Dějiny vědy a techniky I – komentáře (PS)
Pozn.: Soubory obrázkových prezentací (.ppt) jsou označeny v záhlaví odstavců jako „DVT_I_...“,
komentáře a vysvětlující poznámky k jednotlivým snímkům jsou pro lepší orientaci označeny čísly
v závorkách za tučně zvýrazněnými a podtrženými názvy kapitol.
DVT_I_3 (Antická vzdělanost – prezentace 3)
Pojem antické vzdělanosti máme pevně spojen zejména se starověkým Řeckem, resp. s územím,
jež ovládalo, a kulturou, která se na něm pěstovala. Přestože se vědecké a technické disciplíny
rozvíjely i v jiných oblastech, např. v antickém Římě nebo v arabských zemích kolem Středozemního
moře, představují řecké znalosti, objevy a vynálezy pevný základ a tvoří pilíře evropské
vzdělanosti v následujících epochách, přinejmenším po celý středověk. Při určitém zjednodušení
můžeme určit dvě hlavní centra, v nichž se soustřeďovali řečtí učenci, aby se věnovali odborné
činnosti a vychovávali své následovníky. Shodou okolností ležela obě tato místa mimo území
dnešního Řecka:
Centrum v Mílétu (2–7) leželo na území Malé Asie (dnešního Turecka) a působili tu filosofové
známých jmen, jejichž poznatky a závěry jsou dodnes platné. Můžeme s jistotou předpokládat, že
téměř každý, kdo absolvoval alespoň základní stupeň vzdělání, zná pojem „Pythagorova věta“
nebo slyšel něco o „Démokritově atomismu“, ačkoli je třeba nedovede přesně definovat nebo si
nevzpomene na jejich vzorce. Spíš, než jména a životopisné údaje těchto učenců, jsou důležité
informace o tom, jak na sebe navazovalo jejich působení a čím vším se tito „staří Řekové“ zabývali.
Vedle astronomie a technických pomůcek (přístrojů) k pozorování hvězd (kvadrant) tu najdeme
zmínky o elektrických jevech, gnoseologii, metafyzice nebo atomistické teorii.
Účelem a cílem všech těchto počinů byla potřeba či touha poznat okolní svět, získat nové znalosti
a následně je využít v praktickém životě. Vědomosti z geometrie tak posloužily při zeměpisných
měřeních a pořizování map, astronomická pozorování umožnila sestavení nebo zdokonalení
kalendáře, matematika byla důležitá pro účetnictví a bádání atomistů se pokusilo odhalit podstatu
hmoty, která nás obklopuje. U věhlasného Pythagora by se ještě slušelo poznamenat, že kromě
geometrie a matematiky se zabýval také hudební teorií, neboť víme, že např. výška a délka tónů
se dá číselně vyjádřit a také hudební skladba stojí na matematických zásadách.
Kromě samotných osobností a jejich rozmanité činnosti bych tu rád upozornil na jednotlivých portréty,
které jsou provedeny různými technikami a často pocházejí od významných starověkých,
středověkých nebo novověkých umělců. Například uvedený Donato Bramante, italský architekt
a malíř z přelomu 15. a 16. století, působil při budování baziliky sv. Petra v Římě s půdorysem ve
tvaru řeckého kříže – další odkaz na řecké prostředí.
Druhým významným střediskem antické vzdělanosti byla ptolemaiovská Alexandrie (8–17), resp.
tamní Músaion doplněný o největší starověkou knihovnu. Už jsem se zmínil jak o ní, tak o blízkém
námořním majáku. Také výsledky práce vědců a techniků, kteří tam působili, dobře známe a využíváme
i v dnešní době. Ktesibiův vynález dvojčinné pístové pumpy našel uplatnění při čerpání
vody a sehrál významnou úlohu třeba při vývoji hasičských stříkaček v 18. a 19. století. Pozoruhodné
jsou jeho mechanické vodní hodiny, kde malé vodní kolo pohánělo převody s ozubenými
koly. Vedle nich ovšem známe z antiky i „klasické“ vodní hodiny (klepsydra), které odměřovaly
čas volně vytékajícím proudem.
Filón Byzantský se zabýval zejména mechanikou, o níž sepsal systematické dílo. Bývá však také
považován za vynálezce křížového, tzv. Cardanova závěsu, jehož původním účelem bylo bezpečné
zavěšení svíček, příp. olejových lampiček na kymácejících se lodích a později se uplatnil zejména
pro funkční upevnění lodního kompasu. Na vysvětlenou k názvu Cardanův závěs, resp. Cardanův
(stejnoběžný) kloub je třeba dodat, že Girolamo Cardano byl italský filosof a matematik, který
působil v době renesance v 16. století a v rámci své vědecké činnosti jako první popsal mj. zmíněná
technická řešení.
