Φιλων ο Βυζαντιος
Ο Φίλων ο Βυζάντιος υπήρξε από τους σημαντικότερους μαθηματικούς και μηχανικούς της Ελληνιστικής περιόδου. Αν και καταγόταν από την πόλη του Βυζαντίου, έζησε το μεγαλύτερο μέρος της ζωής του στην Αλεξάνδρεια. Σύμφωνα με την επικρατέστερη άποψη, γεννήθηκε περί το 280 π.Χ. Η ακμή του τοποθετείται μεταξύ του 260 και του 180 π.Χ. Θεωρείται μαθητής του Κτησιβίου, κορυφαίου μηχανικού, ο οποίος είχε ασχοληθεί ιδιαίτερα με το θέμα της άντλησης των υδάτων και με άλλα θεωρητικά και πρακτικά προβλήματα της εποχής.
Συγγραφικό έργο
Ο Φίλων μελέτησε εκτενώς σχεδόν όλους τους τομείς της μηχανικής. Τον ενδιέφεραν οι πρότυπες κατασκευές, ειδικά όταν έδιναν λύσεις ή επεξηγούσαν θεωρητικά προβλήματα. Ασχολήθηκε με τους μοχλούς, τα «πνευματικά» (προβλήματα που είχαν να κάνουν με τις ιδιότητες του θερμαινόμενου αέρα και του ατμού), τα αυτόματα, τις κλεψύδρες και τις πολεμικές και πολιορκητικές μηχανές κάθε είδους. Το κυριότερο συγγραφικό του έργο, η λεγόμενη Μηχανική Σύνταξη, ήταν μια εγκυκλοπαίδεια των εφαρμοσμένων μηχανικών τεχνών της εποχής του που διαρθρωνόταν σε 8 βιβλία:
1. Εισαγωγή
2. Μοχλικά: μελέτη για τους μοχλούς και τη μετακίνηση αντικειμένων μέσω αυτών.
3. Λιμενοποιικά: μελέτη για την κατασκευή λιμένων και λιμενικών έργων.
4. Βελοποιικά: μελέτη για την κατασκευή βαλλιστικών όπλων.
5. Πνευματικά: μελέτη για τις δυνατότητες που παρέχει ο αέρας και ο ατμός.
6. Αυτοματοποιικά: μελέτη για την κατασκευή αυτομάτων βασισμένων στην ενέργεια του ατμού.
7. Πολιορκητικά: η πρωιμότερη και εκτενέστερη μελέτη για την κατασκευή τειχών, την προστασία κατά τη διάρκεια πολιορκίας, αλλά και τις πολιορκητικές μηχανές και τεχνικές.
8. Περί Επιστολών: πρόκειται για μια πρωτότυπη μελέτη για τη σύνταξη μυστικών ή κωδικοποιημένων ή και «αόρατων» επιστολών.
Από τα οκτώ αυτά βιβλία σώζονται αυτούσια στα ελληνικά το 4ο βιβλίο τα Βελοποιικά, και το 7ο τα Πολιορκητικά, αφιερωμένα και τα δύο σε κάποιον Αρίστωνα. Ίσως για το λόγο αυτό ο Φίλων έχει συνδέσει το όνομά του κυρίως με τις κατασκευές αυτού του τύπου, αν και δε διεκδικούσε την πατρότητα των περισσοτέρων από αυτές, που βασίζονται στη ρηξικέλευθη σκέψη του Κτησιβίου.
Βελοποιικά
Στα Βελοποιικά του ο Φίλων περιγράφει τα σημαντικότερα βαλλιστικά όπλα της εποχής του, καθώς και τις αρχές της λειτουργίας τους. Τα όπλα αυτά, τα οποία πετούσαν βέλη ή λίθους, διακρίνονταν σε δύο βασικές κατηγορίες: αυτά που λειτουργούσαν δια της συστροφής και αυτά που λειτουργούσαν δια της κάμψης. Στην πρώτη κατηγορία ανήκαν το ευθύτονον, το παλίντονον ή βαλλίστρα, η χειροβαλλίστρα και το πολυβόλο.
Στη δεύτερη κατηγορία ανήκαν ο γαστραφέτης και το οξυβόλο. Εύστοχα ο Φίλων παρατηρούσε ότι, αν και πολλοί είχαν επιδοθεί στο σχεδιασμό όπλων, κάνοντας χρήση των ίδιων βασικών αρχών και των ίδιων υλικών, κάποιοι από αυτούς πέτυχαν να σχεδιάσουν βαλλιστικά όπλα που πετούσαν τα βλήματά τους μακριά και ευθύβολα, ενώ κάποιοι άλλοι είχαν αποτύχει στις προσδοκίες τους. Ο λόγος δεν ήταν πάντοτε σαφής. «Έτσι» έλεγε ο Φίλων «μάλλον ίσχυε η ρήση του Πολυκλείτου ότι η τελειότητα έρχεται σιγά σιγά, με μικρές αλλαγές σε πολλές απόπειρες».
