Η ΑΥΤΟΜΑΤΗ ΑΦΕΤΗΡΙΑ ΤΩΝ ΑΡΧΑΙΩΝΟΛΥΜΠΙΑΚΩΝ ΑΓΩΝΩΝ
και άλλα άγνωστα αρχαία τεχνολογικά επιτεύγματα
Η αρχή της αρχαίας Ελληνικής επιστημονικής παράδοσης ανάγεται στο απώτερο παρελθόν. Όμως ιστορικά συνήθως τοποθετείται στον στ΄ αι. π.Χ., όταν ο Θαλής ο Μιλήσιος -άγνωστο πως- προέβλεψε μήνες πριν την έκλειψη του Ηλίου, κατά την 28η Μαΐου 585 π.Χ.. Η πρόβλεψη της έκλειψης Ηλίου προϋποθέτει άριστη γνώση του Ηλιοκεντρικού Συστήματος (λανθασμένα θεωρείται ο Αρίσταρχος ως ο θεμελιωτής του ηλιοκεντρισμού· ήταν γνωστός αιώνες νωρίτερα), των αποστάσεων Γης-Ηλίου, Γης-Σελήνης, των τροχιών τους, των ταχυτήτων τους, των διαστάσεών τους κ.λπ..
Στη Σχολή της Μιλήτου (βλ. “Σχολή της Μιλήτου: Ένα πρωτοποριακό Πανεπιστήμιου στου στ΄ αι. π.Χ.“), η οποία με τα σημερινά δεδομένα μπορεί να θεωρηθεί ως ένα πανεπιστήμιο, μια Φυσικομαθηματική Σχολή με την ευρεία έννοια του όρου, διδάσκονταν ο Ηλεκτρισμός κι ο Μαγνητισμός, η δημιουργία των ανέμων, η ψύξη της Γης, ο σχηματισμός των θαλασσών κ.λπ.. Ο Aναξίμανδρος, χρησιμοποιώντας γνώσεις προβολικής Γεωμετρίας, «πρώτος ετόλμησε την οικουμένην εν πίνακι (= χάρτη) γράψαι», ενώ κατασκεύασε και πλανητάριο, όπου δηλούνταν οι κινήσεις του Ηλίου και των πλανητών (Διογ. Λαέρτιος ΙΙ 1-2, Πλίνιος, Historia Νaturalis II 31).
Στη Σχολή του Κρότωνα τέθηκαν από τον Πυθαγόρα (βλ. «Πυθαγόρας και Σχολή του Κρότωνα») οι βάσεις του μαθηματικού οικοδομήματος της ανθρωπότητας (Πυθαγόρειο Θεώρημα, Χρυσή Τομή, ασύμμετροι αριθμοί, απροσδιόριστος ανάλυση ή διοφαντικές εξισώσεις, μαθηματικοί νόμοι για την κατασκευή της μουσικής κλίμακας κ.λπ.). Ακολουθεί η Σχολή των Αθηνών με σπουδαίους μαθηματικούς (Οινοπίδη τον Χίο, Ιπποκράτη τον Χίο, Ιππία, Ζήνωνα τον Ελεάτη κ.λπ.).
«Μηδείς αγεωμέτρητος εισίτω», έγραψε ο Πλάτων στην προμετωπίδα της Ακαδημίας του. (Βλ. «Ο συνδυασμός μαθηματικής και φιλοσοφικής μεθοδολογίας στον Πλάτωνα»). Ορθότατο, γιατί δεν μπορεί να γίνει κατανοητή και να εξηγηθεί η Φύση και οι νόμοι της χωρίς άριστη γνώση Φυσικής, Μαθηματικών κ.τ.λ.. (Βλ. «Όταν η Φιλοσοφία αποκόπηκε από τα Μαθηματικά»). Ο Πλάτων, εκτός από μέγας φιλόσοφος ήταν και μέγας μαθηματικός, αν και αυτό αγνοείται από τους περισσοτέρους.