Hérón Alexandrijský se jako starověký „inženýr“ kromě jiného zabýval využitím páry jako hnacího
média pro různé účely. Známá Hérónova baňka (aeolipile) byla ovšem pokusným zařízením
a z dnešního pohledu ji můžeme označit spíš za hračku. Principu parního pohonu však použil také
k praktickým účelům, jako bylo otevírání chrámových dveří nebo konstrukce parních varhan.
Hérón se prosadil také v oblasti mechaniky, když zkonstruoval vrátek s ozubenými převody (barulkos),
tedy mechanický hnací stroj. V této souvislosti bych rád připomněl tzv. mechanismus
z Antikythéry, jenž byl zřejmě vyroben ve 2. století před Kristem a počátkem 20. století vyzdvižen
z potopené římské lodě poblíž zmíněného řeckého ostrova. Přestože se podařilo celý přístroj rekonstruovat,
jeho skutečný účel není dosud přesně znám. Mohlo jít o mechanický počítač, kalendárium,
orloj či podobné kombinované zařízení.
Jméno Eukleidés je spojeno především s oblastí geometrie, o níž sepsal třináctisvazkové „Základy“.
Odtud ostatně pochází pojem „eukleidovská geometrie“. Rovněž Apollónius z Pergé se zabýval
matematikou a geometrií, byl však zřejmě také vynálezcem astrolábu, tj. přístroje určeného
k měření úhlů, jenž našel využití v astronomii, při navigaci i zeměměřičství (triangulace). Kromě
toho vytvořil teorii kuželoseček, tedy křivek, jež vznikají při vedení různých řezů kuželem, jak je
patrné z připojeného obrázku. Arabský překlad jeho spisu „Kónika“, v němž navázal na svého předchůdce
Eukleida, je výmluvným příkladem toho, jak se antická vzdělanost šířila do arabského
světa a odtud zpátky do středověké Evropy v důsledku arabské expanze na náš kontinent.
Archimédés ze Syrakus (18–26) je typickým představitelem rozmáchlé osobnosti, kterou zpravidla
označujeme jako renesanční. Znamená to, že se na vysoké úrovni zabýval řadou oborů, stejně
jako mnohem později renesanční všeuměl Leonardo da Vinci. Z jeho bohatého odkazu mohu připomenout
Archimédův zákon, Archimédův šroub, kladkostroj nebo okřídlenou větu „Dejte mi
pevný bod (ve vesmíru) a pohnu zeměkoulí“. K jednotlivým pojmům krátké vysvětlení. Archimédův
šroub je druh čerpadla na ruční pohon, jež původně sloužilo k odstranění prosakující vody
z lodí. Vzhledem k jednoduché a bytelné konstrukci se používá dodnes, mj. k přečerpávání odpadních
vod bohatých na mechanické nečistoty. Výhody kladek, resp. kladkostrojů není třeba
rozvádět. Pro úplnost bych však dodal, že úměrně počtu kladek se zmenšuje síla potřebná ke
zvednutí stejného břemene, ale současně se násobně prodlužuje činná délka provazu. Pověstné
„hýbání zeměkoulí“ spadá do mechanické statiky (působení sil na páce), kdežto Archimédův zákon
je základní poučkou oboru hydrostatiky a na jeho základě fungují všechna plavidla.
Bohužel musím konstatovat, že některé Archimédovy vynálezy spadají do oblasti válečnictví. Není
se co divit, Syrakusy leží na Sicílii a Středomoří bylo vždycky dějištěm četných válečných konfliktů.
U parního kanónu, jehož konstrukce mu bývá připisována, šlo o využití rozpínavosti plynů.
Do masivní komory, rozpálené žárem ohně, se vstříkla studená voda, která se okamžitě vypařila.
Protože objem plynu (páry) je mnohonásobně větší, než objem téhož množství kapaliny (vody),
vznikl značný přetlak, který vypudil kuli z hlavně. Daleko hrůzostrašnější zbraní k ničení nepřátelských
lodí byl tzv. řecký oheň. Jednalo se vlastně o starověký plamenomet a fungoval na principu,
který objasňuje připojený obrázek: do tlakové nádoby (kotle), naplněné směsí oleje se snadno zápalnými
přísadami (např. smola), se pumpoval vzduch a současně se pod ní intenzivně topilo. Po
otevření ventilu pak z otočné trysky stříkal mohutný proud vysoce hořlavé kapaliny, který byl
zapálen plamenem z kahanu. Účinky musely být fatální.
Marcus Vitruvius Pollio (27), krátce Vitruvius, je zástupcem římské vzdělanosti. Působil jako architekt
a stavební inženýr mj. za časů Julia Caesara. Díky tomu mohl sepsat „Deset knih o stavitelství“,
v nichž shrnul dosavadní poznatky o technice používané v těchto oborech. Známe rovněž
pojem „vitruviovská mechanika“. Na jeho odkaz navázal v období renesance Leonardo da Vinci.