Πολιορκητικά
Στο έργο αυτό, που είναι το πρωιμότερο του συγκεκριμένου είδους, μεταξύ άλλων ο Φίλων περιγράφει λεπτομερώς έναν πολύπλοκο τύπο τειχών, τα οποία καθιερώθηκαν κατά την Ελληνιστική περίοδο, προκειμένου να αντιστέκονται αποτελεσματικά στις νέες πολιορκητικές και βαλλιστικές μηχανές. Η κάτοψη των τειχών αυτών είχε τη μορφή ζικ ζακ, με εναλλαγή τριγωνικών και πολυγωνικών ή τετραγωνικών πύργων. Τέτοιου είδους πρωτοποριακές οχυρώσεις για την εποχή τους είχαν ήδη βρει εφαρμογή στην Έφεσο, τη Δούρα Ευρωπό και το Ευρίλαο Φρούριο των Συρακουσών.
Στο Φίλωνα εξάλλου αποδίδεται και μια πραγματεία για τα επτά θαύματα του κόσμου και έτσι το όνομα του μαθηματικού συνδέθηκε και με τον κατάλογο αυτό που χρονολογείται στα Ελληνιστικά χρόνια.
Κατασκευές
Όπως και οι περισσότεροι μαθηματικοί και μηχανικοί της Ελληνιστικής εποχής, έτσι και ο Φίλων δεν ασχολούνταν μόνο με τη θεωρία, αλλά προέβαινε και σε κατασκευές που μπορούσαν να αποδείξουν την εγκυρότητα της θεωρητικής σκέψης του. Οι σημαντικότερες κατασκευές που αποδίδονται προσωπικά στο Φίλωνα είναι η αντλία αέρα (φυσερό), μία δεύτερη αντλία νερού με χρήση κουβάδων συνδεδεμένων ευθύγραμμα μεταξύ τους, μία βαλλίστρα που λειτουργούσε με συμπιεσμένο αέρα, καθώς και η αντλία με πιστόνι.
Όλες αυτές οι κατασκευές βρήκαν άμεσα πρακτική εφαρμογή. Εκτός αυτών όμως, για να αποδείξει τις θεωρίες του στον τομέα των «πνευματικών», ο Φίλων κατασκεύασε και μερικά αντικείμενα που λειτουργούσαν με τη χρήση ατμού, όπως ένα άλογο που έπινε νερό, ένα κοριτσάκι που έχυνε νερό και μια σειρήνα για φάρο. Στις τελευταίες αυτές κατασκευές υπήρξε πρόδρομος και εμπνευστής του Ήρωνα του Αλεξανδρέα.
Η αυτόματη θεραπαινίς
Πρόκειται για ένα ανθρωποειδές ρομπότ με τη μορφή υπηρέτριας (σε φυσικό μέγεθος) που στο δεξί χέρι της κρατούσε μια οινοχόη. Όταν ο επισκέπτης τοποθετούσε έναν κρατήρα (κύπελλο) στην παλάμη του δεξιού χεριού της εκείνη αυτόματα έριχνε αρχικά κρασί και στη συνέχεια για ανάμιξη νερό στον κρατήρα ανάλογα με την επιθυμία του.
Περιγραφή λειτουργίας: Στο εσωτερικό της υπηρέτριας βρίσκονται δύο στεγανά δοχεία (με κρασί και νερό αντίστοιχα). Στον πυθμένα τους υπάρχουν δύο σωληνίσκοι που οδηγούν το περιεχόμενό τους μέσα από το δεξί χέρι της στο χείλος της οινοχόης. Δύο αεραγωγοί σωληνίσκοι ξεκινούν από το άνω μέρος των δοχείων, διαπερνούν τον πυθμένα τους και καταλήγουν κεκαμμένοι στο στομάχι της. Το αριστερό της χέρι συνδέεται μέσω άρθρωσης με τους ώμους της ενώ μια ελικοειδής ράβδος (ελατήριο) έκκεντρα τοποθετημένη στην προέκτασή του το συγκρατεί ανυψωμένο. Δύο σωλήνες ξεκινούν από το ίδιο σημείο (κλείδα) και κατέρχονται (διαπερνώντας και αποφράζοντας τα κεκαμμένα διάτρητα άκρα των αεραγωγών σωληνίσκων).
