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本帖最后由 31415926 于 2015-6-22 10:24 編輯 這篇文章里講的“海倫”，又被翻譯成希倫，例如“希倫蒸汽機”，還被翻譯成希羅，例如“希倫噴泉”。 天才科學(xué)家們或許在娘胎里就應(yīng)該盤算他們出生的年代是否合適，像我們耳熟能詳?shù)目茖W(xué)奇葩，如愛因斯坦、牛頓等，都出生在一個恰當?shù)臅r代，時代孕育著新的革新，他們憑借聰明才智揭開了這嶄新的一頁。他們提出的理論超前于時代，因此他們是先驅(qū)者，他們的理論又適應(yīng)這個時代，因此很快被認同，并成為家喻戶曉的偉人，但是古希臘的發(fā)明家海倫好像就沒有這么幸運了。 亞歷山大港的海倫 
海倫，埃及亞歷山大港人氏，大約出生于公元10年。同樣是科學(xué)巨匠的他貌似出生的太早。他的發(fā)明過于超前時代，令人匪夷所思，以至于這些偉大的發(fā)明無用武之地，而被漸漸淡忘。假如海倫不是生于公元初，而是生在18世紀，那他的機械天分和非凡的創(chuàng)造力很可能使他成為世界首富。但實際上，他只能得到了史上最牛發(fā)明家的美譽，但即便如此也非常人能比，打比方講，對于當前的時代要想取得海倫那樣的成就，除非你制造出一臺能隨意變化的變形金剛來。 對于海倫的身世，我們所知甚少，直到上個世紀才大致確定他生活的年代。目前比較靠譜的推測是，他是希臘人，公元一世紀初生于埃及。他的先輩在亞歷山大大帝征服埃及的時代從希臘遷徙至此。 海倫很可能是在亞歷山大港的大學(xué)（Musaeum）里教書，Musaeum是當時希臘統(tǒng)治者建立的教育機構(gòu)，上面的圖片就是Musaeum的構(gòu)想圖。Musaeum不同于古地中海沿岸的任何機構(gòu)，它是一個供學(xué)者和科學(xué)家們集會的地方，是大學(xué)出現(xiàn)前數(shù)百年中唯一的學(xué)術(shù)機構(gòu)。 海倫的蒸汽機 
無需過多探求海倫的生平，他的發(fā)明和理論足以證明他的偉大。海倫最卓著的成就是發(fā)明了最早的蒸汽機----汽轉(zhuǎn)球(aeolipile)，雖然他之前有人也曾提出過汽轉(zhuǎn)球的理論，但海倫是闡述其制作細節(jié)的第一人。 汽轉(zhuǎn)球的工作原理是把空心球固定在支架上，使其可繞軸旋轉(zhuǎn)，在球的兩側(cè)，垂直旋轉(zhuǎn)軸方向上安裝兩個反向彎管噴嘴，將空心球內(nèi)部或球下方容器中的水加熱，水受熱后蒸汽從兩個噴嘴涌出，水蒸氣帶動空心球加速旋轉(zhuǎn)，直到蒸汽噴射的力與空氣阻力和機械摩擦力抵消，空心球開始穩(wěn)速旋轉(zhuǎn)。 古代的"鐵路" 
與當代的機器想比，海倫的汽轉(zhuǎn)球充其量只是個娛樂玩具，但是如果考慮他所生活的時代，這無疑也是具有開創(chuàng)性的。隨著時間流逝，蒸汽機逐漸被淡忘，直到1577年，土耳其發(fā)明家，全能天才Taqi al-Din才再次制作出蒸汽機，并被公認為是那個時代最偉大的人物。由此及彼可以推測，比他更早1500多年的海倫所取得的成就是多么巨大。 汽轉(zhuǎn)球并沒能應(yīng)用于實際，因為當時沒有需要汽轉(zhuǎn)球推動的機械裝置。在奴隸社會，機械裝置能派上用場的時候不多，但是在地中海沿岸，卻有一種和蒸汽機很搭調(diào)的裝置,那就是“鐵路”。 古代社會的發(fā)展歷程中，很多國家都產(chǎn)生過原始的軌道。當然，軌道上的運輸工具并不是靠機器拖動，而是由馬或者人來拉動，或是靠重力運動。最出名一處古代軌道是“滑道”（Diolkos），“滑道”橫穿科林斯地峽最窄的部分，船只不必繞行整個伯羅奔尼撒半島，就可以直接從滑道通過地峽到達另一端。 “滑道”大約出現(xiàn)于公元前600年，設(shè)想一下，假如滑道使用的時間更長一些，能使用到海倫的時代，那是否會有人靈光閃現(xiàn)，用海倫的蒸汽機來拉動滑道上運行的船只呢？真若那樣，海倫就能毫無爭議的成為蒸汽朋克第一人，但即便如此，給予他這個稱呼也毫不過分。 世界上最早的機器人專家 
