10 крутих інженерних хитрощів, яким нас навчили римляни (11 фото)

У якихось речах стародавні римляни були гарні, у якихось – ні. Щодо абстрактних наук та літератури, вони завжди були в тіні своїх грецьких сусідів. Їхня поезія ніколи не досягала великих висот, їхня філософія стоїцизму та епікуреїзму була запозичена, і будь-хто, хто коли-небудь використовував римські цифри, знає, наскільки складною була ця система навіть для простої арифметики.





Якщо ви хотіли, щоби хтось пояснив геометрію, потрібно було б шукати грека. Якщо ви хотіли, щоб хтось побудував вам плавучий міст, каналізаційну мережу або зброю, яка могла стріляти палаючими кулями зі гравію та смоли на відстань понад 270 метрів, ви шукали б римлянина. Те, що нам дали греки, - це блискучі архітектурні, організаційні та інженерні здобутки Риму, які виділяють його серед давніх народів. Незважаючи на те, що їхні знання математики були елементарними, вони конструювали моделі, експериментували та будували настільки міцно, наскільки це було можливо, щоб компенсувати їхню нездатність розраховувати навантаження та вагу. Результатом став комплекс будівель та архітектурних споруд, від мосту Ліміра у Туреччині до стіни Адріана у Сполученому Королівстві.

З такою кількістю блискучих прикладів, багато з яких все ще перебувають у відмінному стані, важко не засвоїти кілька уроків про те, як створювати довговічні конструкції.

У цій статті ми розглянемо 10 найкрутіших інженерних досягнень Риму.

Купол

Наші величезні склепінчасті арки, величезні атріуми (до речі, латинське слово), порожнисті сталеві та скляні хмарочоси, і навіть проста гімназія середньої школи - всі ці споруди були немислимі у стародавньому світі.

До того, як римляни вдосконалили купольне будівництво, навіть найкращим архітекторам доводилося стикатися з проблемою важкого кам'яного даху, усеюючи приміщення храмів та громадських будівель колонами та несучими стінами. Навіть найбільші архітектурні споруди - Парфенон і піраміди - були набагато вражаючі зовні. Усередині був темний замкнутий простір.



Купол Пантеону у Римі

Римські бані, навпаки, були просторими, відкритими і вперше в історії створювали реальне відчуття внутрішнього простору. Грунтуючись на усвідомленні того, що принципи арки можуть бути повернені в трьох вимірах для створення форми, що має таку ж підтримуючу силу, але ще більшу площу, купольна технологія підкріплювалася наявністю бетону, ще однією римською інновацією, яку ми обговоримо пізніше в цій статті. Ця речовина розливалася у форми на дерев'яних підмостках, залишаючи після себе тверду та міцну оболонку купола.

Облогова війна

Як і багато інших технологій, римська облогова зброя в основному була розроблена греками, а потім удосконалена римлянами. Балісти, по суті, гігантські арбалети, які могли стріляти великими каменями під час облоги, здебільшого були конструкціями трофейної грецької зброї. Використовуючи петлі зі скручених сухожиль тварин для отримання енергії, балісти працювали майже як пружини в гігантських мишоловках і могли запускати снаряди на відстань до 457 метрів. Оскільки воно було легким і точним, ця зброя могла бути оснащена дротиками або великими стрілами і використовуватися для поразки війн противника (як протипіхотна зброя). Балісти також використовувалися для ураження невеликих будівель під час облоги.





Онагр - катапульта

Римляни також винайшли власні облогові машини, звані онаграми (названі на честь дикого осла і його потужного удару), щоб кидати великі камені. Хоча вони також використовували пружні жили тварин, вонагри були набагато потужнішими міні-катапультами, які стріляли з пращі або відра, наповненого круглим камінням або горючими глиняними кулями. Вони були набагато менш точними, ніж балісти, але потужнішими, що робило їх ідеальними для руйнування та підпалу стін під час облоги.

Бетон

Що стосується інновацій у будівельних матеріалах, важко перевершити рідкий камінь, який легший і міцніший за звичайний. Сьогодні бетон настільки увійшов до нашого повсякденного життя, що легко забути, наскільки він революційний.

Римський бетон являв собою особливу суміш щебеню, вапна, піску та пуццолана, вулканічного попелу. Суміш не тільки могла бути налита в будь-яку форму, для якої ви могли побудувати дерев'яну форму, вона була набагато міцнішою, ніж будь-яка з її складових частин. Хоча спочатку він використовувався римськими архітекторами для створення міцних підстав для вівтарів, починаючи з 2 століття до нашої ери, римляни почали експериментувати з бетоном, щоб створити більш вільні форми. Їхня найвідоміша бетонна споруда, Пантеон, який після двох тисяч років досі залишається найбільшою неармованою бетонною спорудою у світі.



Пантеон, через понад дві тисячі років досі залишається найбільшою неармованою бетонною спорудою у світі.

