Античные хакеры: как древнегреческий ученый Ктесибий научился время измерять +55


AliExpress RU&CIS


Люди чаще всего интересуются погодой и временем — любым, включая время суток, время ухода с работы, продолжительность антракта в театре или режим работы государственного учреждения. Погоду, вероятно, люди начали обсуждать сразу же после появления речи.

Со временем все несколько иначе. Понятно, что люди всегда ощущали течение времени. Закаты и восходы, смена сезонов, все это наши предки видели и пытались каким-то образом не только интерпретировать, но и использовать в быту. Но одно дело — приблизительно определять время, и совсем другое — точно его измерять. Одним из тех, кто изобрел «шкалу времени» стал древнегреческий инженер, живший в Александрии примерно в 250 г. до н.э.

Насколько известно ученым, Ктесибий научился не только измерять время, но и изобрел орган, что дало толчок развитию пневматики. Его можно назвать одним из первых хакеров — в изначальном понимании этого термина.

Наверное, вы слышали о приборах, которые измеряли время и существовали задолго до Ктесибия. Это правда, но у таких систем были существенные недостатки. Например, те же солнечные часы измеряют время лишь при наличии Солнца. Ночью или в облачный день они ничего не способны измерить. Аналогичным образом дело обстоит и на корабле попавшем в шторм — никакие солнечные часы ничего не покажут.

Вода и время


Одним из первых почти универсальных инструментов для измерения времени была клепсидра. Это, фактически, сосуд с носиком у донышка, который можно закрывать пробкой. Греки использовали такие сосуды в ходе судебных прений — для того, чтобы участники имели равное время в ходе обсуждения проблемы.


Хронометрист наполнял клепсидру до нужно отметки и открывал пробку. Как только вода прекращала течь — оратору нужно было замолчать. Носик клепсидры можно было закрыть и в ходе каких-либо непредвиденных обстоятельств, пауз.

Клепсидры — древнейший прибор для измерения времени. Они существовали в Китае в 4000 году до н.э. и в Индии — в 2500 до н.э. В Египте они появились примерно в 1400 н. до н.э. Возможно, существовали они задолго до этих дат, просто археологам известны находки именно с такой датировкой. Кстати, у китайцев и индусов конструкция клепсидры была не такой, как у других народов. У них пустая чаша с небольшим отверстием плавала в емкости с водой. Таким образом, время отмерялось благодаря заполнению чаши жидкостью.


Проблема с клепсидрой в том, что из-за давления воды напор струи из носика тем сильнее, чем больше самой воды в сосуде. И одной клепсидрой нельзя измерить равные промежутки времени, подставив, например, другой сосуд (чашку) под носик. Первая чашка наполнится быстрее, чем последняя.

Ктесибий, насколько известно, работал в цирюльне своего отца. Как по-настоящему назывались «предприятия» такого типа в 200 г до н.э. мы не знаем. Но, судя по всему, там всегда было много воды. И именно она навела Ктесибия на мысль о создании точного прибора для измерения времени. Благодаря этому человеку мир получил самую точную до момента появления маятниковых часов систему, позволявшую измерять время. Клепсидры в том либо ином виде массово использовались вплоть до 1656 года.

Как это работает?


Ктесибий усовершенствовал традиционную клепсидру. Он поместил более емкий сосуд с водой над клепсидрой. И этот источник наполняет саму клепсидру быстрее, чем вода сливается из носика. Более того, у клепсидры появился специальный клапан для избавления от лишней воды.

С течением времени Ктесибий стал изготавливать все более совершенные и сложные механизмы.


Здесь 1 — спрятанная трубка подачи воды (2) из источника (3). Вода, подаваемая по трубке, поступала в «слезные протоки» амура, так что казалось, что он плачет. Затем эти слезы попадали в проток (4), после чего — в резервуар (5). Это был еще один резервуар внутри клепсидры. Внутри был поплавок (6). Когда вода поднималась, то поднимался и он. К поплавку, в свою очередь, был прикреплен амур, указывающий перстом на определенное деление цилиндра (9). Деления означали часы, причем было разделение на часы от заката до восхода и от восхода до заката. 1 час был равен 1/12 дня или ночи. Клепсидра была настолько точной, что позволяла учитывать разницу в продолжительности дня и ночи в летнее и зимнее время. Кроме того, клепсидра показывала и дни года, для чего служили вертикальные линии (11). Всего эти линии делили цилиндр на 365 частей. Чем больше был уровень воды в резервуаре, тем сильнее наполнялся сифон (12). Когда уровень воды достигал изгиба этого сифона, то вода выливалась в сосуд (13) на одной из лопастей вращающегося колеса (14). Затем колесо под тяжестью воды проворачивалось, вызывая вращение зубчатого колеса (15). Оно, в свою очередь, поворачивало ось (16) и цилиндр на 1/365 часть окружности. Соответственно, амур указывал перстом уже на следующий день. Ну а сосуд (13) при повороте колеса (14) опрокидывался, и вода попадала в новый цикл.

