуряване на еднакво време по време на политически дебат или да се използва в съда, за да се гарантира, че и защитата, и обвинението имат еднакво време да представят своите аргументи. “ Адвокатите се управляват от клепсидра, никога в свободното време, ” пише Платон. Което не означава, че то не е имало своите приложения за свободното време: публичните домове уж го използват, за да гарантират, че всички клиенти имат еднакво време с момичетата или момчетата.

Може да се предположи, че би било възможно да се измерват по -гранулирани, ако все още произволни единици време, като се изчака клепсидрата да се изпразни наполовина, или една четвърт така и т.н. Със сигурност би било достатъчно просто да се отбележат различни нива на водата на повърхността на стъклена клепсидра. Но това не беше толкова лесно, поради разочароващата реалност на физиката: колкото повече вода в клепсидра, толкова по -бързо тя изтича от дупката на дъното си, благодарение на по -голямото тегло на водата, изтласкваща се отгоре . По този начин истинската половинчаста точка от гледна точка на времето щеше да дойде в някаква неопределена точка и след като клепсидрата беше наполовина празна от вода. Това означаваше, че докато клепсидрата може да се използва за осигуряване на еднакво време, тя не може да бъде използвана за мярка време в какъвто и да е реален смисъл — до Ктезибий.

Неговото гениално решение на загадката започна с втора, много по -голяма клепсидра, монтирана над първата, разпръсквайки вода в нея с такава скорост, че по -малката клепсидра под нея винаги остава пълна, което гарантира, че водата ще изтича от дупката в нейната дъно с постоянна скорост. След това друг съд беше поставен под този по -малък клепсидра, за да улови тази вода. Маркировките на повърхността му позволяват да измерва гранулирани единици време с впечатляваща точност.

От това начало водните часовници на Ctesibius's#8217s се превърнаха в приспособления с невероятна изтънченост, с механизми за обратна връзка, които им позволиха да работят, докато най -горната клепсидра се държи пълна с вода, някои дори бяха способни да променят часа. Ще минат около 1800 години, преди да бъде създаден по -точен метод за измерване на времето.

Реконструкция на водния часовник на Ктезибий в неговото зряло въплъщение. Водата тече от голямата клепсидра на върха до много по -малката под нея. Стабилно, предвидимо количество от тази вода изтича от чучура близо до дъното на тази по -малка клепсидра и в по -големия продълговат съд точно под него, докато излишъкът попада в преливника в самото дъно на часовника от друг чучур близо до върха на по -малката клепсидра, която е затъмнена на тази снимка с фигурата на мъж. Плувка в продълговатия съд се издига с нивото на водата. Фигурата е свързана чрез зъбни колела към горната част на този поплавък и по този начин също се издига, за да посочи времето на преминаване на измервателния стол, което е маркирано на дванадесет стъпки от по пет минути всеки. Когато поплавъкът достигне върха на съда след изтичане на един час, той се блъска в механизъм, който отваря чучура в дъното на съда, изпразва цялата вода в резервоара за преливане и връща фигурата в началната точка на неговото пътуване, в който момент поплавъкът блъска друг механизъм за затваряне на чучура, това е един от първите известни в света примери за автономен механичен механизъм за обратна връзка. Часовникът ще продължи да работи, докато някой държи големия клепсидра разумно пълен, което може да се постигне най -ефективно просто чрез периодично изпразване на преливника обратно в него. (Gts-tg)

Историята разказва, че след като демонстрира своя гений с водния си часовник, скромният бръснарски син е поканен да се присъедини към Александрийския музей — и наистина може евентуално да стане негов ръководител. Той прекарва остатъка от живота си, пребивавайки в работилницата си, измисляйки повече от ежедневните удобства за обикновените хора, което кара редките хора като Архимед да вдигат носа си с отвращение: тръбни органи, пръскачки за трева, катапулти.

