Hírlevél feliratkozás


Leiratkozom
A csillaggal (*) jelölt mezők kitöltése kötelező.
1/5

Ktésibios: Az alexandriai borbély – a pneumatika atyja

Zseniális találmányok – innovatív ötletek: Epizódok az ókori technika történetéből c. új kiállításunkhoz kapcsolódóan rendszeresen mutatjuk be az interneten a technika és a tudomány kétezer éves újdonságait, és ötletet adunk arra is, hogy a vállalkozó szelleműek, hogyan válhatnak az ókor mérnökeivé. Első epizódunk középpontjában: Ktésibios, az alexandriai borbély – a pneumatika atyja!

A Kr. e. 3. század elején élt és „működött” az a tudós, aki főleg a levegő tulajdonságait vizsgálta, és akit az utókor a pneumatika (a pneuma = levegő szóból) atyjaként ismer. Valószínűleg Alexandriában lakott és talán az akkori idők tudományos központjában, a Museionban dolgozott és tanított. Az ókori hagyományok szerint kutatásairól legalább két könyvet írt, az egyikben elméleti gondolatait fejtette ki, a másikban azokról a találmányokról számolt be, amikkel a gyakorlatban kutatta az elméleti kérdéseket. Ezek a művek nem maradtak fenn az utókor számára, viszont későbbi szerzők kivonatoltak belőle, így Ktésibios tanításai nemcsak rekonstruálhatók, de találmányai később, a reneszánsz idején és az újkorban is használatban maradtak. Sőt legnagyobb karriert befutott újítása a mai napig megtalálható templomainkban és hangversenytermeinkben. Ez a találmány pedig nem más, mint az orgona.

Ktésibios életéről két ókori szerzőnél maradtak fenn adatok. Athénaios szerint borbély volt, Vitruvius szerint apja borbélyműhelyében találta fel az orgonát. A kísérletező elme ugyanis, aki „örömét lelte a mesterséges dolgokban”, egy tükröt rejtett módon akart felfüggeszteni úgy, hogy azt fel és le lehessen mozgatni. A tükröt tartó zsinórt egy csőbe zárva vezette el a borbélyműhely mennyezete alatt, majd a sarokban szintén egy csőben leeresztette. A végére ellensúlyként ólomgolyót akasztott. A tükör állításakor észrevette, hogy a cső szűk nyílásánál az ólomgolyó által összeszorított levegő sípoló hanggal távozott. Állítólag ez adta az ötletet az orgona feltalálásához.

Virtualis_Kiallitas_01_01

Ktésibios apja borbélyműhelyében feltalálja az orgonát (rajz: Murakeözy Éva)

 

Ktésibios másik fontos ötlete a dugattyús szivattyú volt, amivel vizet lehetett felemelni.

Virtualis_Kiallitas_01_02

A Ktésibios által feltalált szivattyú működési elve (rajz: Lajtos Tamás)

A gyakorlati életben is elterjedt találmányának leírása Vitruvius és Hérón könyveiben maradt ránk, ezért az utókor Hérón szivattyújaként ismeri. A találmány zsenialitását mutatja, hogy nemcsak az ókorban és a középkorban használták, de a tűzoltó szivattyúk a 19. századig is azonos elven működtek, sőt dugattyús szivattyúk és kompresszorok a mai napig az ipar számos területén használatban vannak. Vincenzo Scamozzi velencei építész 1615-ban megjelent könyve szerint a budai várba is ilyen szivattyúval emelték fel a vizet. 

Hérón azaz Ktésibios szivattyúja, amellyel a középkori budai várba emelték fel a vizet (animáció: Fodor Zsolt)

Ktésibios az orgona esetében is szivattyút használt a sípok megszólaltatásához szükséges levegő biztosítására. Az orgona alá víztartályt készített, amibe levegőt pumpáltak. Az egyenletes légnyomást a tartályban lévő víz szabályozta, ezért a hangszert vízorgonának nevezték.