Як ми згадували раніше, це було серйозним покращенням старих етруських та грецьких прямокутних стилів архітектури, які вимагали всюди важких стін та колон. Більше того, бетон як будівельний матеріал був дешевим та пожежобезпечним. Він також міг поринати під воду і був досить гнучким, щоб пережити землетруси, що періодично обрушуються на вулканічний Італійський півострів.

Дороги

Неможливо згадати римську інженерію, не кажучи про дороги, які були настільки добре побудовані, що багато хто з них використовується досі. Порівнювати наші власні асфальтовані дороги з давньоримською дорогою - все одно що порівнювати дешевий годинник зі швейцарською версією. Вони були міцними та довговічними.

Найкращі римські дороги будувалися за кілька етапів. Спочатку робітники викопували землю приблизно на 0,9 метра там, де мала проходити запланована дорога. Потім на дно траншеї закладали широкі та важкі кам'яні блоки, які потім покрили шаром землі чи гравію, щоб забезпечити дренаж. Нарешті верхній шар був вимощений плитами з виступом у центрі для стікання води. Загалом римські дороги були завтовшки близько 0,9 метра і надзвичайно стійкі до руйнівних дій часу.



Апієва дорога в стародавньому Римі

У типовій римській манері інженери Імперії наполягали на використанні в першу чергу прямих ліній для своїх доріг і прагнули долати перешкоди, а не оминати їх. Якщо був ліс, то його вирубували. Якщо там був пагорб, то вони прокладали тунель через нього. Якщо було болото, то його осушували. Звичайно, недоліком цього типу будівництва доріг є величезна кількість необхідних робочих рук, але робоча сила (у вигляді тисяч рабів) була чимось, що у древніх римлян завжди було надміру. До 200 року нашої ери було понад 85 295 кілометрів основних доріг, що перетинають Римську імперію.

Каналізація

Великі колектори Римської імперії - одна з найдивніших конструкцій інженерної думки, оскільки вони спочатку мали іншу функцію. Це швидше навіть не винахід, а саме самбою щось, що вийшло з часом. Клоаки, як вони більше відомі, спочатку були просто каналами, збудованими для осушення деяких місцевих боліт. Будувати їх почали близько 600 р. е., і протягом наступних 700 сотень років додавалася дедалі більше водних шляхів. Оскільки щоразу, коли вважалося за необхідне, виривали більше каналів, важко сказати, коли ці клоаки перестали бути дренажною канавою і стали справжньою каналізацією. Хоча спочатку система була примітивною, вона поширилася як бур'ян, йдучи своїм корінням все глибше і глибше в місто в міру зростання.



Велика клоаку у стародавньому Римі

На жаль, оскільки вона впадає у Тібр, річка повністю роздмухується людськими відходами. Це, звичайно, не ідеальна ситуація, але з їхніми акведуками римлянам не потрібно було використовувати Тібр для пиття чи миття. У них навіть була богиня, яка стежила за їхньою системою – Клоакіна, Венера каналізації.

Можливо, найбільш важливим та блискучим нововведенням римської каналізаційної системи є той факт, що вона (зрештою) була закрита, що зменшило кількість хвороб, запахів та неприємних видів. Будь-яка цивілізація може вирити канаву, але римська каналізаційна система була такою складною, що Пліній Старший навіть оголосив її грандіознішою за піраміди пам'яткою досягнень людства.

Підлоги з підігрівом

Ефективний контроль температури в будь-якій будівлі – одне з найскладніших інженерних завдань, з якими доводилося стикатися людям, але римляни її вирішили – чи, принаймні, майже вирішили. Грунтуючись на ідеї, яку ми використовуємо і до цього дня у вигляді теплої підлоги, гіпокаусти були набором порожнистих глиняних колон, розташованих через кожні кілька футів під фальшпідлогою, через які нагнітали гаряче повітря і пару з печі в іншій кімнаті.



Гіпокауст

На відміну від інших, менш досконалих методів обігріву, гіпокауст акуратно вирішував дві проблеми, які завжди були пов'язані з обігрівом у стародавньому світі – дим та вогонь. Вогонь був єдиним доступним джерелом тепла, але він також мав неприємний побічний ефект - іноді спалював будівлі, а дим від внутрішнього полум'я може бути смертельним у замкнутому просторі. Однак, оскільки підлога була піднята в умовах гіпокаусту, гаряче повітря з печі ніколи не контактувало з самою кімнатою. Замість входити в кімнату, нагріте повітря пропускалося через пустотілі плитки в стінах. Коли він виходив із будівлі, глиняні плитки поглинали тепло, внаслідок чого сама кімната залишалася нагрітою, а ноги римлян були у теплі.

Акведук

Поряд із дорогами акведуки – ще одне диво інженерної думки, яким римляни прославилися найбільше. Особливість акведуків у тому, що вони довгі. Одна з труднощів поливу великого міста полягала в тому, що коли місто досягло певного розміру, не було можливості отримати чисту воду десь поблизу. І хоча Рим перебував на Тибрі, сама річка була забруднена ще одним досягненням римської інженерії, про яке ми говорили вище – їхньою каналізаційною системою.



