Brigitte Cech - Antik Çağda Teknoloji - Notlar

Brigitte Cech - Antik Çağda Teknoloji - Notlar

Technik in der Antike, Theiss Verlag, Berlin, 2017

 

Antik teknoloji; insan, hayvan, su ve rüzgar gücüne dayalıdır.

Antik Yunan ve Roma dünyasının mühendislik ve teknoloji alanındaki etkileyici başarılarını, kullanılan kaynakları ve bilimsel temelleri detaylı bir şekilde inceliyor.

 

Önsöz

Antik çağın teknik başarıları, özellikle köprü, kubbe ve su kemeri inşasındaki ustalık yüzyıllar boyu eşsiz kaldı. Bu başarıların dayandığı mekanik, statik ve hidrolik ilkeleri açıklamak kitabın amaçları arasında.

 

Antik Çağ Teknolojisi ve Mühendisliğine İlişkin Kaynaklar

Edebi Kaynaklar

İskenderiyeli Heron (Mekanik Deha): Sadece teorik değil, buhar gücüyle çalışan ilk cihaz olan Aeolipile gibi vizyoner makinelerin tasvirlerini bırakmıştır.

Vitruvius (Mimarlık ve İnşa): Roma inşaat teknolojisinin kutsal kitabı sayılan De Architectura'da, vinçlerden su çarklarına kadar her şeyi detaylandırır.

Frontinus (Su Mühendisliği): Roma'nın can damarı olan su kemerlerini bir yönetici gözüyle anlatarak, şehre giren suyun hacmini ve dağıtım sistemini belgeler.

 

Epigrafik ve İkonografik Kaynaklar

Roma dönemine ait mezar taşlarındaki kabartmalar, bugün modern mühendislerin bile hayran kaldığı "pedal çarklı vinçlerin" (treadwheel crane) çalışma prensibini anlamamızı sağlamıştır.

Bir köprünün kim tarafından, ne kadar sürede ve hangi imparator adına yapıldığını bu kitabelerden öğreniriz.

 

Maddi Kanıtlar

Teorinin pratiğe dönüştüğü yer binalardır.

Roma su kemerleri, suyun kilometrelerce akabilmesi için çok düşük eğimlerle (bazen kilometre başına sadece birkaç santimetre) inşa edilmiştir.

Antik eritme fırınlarının işleyişini sadece arkeolojik kazılarla, fırın kalıntılarını ve cürufları analiz ederek anlayabiliriz. Bu alan, deneysel arkeoloji ile disiplinler arası bir çalışma gerektirir.

 

Kaynakların değerlendirmesi:

Vitruvius bir uzmandır; talimatları uygulanabilirdir.

Plinius bir ansiklopedisttir; duyduğunu yazar, bazen teknik hatalar yapabilir.

Sanatçı (heykeltıraş) ise bazen estetiği teknik doğruluğun önüne koyabilir.

 

Antik Çağda Teknoloji ve Mühendisliğin Temelleri

Antik dünyada enerji, "yakılan" bir şeyden ziyade "uygulanan" bir kuvvettir. İnsan gücü, hayvan gücü (öküz, katır, at), su ve rüzgâr gücü ile yakıt olarak odun ve kömür temel enerji kaynaklarıdır

Buharla çalışan sistemler İskenderiyeli Heron tarafından anlatılmış olsa da buhar antik çağda bir enerji kaynağı olarak kullanılmıyordu.

Vinçlerde kullanılan koşu bantları (treadwheels), insanın ağırlığını mekanik avantaja çevirerek devasa blokların kaldırılmasını sağlıyordu.

Roma hamamlarındaki hipokaust (hypocaust) sistemleri, odun enerjisinin mimariyle nasıl birleştiğinin zirve noktasıdır.

 

Mühendisler, tünel açarken veya su kemeri inşa ederken Thales ve Pisagor'un prensiplerini doğrudan sahada uyguluyorlardı.

Dik açılı üçgenlerin hesaplanması (a² + b² = c²), tünellerin iki uçtan kazılıp ortada birleşmesi (Eupalinos Tüneli gibi) için hayati öneme sahipti.

Arşimet'in kaldıraç yasası kuvvet kolu ile yük kolu arasındaki ilişkiyi özetler.

Çoklu makara sistemleri sayesinde, bir işçinin uyguladığı kuvvet katlanarak tonlarca ağırlığın yerinden oynamasını sağlıyordu.

 

Ölçüm Teknolojisi

Zamanı ölçmek için güneş saatleri ve su saatleri (klepsydra) kullanılırdı.

Analemma yöntemi, gök cisimlerinin hareketini düz bir zemine yansıtma sanatıdır.

 

Mesafe ölçümü için hodometre, dik açılar için groma, tesviye için chorobates ve açı ölçümü için diyoptri gibi gelişmiş araçlar kullanılmıştır.

 

Tünel İnşaatı

"Karşılıklı hizalama" yöntemiyle tünel güzergahı belirlenirdi.

