Гиперболоид Архимеда сжег римский флот?!

Древнегреческий ученый Архимед (ок. 287-212 гг. до н. э.) прославился не только рядом выдающихся открытий, но и активным участием в обороне своего родного города Сиракузы от римлян. Изобретенные им различные боевые устройства и механизмы наносили огромный урон противнику. Особенно любопытна информация о том, что гениальный ученый с помощью зеркал умудрился сжечь римский флот.

Сиракузы против римлян

Сиракузы были родным городом гениального древнегреческого ученого Архимеда. Когда Сиракузы стали союзником Карфагена во Второй Пунической войне, римляне решили захватить и разрушить этот город. Они считали, что на это им потребуется всего несколько дней, но сильно просчитались: Сиракузы держали оборону почти два года. Так долго противостоять могущественному врагу горожане смогли только благодаря Архимеду и его боевым машинам.

Как только возникла угроза для Сиракуз, ученый предложил правителю города Гиерониму использовать все его наработки и изобретения в военной сфере для обороны от неприятеля. Конечно, помощь Архимеда с благодарностью была принята. Горожане с энтузиазмом принялись под руководством ученого сооружать различные боевые устройства – катапульты, стрелометы и др. Над устройством некоторых из этих боевых механизмов до сих пор ломают головы ученые.

Взять хотя бы знаменитые «Клешни Архимеда». С помощью этого хитроумного приспособления из моря буквально выдергивались корабли римлян, подходящие слишком близко к берегу, и с высоты швырялись на скалы. По описаниям «клешни» напоминали гигантские железные руки, которые на мощных балках висели над гаванью. Как ими управляли и как удавалось обеспечить такой прочный захват и огромную грузоподъемность? Это осталось тайной Архимеда.

Немалый интерес вызывает информация о том, что в то время Архимед умудрился изобрести даже пушку! Она посылала ядра в неприятеля, но без применения пороха, а с помощью пара. По сообщению Плутарха, римляне были в ужасе от этого устройства, напоминающего «удлиненную трубу». Пушка Архимеда представляла собой ствол, на треть вставленный в жаровню, рядом с ней был котел с водой. Когда ствол раскалялся, из котла в него подавалась порция воды; мгновенно испарившись, она превращалась в пар, выталкивающий ядро.

Итак, со стороны моря добиться успеха римлянам не позволяли грозные «Клешни Архимеда», а со стороны суши на легионеров обрушивались тучи стрел, выпускаемых из специальных стрелометов. Доспехи римлян не спасали их от этого грозного оружия, стрелы легко пробивали их, нанося наступавшим непоправимый урон. Если к этому добавить огромные камни, выпущенные из мощных катапульт Архимеда, то легионерам не позавидуешь. Падающие с неба глыбы легко крушили осадные башни, оставляя от римских солдат лишь мокрое место.

О значении Архимеда для успешной обороны Сиракуз древнегреческий историк Полибий написал следующее: «Такова чудесная сила одного человека, одного дарования, умело направленного на какое-либо дело… римляне могли бы быстро овладеть городом, если бы кто-либо изъял из среды сиракузян одного старца. Но так как этот один был среди сиракузян, они не дерзали нападать на город».

Зеркала, сжигающие корабли

Без сомнения, наиболее интригующей является информация о том, что Архимед с помощью специальных зеркал смог на расстоянии сжечь корабли римлян. Столь необычное применение зеркал подробно осветил древнегреческий писатель Лукиан (II век н. э.). Если ему верить, Архимед соорудил большое шестиугольное зеркало, состоящее из маленьких четырехугольных зеркал, закрепленных на шарнирах.

Каждое из небольших зеркал приводилось в движение цепным приводом, при этом происходило изменение их угла поворота. Это позволяло подобрать их углы поворота таким образом, чтобы сфокусировать отраженные солнечные лучи в одной точке. Именно с помощью этой системы зеркал, согласно Лукиану, Архимед и поджег римские корабли.