Самата Александрия скоро стана известна като технологичен център на древния свят, мястото, където трябва да се купуват джаджи, както лекомислени, така и практични. Наред с всичките си други идентичности, това беше град на зъбци и зъбни колела, на издухване на въздух и течаща вода — за, което с липсата на електричество, пневматика и хидравлика трябваше да служат вместо него. Доковете и пристанищата на този изтъкнат търговски град включваха най -модерните кранове и подемници, които могат да бъдат намерени навсякъде в класическия свят — “ Дайте ми място за стоене и лост достатъчно дълго и ще преместя света 8221 Архимед беше казал — дори когато Александрия се гордееше с най -сложните вътрешни водопроводни инсталации на всеки град от епохата. Нищо чудно, че около 200 години след Ктезибий, обсаденият Юлий Цезар не можеше да не се възхищава на многото сложни механизми, които враговете му се включиха, за да му се противопоставят. И все пак най -удивителните дни на александрийското инженерство тепърва предстоят.

Днес знаем потресаващо малко за човека с благоприятното име Герой, който по време на своето време и много по-късно е бил считан за най-плодовития изобретател на сложни, често полуавтономни машини, които светът някога е познавал. Можем да идентифицираме дори грубата епоха, в която е живял, само благодарение на лунното затъмнение, за което знаем, че се е случило през 62 г. сл. Хр. И което намираме споменато в едно от оцелелите му писания, така че знаем, че той е бил жив и активен през това време година. Но има, уви, малко друго, което можем да кажем за героя Човека с някаква степен на сигурност. Така че неговите писания за нещата, които е направил, ще трябва да говорят вместо него. Много от тях също бяха изгубени за нас, но доста голям брой достигнаха до нас, или в оригиналния гръцки, или в по -късните преводи на латински или арабски. Те красноречиво говорят за неговата изключителна изобретателност.

Най -дългият и пълен текст на Hero's#8217s, който стигна до нас, е известен като Pneumatica. В него той описва не по -малко от 75 отделни устройства. Някои от тях имат, както той казва, “полезни ежедневни приложения ”, докато други произвеждат само “ доста забележителни ефекти ” те са проектирани просто за удоволствието да ги направят и да ги гледат, а не за по -практични предназначение.

Дори предполагаемите практически изобретения са склонни да имат повече от лек лекомислие към тях. Сред най -забавните от тях е първата в света вендинг машина, използвана за раздаване на светена вода на каещите се в храмовете на Александрия. Когато някой пусна монета в слот, тя падна върху тиган, който лежеше в единия край на малък баланс на гредата вътре в машината. Теглото на монетата принуди нагоре противоположния край на везната, където тя отвори клапа, причинявайки светена вода да изтече от машината в ръцете или чашата на нетърпеливия поклонник. Но тиганът, върху който лежеше монетата, беше оформен по такъв начин, че в крайна сметка монетата да се плъзне надолу и от нея, за да попадне в хранилище на своите братя отдолу. Когато това се случи, вентилът на свещената вода се затвори отново, докато следващата монета не бъде поставена в слота. Свещениците от храма се нуждаеха само от време на време да пълнят машината със светена вода и разбира се да събират парите, които непрекъснато се търкаляха.

Реконструкция на автомат за светена вода Hero#8217s. (Gts-tg)

Изглежда, че Герой се радва на плодотворни и вероятно доходоносни отношения със свещениците на Александрия. В допълнение към своите автомати за продажба на светена вода, той им осигури първите в света автоматични врати, които те използваха драматично по време на своите религиозни церемонии. Куха тръба отвежда топлина от огън, горящ на върха на един от олтарите им, до котел с вода, скрит в мазето на храма. Тъй като температурата му се повиши, водата се разшири и беше принудена през тръба към досега празна кофа, която стоеше в единия край на греда, чиято друга страна беше свързана с врата чрез въжета и ролки. Когато комбинираното тегло на кофата и водата, която съдържа, достигна точка на преобръщане, балансът на лъча се премести и дръпна вратата, за да признае безплътната форма на бог, отбелязвайки кулминацията на церемонията по -горе.

Автоматични врати Hero ’s. (Публичен домейн)

Hero също изобретил машина за гадаене, за да автоматизира досадната работа на свещеническите пророчества. Това беше нещо като магическа 8-топка на древния свят: платете малка такса, влезте в кабина, задайте на бога въпрос „да или не“, след това завъртете колело, за да получите (случаен) отговор.