Tünel güzergahı boyunca yüzeyden dikey kuyular kazılır. Bu kuyular hem hizalamayı kontrol etmeyi kolaylaştırır hem de kazılan toprağın dışarı atılmasını ve taze hava girişini sağlar.

 

Eupalinos Tüneli: MÖ 6. yüzyılda Samos Adası'nda inşa edilen bu tünel, "dünyanın ilk büyük mühendislik projesi" olarak kabul edilir.

Eupalinos, iki tünel kolunun birbirini ıskalamasından korktuğu için buluşma noktasına yakın bir yerde her iki kolu da bilinçli olarak zikzak yaptırarak genişletmiştir. Böylece tüneller birbirini teğet geçmek yerine mutlaka bir noktada kesişmiştir.

 

Roma mühendisliği, sadece ulaşım için değil, tarım arazisi kazanmak için de devasa tüneller inşa etmiştir.

Claudius Tüneli (Fucino Gölü): 5.6 kilometrelik uzunluğuyla antik çağın en uzun tünelidir. 30.000 işçinin 11 yıl boyunca çalışmasıyla tamamlanmıştır. Dağın derinliklerindeki su birikintilerini boşaltmak için devasa kaldırma mekanizmaları kullanılmıştır.

 

İnşaat Teknolojisi

Ahşap, taş, tuğla ve kireç bazlı harç ana malzemelerdir.

MÖ 2. yüzyıldan itibaren Roma inşaatında hidrolik harç kullanılmıştır ve bu malzeme su altında bile sertleşebilmektedir.

Roma betonu, sönmüş kireç ile puzolan (volkanik kül) karışımından oluşur. Bu karışım, su altında bile sertleşebilen (hidrolik) ve binlerce yıl dayanabilen bir yapı oluşturur.

Vezüv Yanardağı çevresinden getirilen volkanik kumlar, kireçle reaksiyona girerek kalsiyum silikat hidratlar oluşturur. Bu, Roma limanlarının ve Pantheon gibi devasa yapıların bugüne ulaşmasını sağlamıştır.

Taşlar birbirine sadece ağırlıklarıyla değil, aralarına eritilmiş kurşun dökülen demir kenetlerle de bağlanırdı. Bu, yapıyı depremlere karşı esnek ve dayanıklı kılıyordu.

 

Antik çağın en görkemli yapısı olan Pantheon, Roma'nın malzeme bilimindeki dehasını gösterir.

Kubbenin tabanında ağır bazalt agregalı beton kullanılırken, tepeye doğru hafif sünger taşı (tüf) kullanılarak yoğunluk azaltılmıştır.

Tepedeki 8.7 metrelik açıklık hem ışık sağlar hem de kubbenin en zayıf ve en ağır olması gereken noktasını boşaltarak statiği rahatlatır.

Kubbenin içindeki kare oyuklar (kasetler), beton miktarını azaltarak yapıyı hafifletirken estetik bir derinlik katar.

 

Lüks konutlarda ve hamamlarda kullanılan Hipokost sistemi, modern yerden ısıtmanın atasıdır.

Dışarıdaki bir fırından (praefurnium) çıkan sıcak hava, zemini taşıyan küçük sütunlar (pilae) arasındaki boşluklarda dolaşır.

Isınan hava sadece zemini değil, duvarların içine yerleştirilen içi boş tuğlalar (tubuli) aracılığıyla tüm odayı bir radyör gibi ısıtır ve duman çatıdan tahliye edilir.

 

Yol ve Köprü İnşaatı

Yolların temeli sağlamlaştırılarak drenaj için kavisli profiller verilmiştir. "Roma yolları öncelikle hızlı asker hareketleri için askeri yollar olarak tasarlanmıştır". Via Appia en önemli örnektir.

Statumen: En altta, yumruk büyüklüğünde taşlardan oluşan ve drenaj sağlayan temel katmanı.

Rudus: Harç ve kırılmış taş karışımıyla oluşturulan, yükü dağıtan tabaka.

Nucleus: Çakıl ve ince kumdan oluşan, üst kaplamaya yataklık eden katman.

Summum Dorsum (Pavimentum): En üstte, birbirine mükemmel kilitlenmiş çokgen taşlar veya sert çakıl katmanı.

 

Jül Sezar'ın MÖ 55'te sadece 10 günde tamamladığı Ren Köprüsü, antik çağın en hızlı ve etkili askeri tahkimatlarından biridir.

 

Su Teknolojisi

Fransa'daki Barbegal Değirmen Kompleksi, antik dünyanın bilinen en büyük endüstriyel tesisidir. 16 adet üstten çarklı (overshot) su çarkının seri halde dizilmesiyle oluşan bu sistem, Roma'nın seri üretim kapasitesini kanıtlar.

 

Arşimet Vidası (Cochlea): Düşük yüksekliklere (yaklaşık 1.5 - 2 m) büyük hacimli su taşımak için idealdir. Söğüt şeritleri veya bakır levhalardan yapılan vidalar, özellikle madenlerde sintine suyunu tahliye etmek için kullanılmıştır.

 

Su, şehirlerdeki dağıtım havzalarından (castellum) çeşmelere ve evlere iletilirdi.

