Le origini dell’ingegneria
Lezione del corso di
Storia della Tecnologia
09/03/2007
Filippo Nieddu
Alessandro Magno e
l’età ellenistica / 1
Alessandro Magno (356 a.C. - 323 a.C.), uno dei più celebri
conquistatori e strateghi del mondo antico. In soli dodici anni
conquistò l'impero persiano e l'Egitto, spingendosi fino all’India
settentrionale. Le sue vittorie, accompagnate da una diffusione
universale della cultura greca e dalla sua integrazione con i popoli
conquistati, diedero l'avvio al periodo ellenistico della storia greca.
L’età ellenistica inizia per convenzione alla morte di Alessandro
Magno, avvenuta nel 323 a.C., e termina con la battaglia di Azio
(31 a.C.), che sancisce la conquista romana dell’Egitto. Durante
questo periodo, in particolare presso la scuola di Alessandria, si
raggiunse un livello di conoscenze “scientifiche” non paragonabile
a quello delle epoche precedenti. Esempio ne è il meccanismo di
Antikytera (vedi oltre).
Alessandro Magno e
l’età ellenistica / 2
Alessandro Magno e
l’età ellenistica / 3
I più importanti “meccanici” e matematici:
- Euclide nella matematica e nella geometria. Con gli Elementi
diede le basi al pensiero matematico greco e occidentale;
- Apollonio di Perga, nelle cui Sezioni coniche definì l’ellisse, la
parabola e l’iperbole;
- Archimede, che fu grande matematico, ingegnere ed inventore. Di
lui si ricordano gli studi sulla quadratura del cerchio e i principi
dell’idrostatica;
- Erone di Alessandria, fra i più importanti matematici e ingegneri
dell’età ellenistica.
Euclide e la geometria / 1
Euclide
Euclide e la geometria / 2
•Assiomi
•1) Cose uguali ad una stessa cosa sono uguali tra loro
•2) Aggiungendo (quantità) uguali a (quantità) uguali le somme sono uguali
•3) Sottraendo (quantità) uguali da (quantità) uguali i resti sono uguali
•4) Cose che coincidono con un'altra sono uguali all'altra
•5) L'intero è maggiore della parte
•Postulati
•I) Un segmento di linea retta può essere disegnato unendo due punti a caso.
•II) Un segmento di linea retta può essere esteso indefinitamente in una linea retta
•III) Dato un segmento di linea retta, un cerchio può essere disegnato usando il segmento come
raggio ed uno dei suoi estremi come centro
•IV) Tutti gli angoli retti sono congruenti tra loro
•V) Se due linee sono disegnate in modo da intersecarne una terza in modo che la somma degli
angoli interni, da un lato, sia minore di due angoli retti, allora le due linee si intersecheranno tra loro
dallo stesso lato se sufficientemente prolungate.
Sicuramente il postulato più famoso è il V, detto anche postulato delle rette parallele (anche se
l'enunciato non le cita).
La negazione di questo postulato ha portato, nel XIX secolo, allo sviluppo delle geometrie non euclidee.
Altri matematici / 1
Ipparco di Nicea (ca. 190 AC - ca. 120 AC) fu astronomo,
geografo e matematico nell'antica Grecia. È noto anche come
Ipparco di Rodi. Fu il primo greco a sviluppare accurati modelli
per spiegare il moto del Sole e della Luna, servendosi delle
osservazioni e della conoscenza accumulate nei secoli dai
Caldei babilonesi.
Apollonio di Perga (Perga, Pamfilia, Asia Minore / Murtina,
Antalia, Turchia, 262 AC ca. - 190 AC ca.), grande geometra e
astronomo greco, famoso per le sue opere sulle sezioni coniche
(parabola, iperbole ed ellisse), che fu il primo a identificare e
definire.
Altri matematici / 2
Pappo di Alessandria è uno dei più importanti matematici del
periodo tardo ellenistico; vissuto in un periodo di decadenza
degli studi geometrici, è sicuramente il maggior cultore della
geometria dei suoi tempi. Di lui sembra accertata solo la data
del 320, anno intorno al quale egli ha scritto un commento
all'Almagesto di Claudio Tolomeo. L'unica sua opera
pervenutaci sono le Collectiones mathematicae. La sua opera è
posta come fondamento della moderna geometria proiettiva.
Altri matematici / 3
Diofanto di Alessandria fu l'ultimo dei grandi matematici
greco-ellenistici, ed è noto come il padre dell’algebra. Visse tra
il 214 e il 298. Dopo di lui fino a Leonardo Fibonacci la
matematica europea attraversò un periodo di grave decadenza.
Egli introdusse simboli per rappresentare gli operatori aritmetici
più frequenti, prendendoli dall’alfabeto greco: sostituì
l’espressione isoi eisin che in greco significa "sono eguali", col
simbolo ι (iota), l’incognita col simbolo ς’, l’incognita al quadrato
col simbolo δς’ (dynamis, quadrato), ecc.
Archimede / 1
Archimede di Siracusa
(circa 287 a.C. - 212 a.C.)