Ο Λεύκιππος κι ο Δημόκριτος έθεσαν τις βάσεις της Ατομικής Θεωρίας. Ο Αριστοτέλης, που έθεσε τις βάσεις της Λογικής, έγραψε πολλά και καταπληκτικά φυσικά συγγράμματα. (Βλ. «Αριστοτέλεια Ανάλυση»). Ο Απολλώνιος ο Περγαίος εφηύρε τους άξονες συντεταγμένων (το Καρτεσιανό Σύστημα, όπως είναι γνωστό σήμερα) και την Αναλυτική Γεωμετρία. (Βλ. «Ο Απολλώνιος ο Περγαίος θέτει τις βάσεις της Αναλυτικής Γεωμετρίας»). Ο Ευκλείδης στα «Στοιχεία» του περιέλαβε τις έως τότε γεωμετρικές γνώσεις· από τότε η Ανθρωπότητα δεν πρόσθεσε ο,τιδήποτε άλλο.
Ο Αρχύτας ο Ταραντίνος δεν ήταν μόνο θεωρητικός μαθηματικός, αλλά συνδυάζοντας άριστα τη θεωρία με τις εφαρμογές ήταν και άριστος μηχανικός. Κατασκεύασε την περίφημη περιστερά, ένα σώμα ιπτάμενο, όχι με βάση την αρχή της άνωσης (του Αρχιμήδη), αλλά με βάση την ωστική δύναμη (αεριοωθούμενο). Εκσφενδόνιζε την περιστερά στον αέρα με την βοήθεια ενός ελατηρίου κι αυτή με τη δύναμη της αεριοπροώθησης πετούσε αρκετά μέτρα κι ακολούθως έπεφτε.
Ο Εύδοξος ο Κνίδιος μελέτησε τις ανωμαλίες στις τροχιές του Ερμή και της Αφροδίτης, τα δε πρότυπα τροχιών που κατασκεύασε βρέθηκαν υλοποιημένα στον Υπολογιστή των Αντικυθήρων, του οποίου η τεχνολογία με τα περισσότερα από 30 γρανάζια σε εμπλοκή δεν υστερεί σε τίποτε από την τεχνολογία της σύγχρονης Μηχανολογίας. (Βλ. «Η Ιπποπέδη του Εύδοξου και η Ουράνια Μηχανική»). Ο Ήρων ο Αλεξανδρεύς και ο Αρχιμήδης κατασκεύασαν πολλούς αυτοματισμούς ανάλογους του Υπολογιστή των Αντικυθήρων. Ο Αρχιμήδης κατασκεύασε επίσης το τηλεβόλο, στο οποίο θερμαινόταν νερό σε ένα αεροστεγές δοχείο, κι όταν η πίεση γινόταν αρκετή, άνοιγε μία βαλβίδα, και διοχετευόταν απότομα ο υπό πίεση ατμός στην βολίδα, που εκσφενδονιζόταν.
Στο ΘΕΜΑΤΟΛΟΓΙΟ της «Ελεύθερης Έρευνας», στην Ενότητα ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ και ειδικότερα στο τμήμα ΑΡΧΑΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΕΠΙΣΤΗΜΗ μπορείτε να βρείτε κι αρκετά άλλα επιστημονικά επιτεύγματα της Αρχαιότητας, όπως τη διατύπωση του Νόμου της Αφθαρσίας της Ύλης από τον Διογένη Απολλωνιάτη, προηγμένες μεταλλουργικές και υδρομεταλλουργικές τεχνικές παραγωγής φαρμάκων κ.λπ..
Θα παρουσιάσουμε παρακάτω μερικά εντυπωσιακά τεχνολογικά επιτεύγματα της Αρχαιότητας, το οποία όμως, είναι παντελώς άγνωστα όχι μόνο από το ευρύ κοινό, αλλά κι από ένα σημαντικό μέρος της σύγχρονης επιστημονικής κοινότητας. Τα στοιχεία έχουν ληφθεί από το βιβλίο «Ιστορία της Τεχνολογίας και των Αυτομάτων» («Σύγχρονη Εκδοτική», Αθήνα, 2005), το οποίο συνέγραψαν οι: Δημήτρης Καλλιγερόπουλος, Μηχανολόγος – Ηλεκτρολόγος Ε.Μ.Π., Δρ. Τεχνικών Επιστημών, καθηγητής τμ. Αυτοματισμού Τ.Ε.Ι. Πειραιά και η Σουλτάνα Βασιλειάδου, Τεχνολόγος Μηχανικός Αυτοματισμού, Μ.Sc. in Information Engineering, Ph.D. in Systems and Mathematical Modelling, City University, London. (Copyright © κειμένου και σχεδίων 2005: Δ. Καλλιγερόπουλος, Σ. Βασιλειάδου.)
