Никола Тесла. Наследие великого изобретателя - Олег Фейгин

Архимед был человеком такого возвышенного образа мыслей, такой глубины души и богатства познаний, что о вещах, доставивших ему славу ума не человеческого, но божеского, не пожелал написать ничего… свое рвение обратил на такие занятия… не сравнимые ни с какими другими, представляющие собой своего рода соревнование между материей и доказательством, и в этом состязании первая являет величие и красоту, второе — точность и невиданную силу: во всей геометрии не найти более трудных и сложных задач, объясненных посредством более простых и прозрачных основных положений. Некоторые приписывают это природному дарованию Архимеда, другие считают, что лишь благодаря огромному труду все до мельчайших частностей кажется у него возникшим легко и без всякого труда.

Как и многие мыслители античности, Архимед был по современным понятиям ученым-универсалом, занимавшимся как абстрактными математическими построениями (особенно его привлекала геометрия), так и прикладными разделами механики, гидростатики и оптики. Кроме того, он проводил и астрономические наблюдения. Несмотря на многие работы в самых разных областях естествознания, этот ученый-изобретатель известен большинству из нас лишь знаменитым возгласом «эврика!», законом для плавающих тел и архимедовым винтом, крутящимся в миллионах шнековых мясорубок по всему миру. Между тем Архимед изобрел десятки удивительных механизмов, сыгравших важную роль при обороне его родных Сиракуз от римского нашествия, возглавляемого полководцем Марцеллом. Античные историки упоминают не только метательные и подъемные машины, нанесшие большой урон римскому войску, но и некие «зажигательные зеркала», уничтожившие часть флота римлян. Эта загадка античной оптической техники до сих пор волнует умы многих историков науки.

Наиболее полное описание истории сожжения Архимедом римских кораблей обнаруживается в фундаментальном сочинении «Римская история», созданном на рубеже нашей эры Диодором Сицилийским. По свидетельству римских историков Плиния Старшего и Сенеки, Архимед много занимался теорией оптики, рассматривая вопросы хода лучей в плоских, выпуклых и вогнутых зеркалах. Среди прочего он исследовал и задачу концентрации вогнутыми зеркалами солнечного света и даже геометрически вычислил расстояние, на котором должен загореться легковоспламеняющийся материал наподобие ткани, пропитанной маслом. Известно и то, что, будучи по своей природе изобретателем, Архимед в совершенстве освоил искусство варки и последующей обработки стекла, создавая зеркала, необходимые ему для исследования практического применения собственных теорий.

Римские историки пишут, что зеркала из бронзы, серебра, золота и стекла были известны еще в глубокой древности и широко распространены в Египте и Финикии. Древние мастера владели многими секретами варки стекла, добавляя в исходную массу свинец, серебро и золото. Это придавало стеклу особые оптические качества: например, сделанные из специального состава стеклянные шары, по словам Плиния, «воспламенялись так, что прожигали одежду», а врачи признавали их действие лучшим для прижигания.

Тайна архимедовых зеркал интересовала многих римских и византийских ученых, пытавшихся понять секреты их конструкции. Тут сразу же возникало много вопросов: было ли шестиугольное зеркало полностью плоским? Каковы были его размеры и пропорции для подвижных четырехугольных зеркал? Каково количество всех зеркальных элементов?

Историков всегда смущала конкурирующая и сильно упрощенная версия, по которой Архимед всего лишь командовал расставленными в определенном порядке солдатами, направлявшими на один из римских кораблей «солнечные зайчики» от своих отполированных бронзовых щитов. По другой версии ученый собрал всех женщин Сиракуз с их зеркальцами и направил тысячи солнечных бликов на флот Марцелла.

Некоторые ученые даже пытались моделировать оптические конструкции античного изобретателя. Такие эксперименты ставил оптик, математик и архитектор VI в. н. э. Анфимий, который, по дошедшим до нас более поздним рассказам, сконструировал оптическую систему из двух десятков зеркал на специальных подвесах. Византийские историки через много столетий так описывали эту модель боевого зеркала Архимеда:

Подставляя этот механизм солнечным лучам, надо было правильно установить центральное зеркало, а потом и остальные, быстро и ловко наклоняя их… так, чтобы солнечные лучи, отраженные этими различными зеркалами, направлялись в ту же точку…

Как и его знаменитый предшественник, Анфимий совершил легендарное испытание своего аппарата и сжег резиденцию местного епископа. Этот мракобес призывал паству уничтожить установку Анфимия как «дьявольское порождение хитромудрого человека». Чем закончилась эта история, хроники умалчивают, но, судя по ряду архитектурных памятников, созданных впоследствии этим зодчим, посрамленный епископ так и не решился отомстить ученому. Было ли «зеркало Анфимия» позднейшей копией «зеркал Архимеда»? Сам Анфимий не скрывал, что к нему попали некие «потаенные чертежи», описывающие оптические открытия Архимеда, среди которых была и принципиальная схема действия «боевых зеркал».

Сожжение кораблей Марцелла (древнеримская настенная роспись)

Когда Марцелл убрал корабли на расстояние, превышающее полет стрелы,

Архимед соорудил особое шестиугольное зеркало. На расстоянии, пропорциональном размеру зеркала, он расположил похожие четырехугольные зеркала, которые можно было перемещать с помощью специальных рычагов и шарниров. Зеркало он обратил к полуденному солнцу, и когда пучки лучей отразились в нем, огромное пламя вспыхнуло на кораблях и с расстояния полета стрелы превратило их в пепел.

Диодор Сицилийский. Римская история

Надо сказать, что в наше время интенсивного поиска альтернативных источников энергии подобные конструкции хорошо известны. Их называют гелиоконцентраторами, и они не только успешно «выкачивают» солнечную энергию, но и плавят сверхтвердые соединения в рамках отрасли, которая называется солнечной металлургией.

Рассказы о чудесном зеркальном оружии Архимеда в эпоху Ренессанса считались не заслуживающим доверия историческим фольклором. А великий французский математик, физик и философ Рене Декарт даже опроверг возможность поджечь корабль с помощью зеркал в одной из своих теоретических работ. В своем труде гениальный создатель аналитической геометрии, современной алгебраической символики и физического механицизма впервые произвел расчеты плотности потока лучистой энергии, необходимого для обширного воспламенения древесины. На основании полученного результата Декарт пришел к выводу, что создание зеркальной системы Архимеда вполне реально, но она будет не поджигать корабли, а всего лишь ослеплять их экипажи, что, по мнению ученого, также является действенным оружием. Выводы Декарта, несмотря на его непререкаемый авторитет, убедили далеко не всех, и в 1747 г. видный французский физик Жорж-Луи Леклерк Бюффон сконструировал оптическую систему уже из двух сотен плоских зеркал. С помощью этого аппарата ему легко удавалось в ясный солнечный день воспламенять деревянные брусья, кроны деревьев и соломенные крыши на расстоянии многих десятков метров. Так физик-экспериментатор наглядно опроверг выводы великого теоретика и утвердительно ответил на вопрос, мог ли Архимед сжечь корабли Марцелла.