Archimede / 2
Archimede divenne popolare grazie alla sua partecipazione alla difesa di Siracusa
contro l'assedio romano durante la Prima e la Seconda Guerra Punica. Si ritiene che
egli abbia avuto la meglio sui Romani mediante macchinari bellici di sua invenzione,
come ad esempio la "manus ferrea", un artiglio meccanico in grado di ribaltare le
imbarcazioni nemiche, oppure gli "specchi ustori", lamiere metalliche che,
opportunamente concave, riflettevano concentrando la luce solare sugli avversari,
incendiando le imbarcazioni e gli accampamenti. Tuttavia gli specchi ustori, nel corso
dei secoli, non sono mai stati realizzati, per cui si ritiene che sia una leggenda. Si
suppone, altresì, che fosse in grado di muovere una nave completa di equipaggio e
carico mediante una singola fune, grazie l'ausilio di leve e verricelli e che abbia
scoperto la proprietà della densità dei corpi e la legge fisica del galleggiamento, nota
anche come Principio di Archimede, mentre faceva un bagno (correndo poi nudo per le
strade e gridando "eureka!" - "ho trovato!"); infine, a lui è attribuita l'invenzione di un
meccanismo per il pompaggio dell'acqua, impiegato per l'irrigazione dei campi
coltivati, noto come vite di Archimede. Si ritiene inoltre probabile l'invenzione da parte
sua, durante la Prima Guerra Punica, dell’odometro.
Archimede / 3
Vite di Archimede
Odometro (Erone)
Ctesibio di Alessandria
Ctesibio di Alessandria (attivo dal 285 a.C. al 222 a.C.) era
considerato secondo soltanto ad Archimede come inventore e come
matematico. La sua opera Sulla pneumatica sull'elasticità dell'aria,
ora perduta, gli procurò il titolo di padre della pneumatica, in quanto
a lui si devono il primo trattato scientifico sull'aria compressa e le
sue utilizzazioni nelle pompe e perfino in un cannone.
Questo suo trattato e tutte le sue altre opere non gli sopravvissero.
Ctesibio fu probabilmente il primo capo del "Museo di Alessandria".
Sfortunatamente, molto poco si sa della sua vita e delle sue opere.
Si dice che avesse costruito degli specchi regolabili tramite
contrappesi. Inventò un organo ad acqua e fece delle migliorie
all'orologio ad acqua, che teneva il tempo più accuratamente di
qualsiasi altro orologio inventato fino al XVII secolo (Huygens). A lui
viene attribuito il principio del sifone. Suo successore fu Filone.
Erone di Alessandria / 1
Erone di Alessandria, chiamato anche Erone il vecchio, operò nel I°
secolo d.C. (la sua collocazione cronologica però non è sicura, infatti oscilla
fra il I° secolo a.C. ed il II° d.C).
Al suo ingegno si devono l'invenzione della pompa idraulica e della diottria (il
potere correttivo di una lente), il perfezionamento dell’odometro e degli
orologi ad acqua. Formulò le leggi della riflessione e la formula che esprime
l'area di un triangolo in funzione dei suoi lati e del semiperimetro. Fu inoltre
autore di diversi scritti di Geometria, fra i quali Le misure, in tre libri, ed il
Commento agli Elementi di Euclide e due libri di Pneumatica, in cui si
descrivono numerose applicazioni della pressione. Tra queste, una in
particolare, la Macchina di Erone, che serviva ad aprire e chiudere
automaticamente le porte di un tempio (una versione tardo ellenistica delle
moderne porte automatiche). Fu Erone ad inventare il tasto per strumenti a
corda: egli sostituì il pizzicato con la percussione di una corda musicale,
controllata da un tasto che solleva un martelletto verso l'alto a colpire la
corda (il pianoforte di Bartolomeo Cristofari è del 1698).
Erone di Alessandria / 2
Eolipila
Erone di Alessandria / 3
La formula di Erone
In un triangolo qualsiasi, dette a, b, c le misure
dei lati e p il semiperimetro, l'area A risulta
essere:
A = radice (p (p-a) (p-b) (p-c))
La macchina di Erone
Erone di Alessandria / 4
Ritrovato nel 1902, il meccanismo di
Antikytera (noto anche come macchina di
Anticitera) è il più antico calcolatore
meccanico. Si tratta di un planetario, mosso
da ruote dentate, che serviva per calcolare il
sorgere del sole, le fasi lunari, i movimenti dei
5 pianeti allora conosciuti, gli equinozi, i mesi
e i giorni della settimana. Le ruote dentate
riproducevano il rapporto di 254:19
caratteristico del moto della Luna in rapporto
al Sole (la Luna compie 254 rivoluzioni
siderali ogni 19 anni solari). L'estrema
complessità del congegno era inoltre dovuta
all’uso di una ventina di ruote dentate e di un
differenziale, che permetteva di ottenere una
rotazione di velocità pari alla somma o alla
differenza di due rotazioni date.
La macchina di Anticitera
Frammento della macchina di
Anticitera e sua analisi ai raggi X
La poliorcetica
Le macchine belliche ebbero buon sviluppo nell’epoca
ellenistica, anche se spesso furono fallimentari nel loro uso
pratico.
Principali tecnici:
-Demetrio
-Archimede
-Ctesibio
-Erone
-Filone di Bisanzio
-Agesistrato
-Vitruvio (epoca romana)
Riferimenti bibliografici essenziali

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
Vittorio MARCHIS, Storia delle macchine, Roma-Bari :
Laterza, 2005 (2a ed.)
Alexandre KOYRE’, Dal mondo del pressappoco
all’universo della precisione, Torino : Einaudi, 1961
Andrea CARANDINI, Giornale di scavo, Torino :
Einaudi, 2000