海倫曾發(fā)明出一種獨特的機械，這種機械可以按預(yù)先“編程”來完成特定的工作，一旦開始運行，機械就會逐步完成所有程序。因此海倫也算是最早應(yīng)用控制理論的人，后來的控制理論在19世紀中葉才再次出現(xiàn)。 有趣的是，海倫的這些裝置大都用于戲劇表演。他的很多機械都是為改善希臘劇院的表演效果而設(shè)計，其中最吸引人的是一臺可自動表演十多分鐘戲劇的全自動裝置。是的，你沒有聽錯，他的制作實際相當于古希臘版的迪士尼總統(tǒng)大廳，但是它的內(nèi)部僅僅由節(jié)，繩子，和一個旋轉(zhuǎn)圓柱帶動的簡單裝置構(gòu)成。 即使簡單，這出機械戲劇也有著自動控制的理念。這套裝置的每一個部分——繩子，節(jié)等都有兩種狀態(tài)，改變他們的狀態(tài)組合就可以實現(xiàn)不同的動作。這就意味著海倫這套自動表演戲劇的裝置算是世界上最早使用二進制程序的機械了。 Erik Davis曾在其“信息時代的神話神秘和神奇”（Myth, Magic & Mysticism In The Age Of Information）一書中對海倫的裝置進行了這樣的描述： 人偶在觀眾前方的舞臺上自行顯示出來，顛簸地穿過立體的舞臺，然后又自行消失在觀眾的視線中。另一個場景是關(guān)于酒神和太陽神：火焰逐漸褪去，天空電閃雷鳴，一個女信徒人偶圍繞酒神，在滑輪帶動的舞臺轉(zhuǎn)盤上急速的旋轉(zhuǎn)。 精通光學(xué)和數(shù)學(xué)的能手 海倫不僅僅是才華橫溢的發(fā)明家，還是精通數(shù)學(xué)和理論的能手。他提出的光學(xué)理論和當代的費馬定理如出一轍，他預(yù)測光線總是沿著兩點之間的最短距離傳播，這聽起來極為淺顯，但卻是非常重要的理論。的確，直到上個世紀我們對光的了解才豐富起來。而古希臘海倫的光學(xué)理論幾乎就可以作為光線本質(zhì)的定義，經(jīng)過千年之后，阿拉伯科學(xué)家Alhazen才傳承和發(fā)展了這一理論。 海倫在數(shù)學(xué)方面的貢獻也十分卓越。他推導(dǎo)出計算平方根的簡單算法，和只用三邊長來計算三角形面積的方法，也就是著名的海倫公式。他還提出了虛數(shù)的概念，這項成就的影響更為深遠。 風力和滅火 
不過海倫最大的成就還是他的發(fā)明，這些發(fā)明有時看起來其實很簡單。舉個例子，他曾制作出能利用風能運動的風車，制作風車并不需要像制作蒸汽機或機械戲劇那樣高深的功底，但也必須要有獨特的洞察能力。在海倫之前從沒有過風能機械的記載。其實有時天才并非擁有多么高深的知識，只是因為他們能意識到司空見慣的事物中所蘊藏的真理罷了。 有些人可能會這樣想——這些機械和公式的確相當好，但它們是否能用于實際呢？海倫的發(fā)明給亞歷山大港帶來了什么好處？好的，我來回答，假如你是位古羅馬市民，海倫的發(fā)明可能會挽救你的性命。他曾發(fā)明過一種依靠活塞推動，將水射向任何方向的壓力泵。上圖的設(shè)計是西比烏斯在海倫之前設(shè)計出的機械，海倫對其進行了改進，制成了這種壓力泵，這種泵在古羅馬的消防工作中起到了舉足輕重的作用。 兩千年前的自動販賣機 
的確，蒸汽機、機械戲劇好像離日常生活遠一些，但自動販賣機怎么樣？在海倫的所有發(fā)明中，我最感興趣的就是這種自動販賣機。他在著作“機械和光學(xué)”（Mechanics and Optics）中介紹了這個裝置。從技術(shù)上來講，這個古代的自動販賣機實際上是個圣水分發(fā)裝置，但是就像現(xiàn)代的機器一樣，它也需要投入硬幣才能進行工作。 顧客從投幣口投入硬幣，硬幣會落到一個盤子上。這個盤子連接著一個杠桿，硬幣的重量使杠桿打開開關(guān)閥，圣水便從出水口涌出。出水的同時，盤子在硬幣重力作用下還在繼續(xù)傾斜，直到硬幣從盤中滑落，盤子便重新又回到水平狀態(tài)，杠桿也回到原來位置，閥門關(guān)閉。 因此，下次別在抱怨可樂自動販賣機識別不出破舊的鈔票了，你可以這樣想一想：這個機器已經(jīng)有兩千年的歷史了，不用對它要求太高…… 不管是蒸汽機，風力機還是自動販賣機，都證明了海倫無與倫比的才智，他在兩千多年前制作的這些機械令人嘆為觀止，如果要評選一位歷史上最具超前意識的發(fā)明家，那么我想這個殊榮非亞歷山大港的海倫莫屬了。 |
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