Άραγε είχαν ατμοκίνητη υδραντλία οι Πτολεμαίοι;

Οι επιστήμονες, μηχανικοί και εφευρέτες της Ελληνιστικής εποχής έφθασαν μια ανάσα πριν την αφετηρία της σύγχρονης Βιομηχανικής Επανάστασης: τη δημιουργία της ατμοκίνητης εμβολοφόρου υδραντλίας.

Aυτό ανέφεραν ο καθηγητής του ΕΜΠ Θεοδόσης Τάσιος και ο ομότιμος καθηγητής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης Μιχάλης Τιβέριος σε εκδήλωση στο Μέγαρο Μουσικής, το βράδυ της Τρίτης, με τίτλο «'Άραγε είχαν ατμοκίνητη υδραντλία οι Πτολεμαίοι;».

Όπως είπε ο κ.Τάσιος, τον καιρό των Πτολεμαίων, οι μηχανικοί είχαν εφεύρει διαδοχικά όλα τα αναγκαία μηχανολογικά εξαρτήματα (ιμάντες, σωλήνες, γρανάζια, στρόβιλοι κ.α.), που τους επέτρεπαν να αξιοποιούν την ενέργεια του αέρα και του νερού για τη δημιουργία αντλιών, εκμεταλλευόμενοι έτσι τόσο την αιολική, όσο και την υδροδυναμική ενέργεια. Επιπλέον, είχαν κάνει το αρχικό βήμα για την ατμοκίνηση με την μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε κινητική, επιτυγχάνοντας την περιστροφική κίνηση μέσω ατμού.

Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις του κ.Τάσιου, οι αρχαίοι Έλληνες μηχανικοί απείχαν ελάχιστα -από δέκα έως το πολύ 100 χρόνια- από το να εφεύρουν μια κανονική ατμοκίνητη υδραντλία, οπότε θα είχαν εκείνοι ξεκινήσει τη βιομηχανική επανάσταση πολύ πριν την ώρα της. Τελικά, αυτό συνέβη το 1776, όταν ο σκωτσέζος μηχανικός Τζέημς Βατ εφηύρε μια τέτοια ατμοκίνητη αντλία.

Αν και ο κ.Τιβέριος επεσήμανε πως από το αρχαία ιστορικά κείμενα έχει διασωθεί μόνο το 2,5% περίπου, συνεπώς δεν μπορεί να αποκλεισθεί ότι ίσως το τελικό βήμα της ατμοκίνησης είχε γίνει, έστω κι αν κατασκευάσθηκε μία μόνο πρωτότυπη αντλία ως παιγνίδι και μετά η σχετική τεχνολογία ξεχάσθηκε, όμως -μέχρι στιγμής τουλάχιστον- δεν υπάρχουν οι σχετικές μαρτυρίες και τα αποδεικτικά στοιχεία.

Ο κ.Τάσιος -που είναι και πρόεδρος της Εταιρείας Μελέτης της Αρχαίας Ελληνικής Τεχνολογίας- εκτίμησε ότι οι πρόγονοί μας έφθασαν πολύ κοντά στην «πηγή», χάρη στις εντυπωσιακές επιστημονικές και τεχνολογικές προόδους τους, όμως δεν είχαν τελικά προχωρήσει στην αξιοποίηση του ατμού για την κίνηση μιας αντλίας και τελικά μιας μηχανής.

Οι κ.κ. Τάσιος και Τιβέριος αναφέρθηκαν στο σημαντικό τεχνολογικό έργο του Κτησίβιου (3ος αι. π.Χ., ιδρυτής της Σχολής Μηχανικών και Μαθηματικών στην Αλεξάνδρεια), του Φίλωνα από το Βυζάντιο (μαθητή του Κτησίβιου) και του Ήρωνα (μάλλον 1ος αι. μ.Χ., οι οποίοι με τις εφευρέσεις τους έδειξαν πόσο προχωρημένη ήταν η ελληνική εφαρμοσμένη επιστήμη και τεχνολογία. Πολλά έργα των ελλήνων μηχανικών, όπως επεσήμανε ο κ.Τιβέριος, διασώθηκαν σε αραβικές μεταφράσεις.

Ο κ.Τάσιος τόνισε το πάθος των αρχαίων Ελλήνων για την τεχνολογία και επεσήμανε ότι, ήδη στα έπη του Ομήρου, γίνεται αναφορά σε αυτόματα και πλοία-ρομπότ. Αργότερα, ο συνδυασμός του κοσμοπολιτισμού (ιδίως στην Αλεξάνδρεια), της ανερχόμενης μεσαίας τάξης και του ενδιαφέροντος των Πτολεμαίων οδήγησε σε σημαντικές εφευρέσεις, όπως δείχνει και ο μηχανισμός των Αντικυθήρων. Αν και παραμένει ερώτημα κατά πόσο αυτές οι τεχνολογίες γνώρισαν ευρύτερη εφαρμογή ή παρέμειναν προνόμιο μιας μικρής ομάδας ανθρώπων.