Неговите изобретения могат да бъдат намерени и в Александрийските театри. Той беше майстор на специалните ефекти, умееше да кара завесите да се качват нагоре и надолу и реквизит да се движи по сцената, техните движения и да бъдат програмирани#8221, използвайки объркващ набор от таймери в стил пясъчен часовник. Когато актьорите се оплакаха от трудностите да останат в синхрон с всички останали действия, които се случват на сцената — след като Hero стартира механизмите си, нямаше начин да ги спре или постави на пауза, което означава, че актьорите трябваше да адаптират представлението към неумолимия си напредък — Hero реши да изключи изцяло истинските хора от шоуто. Така той започва да развива най-изумителните си творения от всички: сложни движещи се диорами, в които механични мъже в естествен размер разиграват сцени за удоволствие на тълпите. Може да стигнем дотам, че да го наречем първия робот в света.

Четири века преди Героя, Аристотел е мечтал предчувствено за свят, в който всеки инструмент може да изпълни собствената си задача при поръчка и дори предвижда нуждата. станът сам по себе си или плектра свири на арфа, майстори [без] нужда от помощници и майстори [без] нужда от роби. , и изглежда, че се е забавлявал много и много в процеса, радостта му от създаването изскача от описанията на неговите изобретения, дете се радва на неща, които се движат, въртят и свирят по собствено желание. Не е чудно, че съвременниците му го наричат ​​машинен човек и описание, което би могло да се прилага еднакво добре за някои от нещата, които е построил.

В книгата си Автомати, той описва една от големите си публични диорами, с участието на бога на виното Дионис, който винаги е бил голям фаворит сред масите по очевидни причини. Нека си представим сцената:

Покрита и издигната сцена е издигната насред оживен градски площад. Самият Дионис стои висок 6 фута (1,8 метра) в центъра му, държейки тояга в лявата си ръка и чаша вино в дясната, заобиколен от танцуващи фигури на Менади, неговите либерални последователки. Олтарите стоят на известно разстояние пред него и зад него на сцената, укротена пантера лежи в краката му, а крилатата Найка, богинята на победата, витае над него. В отговор на механизъм с часовников механизъм, управляван от въжета и ролки и таймери за пясъчен часовник, скрити под сцената, богът се движи напред по скрита пътека, докато застане директно пред предния олтар, а Nike се плъзга в същата посока, за да остане над него. Навежда се над олтара и пламва пламък. Вода, мляко или, ако тълпата има късмет, вино излиза от края на персонала си в публиката, захранвано чрез маркуч от резервоар, скрит под него. В същото време той небрежно завърта чашата в дясната си ръка и поток вино лети в посока към жадната пантера. Междувременно кръгът от менади започва да се върти около него, придружен от задвижвани от зъбни колела чайници и тарелки. След малко огънят в олтара утихва, музиката и танците спират, а Дионис и Найк се завъртат на 180 градуса, за да се върнат в центъра на сцената и оттам нататък към олтара от другата страна, за да насладете се на тълпата, стояща там, със същата пантомима. Когато роботите -изпълнители се връщат отново в центъра на сцената, един раздразнен човешки служител, скрит в недрата на механизма, бързо нулира всичко, след което го задейства отново.

Hero също направи по -малки диорами, в мащаба на куклено представление, което компенсира липсата им на размер в тяхната още по -сложна, още по -фино усъвършенствана сложност. Един от тях, описан също от неговия производител в Автомати, разказа пълна история, разиграла се в пет отделни сцени. Негов главен герой е Науплий, кралят на гръцкия остров Евбея по време на Троянската война. Синът на Науплий отиде да се присъедини към сблъсъка в Троя като повечето млади гърци с благородно потекло, само за да срещне трагичен край там. Във версията на приказката, чието продължение беше представено тук, синът пресече героя Аякс в един от гърците ’ много вътрешни спорове за стратегията и загуби живота си заради проблемите си.

As the first scene of Hero’s mechanical play begins, the Greeks have sacked Troy at long last and are preparing to return home in triumph. Nauplius, however, has asked the goddess Athena to avenge the murder of his son. Here is how Hero himself describes the action that follows:

At the outset, when the box opened, twelve painted figurines appeared: these were divided into three rows they were made to represent some of the Greeks refitting their ships and busy launching them.