Ο Θαλής σχεδιάζει την εκτροπή του ποταμού Άλυ
Μέσα στην ιστορική περιγραφή των εκστρατειών του Κροίσου κατά των Περσών εντάσσει ο Ηρόδοτος την περιγραφή ενός μεγάλου τεχνικού έργου της Αρχαιότητας, την αλλαγή της κοίτης του ποταμού Αλυ, που μελέτησε και επέβλεψε ο Θαλής ο Μιλήσιος.
Ο Ηρόδοτος αναφέρεται στην Ελληνική παράδοση, που λέει, ότι: «Ο Θαλής μέσα στο στρατόπεδο του Κροίσου έκανε το ποτάμι να αλλάξει την πορεία του ρέοντας περιμετρικά γύρω από το στρατόπεδο» (175). Και συνεχίζει επιχειρώντας μια αναλυτική τεχνική περιγραφή του μεγάλου έργου: «Να πως έκανε ο Θαλής το έργο: Άρχισε να σκάβει πάνω από το στρατόπεδο μια βαθιά διώρυγα, ημικυκλική, ώστε να περικλείει το στρατόπεδο, που το είχαν στήσει πίσω από το ποτάμι. Έτσι εκτρέπεται ο ποταμός από την αρχαία του κοίτη και ρέει κατά μήκος της νέας διώρυγας. Και αφού περάσει γύρω από το στρατόπεδο ξαναχύνεται πάλι στην παλιά τον κοίτη» (175).
|
Η εκτροπή του ποταμού Άλυ από το Θαλή το Μιλήσιο (κάτοψη και τομή). Σχέδιο Δ. Καλλιγερόπουλος. |
Σχετικά με τη λειτουργία του έργου αναφέρει: «Το αποτέλεσμα ήταν να χωριστεί στη μέση γρήγορα ο ποταμός και να γίνει διαβατός και στα δυό του μέρη. Υπάρχουν όμως και εκείνοι που λένε, ότι η παλιά κοίτη του ποταμού αποξηράνθηκε. Αυτό όμως δεν το παραδέχομαι. Γιατί τότε πως θα περνούσαν πάλι το ποτάμι, όταν θα γύριζαν πίσω;» (175).
Τα δύο βασικά, που θέτουν οι αμφιβολίες αυτές του Ηροδότου, η πλήρης αποξήρανση της παλαιάς κοίτης του ποταμού κατ' αρχάς και η αναστρεψιμότητα του έργου κατά δεύτερον θα μπορούσαν ίσως να επιτευχθούν: πρώτον με μία βαθύτερη εκσκαφή στο αριστερό άκρο της διώρυγας, ώστε να επιτυγχάνεται η εκροή των νερών του ποταμού προς τη διώρυγα και η διατήρηση της κοίτης της διώρυγας κάτω από το επίπεδο της παλαιάς κοίτης του ποταμού και δεύτερον με ένα κινητό φράγμα στο ίδιο άκρο της διώρυγας ή με διαδοχικές επιχωματώσεις στο σημείο αυτό, που θα επέτρεπαν την επαναφορά του ποταμού στην παλαιά του κοίτη.