Podobně souborným dílem byla „Historia naturalis“ z pera Plinia staršího (28). Přestože název
odkazuje k přírodě, popisuje v něm Plinius všechny dosavadní způsoby obrábění materiálů,
včetně používaných strojů a nástrojů. Stejně jako řada jiných antických prací, dočkala se i tato
kniha vydání tiskem na počátku novověku, kdy vzrůstal zájem lidstva zejména o přírodní vědy.
Ballista (29, 30) je ukázkou mohutné a sofistikované chladné zbraně, která využívala zkrutné
(torzní) síly svazku houževnatých, ale pružných vláken, jež nahradila dřevěné lučiště nebo pružinu
samostřílu. Z připojeného obrázku je patrná velikost podobných mechanických praků, takže
nepřekvapí, že se z nich daly vystřelovat kamenné či kovové koule o hmotnosti několika desítek
kilogramů. Sloužily především k boření kamenných hradeb nepřátelských pevností. Pojízdná
ballista na voze taženém koňmi už připomíná moderní tank, příp. samohybnou houfnici.
Římský Pantheon (31, 32), čili Chrám všech bohů, je ukázkou vyspělosti římského stavitelství. Za
pozornost stojí dvě skutečnosti: rozměry kupole, která vznikla při přestavbě po požáru, a hlavně
použitý materiál, jímž se stal litý beton, který nahradil dosud běžné kamenné nebo cihlové zdivo.
Díky použitému plnivu, jímž byl velmi lehký sopečný popel (tuf, resp. tzv. puzolánový písek),
a stavební konstrukci s odlehčovacími výdutěmi se podařilo vybudovat samonosnou polokulovou
klenbu o průměru přes 40 metrů.
Na příkladu obilních mlýnů (33, 34) si můžeme podrobněji objasnit základní prvky jejich konstrukce,
které zachycuje obrázek vpravo: A – vodorovná hlavní hřídel (val), na níž je připevněno
rovněž vodorovné B – palečné kolo, které svými palci zabírá do C – cévového kola na svislé hřídeli.
Tato hřídel otáčí E – vrchním mlecím kamenem (běhoun), zatímco pevný spodní mlecí kámen
(ležák) na obrázku není vidět. Zrno se do mlecího složení dostávalo pomocí D – násypky, která
byla zpravidla spojena s rozměrnějším zásobníkem. Celé zařízení sloužilo ke zpracování různých
druhů obilnin, jejichž produkce se s rozvojem zemědělské výroby neustále zvyšovala, zatímco
lidských či animálních sil se na přelomu letopočtů nedostávalo.
Mlýny byly zpravidla poháněny vodními koly, zpočátku se spodním, později také svrchním náhonem.
Rozdíl spočíval jak v jejich funkci, tak ve způsobu ovládání. Kola na spodní vodu se stavěla
přímo na březích vodních toků, příp. na tzv. lodních mlýnech. V obou případech byla ponořena do
vodního toku přímo, přičemž u prvního typu kolísala hloubka ponoru v závislosti na výšce hladiny,
kdežto u plovoucích lodních mlýnů byla stálá. Proud vody se ovšem nedal nijak regulovat ani
zastavit. Smysl otáčení byl opačný než směr vodního proudu. U vodních kol na svrchní vodu
tomu bylo jinak. Voda se na ně přiváděla zvláštním náhonem a tzv. vantroky, dřevěným žlabem,
který měl hradítka, jimiž se dal vodní proud snadno regulovat, příp. zcela zastavit. Kola se otáčela
ve směru proudící vody, navíc kromě pohybové energie se díky spádu využila také její polohová
energie. Vodní kola se svrchním náhonem byla tedy účinnější než kola na spodní vodu.
Závěrem se vracíme k legendárnímu Barbégalu (35–38), římskému komplexu vodních mlýnů na
akvaduktu do Arles ve Francii. Z mapky je patrné trasování vodovodu, přičemž jeho část byla na
zděných obloucích, kdežto těsně před vlastní soustavou bylo třeba prokopat zářez vápencovou
skálou. Vytěžený materiál bezpochyby posloužil ke stavbě opěrných zdí a především zmíněných
šestnácti obilních mlýnů poháněných koly na svrchní vodu. Po odevzdání své polohové a pohybové
energie pokračovala voda do města, aby tam napájela kašny. Můžeme mít ovšem pochybnosti
o její kvalitě, ale s ohledem na zanedbatelnou míru znečištění starověkého životního prostředí,
resp. na nízké hygienické nároky tehdejšího obyvatelstva, lze předpokládat, že využití pitné vody
k pohonným účelům žádné problémy nepřineslo.
T.Kučera/10.10.2024