These figurines moved, some sawing, some working with axes, some with hammers, some others using bow-drills and augers, and they made a lot of noise, just like in real life. After sufficient time elapsed, the door closed and opened again, and there was another arrangement the ships, in fact, were shown being launched by the Greeks. After [the box] closed and opened again, nothing appeared in the box except painted sky and sea.

Not long after, the ships sailed in line ahead, and some were out of sight, some in view. Often dolphins swam alongside too, sometimes plunging into the sea, sometimes visible, just like in real life. The sea gradually grew stormy, and the ships ran uninterruptedly. After [the box] closed again and opened, none of the sailing ships was seen, but Nauplius holding up the torch and Athena standing beside him were seen.

Fire blazed up above the box, as if a flame appeared on high from the torch. After [the box] closed and opened again, the wreck of the ships appeared, and Ajax swimming and a machine was raised above the box, and as thunder rumbled in the box itself a bolt of lightning fell on Ajax, and his figure vanished. Thus, when the box closed, the story came to an end.

The invention of Hero that is the most hotly debated of all today was apparently created as just another form of entertaining spectacle. Yet it carried within it the seed of something infinitely more useful. Hero created nothing less than the first documented example of an engine powered by steam — also the first example of a reaction turbine of the sort used in a modern jet airplane.

The device that has become known as Hero’s engine starts with a closed cauldron of water mounted just above a fire pit. The lid on top of the cauldron has two pipes running up to a hollow sphere which is mounted such that it can rotate in place along a single axis. A pair of narrower, L-shaped tubes to nowhere are affixed to the surface of the sphere, their outlets reciprocal to its axis of rotation.

When one kindles a fire below the cauldron, it heats the water inside, producing steam which runs up through the pipes into the sphere, then out through the narrower tubes. This causes the sphere to spin of its own accord. The hotter the fire becomes, the more quickly the sphere will spin, in the midst of a whistling haze of steam. It must have been a very impressive sight for people unaccustomed to seeing non-living objects of any sort moving of their own accord.

Hero’s steam machine. (Публичен домейн)

But we have no evidence that Hero or any of the Alexandrians who followed him ever even thought about turning this parlor trick into a practical machine. Was this down to a colossal lack of vision, as some have wished to believe? Could Hero’s engine have been made to do real, useful work for the people of Alexandria? John G. Landels, a historian of ancient engineering, is decidedly skeptical of the notion.

Could this form of steam engine ever have been used as a practical power source? The answer is, almost certainly not. It operates best at a high speed, and would have to be geared down in a high ratio. Hero could have managed that, since the worm gear was familiar to him, but not without friction loss. Inadequate heat transfer from the burning fuel to the cauldron would keep the efficiency low. It is in the realm of possibility that, given the technology of Hero’s age, overall efficiency might have been as low as one percent. If so, then even if a large-scale model could have been built, to deliver .1 horsepower and do the work of one man, its fuel consumption would have been enormous, about 25,000 B.T.U. per hour. The labour required to procure and transport the fuel, stoke the fire and maintain the apparatus would have been much more expensive than that of the one man it might replace, and the machine would be much less versatile.

Still, one can easily enough imagine Hero’s engine as a stepping stone to a far more useful form of steam engine. Those which powered the Industrial Revolution of the late eighteenth and early nineteenth centuries used steam to drive pistons inside sealed cylinders rather than venting it to the open air for the amusement of spectators. Most of the parts necessary to build just such a contraption were very familiar to Hero. A type of hand-driven pump called a force pump, long in use in Alexandria and elsewhere — in fact, Ctesibius was sometimes claimed to be its inventor — utilized pistons and cylinders and rocker arms uncannily similar to those of an Industrial Revolution-era steam engine. And whilst experimenting with the use of hydraulics to drive fountains, Hero himself designed and made valves adequate enough for this type of steam engine. Could the Industrial Revolution have arrived 1700 years early if this one man had but had a different set of priorities? It’s a tempting thought to contemplate.