Стоит отметить, что описания зеркального «гиперболоида» Архимеда порой существенно отличаются друг от друга. Например, византийский математик и архитектор Анфимий (VI век) в своем труде «О чудесных механизмах» описывает боевое зеркало Архимеда как восьмиугольную раму с установленными на ней 25 большими квадратными бронзовыми зеркалами. Они были сориентированы таким образом, что фокусировали солнечный зайчик в одну точку.

Однако есть и другие версии, описывающие более простое применение зеркал гениальным ученым. Согласно одной из них, Архимед применил для поджигания римских кораблей отполированные до блеска щиты солдат и обычные зеркала. По его приказу воины выстроились на крепостной стене и сфокусировали отраженные солнечные лучи на кораблях противника. Когда солнечные зайчики «сбегались» в одну точку, вражеский корабль почти мгновенно загорался.

Пожалуй, самый простой вариант говорит о том, что Архимед обратился к женщинам Сиракуз и призвал их собраться на крепостной стене, взяв с собой зеркала или отполированную до блеска медную посуду. С помощью принесенных «спецсредств» горожанки направили отраженные солнечные лучи на римские корабли. Когда множество солнечных зайчиков удавалось сфокусировать на том или ином корабле, он загорался.

Это всего лишь красивая легенда?

С древних времен и до наших дней ученые и историки спорят о том, было ли сожжение римского флота с помощью зеркал реальностью или всего лишь легендой, выдуманной почитателями гениального ученого. Главным аргументом скептиков является тот факт, что в трех дошедших до нас описаниях осады Сиракуз, принадлежащих Полибию, Титу Ливию и Плутарху, нет никакого упоминания о применении в боевых действиях зеркал.

Полибий писал об осаде и падении Сиракуз примерно через 50 лет после этого исторического события. Обычно он очень тщательно описывал применяемые в войнах оружие и различные боевые устройства. Вот поэтому полагают, что он вряд ли мог пропустить столь любопытный факт использования зеркал в военных целях. Однако известна и крайняя недоверчивость этого историка. Возможно, у него имелась информация о «лазере» Архимеда, но он посчитал ее до того невероятной, что не рискнул упомянуть о ней в своем труде.

Не пишут о зеркалах и Тит Ливий с Плутархом, и это не удивительно, ведь они создавали свои труды уже после Полибия, а авторитет этого историка для них был очень высок. Уже в начале XVII века астроном Кеплер и физик Декарт, проанализировав доступные им сведения о зеркальном устройстве Архимеда, пришли к выводу, что все сообщения о зеркалах, сжигающих на расстоянии корабли, были вымыслом.

Так, Рене Декарт в своем труде «Диоптрика» написал: «Только люди, не слишком сведущие в оптике, убеждены в реальности многих небылиц; эти зеркала, с помощью которых Архимед якобы сжег издали корабли, либо были чрезвычайно велики, либо, что вероятнее, вовсе не существовали». Столь негативное мнение знаменитых ученых обо всей этой истории с сожжением римских кораблей привело к тому, что длительное время ее стали считать лишь красивой легендой.

Подпалил соседа, доказав правоту Архимеда

Кеплер и Декарт сделали свое отрицательное заключение на основании определенных расчетов, но никаких практических опытов не проводили, не видя в них никакого смысла. Между тем на протяжении столетий не раз находились люди, которые практически доказывали реальность использования зеркал для дистанционного воспламенения древесины, из которой, как известно, и строились римские корабли. В VI веке н. э. уже упомянутый выше Анфимий, стараниями которого был возведен знаменитый храм Софии в Константинополе, провел вполне успешный опыт с «поджигающими » зеркалами. Ученый где-то раздобыл неизвестные в наше время описания зеркал Архимеда и соорудил систему из 25 зеркал, которую тут же опробовал на доме постоянно выводящего его из себя зловредного соседа. Дом соседа мгновенно вспыхнул и сгорел дотла! Так Анфимий реально доказал, что зеркала Архимеда – это не миф.

Конечно, скептики из-за давности всей этой истории могут посчитать ее за очередной миф, но возможность боевого применения зеркал доказывали и в гораздо более поздние времена. Так, в 1747 году французский ученый Жорж-Луи Леклерк де Бюффон пришел к выводу, что поджечь дерево на расстоянии можно с помощью и не очень больших зеркал. Вспомним, что Декарт допускал подобное лишь при наличии лишь значительных зеркальных поверхностей.

