2.5. Герон Александрийский
Развитие механики в эпоху эллинизма связано прежде всего с именем представителя Александрийской научной школы Герона Александрийского, известного также под именем Герон - механик. О времени жизни и деятельности этого ученого точных сведений не сохранилось; в настоящее время большинство историков науки считают, что он жил в I-II вв. н. э.
Основное сочинение Герона по механике, обычно называемое «Механикой» Герона, сохранилось только в арабском переводе сирийца Косты ибн Луки, жившего в конце IX и начале X в. Точнее название этого сочинения, согласно Косте ибн Луке,- «Книге Герона о поднятии тяжелых предметов».
«Механика» Герона состоит из трех книг. Первая книга посвящена теоретическим вопросам. Здесь наряду с некоторыми число геометрическими построениями рассматривается передача движения с помощью зацепленных кругов, сложение движений по правилу параллелограмма, распределение нагрузки между опорами; определяется центр тяжести.
Во второй книге «Механики» дается описание пяти простых машин: рычага, клина, винта, ворота и блока. Герон указывает, что в изложении теории рычага он развивает идеи Архимеда из «Книги о равновесии». Помимо описания действия этих машин, рассматривается также соединения рычага, блоков, ворота и винта.
В этой книге даются ответы на 17 вопросов, относящихся к практическому применению простых машин, а также определяются центры тяжести различных фигур. В третьей книге описаны различные конструкции приборов для поднятия тяжестей и прессов, основанных на комбинациях машин.
Замечательно следующее рассуждение Герона: «Некоторые люди думают, что тяжести, лежащие на земле, могут быть сдвинуты с места только путем приложения эквивалентной им силы. Этот взгляд ложен. Итак, докажем, что тяжести лежащие так, как было сказано, могут быть сдвинуты с места посредством силы, меньшей, чем любая известная, и раскроем причину, почему подобное явление не оказывается сразу приметным. Представим себе, что груз лежит на земле и что этот груз равномерный, гладкий и плотный. Пусть плоскость, на которой груз лежит, может быть наклонена в обе стороны, а именно, вправо и влево. Пусть сначала она будет наклонена вправо. Тогда оказывается, что данный груз скатывается вправо, ибо естественным для грузов является стремление двигаться вниз, если ничего не подпирает, препятствуя их движению. Если, далее, наклонная сторона опять поднимается до горизонтальной плоскости и вся плоскость придет в состояние равновесия, то тогда груз пребудет в этом положении. А если она наклонится в другую сторону, т.е. в левую., то и груз будет клонить в ту же сторону, даже при самом незначительном наклоне. Следовательно, груз нуждается не в силе, которая его движет, а в силе, которая его подпирает, препятствуя его движению. Допустим теперь, что груз опять приходит в положение равновесия и не склоняется в какую-либо сторону, - тогда он остается в том же положении и пребывает в покое, пока плоскость не наклонится в какую-нибудь сторону, - в последнем случае и он клонит в ту же сторону. Итак, груз, готовый обратиться к любому направлению, нуждается лишь в незначительной силе, что бы прийти в движение и притом в соответствии с силой, которая придает ему наклон. Выходит, что груз может быть приведен в движение любой самой малой силой.
Герон Александрийский автор работ, в которых систематически изложил основные достижения античного мира в области прикладной механики. В «Пневматике» он описал различные механизмы, приводимые в движение нагретым и сжатым воздухом или паром: т.е. эолипил, т.е. шар, вращающейся под действием пара, автомат для открывания дверей, пожарный насос, различные сифоны, водяной орган, механический театр марионеток и т.д. В «Механике» он описал 5 простейших машин: рычаг, ворот, клин, винт и блок. Герону был известен и параллелограмм сил. Используя зубчатую передачу, он построил прибор для измерения протяженности дорог, основанный на том же принципе, что и современные таксометры. Автомат для продажи «священной» воды явился прообразом наших автоматов для отпуска жидкостей. Механизмы и автоматы Гегона не нашли сколько-нибудь широкого практического применения. Они употреблялись в основном в конструкциях механических игрушек, Исключение составляют только гидравлические машины, при помощи которых были усовершенствованы античные водочерпалки. В сочинении «О диоптре» изложены правила земельной съёмки, фактически основанные на использовании прямоугольных координат. Здесь же даётся описание диоптра — прибора для измерения углов — прототипа современного теодолита. Изложение основ античной артиллерии Герон дал в трактате «Об изготовлении метательных машин», Математические работы ученого являются энциклопедией античной прикладной математики. В «Метрике» даны правила и формулы для точного и приближённого расчёта различных геометрических фигур, например Герона формула для определения площади треугольника по трём сторонам, правила численного решения квадратных уравнений и приближённого извлечения квадратных и кубических корней.