In fact, some have been tempted by that thought into making disparaging judgments of Hero the man, portraying him as a natural genius who wasted his gifts on trivialities delivered for personal financial gain. In his authoritative two-volume study Greek Science, Benjamin Farrington writes with something close to sarcasm of how Alexandrian science,

when it lost its ambition to transform the material life of man by being applied to industry, quickly acquired fresh application. It became the handmaid of religion and was applied to the production of miracles in the Serapeum and other temples. To the conscience of the age, these scientific aids to devotion hardly differed in principle from the use of improved lighting effects or the introduction of organ music, which were also achievements of this age. They were intended to create a pious public, to make religion attractive and impressive, and seem to have done so. When science began to flourish again in the modern world, it had another purpose than to deceive.

But was the purpose of Hero’s many inventions really to “deceive?” And did the people who witnessed his “miracles” really believe that they were the products of gods? We can plainly see in many of the texts of the early first century AD that religiosity was in marked decline among the intellectual classes of that period. Many, many authors treated the gods more as metaphors than as living entities, or chose to ignore them altogether. It’s of course possible and even likely that sincere religious belief was more prevalent on the streets of Alexandria than inside the city’s museum and library, but did even these people really believe that the gods were the engines behind Hero’s clockwork miracles? I suspect from the tone of his surviving texts that he saw himself as a showman giving the people a good time with an accompanying wink and nudge, like an ancient P.T. Barnum, and that the people he supposedly duped probably saw his productions in the same light, and willingly suspended their disbelief in the same way that we do when we go to see a stage magician today. The religiosity that would eventually overwhelm the daily life of the Alexandrian streets would be, as we’ll see in later chapters, of a very different character from Hero’s showy pagan spectacles.

The issue of whether Hero should have been doing something “better” — something more serious — with his undeniable genius is a thornier one. On the one hand, it’s true that there are no equivalents of Archimedes’s screw pump or Ctesibius’s water clock in his catalog of inventions, only relatively frivolous tools for commerce or entertainment. But on the other hand, we should not be too quick to judge him, given that we know literally nothing of the man’s circumstances, nothing about what combination of compulsions and opportunities might have led him down the the path he followed. And then, simply providing joy and entertainment to others is a worthy end in itself, one which our modern culture values enormously.

These known unknowns haven’t kept Hero’s apologists from defending the man just as spiritedly as his detractors have condemned him. All sorts of wild possibilities have been mooted by way of justifying his failure to build upon his proto-steam — and proto-jet — engine in particular. Perhaps he actually did keep working on it, only to have it blow up in his face and kill him. Or perhaps it exploded and merely frightened and/or injured him badly enough that he left off further experimentation. Since we know nothing concrete of him beyond our record of his inventions, we must acknowledge both as possibilities at least — although one does have to suspect that an exploded Hero would be a remarkable enough story that some ancient scribe whose writings have reached us would have mentioned it.

In the end, though, debates like these are moot because the fate of steam power in Alexandria never really depended on one man at all. It’s romantic and soothing to our humanistic egos to believe in the decisions of individuals as the hinge of historical fate, and occasionally it’s even a defensible way to think about history — but almost never the history of science and technology. Had steam engines been obviously useful in first-century Alexandria, someone else if not the man himself would have built upon Hero’s work. The real stumbling block to a steampunk Alexandria wasn’t a lack of knowledge of pistons and cylinders, rocker arms and valves, nor even the considerable limitations of ancient metallurgy. It rather came down to the vagaries of economics and culture.

The Industrial Revolution of our actual history ran on coal, a substance which was almost unheard of in ancient Alexandria. The vastly less efficient fuel of wood was commonplace, but still much more expensive than in other cities, what with Egypt being such a timber-poor land. Meanwhile the wealthy elite of Alexandria had millions of laborers already at their disposal. They had no motivation to invest in steam technology as long as human capital was so cheap. Purchasing enough fuel to feed virtually any conceivable ancient steam engine would have cost far more than any value such an engine could add for its owners over simply ordering others to do its work by hand. The cost in drudgery to the laborers was of course another matter entirely, but that’s a hopelessly anachronistic way of thinking about the question.