Ο Θεοδόσιος Π. Τάσιος είναι Ομότιμος Καθηγητής του Εθνικού Μετσοβίου Πολυτεχνείου, Μέλος της Ακαδημίας Επιστημών του Τορίνο της Ιταλίας, επίτιμος Διδάκτωρ του Πανεπιστημίου της Λιέγης, του Πανεπιστημίου του Νανκίν της Κίνας, του Δημοκριτείου Πανεπιστημίου, του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου, του Πανεπιστημίου Κύπρου και της Φιλοσοφικής Σχολής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών. Έχει χρηματίσει Πρόεδρος διεθνών επιστημονικών Ενώσεων, Εμπειρογνώμων του συστήματος των Ηνωμένων Εθνών και της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Είναι επίτιμος Πρόεδρος της Ελληνικής Φιλοσοφικής Εταιρίας, καθώς και Πρόεδρος της Ελληνικής Εταιρίας Μελέτης της Αρχαίας Ελληνικής Τεχνολογίας. Έχει δημοσιεύσει 440 επιστημονικές εργασίες και 50 βιβλία σε διάφορες γλώσσες. Τον Σεπτέμβριο 2013 τού απενεμήθη το International Award of Merit in Structural Engineering από την Διεθνή Ένωση Γεφυρών και Κατασκευών (IABSE) Ζυρίχη.

Ο Μιχάλης Α. Τιβέριος γεννήθηκε στη Χώρα της Άνδρου το 1947. Σπούδασε στη Φιλοσοφική Σχολή του Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης και αναγορεύθηκε διδάκτωρ του ιδρύματος το 1976. Συμπλήρωσε τις σπουδές του στο Αρχαιολογικό Ινστιτούτο της Βόννης, ως υπότροφος της Alexander von Humboldt Stiftung. Από το 1975 έως το 2014, οπότε και συνταξιοδοτήθηκε παίρνοντας τον τίτλο του ομοτίμου καθηγητή, δίδασκε στη Φιλοσοφική Σχολή (Τμήμα Ιστορίας και Αρχαιολογίας) του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Διηύθυνε ανασκαφές στους αρχαίους οικισμούς που βρίσκονται κοντά στη σημερινή Σίνδο και στο Καραμπουρνάκι της Θεσσαλονίκης. Το 2011 εξελέγη τακτικό μέλος της Ακαδημίας Αθηνών στην Τάξη των Γραμμάτων και των Καλών Τεχνών στην έδρα Αρχαιολογίας [Κεραμική]. Ήταν μέλος της ολομέλειας της Ελληνικής Εθνικής Επιτροπής για την Unesco, μέλος του Εθνικού Γνωμοδοτικού Συμβουλίου Έρευνας, μέλος του Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας και Τεχνολογίας, μέλος του διοικητικού συμβουλίου του Μορφωτικού Ιδρύματος της Εθνικής Τράπεζας κ.ά. Είναι μέλος επιστημονικών επιτροπών και ιδρυμάτων, όπως της Academia Scientiarum et Artium Europaea και του Γερμανικού Αρχαιολογικού Ινστιτούτου του Βερολίνου, ενώ το 1999 αναγορεύθηκε Επίτιμος Διδάκτορας του Πανεπιστημίου της Βέρνης.

Αξίζει να σημειωθεί πως ο Ήρων ο Αλεξανδρεύς είναι ο εφευρέτης κατασκευαστής της πρώτης ατμομηχανής στην ιστορία. Υπήρξε διευθυντής της περίφημης Ανώτατης Τεχνικής Σχολής της Αλεξάνδρειας, το πρώτο πολυτεχνείο που είχε ιδρυθεί στο Μουσείο για μηχανικούς. Λέγεται ότι ακολουθούσε την θεωρία των ατόμων και τη Μηχανική Σύνταξη του Φίλωνα. Ιδέες του Κτησιβίου ήταν βάση για κάποια από τα έργα του. Ήταν γνωστός και ως Ήρων ο Κτησιβίου (ως μαθητής, πιθανότατα, του μεγάλου μαθηματικού και εφευρέτη Κτησιβίου), και Ήρων ο Μηχανικός.

Αν και υπάρχουν ενδείξεις για απλή χρήση του ατμού από τους Αρχιμήδη και Φίλων, η ανακάλυψη της ατμομηχανής ανήκει αποκλειστικά στον Ήρωνα, ο οποίος προέβη σε αυτή την επινόηση έχοντας μελετήσει σε βάθος την θεωρία "περί της υλικής υποστάσεως του αέρα".
Στην ιστορία της μηχανικής η περιστροφική ατμομηχανή που εφηύρε ο Ήρων αναφέρεται σαν Αιολόσφαιρα ή Αιόλου πύλη ή ατμοστήλη.