Бюффон не только сделал такой вывод, но и проверил его на практике. С помощью созданной им системы из 128 плоских зеркал он не только поджег с расстояния в 50 метров просмоленную доску, но даже расплавил серебро и свинец. Казалось бы, его опыты полностью доказали возможность боевого применения зеркал Архимедом, однако о них со временем благополучно позабыли, и история с сожжением римских кораблей опять стала восприниматься на уровне мифа.

Уже в наши дни нашлись энтузиасты, которые решили во что бы то ни стало доказать правоту Архимеда. Среди них был греческий инженер-механик Иоанне Сакас. Он не стал проводить теоретические изыскания и озадачивать себя расчетами, а просто в 1973 году провел реальный практический эксперимент. Он собрал 70 добровольцев, вручил каждому по зеркалу размером 91 х 50 см и расставил на берегу бухты. По его сигналу все они поднимали зеркала и наводили солнечные зайчики на лодку с просмоленным корпусом, стараясь совместить их в одной точке. Когда подавляющая часть отраженных солнечных лучей попала в одну точку, лодка загорелась!

В 2005 году был проведен еще один аналогичный успешный эксперимент. Его авторами и участниками были профессора и студенты Массачусетского технологического института (США). Для проведения эксперимента они закупили 129 квадратных зеркальных плиток размером 30 х 30 см, их установили на полукруглой конструкции в 50 м от макета корабля длиной в три метра. Одно из зеркал сделали «прицельным», обозначив на нем клейкой лентой крест. Когда этот крест навели на корпус деревянной модели, в эту точку стали нацеливать и остальные зеркала, которые после этого закрывали материей.

Когда все зеркала нацелили в одну точку, с них при солнечной погоде сдернули материю. На модели корабля возникло яркое световое пятно, уже через несколько минут показался дым, затем последовала вспышка и макет загорелся. Как показали измерения, температура в отраженном солнечном пятне достигла 593 градусов! Такой же эксперимент позже провели и с моделью, находящейся на воде, и опять успешно. Таким образом, практически была доказана
возможность того, что Архимед с помощью зеркал мог на самом деле поджечь римские корабли.

Однако, по мнению итальянских исследователей, с сожжением римского флота все было гораздо проще. Зеркала на самом деле применялись, но не они поджигали вражеские корабли. По мнению ученых, Архимед приспособил зеркала в качестве своеобразного «лазерного прицела» к катапультам и внушительным самострелам. Отраженный зеркалами свет не только помогал точно наводить метательные аппараты, но и слепил противника. Когда солнечный зайчик оказывался на парусе вражеского корабля, спускалась тетива и зажигательная стрела, попадая в парус, поджигала его.

«Солнечная пушка» Гитлера

Любопытно, что опыт Архимеда с использованием отраженного зеркалом солнечного света в боевых целях в свое время решили применить немецкие нацисты. Отправной точкой послужила идея, предложенная еще в 1923 году физиком и инженером австровенгерского происхождения Германом Обертом. Ученый предложил вывести на земную орбиту гигантское зеркало, которое отражало бы солнечный свет и решило бы проблему ночного освещения городов.

Оберт явно был оптимистом: по его расчетам, проект можно было осуществить уже к 1938 году, на это требовалось около 3 миллионов марок. По плану ученого светоотражатель полагалось расположить на высоте 22 236 километров над Землей. Интересно, что подобный проект существовал и в СССР, однако наши ученые пришли к выводу о большой его стоимости и весьма сложном обслуживании. После этого все работы по этому направлению свернули.

А вот нацисты в свое время не очень задумывались об освещении ночных городов: они решили, что с помощью фокусирования солнечного света огромным зеркалом с орбиты можно испепелять целые города и армии противника. На решение этой задачи были выделены большие средства, предполагалась ее реализация через 50 лет. К счастью, в 1945 году фашистский режим пал и космическим планам Гитлера не суждено было осуществиться.