Lest we be tempted to judge these ancient Alexandrian elites too harshly, we should remember that they had never seen an industrial revolution, and had no idea what such a thing might look like or, indeed, that it might come to exist at all. Likewise, the caste systems that arbitrarily made people of leisure and intellect of a few, poor laborers of most, and slaves of a substantial minority was as deeply intertwined with their society’s conception of itself as the egalitarian ethos is with so many of our own. We can, however, take some solace in noting that some of the groundwork of our modern conception of society, which I as a product of my own times naturally find to be a fairer, juster way to live, would be laid in the Alexandria of the centuries immediately after Hero. Unfortunately, much of the empirical practicality that made his gadgets go would be retired during the same period — retired not only in Alexandria but in most other places as well, and for many, many centuries to come. So, the Industrial Revolution would just have to wait until all of the pieces were finally in place at the same time.

Did you enjoy this article? Please think about supporting the creation of more like it by becoming a Patreon patron!


One of Heron's lasting contributions to science is the syringe, a device he used to control the delivery of air or fluid with precision. The device, as with modern syringes, used suction to keep air or liquid in place and, when the plunger was depressed, this forced the liquid out at a controllable rate. This device, while much larger than the tiny modern syringes, is unmistakably their ancestor.

Heron's fountain was an enigmatic invention, a fountain that seemed to power itself, and used some very sophisticated pneumatic and hydraulic principles. The fountain contained two reservoirs, one of which was filled with water. As water was poured into the upper tray, it flowed down to the first reservoir, where it compressed the air.

This compressed air was forced into the second reservoir, where it forced the water out and created a powerful jet. This device operated until the bottom reservoir became filled with water, when it had to be reset.


Heron of Alexandria and his Aeolipile

The man credited with invention of the aeolipile, identified as either ‘Hero’ or ‘Heron,’ was a Greek who lived in Alexandria, Egypt, from about 10 to 70 A.D. A diagram of the aeolipile built by Hero is shown at the left. In this device, steam was generated by a fire under a closed pot of water. The steam entered the ball through the vertical tubes connecting the ball to the heated pot. The steam escaped from the ball through the tubes that are bent at a 90o angle, so that the jet action from the exhausting steam caused the ball to rotate.

The rotational motion could have been put to productive use driving machinery, but there is no evidence that it was put to that use. It seems that it was mostly a toy or a demonstration that was used in temples.


What did the hero of alexandria invent

What could have developed in Alexandria had the city not been sacked and burned by the Romans? Entertainment seemed to captivate Hero, and some of his most intriguing inventions were designed for audiences. The invention was a steam-powered cannon, fueled by water heated over coals.

(This realization possesses great applications, despite it being contradicted, in certain extreme cases, by Einstein.). Credit Rome, The Fall of Greece and the Rise of Rome: The Role of Pyrrhus and His “Pyrrhic Victories”, Seeing through Art: Waldemar Janusczcak’s Iconoclastic Vision, Making Something Out of Nothing: The History of Zero (from Babylon to Outer Space), Pyramids, Sphinxes, and Aliens?

design worked on the principle that liquids in a closed system seek a common level. For example, Hero of Alexandria (mid-1st century.

Only fragments of other treatises by Heron remain.
Based on Hero’s rescued writings, we know that the scientist and educator had mastery of quite a broad range of subjects. These vending machines allowed each member to receive an equal allotment of holy water without requiring the presence of the priest. A = Square root of√s(s−a)(s−b)(s−c)

By some accounts, Hero invented over 80 novel machines, only a few of which were evidently constructed in his lifetime. Two millennia ago, in the great cosmopolitan center of Alexandria, there lived a man named Hero, a scientific experimenter and inventor who developed breakthrough applications for steam hydraulics, wind power, and even programmable automatons. ° С. 270 bc).

Hero must have been deeply involved in the religious practices ofEgypt under Alexandrian rule.

These included, among others, Metrica, the study of measuring volumes and areas of 2-D and 3-D geometric shapes Mechanica, the study of lifting and moving heavy objects Pneumatica, the study of pneumatics, hydraulics, and other uses for air, steam, and water pressure and Automata, the study of machines built to elicit reactions of wonder, particularly in temples of worship. A prime example of these religion-oriented devices was the “. Harnessing the power of water heated to boil in a virtually closed chamber with two small vents, Hero was able to demonstrate that steam is created in an energetic transfer between two states of water, liquid and gas. However, the invention of the first steam-propelled mechanism, the aeolipile, dates to the first century BC and can be credited to Hero of Alexandria, an Alexandrian scientist and inventor. Нашите редактори ще прегледат изпратеното от вас и ще решат дали да преразгледат статията. It’s tragic to consider that most of his work was lost for nearly two millennia.