Οι σωλήνες της κλείδας διαθέτουν δύο οπές ή σχισμές στις απολήξεις τους, με την οπή που επικοινωνεί με το δοχείο του οίνου να προηγείται αυτής που επικοινωνεί με το νερό. Όταν τοποθετήσουμε τον κρατήρα στην παλάμη της υπηρέτριας, το αριστερό χέρι της κατεβαίνει και οι σωλήνες της κλείδας ανυψώνονται. Η οπή του ενός σωλήνα ευθυγραμμίζεται με τον αεραγωγό σωληνίσκο του δοχείου του οίνου, αέρας εισέρχεται στο δοχείο και οίνος ρέει από το σωληνίσκο της οινοχόης στον κρατήρα.
Όταν μισογεμίσει το κύπελλο με κρασί, το χέρι (λόγω βάρους) κατεβαίνει περισσότερο, η δίοδος του αεραγωγού σωληνίσκου του οίνου φράζει και η ροή σταματά. Παράλληλα ευθυγραμμίζεται η οπή του δεύτερου σωλήνα με τον αεραγωγό σωληνίσκο του δοχείου με το νερό και αρχίζει να ρέει νερό για την αραίωση του οίνου. Όταν γεμίσει το κύπελλο, το χέρι (λόγω βάρους) κατεβαίνει περισσότερο, η δίοδος του αεραγωγού σωληνίσκου του νερού φράζει και η ροή σταματά. Επίσης αν αφαιρέσουμε οποιαδήποτε στιγμή τον κρατήρα, το αριστερό χέρι ανυψώνεται, οι σωλήνες της κλείδας κατεβαίνουν, αποφράζοντας τους αεραγωγούς σωληνίσκους, δημιουργώντας κενό στα δοχεία και η ροή των υγρών σταματά.
Η υπηρέτρια λοιπόν γεμίζει το κύπελλό μας με καθαρό οίνο ή αραιωμένο με νερό στην ποσότητα που επιθυμούμε ανάλογα με τη χρονική στιγμή που θα το τραβήξουμε από την παλάμη της.
Το υδραυλικό αυτόματο του Πανός και του διψώντος δράκοντος ή ελαφιού
Αναπαράσταση της επινόησης του Φίλωνος του Βυζαντίου που αναπαριστά ένα δράκοντα ή ελάφι που πίνει νερό με βουλιμία και βρυχηθμούς μόνο όταν ο Παν το αποστρέφεται. Με την επάνοδο του Πανός ο δράκοντας ησυχάζει. Το θέμα επαναλαμβάνεται συνεχώς.
Περιγραφή λειτουργίας: Το νερό μιας πηγής οδηγείται στο εσωτερικό του στεγανού ενδιάμεσου δοχείου εξαναγκάζοντας τον αέρα να εξέλθει από τον ενσωματωμένο στο δράκοντα ή στο ελάφι σωλήνα δίνοντας την αίσθηση των βρυχηθμών. Στη συνέχεια όταν η στάθμη του νερού υπερβεί το αξονικό σιφώνιο αδειάζει μέσα από αυτό προς το κατώτερο δοχείο οπότε λόγω της υποπίεσης που δημιουργείται από την κένωση του δοχείου ο ενσωματωμένος στο ελάφι σωλήνας αναρροφά νερό και αέρα δίνοντας την αίσθηση της πόσης. Αν ο Παν στραφεί προς το ελάφι, το νερό της πηγής οδηγείται μέσω της περιστρεφόμενης οριζόντιας σωλήνωσης απευθείας στο κατώτερο δοχείο και το φαινόμενο παύει.
Το υδραυλικό αυτόματο των «φθεγγομένων ορνέων» και της «επιστραφείσης γλαυκός»
Αναπαράσταση της επινόησης του Φίλωνος του Βυζαντίου (που βελτίωσε ο Ήρων ο Αλεξανδρεύς) και αναπαριστά πουλιά να κελαηδούν διαφορετικές μελωδίες όταν μια κουκουβάγια τα αποστρέφεται, ενώ σταματούν όταν γυρνά προς το μέρος τους. Το θέμα αυτόματα επαναλαμβάνεται συνεχώς.
Περιγραφή λειτουργίας: Το νερό μιας πηγής οδηγείται στο εσωτερικό του στεγανού ανώτερου δοχείου εξαναγκάζοντας τον εμπεριεχόμενο αέρα να εξέλθει από τις ενσωματωμένες στα πουλιά ανισομήκεις σύριγγες παράγοντας διαφορετικές μελωδίες. Στη συνέχεια, όταν η στάθμη του νερού υπερβεί το αξονικό σιφώνιο του δοχείου, αδειάζει μέσα από αυτό προς το ενδιάμεσο δοχείο οπότε ένας πλωτήρας ανυψώνεται εκτρέποντας ένα ζυγό προς την πλευρά του αντίβαρου.