Какими бы точными ни были водные часы, у них была проблема. И эта проблема — вязкость воды, которая меняется в зависимости от температуры. В разное время года часы шли немного по-разному. Понятно, что при нуле градусов часы не могли функционировать вообще, что тоже было недостатком.

Что еще изобрел Ктесибий?


Предполагается, что он был автором еще нескольких изобретений, включая:
  • Гидравлический орган, где тоже использовалась вода — для выравнивания давления. Сначала конструкция органа включала поршневые насосы, затем их заменили мехами, да и воду убрали, установив регулирующих давление мех.
  • Поршневой насос для подъема воды из колодцев — остатки насосов найдены археологами в ряде поселений.
  • Основные детали насоса, изобретенного Ктесибием, присутствуют в современных ручных пожарных насосах, так что изобретение живет в веках.
  • Оружие — камнестрел и самострел, которые работали на сжатом воздухе.

Считается, хотя и не доказано, что Ктесибий был первым заведующим Александрийского Музея. Он написал научные работы об использовании сжатого воздуха в разных механизмов. Стал основателем таких дисциплин и направлений, как пневматика, гидравлика и теории упругости воздуха. К сожалению, о работах Ктесибия известно из сохранившихся сообщений других деятелей того времени. Так, о сочинении «Hypomnevata» («Записки») с изложением основ пневматики нам известно из трудов Витрувия. Работы Ктесибия, к сожалению, не дошли до нашего времени.

Один из кратеров на Луне был назван в честь Ктесибия — такое имя объекту дал Международный астрономический союз в 1976 году.




Комментарии (10):

  1. EndUser
    /#23145186

    Про устройство исчисления года «ничего не понятно, но очень интересно».

    • Porohovnik
      /#23145216

      Чем больше был уровень воды в резервуаре, тем сильнее наполнялся сифон (12). Когда уровень воды достигал изгиба этого сифона, то вода выливалась в сосуд (13) на одной из лопастей вращающегося колеса (14). Затем колесо под тяжестью воды проворачивалось, вызывая вращение зубчатого колеса (15). Оно, в свою очередь, поворачивало ось (16) и цилиндр на 1/365 часть окружности. Соответственно, амур указывал перстом уже на следующий день. 

      Короче: когда вода набирается до отметки максимума и она сливается на водяное колесо,которое поворачивает цилиндр на 1/365 часть окружности. Соответственно, амур указывал перстом уже на следующий день. 

  2. Ark_V
    /#23145636

    Вот если течение времени измеряется течением воды, то какого лешего в русском языке упорно проталкивается «по истечениЕ» часа (месяца/года/времени), в то время как относительно воды будет «по истечениИ» литра?

    • Racheengel
      /#23145696

      Нас в школе ещё при СССР учили говорить "по истечениЮ", как и "по течению".

    • Vsevo10d
      /#23145844 / +3

      По истечению времени, в течение длительного времени, при истечении воды, по течению воды, в течении воды.

      • Ark_V
        /#23148112

        в течение длительного времени
        в течении воды.
        вот я и спрашиваю, если время и вода текут одинаково зачем разница в применении словоформ.

  3. wolfer
    /#23150470

    Здесь 1 — спрятанная трубка подачи воды (2) из источника (3). Вода, подаваемая по трубке, поступала в «слезные протоки» амура, так что казалось, что он плачет.


    чет не могу понять, а какой магией вода из источника поднималась вверх в протоки Амура?

    • Squoworode
      /#23161518

      магией гравитации: второй амур — это гиря на поршне.

      • wolfer
        /#23162028

        если бы он был гирей на поршне, то тогда вода текла в противоположном направлении. Из трубки 4 вылетала вверх в трубку 2)
        Но я уже потом понял, скорее всего имеет место быть эффект сифона, который для слива бензина из бака применяют. То есть первоначально стартанули поток из трубки 2 и оно само продолжает литься.

        • Squoworode
          /#23164858

          А, ну да, что-то я не разобрался в схеме…
          Но, тем не менее, чтобы вода текла сама, выходное отверстие должно находиться ниже уровня жидкости в резервуаре. (И с бензином так же: стоит поднять конец трубки выше уровня в баке, как струя обрывается.)
          Либо там должен быть питающий бак под потолком, либо это какой-то вечный двигатель.