Heron Aleksandrijski, Pneumatika

Tko je bio Heron?

Heron, na engleskom češće Hero, bio je matematičar i mehaničar koji je, sudeći po njegovim spisima, vjerojatno predavao u aleksandrijskom Muzeju; spisi nalikuju bilješkama s predavanja iz matematike, fizike, pneumatike i mehanike. Dugo se nije znalo kada je živio: jedni su ga smještali oko 150. pr. Kr., drugi oko 250. po Kr. Odgovor je 1938. našao Otto Neugebauer: pomrčinu koju Heron u jednom svom djelu spominje kao nedavnu prepoznao je kao pomrčinu opaženu u Aleksandriji 13. ožujka 62. Zato se Heron smješta u 1. stoljeće. [2]

Papos, pisac o mehanici koji je Herona citirao, u 8. knjizi Matematičke zbirke među mehaničare ubraja i "čudotvorce": jedni rade pomoću pneumatike, kao Heron u Pneumatici, drugi pomoću vrpci i užadi, kao Heron u Automatima, a treći pomoću vode za mjerenje vremena. [2] Mehanika koja izaziva čuđenje bila je, dakle, i u antici prepoznata grana.

Što je Pneumatika?

Pneumatika ima dvije knjige, prvu od 43 i drugu od 37 poglavlja. Počinje teorijskim razmatranjem o tlaku i praznini, a zatim slijedi zbirka naprava: posude koje daju vino ili vodu zasebno ili u stalnom omjeru, ptice koje pjevaju, trube koje zvuče, lutke koje se pomiču kad se na oltaru zapali vatra i životinje koje piju. [2] Prema istom opisu ima ih više od stotinu, uključujući vatrogasnu štrcaljku, orgulje na vjetar, automat na novčić i parni stroj eolipil. [2]

U uvodu prve knjige Heron kaže da su stari filozofi i mehaničari proučavanju pneumatike posvećivali veliku pozornost, jedni teorijom, drugi pokusima. Zato i on želi redom izložiti izume svojih prethodnika i uz njih ubaciti vlastite, što bi budućim matematičarima moglo biti praktično korisno. Spajanjem zraka, vatre, vode i zemlje nastaju sklopovi od kojih neki, piše, služe vrlo potrebnim stvarima, a drugi izazivaju čuđenje i divljenje. [1] Sam autor, dakle, razlikuje korisne i zadivljujuće izume.

Vrata koja se sama otvaraju

U prvoj knjizi Heron ima poglavlje o gradnji kapele čija se vrata sama otvaraju zbog žrtvenog ognja, a nakon gašenja ognja opet zatvaraju. Opisuje je ovako: [1]

• Kapela stoji na podnici, a pokraj nje je mali oltar. Kroz oltar prolazi cijev čije je ušće unutar oltara, a drugi joj je kraj uglavljen u kuglu. Kugla je do pola napunjena vodom, a u njoj je savijeni sifon (cijev savijena u luk) čiji vanjski krak vodi u visjeću posudu. [1]
• Šarke vrata produljene su prema dolje. Od njih vode lančići koji se spajaju u jedan lanac, prebačen preko koloture i vezan za šuplju visjeću posudu. Drugi lančići, omotani u suprotnom smjeru, vode preko koloture do olovnog utega; kad uteg padne, vrata se zatvore. [1]
• Kad se na oltaru zapali oganj, zrak u oltaru se zagrije, proširi i kroz cijev ode u kuglu; ondje istisne vodu kroz sifon u visjeću posudu. Posuda postane teža, spusti se, povuče lance i otvori vrata. [1]
• Kad se oganj ugasi, razrijeđeni zrak izlazi kroz pore stijenke kugle, a sifon povlači vodu iz posude natrag u kuglu. Posuda tako postane lakša, pa uteg opet zatvori vrata. [1]

Heron odmah daje drugu inačicu istog zadatka: umjesto kugle s vodom dolazi hermetički zatvoren kožnati mijeh s malim utegom na vrhu. Zagrijani zrak iz oltara napuše mijeh zajedno s utegom i vrata se otvore; kad se oganj ugasi i zrak izađe, mijeh se skupi, a uteg zatvori vrata. [1]

Crtež uz taj tekst, kakav je objavljen u Woodcroftovu izdanju iz 1851., prikazuje napravu u presjeku: iznad podnice oltar i vrata, a ispod nje kugla, sifon, vjedro, valjci s užetom i uteg. [3] Mehanizam je, dakle, na crtežu ispod poda, a promatraču su vidljivi samo plamen i vrata koja se otvaraju. Crtež je izrađen za to izdanje prema najboljim primjerima iz rukopisa; izdavač kaže da se oblici posuda u rukopisima jako razlikuju, pa ne znamo koliko točno prati pojedinu rukopisnu sliku.

Oltar koji lije, oltar koji pleše

Ista zamisao, "vatra zagrije zrak, zrak nešto pokrene", ponavlja se u nizu poglavlja. [1]

U drugoj knjizi Heron opisuje oltar na kojem se, kad se zapali vatra, kruže figure koje plešu u kolu. Zagrijani zrak ide cijevi i izlazi kroz savijene cjevčice, pa svojim tlakom okreće cijev i ploču s figurama. [1]

U istoj knjizi nalazi se i libacija, žrtva izlijevanjem tekućine: kad se na oltaru zapali vatra, figure pokraj njega prinose žrtvu vinom, a zmija šišti. Zagrijani zrak potiskuje vino kroz savijene sifone prema rukama figura, a drugom cijevi ide do zmijina grla i natjera je da šišti; to traje dok god gori oltarski oganj. [1]

Nijedan od ova dva opisa ne tvrdi da je naprava stajala u hramu. U tekstu stoje zadatak i njegovo rješenje. [1]