| O αυτόματος μηχανισμός αφετηρίας του Ολυμπιακού ιπποδρόμου Στο έκτο βιβλίο του έργου «Ελλάδος περιήγησις», «Ηλιακά Β΄», ο Παυσανίας ασχολείται ιδιαίτερα με την περιγραφή της Ολυμπίας και των Ολυμπιακών Αγώνων, που διεξάγονταν σ' αυτήν. Στο κεφάλαιο 20 περιγράφει το Ολυμπιακό στάδιο και τον ιππόδρομο, για τον οποίο αναφέρει: «Περνώντας το στάδιο, όπου κάθονται οι ελλανοδίκες, υπάρχει ο χώρος του ιπποδρόμου και η αφετηρία των αλόγων. Η αφετηρία αυτή έχει το σχήμα της πλώρης ενός πλοίου με το έμβολο στραμμένο προς το διάδρομο… Στην άκρη τον εμβόλου βρίσκεται ένα δελφίνι φτιαγμένο από χαλκό και προσαρμοσμένο πάνω σε ξύλινο δοκάρι… Σε κάθε Ολυμπιάδα κατασκευάζεται από άψητους πλίνθους ένας βωμός, επιχρισμένος εξωτερικά με κονίαμα, τοποθετημένος περίπου στη μέση της πλώρης. Πάνω στο βωμό βρίσκεται χάλκινος αετός, με απλωμένα σε όλο τους το μήκος τα φτερά του. Ο Αφέτης, ο υπεύθυνος για την εκκίνηση των άλογων, βάζει σε κίνηση το μηχάνημα (μηχάνημα είναι και αρχαίος όρος), που βρίσκεται μέσα στο βωμό. Και είναι φτιαγμένο με τέτοιο τρόπο, ώστε να κάνει τον αετό να αναπηδά και να πετάγεται τόσο ψηλά, που να γίνεται ορατός από τους θεατές, ενώ (ταυτόχρονα) το δελφίνι πέφτει στο έδαφος». (Παυσανίας, Ελλάδος Περιήγησις, 6, 20, 10). Ο Παυσανίας αναφέρει ρητά πως: «Ο Κλεοίτας, γιος του Αριστοκλέους, ήταν ο πρώτος που σκέφτηκε, εφεύρε και κατασκεύασε τους μηχανισμούς της αφετηρίας τον Ολυμπιακού ιπποδρόμου». Αναφέρει μάλιστα και έναν δεύτερο μηχανικό, τον Αριστείδη, που βελτίωσε το ίδιο μηχάνημα με δικές του καινοτομίες (6, 20, 14). Η μηχανή εκτόξευσης χάλκινου αετού στην αφετηρία του Ολυμπιακού ιπποδρόμου, έργο του μηχανικού Κλεοίτα. Σχέδιο Δ. Καλλιγερόπουλος. Η απαιτούμενη ενέργεια για την κίνηση του μηχανισμού ήταν εδώ μηχανική, προερχόταν δηλαδή από την πτώση του χάλκινου δελφινιού, που ήταν ίσως γεμάτο μολύβι. Τέτοιου είδους εξάλλου εσωτερική ενέργεια προερχόμενη από την πτώση ενός μολύβδινου βάρους έχουν πάμπολλα Ελληνικά αυτόματα. Η ενέργεια αυτή μεταβιβαζόταν στο «μηχάνημα» μέσω του κανόνα και ενισχυόταν ίσως από την «ύσπληγγα», που το συγκρατούσε, ένα σύστρεμμα νεύρων δηλαδή, προσαρμοσμένο στην άρθρωση του, όμοιο με αυτό που είχαν οι καταπέλτες και οι μηχανισμοί στις αφετηρίες των δρομέων. Σε τέτοιες «ύσπληγγες» αναφέρεται εξάλλου και ο Παυσανίας για τις εδώ αφετηρίες των αλόγων. Το ίδιο «μηχάνημα» θα μπορούσε να είναι ένα μηχανικό-πνευματικό σύστημα, όπου η απαιτούμενη πίεση για την εκτόξευση του αετού θα παραγόταν μέσα σε έναν τορνεμένο θάλαμο συμπίεσης, μια καταθλιπτική αντλία, εφοδιασμένη με μια κατάλληλα ρυθμισμένη βαλβίδα εξόδου. Αυτή η μηχανική τεχνική αντίληψη είναι προάγγελος των μεγάλων επινοήσεων, που οδήγησαν αιώνες αργότερα στην Eυρωπαϊκή βιομηχανική επανάσταση. |
