"Гиперболоид инженера Архимеда" и античные методы серебрения поверхностей (гипотеза).
Рис. 1. Поджигание кораблей. Thesaurus Opticus, Alhazen
Есть одна интересная история об Архимеде (рис. 1), которая до сих пор не вполне ясна: истинна она или ложна, кроется за ней великое изобретение или просто вымысел. Рене Декарту казалось, что она лжива, и нашим ученым современникам чаще тоже. Хотя полевые эксперименты дилетантов дают вполне приличные результаты по оптическому поджиганию дерева на удаленном расстоянии, и многим кажется, что не все так просто с этой легендой.
Но вспомним, откуда взялась легенда:
Полибий: "Архимед... самым невероятным образом сжег римский флот. Направив особого рода зеркало на Солнце, он собрал пучки его лучей и, благодаря толщине и гладкости зеркала, сумел зажечь солнечным светом воздух так, что возникло колоссальное пламя. Он направил лучи на стоявшие на якоре корабли, и они сгорели дотла".
О зеркалах Архимеда существуют пересказы не дошедшей до нас части «Римской истории» Диодора Сицилийского, жившего на рубеже нашей эры.
Лукиан (II век)
Архимед построил шестиугольное зеркало, набранное из небольших четырехугольных зеркал. Каждое из них было закреплено на шарнирах и приводилось в движение цепным приводом. Благодаря этому углы поворота зеркал можно было подобрать таким образом, чтобы отраженные солнечные лучи сфокусировались в точке, находящейся на расстоянии триста локтей, что равно примерно ста пятидесяти метрам.
Ионнес Цеци (XII d: "Когда Марцелл убрал корабли на расстояние, превышающее полет стрелы, старик соорудил особое шестиугольное зеркало; на расстоянии, пропорциональном размеру зеркала, он расположил похожие четырехугольные зеркала, которые можно было перемещать с помощью специальных рычагов и шарниров. Зеркало он обратил к полуденному солнцу - зимнему или летнему - и, когда пучки лучей отразились в нем, огромное пламя вспыхнуло на кораблях и с расстояния полета стрелы превратило их в пепел.
Суммируя, в 216 г. до н.э. будто бы существовала некая конструкция, солнечный рефлектор, который мог собрать лучи солнца в одной точке на расстоянии 150 метров от него (параболические зеркала и/или параболическая конструкция?). Зеркала были очень гладкими, с хорошими отражающими свойствами.
Еще в 1747 году граф Буффон провел эксперимент, в котором за несколько минут конструкция из 128 зеркал 8 х 10 дюймов мгновенно поджигала за несколько сосновую дощечку на расстоянии 150 футов, 40 зеркал могли поджечь ее за несколько минут (Об этом и других экспериментах см. http://www.mlahanas.de/Greeks/Mirrors.htm )
Примем за правду, что конструкцию можно создать и улучшить. Все равно остается вопрос, как было достигнуто большое качество полировки зеркал и каков был их материал. Тут у меня есть некоторые соображения.
Недавно я писал об одной научной работе, в которой доказывалось, что римляне знали, как серебрить монеты амальгамой серебра (то есть раствором серебра в ртути) и гироко использовали этот метод. Римляне рано начали использовать посеребренные бронзовые перстни (рис. 2).
Рис. 2 Бронзовый посеребренный римски перстень с "непобедимым Солнцем", 2-4 вв., представитель многочисленных перстней того же рода, на которых серебро было нанесено очень тонким слоем. Заметим, что нанести фольгу на такой перстень сложно, но амальгамирование серебром можно сделать без проблем.
И еще они использовали бронзовые, но посеребрянные зеркала (рис. 3).
Рис 3. Римские зеркала, 13.5 см и 9 см диаметром, основа бронза (более 90%), покрытие серебро. 2ой век н.э. Хороше качество покрытия - даже спустя 1800 лет после изготовления видны очень качественные участки, кажущиеся прекрасно отполированными. Хорошо б исследовать, как нанесено это серебро?
А вот как рано такие зеркала и метод серебрения возник, это вопрос. Его мы немного исследуем.
У греков зеркала в ходу были, изображений женщин с зеркалами много (рис 4):
Рис. 4. Женщины и зеркала, керамические краснофигурные вазы 5-4 вв. Отметим яркое зеркало на последнем рисунке, что художником будто нарочно подчеркнуто.
Но предлолагалось, что зеркала эти в основом бронзовые. Как на рис. 5. Такие зеркала умели с огромным искусством делать еще египтяне. Так что долгое врем греки в этой области лишь копировали их. Зато Аристотель как-то обмолвился о зеркалах нового типа, которые при нем вошли в оборот. Что это было?
Рис. 5. Бронзовое древнегреческое зеркало. Фото из собрания Corbis
Если серебряные зеркала вошли в оборот примерно в 5 веке, в 4 веке появились бронзоавые зеркала с серебряным покрытием (рис. 6).
Рис. 6. Это бронзовое древвнегреческое зеркало 4 века до н.э. (примерно 375-325 гг. до нэ) вспоминается за красоту отделки, но о нем также пишут, что на обратной стороне сохранились следы полированного серебряного слоя, составлявшего отражающую поверхность. Частная коллекция, Middlesex, UK. К сожалению, неизвестно, исследовался ли метод нанесения серебра, был он нанесен с помощью амальгамы или сербряной фольгой. др
Недостающий элемент - методы серебрения. Были ли у греки посеребряные монеты, к примеру?
Были (рис 7). Правда, это были в основном фальшивки. Хотя претупники очень и очень любят прогресс и новые методы, которе позволяют им обойти конкурентов, владельцев различной собственности.
Рис. 7. Афинская поддельная серебряная тетрадрахма, копирующая монету 449-413 гг. Видно, что серебряный слой нанесен на медное основание. © 2010 Reid Goldsborough
http://rg.ancients.info/fourees/ Автор пишет, что существовало несколько методов покрытия поверхности: погружение медной монеты в жидкий металл, нанесение серебряной фольги на медную болванку перед чеканкой и использование амальгам. Последний метод оказался более технологичным и приемлемым, как оказалось на примере выпуска посеребренной монеты конца Римской империи.
Суммируем. Греки имели зеркала, на которых обнаруживаются лишь следы серебрения. Предположительно, они использовали тонкие слои серебра, которые хорошо наносятся именно с помошью амальгам. Те также позволяют получать ровные блестящие поверхности, которые хороши для зеркал. Поскольку такое изобретение могло б появиться около 4 века (свидетельство Аристотеля о новых зеркалах), то Архимед мог иметь в своем распоряжении бронзовые посерябряные зеркала с ровной поверхностью и хорошими отражательными способностями. Хотя, и без амальгам греки производили до Архимеда серебярные зеркала и серебрные покрытия, так что он мог бы испольхоать и эти варианты.
Предположим, что для построения своего "гиперболоида" Архимед использовал именно серебряные или посеребряные зеркала, а не полированные бронзовые щиты, как утверждают некоторые исследователи, и тогда реконструкции события следует производить именно с ними. Вероятность того, что оптическое устройство Архимеда существовало, несколько повышается, потому что такие поверхности лучше отражают свет.