Έτσι εξαναγκάζει σε περιστροφή τον ενσωματωμένο άξονα στήριξης της κουκουβάγιας ώστε αυτή να στραφεί προς τα πουλιά που πλέον δε φθέγγονται. Όταν η στάθμη υπερβεί το αξονικό σιφώνιο του ενδιάμεσου δοχείου αδειάζει μέσα από αυτό προς το κατώτερο δοχείο οπότε ο πλωτήρας κατεβαίνει εκτρέποντας το ζυγό προς το μέρος του εξαναγκάζοντας σε περιστροφή τον ενσωματωμένο άξονα στήριξης της κουκουβάγιας ώστε αυτή να αποστραφεί τα πουλιά που πλέον αρχίζουν και πάλι να κελαηδούν, κ.ο.κ.
Η ευφυής οινοχόη
Πρόκειται για μια οινοχόη (που επινόησε ο Φίλων ο Βυζάντιος) από την οποία έρρεε αυτόματα νερό, κρασί ή νερωμένο κρασί ανάλογα με τη βούληση του οινοχόου.
Αποτελούνταν από ένα κατακόρυφο διάφραγμα που χώριζε την οινοχόη στα διαμερίσματα του νερού και του κρασιού και τους σωληνίσκους εξαγωγής των υγρών που όμως βρίσκονταν ο ένας εντός του άλλου ώστε εξωτερικά της οινοχόης να φαίνονται ως ένας. Η οινοχόη έφερε στεγανό πώμα και ήταν αδύνατη η εκροή των υγρών κατά την ανατροπή της λόγω υποπίεσης που προκαλούνταν από την αδυναμία αναπλήρωσης των υγρών από αέρα.
Δύο αγωγοί ξεκινούσαν από το μέσον της οινοχόης και έφθαναν στο χείλος της ώστε να αποτελούν τη χειρολαβή της. Στο πλάι τους οι δύο αγωγοί έφεραν δύο οπές αερισμού τις οποίες ο οινοχόος κάλυπτε με τα δάκτυλά του. Με την συνδυαστική αποκάλυψη της οπής αερισμού του διαμερίσματος του νερού, του κρασιού ή και των δύο ταυτόχρονα ο οινοχόος επέτρεπε την εισαγωγή αέρα στα αντίστοιχα διαμερίσματα και την εκροή νερού, κρασιού ή νερωμένου κρασιού σύμφωνα με επιθυμία του επισκέπτη.
Αυτόματος κρατήρας με αντίβαρο
Πρόκειται για ένα μηχανισμό που διατηρούσε γεμάτο με οίνο έναν κρατήρα όση ποσότητα κι αν αφαιρούνταν από αυτόν. Αποτελούνταν από ένα στεγανό μεγάλο δοχείο γεμάτο με οίνο και ένα οριζόντιο σωληνίσκο που τροφοδοτούσε έναν κρατήρα. Ο σωληνίσκος αυτός έφερε μια βαλβίδα που ήταν συνδεμένη αρθρωτά μέσω ενός μοχλίσκου με μία κούφια σφαίρα που βρισκόταν εντός ενός παράπλευρου αγγείου.
Οι διάτρητοι πυθμένες του αγγείου και του κρατήρα επικοινωνούσαν μεταξύ τους. Όταν η στάθμη του οίνου στον κρατήρα ξεπερνούσε το προκαθορισμένο όριο η σφαίρα στο συγκοινωνούν αγγείο ανυψωνόταν και η βαλβίδα έφρασσε το σωληνίσκο εκροής του μεγάλου δοχείου.
Επίδραση του έργου του
Ο Φίλων θεωρείται ο ενδιάμεσος κρίκος μεταξύ του Κτησιβίου και του Ήρωνα. Είναι σχεδόν βέβαιο ότι ο τελευταίος είχε υπόψη του τη Μηχανική Σύνταξη του Φίλωνα, στην οποία ενδεχομένως βάσισε τις μελέτες του για τα αυτόματα.
Βιβλιογραφια
Heath T.L., A History of Greek Mathematics, I-II, Oxford 1931
Milner N.P., McNicoll A.W., Hellenistic Fortifications from the Aegean to the Euphrates, Oxford 1997, Oxford Monographs on Classical Archaeology
Ferrari G., "Mecanica allargatta", Giannantoni, G. –Vegetti, M. (eds), Atti del convegno, La Scienza Ellenistica, Pavia 1982, Napoli 1984, 227-296
Winter F.E., Greek Fortifications, London 1971
Garlan Y., Recherches de poliorcétique grecque, Athènes 1974
Wilson A., "Machines, Power and the Ancient Economy", JRS, 92, 2002, 1-32
Cuomo S., Ancient Mathematics, London – New York 2001
Πηγες
Η εφαρμογη μας για το κινητο σου
Κατέβασε και εσύ την εφαρμογή μας για το κινητό σου "Ancient Greece Reloaded"