Such ponderings, in their humble way, are in service to the inquisitive intellects of Hero and other great scientific thinkers. This is because many of his mechanical inventions attempted to create illusions of divine intervention and activity in the temples of the day. From the Sphinx to the Pyramid of Giza, from ink to agricultural tools, here’s a look at how (and why) they did it.

The ancient Greeks had already been playing around with the uses of steam from the fourth century BC.

A prime example of these religion-oriented devices was the “automatic door opener” that was designed for use as part of a spiritual service. These included, among others. If nothing else, Hero made a lasting contribution to science and medicine with the invention of the syringe. Hero's holy water vending machines could be found in temples across the land.

As the rope was pulled through the device, the knots moved levers which caused actions to happen on the miniature stage.”. Hero’s. Get exclusive access to content from our 1768 First Edition with your subscription.

Included is a derivation of Heron’s formula (actually, Archimedes’ formula) for the area A of a triangle, Using a hidden heat source that cr… An example that really stands out is the ever-needed invention of the self-refilling wine glass. Based on Hero’s rescued writings, we know that the scientist and educator had mastery of quite a broad range of subjects. By signing up for this email, you are agreeing to news, offers, and information from Encyclopaedia Britannica. It ends with the description of an odometer for measuring the distance a wagon or cart travels. Hero’s fire engine was an early marvel of hydraulics. In 1938, Hero’s description of this eclipse allowed science historian Otto Eduard Neugebauer to match it with the event which took place in Alexandria at 11 pm on March 13, 62BC- thus establishing Hero’s period as the first century BC. Heron of Alexandria was one of the finest mathematicians and inventors that the world has ever known. Omissions? According to Leonardo da Vinci, the fourth-century Greek scientist Archimedes invented one of the first steam driven devices in 330BC. His numerous inventions (at least 80 are recorded in his notes) included the first hydraulic-powered fire engine as well as the first deliberate use of wind power in a man-made machine.
Heron of Alexandria, also called Hero, (flourished c. ad 62, Alexandria, Egypt), Greek geometer and inventor whose writings preserved for posterity a knowledge of the mathematics and engineering of Babylonia, ancient Egypt, and the Greco-Roman world.

Waldemar Januszczak is seeking to change that by hosting TV documentaries on art that feature his accessible yet iconoclastic style, making art lively, never stodgy, for his audience. He published a detailed description of a steam-powered instrument called an ‘aeolipile,’ which is also known as ‘Hero’s engine.’ This work is cited by Pappus of Alexandria (fl. Although classical scientists never fully explored the potential of Hero’s aeolipile in ancient times, its technology may have informed steam-based technology even before Papin’s time. Not much. Viewing art can be a solitary, sometimes confounding experience.

” that was designed for use as part of a spiritual service. Mechanica, which is closely based on the work of Archimedes, presents a wide range of engineering principles, including a theory of motion, a theory of the balance, methods of lifting and transporting heavy objects with mechanical devices, and how to calculate the centre of gravity for various simple shapes. He also invented a coin-operated holy water dispenser and a self-powered portable fountain that appeared to operate on its own, not even needing an external water source. According to one writer for, , “the device was controlled by a series of ropes with knots tied in them.


The Afterlife Of Ancient Alexandria

Roman Amphitheater archaeological remains in Alexandria, 4th century AD, via Ancient History Encyclopedia

In 641, Alexandria fell to Arab invaders. Its core population was so devoted to their own version of Christianity, the Coptic Christians remained under Muslim rule, and are still an important group in Egypt today. The center of global learning shifted dramatically with the rise of the Islamic empires, and the city of light is this period, was the beautiful city of Damascus, and later the city of Baghdad.

The great city of ancient Alexandria would eventually be swallowed by the ocean. The great library was burnt at an unknown date that is still heavily debated by scholars. The lighthouse and Alexandria’s other wonders were destroyed by war and decay or buried under sand. Yet Alexandria’s influence would live on the texts produced there would drive the Renaissance and the Islamic golden age.


Гледай видеото: المحرك البخاري . (Декември 2021).