Virtualis_Kiallitas_01_04

Justus Willberg vízorgona rekonstrukciója az Aquincumi Múzeum 2019-es Floralia programján

Ktésibios még azzal is kísérletezett, hogy a katapultot is „légrugóval”, azaz dugattyús szivattyúval működtesse. Ezeken kívül ő szerkesztett először összesűrített levegő segítségével automatikusan működő kis szerkezeteket, például csicsergő műmadárkát. Ő alkotta meg az első, pontos óraszerkezetet is, ami víz segítségével mutatta az időt, sőt fogaskerekek és fogaslécek alkalmazásával szobrocskákat és oszlopokat forgathatott vagy síppal hangjelzést is adhatott. 

 Virtualis_Kiallitas_01_05

Ktésibios vízórája, elméleti rekonstrukció Vitruvius leírása alapján (Lucio Russo nyomán rajzolta Lajtos Tamás)

 

Hogyan működik? 

A vízorgona

Ktésibios vízorgonájának működése azon alapult, hogy légszivattyúval (dugattyús légsűrítővel) levegőt pumpáltak egy tartályban vízben álló, alul nyitott edénybe, az ún. szélüstbe. A szélüstben a vízoszlop magassága lecsökkent, körülötte a tartályban a vízszint megemelkedett. A szélüstből csövet vezettek a tartály fölé helyezett sípokhoz. Ha a sípok felé nyitottá vált az út, azaz lenyomták a billentyűt, a szélüstből az összesűrített levegő a sípokba áramlott és megszólaltatta azokat. A sípok addig szóltak, amíg a víztartályban és a szélüstben újra ki nem egyenlítődött a vízszint, pontosabban, amíg az ennek hatására kiáramló sűrített levegő még meg tudta szólaltatni a sípokat. Tehát a közhiedelemmel ellentétben nem a víz hajtotta az orgonát, hanem a vízoszlop magasság különbsége biztosította az egyenletes légnyomást, azaz a víz a légnyomást szabályozta.

Virtualis_Kiallitas_01_06

A vízorgona működésének elvi ábrája (rajz: Németh István)

Legyél te az ókor mérnöke! 

Készítsünk vízorgonát!

Persze igazi hangszert nem tudunk építeni, de egy egyszerű kísérlettel modellezhetjük, hogyan működtek a vízorgonák. Szükségünk lesz egy nagy, 5 literes befőttes üvegre, egy másfél literes műanyag palackra, egy kicsi műanyag sípra (pl. szilveszteri trombitáról), ollóra vagy éles késre, valamilyen szigetelőanyagra (én dekorgumit használtam) és természetesen vízre. Gyerekek, a munkához kérjétek egy felnőtt segítségét!

A műanyag palack alját vágjuk le! A kupakba fúrjunk akkora lyukat, hogy beleférjen a síp! A sípot illesszük bele a dekorgumi segítségével, így megakadályozzuk, hogy a levegő a síp mellett távozzon. A befőttes üvegbe öntsünk vizet, több mint a feléig. (A vizet ételfestékkel meg is színezhetjük.) A műanyag flakonra tekerjük rá a kupakot és tegyük bele az üvegbe. Most jön az attrakció. Egyik kezünkkel fogjuk meg a műanyag palackot. A hüvelykujjunkkal fogjuk be szorosan a síp tetejét. Majd egy erőteljes mozdulattal nyomjuk le a palackot. Ekkor a hüvelykujjunkat emeljük fel. Ha mindent jól csináltunk, a síp megszólal. Közben pedig azt is látjuk, hogy a műanyag palackban a kiszorított víz szintje ismét felemelkedik.

Ha mégse szólalt meg a síp? Akkor valamit rosszul csináltunk. Vagy a hüvelykujjunkkal nem szorítottuk elég erősen le a síp tetejét vagy a tömőanyag túl laza és elszökik a levegő. Korrigáljuk ezeket, és a síp meg fog szólalni.

Virtualis_Kiallitas_01_08-11

 

A vízorgona működési elvét bemutató kísérlet

 

Hogyan szólt az ókori vízorgona?

Meghallgatható az Aquincumi Múzeum 2019-ben tartott orgonaünnepén készült filmen:

Írta: Dr. Fényes Gabriella

Virtuális kiállításunk további részei itt találhatók.