|
Έλεγχος στάθμης υγρού με μηχανική βαλβίδα κατά τον Ήρωνα. Σχέδιο Δ. Καλλιγερόπουλος. |
 |
Έλεγχος στάθμης υγρού με μηχανική βαλβίδα
Στο έργο του Πνευματικά Β, Θεώρημα 31, ο Ήρων περιγράφει ένα μηχανισμό ελέγχου στάθμης με μηχανικό ελεγκτή: «Από το στόμιο ενός αγγείου ένα ποτήρι γεμίζει κρασί. Κι όσο κρασί πάρει κανείς από το ποτήρι, τόσο θα ρεύσει σ' αυτό από το στόμιο του αγγείου…. Όταν τα αγγεία Π και ΣΤ είναι κενά, ο πλωτήρας Ρ ακουμπά στον πυθμένα του αγγείου ΣΤ και το στόμιο ΓΑ μένει ανοιχτό. Το κρασί τότε ρέει απ' αυτό και στα δύο δοχεία ΣΤ και Π, οπότε ανυψώνεται ο πλωτήρας και κλείνει το στόμιο, μέχρις ότου πάλι αφαιρέσουμε κρασί από το ποτήρι».
Έχουμε και εδώ ένα Κλειστό Σύστημα Ελέγχου. Η Ανάδραση υλοποιείται μέσω του πλωτήρα και ο έλεγχος μέσω του μηχανικού ζυγού και της βαλβίδας.
Το Ωρολόγιο του Κτησίβιου
Η επινόηση νέων Κλειστών Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου προέκυψε από την ανάγκη να εξασφαλιστεί μια αυτοελεγχόμενη γραμμική λειτουργία των υδραυλικών Ωρολογίων. Στον τομέα αυτό διέπρεψαν οι μεγάλοι Αλεξανδρινοί μηχανικοί. Πρώτος από αυτούς ο Κτησίβιος (308-246 π.Χ.) κατασκεύασε ένα υδραυλικό Ωρολόγιο, πιθανόν το αρχαιότερο του είδους, που περιείχε μιαν εξαιρετικά ενδιαφέρουσα επινόηση.
Ιδού αρχικά η γενική περιγραφή του Ωρολογίου: «Νερό ρέει με σταθερή ροή από ακροφύσιο μέσα σε μεγάλο δοχείο και ανυψώνει πλωτήρα (Π), στον οποίο είναι προσαρμοσμένος κανόνας και πάνω σε αυτόν αγαλματίδιο, που λειτουργεί ως δείκτης και δείχνει τις Ώρες πάνω σε μία κατακόρυφη παραστάδα, η κλίμακα της οποίας μεταβάλλεται με προσθήκη ή αφαίρεση “παρεμβλημάτων” ανάλογα με τις αυξομειώσεις της διάρκειας των ωρών. Στον κανόνα είναι επίσης προσαρμοσμένος οδοντωτός τροχός, που κινεί κατακόρυφο τύμπανο με χαράξεις κάθετες για τους μήνες και εγκάρσιες όχι όμως παράλληλες για τις ώρες, έτσι ώστε να συνυπολογίζεται η μεταβολή της διάρκειας των ωρών ανά μήνα. Στον οδοντωτό τροχό επίσης είναι συνδεδεμένα άλλα τύμπανα και μηχανισμοί που προκαλούν διάφορες πολύπλοκες κινήσεις, τα λεγόμενα “πάρεργα”». (Βιτρούβιος, Περί Αρχιτεκτονικής 9.8.5-7).