Hramski kotač s vodom

Najbliže stvarnom hramu Heron dolazi u poglavlju o egipatskim hramovima, koje počinje opisom običaja: u predvorjima egipatskih hramova stoje okretni kotači od bronce koje posjetitelji okreću jer vjeruju da bakar djeluje čisteće. Uz njih su i posude sa svetom vodom za pošpricavanje onih koji ulaze. [1] Potom postavlja zadatak: napraviti uređaj u kojem zbog okretanja kotača poteče sveta voda za škropljenje. Posuda s vodom stoji skrivena iza stupa, a okretanjem cijevi s rupama otvara se otvor kroz koji voda otječe. [1]

Valja razlikovati dvoje. Običaj, kotače u egipatskim predvorjima, Heron navodi kao poznat. Napravu koja bi uz njih točila vodu opisuje kao zadatak za mehaničara; nema rečenice koja bi kazala da je takva naprava ikad stajala u nekom hramu. [1]

Para: eolipil

U drugoj knjizi nalazi se i naprava koja se ponekad prikazuje kao preteča parnog stroja. Iznad zagrijanog kotla s vodom, zatvorenog poklopcem, kroz poklopac je provedena savijena cijev čiji je kraj uglavljen u šuplju kuglu. Kugla se okreće oko zatika, a u njoj su dvije savijene cjevčice okrenute u suprotnim smjerovima. Kad se kotao zagrije, para ide kroz cijev u kuglu, izlazi kroz cjevčice i okreće kuglu, slično kao kod plešućih figura. [1] Suvremeni opis kaže da je eolipil prva poznata naprava koja paru pretvara u kružno gibanje. [2]

U odlomku koji smo čitali Heron ne navodi korisnu primjenu takvog stroja. Odlomak sam po sebi ne dokazuje ni da se stroj upotrebljavao ni da nije. [1]

Automatsko kazalište

U posebnom spisu o izradi automata Heron kaže da su automati kod starih bili iznimno omiljeni, zbog raznolike vještine koja se u njima razvija i zbog zapanjujućeg prizora. [1] Razlikuje dvije vrste:

• Pokretni automati: hramovi ili oltari umjerene veličine sami se pomaknu na određena mjesta, a zatim se svaka figura u njima pomiče prema zadanom planu ili prikladnoj priči; na kraju se hram i oltar vrate na početno mjesto. [1]
• Stojeći automati: na niskom stupu stoji ploča s vratima koja se sama otvaraju i otkrivaju skupinu figura; kad se vrata zatvore i ponovno otvore, raspored figura je drugačiji, sve dok se ne odigra cijela priča. Pojedine figure mogu pilati ili tesati i pritom ispuštati zvuk kao u stvarnosti, može se zapaliti vatra ili se pojaviti nova figura, a da im se itko ne približi. [1]

Prema suvremenom opisu, to kazalište pokreću vrpce, bubnjevi i utezi, a ne para. [2] Za stojeće automate Heron dodaje da je njihov rad pouzdaniji i manje izložen nezgodama. [1]

Što je vjernicima izgledalo kao čudo?

Ovdje treba odvojiti tri stvari: što piše u izvoru, što se iz toga vidi i što je naša pretpostavka. [1]

Prvo, što opisuje Heron: naprave u kojima vatra, voda i zrak mijenjaju stanje i pokreću vrata, figure ili kuglu, uvijek uz objašnjenje kako to radi. Sam ih u uvodu dijelom ubraja među izume što izazivaju divljenje, a Papos mehaničare takvih naprava naziva "čudotvorcima". [1] [2] Čudo je tu naziv za vještinu, a ne za vjeru.

Drugo, što vidi promatrač: oganj i vrata koja se otvaraju, dok je mehanizam sakriven (prema crtežu iz Woodcroftova izdanja). [3] To znamo iz crteža i opisa naprave, a ne iz svjedočanstva o gledateljima.

Treće, naša pretpostavka: da su svećenici ili graditelji hramova takve naprave stvarno rabili da bi vjernici povjerovali kako se bog javlja. Heronov tekst u poglavljima koja smo čitali toga ne kaže: kapela, oltar i žrtvena vatra tu su gradivo zadatka. Da bi se tvrdilo da je išta od toga stajalo u hramu, potreban je drugi izvor: nalaz, natpis ili opis očevidca. [1]

Veze: Hefest, Al-Jazari i golemi

Hefestove sluškinje. Homer u Ilijadi kaže da Hefestovi trinošci sami idu u sabor bogova, a Aristotel u Politici zamišlja alate koji sami rade; o tome u članku Hefestove sluškinje i Talos. Kod njih samohodnost je dar bogova ili misaoni pokus. Kod Herona se ista slika, stvari koje se same kreću, rješava zrakom, vodom i utegom. To je naša usporedba, ne Heronova izjava: u pročitanim poglavljima Heron ne spominje Homera. [1]

Al-Jazari. Njegova je knjiga dovršena 1204. ili 1206. (članak Al-Jazari, Knjiga o genijalnim mehaničkim napravama) zbirka od pedeset naprava s vodenim satovima, plovcima i utezima, uz crteže s dijelovima označenim slovima. I Heronovi se opisi pozivaju na slova na crtežima. [1] Što je s jednoga prešlo na drugoga, ovdje ne tvrdimo: naš izvor za Al-Jazarija kaže samo da je proučio knjige ranijih učenjaka, bez imena.

Golemi. Predaja o glinenom čuvaru (članak Golem prije Praga) oživljuje biće slovima i imenom, ne mehanikom. Heron je tome protuteg: u njegovim napravama nema riječi moći, samo uteg, sifon i vrući zrak. Nijedan izvor koji smo čitali ne spaja ta dva niza. [1] [2]