Акведук у Стародавньому Римі

Щоб вирішити цю проблему, римські інженери збудували акведуки - мережі підземних труб, надземні водопроводи та елегантні мости, призначені для відведення води до міста з навколишньої сільської місцевості. Опинившись у Римі, воду з акведуків збирали до цистерн, а потім розливали у фонтани та громадські лазні, які так любили римляни.

Як і їхні дороги, система римських акведуків була неймовірно довгою та складною. Хоча перший акведук, побудований близько 300 р. до н.

Сила води

Вітрувій, хрещений батько римської інженерії, описує кілька технологій, які римляни використали для подачі води. Поєднуючи грецькі технології, такі як зубчаста передача та водяне колесо, римляни змогли розробити передові тартак, млини та турбіни.

Ще один римський винахід - колесо, що оберталося під дією поточної (а не падаючої) води, що дозволяло будувати плаваючі водяні колеса для подрібнення запасів зерна. Це стало в нагоді під час облоги Риму в 537 році нашої ери, коли оборонящийся генерал Велісарій вирішив проблему готичної облоги, що перекрила запаси продовольства, побудувавши кілька плавучих млинів на Тибрі, щоб населення постачалося хлібом.



Водопідйомні механізми у Стародавньому Римі

Як не дивно, археологічні дані свідчать про те, що, хоча римляни мали технічні знання, необхідні для створення всіляких пристроїв, що працюють під дією води, вони робили це рідко, віддаючи перевагу дешевій і широко доступній рабській праці. Тим не менш, їх водяний млин у Барбегалі (на території сучасної Франції) був одним з найбільших промислових комплексів у стародавньому світі до промислової революції з 16 водяними колесами для подрібнення борошна для навколишніх громад.

Сегментарна арка

Як і майже всі інженерні досягнення, які ми перерахували, арку винайшли не римляни, але вони її вдосконалили. Арки існували майже дві тисячі років, перш ніж римляни оволоділи здатністю їх зводити. Що римські інженери зрозуміли (як виявилося, дуже блискуче), то це те, що арки не обов'язково повинні бути безперервними; тобто не обов'язково, щоб вони огинали необхідну відстань за один раз. Замість того, щоб намагатися подолати проломи одним великим стрибком, їх можна розбити на декілька менших ділянок. Перетворювати арку на ідеальне півколо не було необхідності, якщо під кожною секцією були розпірки. Отут і з'явилася сегментарна дуга.



Римський арочний міст

Ця нова форма аркового будівництва мала дві очевидні переваги. По-перше, оскільки арки можуть повторюватися, а не мати єдиний проліт, потенційна відстань для прольоту моста може бути збільшена експоненційно. По-друге, оскільки потрібно менше матеріалу, сегментні аркові мости були більш сприйнятливими до потоку води під ними. Замість того, щоб проштовхувати воду через один невеликий отвір, вода під сегментованими перемичками могла вільно текти, знижуючи небезпеку затоплення, так і ступінь зносу опор.

Понтонні мости

Римська інженерія була переважно синонімом військової інженерії. Ті дороги, якими вони так славляться, були побудовані не так для повсякденного використання (хоча вони, звісно, ​​були корисні для цього), як для швидкого маршу легіонів у сільську місцевість, потрапляння в проблемні точки та виходу знову. Понтонні мости, спроектовані римлянами, побудовані переважно під час воєн, служили тієї ж мети. У 55 р. до н. Юлій Цезар побудував понтонний міст довжиною близько 400 метрів, щоб перетнути річку Рейн, яка традиційно вважалася німецькими племенами недоступною для римської влади.



Давньоримський понтонний міст

Міст Цезаря через Рейн був розумним з кількох причин. Побудувати міст без відведення води, як відомо, складно, і тим більше у військових умовах, де будівництво необхідно постійно охороняти, тому інженерам доводилося швидко працювати. Замість того, щоб забивати балки прямо в річку, інженери вбивали колоди на дно річки під кутом проти течії, надаючи фундаменту додаткову міцність. Захисні палі також забивали вгору за течією, щоб затримати або сповільнити будь-які потенційно руйнівні колоди, які могли пливти річкою. Нарешті балки з'єднували, і нагорі будували дерев'яний міст. В цілому будівництво займало всього десять днів, повністю використовувалися місцеві пиломатеріали і було ясно сказано місцевим племенам про могутність Риму: якщо Цезар захоче перетнути Рейн, він зможе це зробити.

Є також, можливо, апокрифічна історія про понтонний міст Калігули, побудований через море між Байя та Пуццуолі, завдовжки 4 кілометри. Імовірно, Калігула побудував міст з тієї причини, що віщун передбачив, що шанс у нього стати імператором такий самий, якби він зважився перетнути затоку Байя на коні. Ніколи не виявляючи стриманості, Калігула нібито сприйняв це як виклик і все ж таки побудував міст.