Η Αιολόσφαιρα είναι μία μικρή κοίλη σφαίρα τοποθετημένη πάνω από ένα κλειστό λέβητα με τον οποίο επικοινωνεί με στρόφιγγες. Ο Ατμός που παράγεται στον λέβητα, εισέρχεται μέσω στροφίγγων στην κοίλη σφαίρα και εξέρχεται από τα δύο ακροφύσια της σφαίρας τα οποία είναι σχήματος "Γ" και αντίθετα τοποθετημένα μεταξύ τους. Ο διοχετευόμενος ατμός βγαίνει υπό πίεση και κινεί την σφαίρα κυκλικά.
Το εντυπωσιακό είναι ότι η λειτουργία αυτή (κίνηση δι' εκτονώσεως αερίου) είναι ίδια με την θεωρία της πρόωσης των σύγχρονων πυραύλων και αεριωθουμένων.

Η συμβολή του Ήρωνα υπήρξε σημαντικότατη, τόση στην διάσωση του έργου άλλων Ελλήνων μηχανικών, όσο και στην βελτίωση υπαρχόντων και ανακάλυψη νέων μηχανισμών.
Το έργο του αποτέλεσε σημείο αναφοράς και έδωσε ερεθίσματα σε πολλούς. Παράδειγμα αποτελεί η αιολόσφαιρα στην οποία βασίστηκε η χύτρα ή ατμοαντλία του Παπίνου στα 1861, η ανάπτυξή της οποίας κατά τον 19ο αιώνα έφερε την "βιομηχανική επανάσταση".

Το ελληνικό κείμενο της Αυτοματοποιητικής σώθηκε ακέραιο σε 39 τουλάχιστον, χειρόγραφα. Αυτό και μόνο δείχνει το μεγάλο ενδιαφέρον που είχε το έργο του 'Ήρωνα για τους κατοπινούς του μελετητές.

Το έργο αυτό διασώθηκε κατά τα ρωμαϊκά και τα βυζαντινά, χρόνια αξιοποιήθηκε από τους άραβες και τους ευρωπαίους μηχανικούς του Μεσαίωνα, αποτέλεσε βάση για επανειλημμένες προσπάθειες ανακατασκευής των αυτόματων θεάτρων, μεταφράστηκε στα αραβικά, τα ιταλικά, τα γαλλικά και τα γερμανικά.

Η Αυτοματοποιητική του Ήρωνα είναι το αρχαιότερο γνωστό κείμενο που περιέχει περιγραφές αυτόματων μηχανικών συστημάτων ικανών να πραγματοποιούν, προγραμματισμένες κινήσεις.
Ο Ήρωνας παρουσιάζει στο έργο του τη μορφή και την τέχνη της κατασκευής των αρχαίων αυτόματων Θεάτρων, και τα χωρίζει σε δύο είδη: το κινητό (υπάγον) και το σταθερό (στατόν) αυτόματο.

Τα κινητά αυτόματα τα περιγράφει ως εξής: “Κατασκευάζονται ναοί ή βωμοί μετρίου μεγέθους, ικανοί να μετακινούνται αυτόματα και να στέκονται μετά σε καθορισμένες θέσεις. Και οι μορφές πάνω σε αυτούς κινούνται όλες από μόνες τους, με μια λογική ακολουθία κινήσεων που ταιριάζει στο σχετικό μύθο και τέλος επιστρέφουν στην αρχική τους θέση”.

Τέτοια αυτόματα με τη μορφή ναών είχαν επάνω τους μορφές, όπως το Διόνυσο ή τη Νίκη, που μπορούσαν να περιστρέφονται, είχαν Βάκχες που χόρευαν κάτω από τον ήχο τυμπάνων και κυμβάλων, είχαν βωμούς όπου ξάφνου άναβαν αυτόματα φωτιές και πάλι αυτόματα λουλούδια στεφάνωναν το ναό και με συστήματα υδραυλικά έτρεχε γάλα ή κρασί σε τακτά χρονικά διαστήματα.
Τα σταθερά αυτόματα από την άλλη μεριά τα περιγράφει ο Ήρωνας ως εξής: “Πάνω σε ένα μικρό στύλο τοποθετείται μία σκηνή θεάτρου που διαθέτει πόρτες ικανές να ανοίγουν και που περιέχει διάταξη μορφών που αναπαριστούν ένα μύθο” .

Οι πόρτες ανοίγουν και κλείνουν αυτόματα και κάθε φορά νέες μορφές παρουσιάζονται μέχρις ότου ολοκληρωθεί η παράσταση. “Και οι μορφές που εμφανίζονται ζωγραφισμένες στον πίνακα όλες να φαίνεται ότι κινούνται, εάν ο μύθος το απαιτεί, άλλες σαν να πιονίζουν, άλλες σαν να δουλεύουν με σκεπάρνια, με σφυριά ή με πελέκια και να προκαλούν με κάθε κτύπο κρότο σαν τον αληθινό”.
Και είναι ακόμα δυνατόν φωτιές ν' ανάβουν στη σκηνή, να παρουσιάζονται πλοία κινούμενα με διάταξη στόλου, δελφίνια να κολυμπούν, μορφές να εμφανίζονται αυτόματα και να εξαφανίζονται πάλι, κεραυνοί να πέφτουν και ν' ακούγεται ο ήχος της βροντής.

Τέτοιες παραστάσεις θεατρικών έργων με πέντε πράξεις παρουσιάζει ο Ήρωνας, προκαλώντας ιδιαίτερο θαυμασμό στους θεατές του.