 |
Το Ωρολόγιο του Κτησίβιου. (Σχέδιο Δ. Καλλιγερόπουλος). |
Όλος αυτός ο σύνθετος μηχανισμός του Ωρολογίου δεν θα μπορούσε να λειτουργήσει με ακρίβεια, αν δεν είχε εξασφαλίσει την αρχική σταθερή ροή του νερού από το χρυσό, κατά τον Βιτρούβιο, ακροφύσιο. Αυτή η σταθερή ροή μπορούσε να επιτευχθεί μέσω του ελέγχου στάθμης του νερού στο αρχικό δοχείο παροχής, η περιγραφή του οποίου έχει ως εξής: «Ο έλεγχος της ροής (στο δοχείο σταθερής ροής) επιτυγχάνεται ως εξής: Κατασκευάζονται στον τόρνο δύο κώνοι, ο ένας συμπαγής και ο άλλος κοίλος (αρσενικός – θηλυκός), έτσι ώστε να ταιριάζουν ακριβώς ο ένας μέσα στον άλλο. Με ένα τέτοιο σύστημα πλωτήρα – ακροφυσίου μπορεί η εισροή του νερού στο δοχείο να γίνεται πιό γρήγορα ή πιό αργά». (Βιτρούβιος, Περί Αρχιτεκτονικής 9.8.6).
Δράκοντας πίνει νερό
Ο Φίλων (250 π.Χ.) πέρασε μεγάλο μέρος της ζωής του στην Αλεξάνδρεια και έγραψε το σημαντικότερο Τεχνικό Εγχειρίδιο της Ελληνιστικής Αρχαιότητας, το περίφημο έργο: «Μηχανική Σύνταξις», που περιείχε εννέα βιβλία, εκ των οποίων μόνο τα «Πνευματικά» σώθηκαν και μάλιστα σε Αραβική μετάφραση. Στα «Πνευματικά» περιλαμβάνονται μερικές από τις σημαντικότερες εφαρμογές πνευματικών και υδραυλικών συστημάτων, όπως τα σιφώνια, συστήματα ελέγχου στάθμης υγρού, πνευματικοί μηχανισμοί με πουλιά που τραγουδούν, αυτόματοι νιπτήρες, διάφοροι τύποι αντλιών και μερικές πρώτες εφαρμογές αυτοκίνητων μηχανών.
|
Δράκοντας πίνει νερό, όταν ο Παν περιστρέφεται. |
 |
Ιδού, ένα τέτοιο παράδειγμα: Στο κεφάλαιο 59 περιγράφεται ένα υδραυλικό αυτόματο, το οποίο παριστάνει έναν δράκοντα και έναν Πάνα μπροστά από μία κρήνη. Ο δράκοντας πίνει νερό μόνο όταν ο Πάνας τον αποστρέφεται. Αναλυτική περιγραφή του αυτόματου αυτού βρίσκουμε στον Ήρωνα τον Αλεξανδρινό (Πνευματικά Α 30).
* * *
Την προχριστιανική εποχή λοιπόν, ήταν ήδη προ αιώνων θεμελιωμένες όλες οι Επιστήμες σε γερές βάσεις κι είχαν φθάσει σε επίπεδα άφθαστης τελειότητας, υπήρχε άριστη γνώση του Ηλιακού μας Συστήματος, ενώ τεχνολογικά βρίσκονταν τουλάχιστον στην Εποχή του Ατμού. Η Επιστήμη ανακάλυψε πάλι τη δύναμη του ατμού μόλις τον ιη΄ αι. μ.Χ., αλλά μέσα σε δύο μόλις αιώνες έστειλε τον άνθρωπο στη Σελήνη. Εάν η επιστημονική πρόοδος δεν είχε διακοπεί τότε, η Ανθρωπότητα, που διέθετε όλες τις απαραίτητες προϋποθέσεις -κατά λογική αναγκαιότητα- θα είχε κατακτήσει το Διάστημα το αργότερο τους πρώτους μ.Χ. αιώνες.
Αναρωτιέται κανείς, πού θα είχε φθάσει στις μέρες μας η Ανθρωπότητα, και πως θα ήταν η ζωή μας σήμερα, εάν δεν είχε μεσολαβήσει η τροχοπέδη του χριστιανικού Μεσαίωνα, που εξαφάνισε για 1.000 τουλάχιστον χρόνια όλες τις έως την κυριαρχία της Ασιατικής Θεοκρατίας επιστημονικές κατακτήσεις του ανθρώπου.
Γιάννης Λάζαρης
Ηλεκτρολόγος-Μηχανολόγος Ε.Μ.Π.