Roma su kemerleri "serbest yüzeyli kanal" prensibiyle çalışır. Yani su, sadece eğimle akar.

Nîmes su kemerindeki gibi, bazı yerlerde eğim kilometrede sadece 25 cm'dir. Bu kadar düşük bir hata payıyla 50 km yol kat etmek, o dönem için inanılmaz bir ölçme (tesviye) yeteneği gerektirir.

 

Kalsifikasyon (Sinterleşme): Roma suyu genellikle sertti. Bu su, kurşun boruların iç yüzeyinde bir kireç tabakası (sinter) oluşturarak suyun kurşunla temasını kesiyordu.

Romalı mühendisler kurşunun zararlarının (işçilerdeki soluk ten gibi belirtiler) farkındaydı ve mümkün olduğunca pişmiş toprak boruları tercih ediyorlardı.

 

Tarım Teknolojisi

Şarap ve zeytinyağı üretimi için kullanılan presler

Değirmenler

 

Biçme Makinesi (Vallus)

Bir hayvan (öküz veya eşek) vagona arkadan koşulur ve aracı ileri iter. Vagonun önündeki keskin dişler buğday başaklarını yakalayıp koparır, başaklar vagonun içine düşerken saplar tarlada kalır. İş gücü tasarrufu sağlar ancak saman ihtiyacı olan bölgelerde (sapları kopardığı için) tercih edilmezdi.

 

Gemi İnşa Teknolojisi

Modern gemi inşasının aksine (önce iskelet, sonra kaplama), antik dönemde gemiler dıştan içe doğru inşa edilirdi.

Geminin dış kaplamasını oluşturan tahtalar, birbirlerine küçük ahşap dil ve delik yardımıyla kenetlenirdi. Bu yöntem, gemi gövdesine iskeletten bağımsız, muazzam bir yapısal bütünlük ve esneklik kazandırırdı.

Su altı gövdesi, gemi kurtlarına karşı kurşun levhalarla zırhlanır, aradaki boşluklar reçine ve yünle sızdırmaz hale getirilirdi.

 

Antik gemilerde modern kıç dümeni yerine, geminin her iki yanında bulunan devasa yan dümenler (steering oars) kullanılırdı.

 

Antik denizcilik sadece arkadan esen rüzgâra (pupa) bağımlı değildi; rüzgâra karşı seyir (orsa) teknikleri de oldukça gelişmişti.

Üçgen yapılı Latin ve Sprit yelkenler rüzgârın geliş açısına daha duyarlıydı ve manevra kabiliyetini artırıyordu.

 

Roma ekonomisi, özellikle İskenderiye-Roma hattında çalışan dev tahıl gemilerine (corbita) bağımlıydı.

 

Savaş gemileri, yük gemilerinin aksine hız ve manevra için optimize edilmiş "uzun gemiler"di.

 

Antik çağda kürekçiler köle değil, ücretli özgür vatandaşlardı. Deniz savaşları yüksek disiplin gerektirdiğinden, sadece sadık ve eğitimli adamlar bu görevi yapardı.

 

Madencilik ve İşleme Teknolojisi

Klasik Madencilik: Demir kazma, çekiç ve keskilerle galeriler açılırdı. Sert kayaları parçalamak için ateşle kırma (fire-setting) yöntemi kullanılırdı; kaya ısıtılır ve hızla soğutularak çatlatılırdı.

 

Ruina Montium (Dağların Çökertilmesi): Plinius'un tarif ettiği bu dehşet verici teknik, Roma'nın en ileri madencilik yöntemidir. Dağın içine tüneller kazılır, destek sütunları aniden yıkılır ve yüksek rezervuarlardan boşaltılan suyun yarattığı basınçla tüm dağ kütlesi çökertilirdi. İspanya'daki Las Médulas, bu tekniğin dünyadaki en görkemli izidir.

 

Nehirlerdeki ince altın tozlarını yakalamak için su yollarına koyun postları serilirdi. Postun tüyleri ağır altın parçacıklarını tutar, daha sonra kurutulup silkelenerek altın toplanırdı.

 

Antik madencilik son derece tehlikeli ve ağır bir işti. Laurion gibi yerlerde binlerce özgür işçi çalışırken, Roma döneminde madenler genellikle mahkûmların (damnatio ad metalla) ve kölelerin ömür boyu çalışmaya zorlandığı karanlık yerler haline gelmiştir.

 

Eritme, Rafinasyon ve Alaşımlar

Kurşun ve gümüş karışımı, gözenekli bir ocakta hava üflenerek ısıtılırdı. Kurşun oksitlenip (mürdesenk) akarken, gümüş oksitlenmediği için ocağın dibinde saf halde kalırdı. Atina drahmilerinin %99 saflığı bu yöntemin başarısıdır.

 

Altın ve gümüşü (elektrum) ayırmak için tuz kullanılırdı. Tuzdaki klor, gümüşle birleşip gümüş klorür oluşturur ve geriye saf altın taneleri kalırdı.

 

Saf metaller genellikle ya çok yumuşaktır ya da dökümü zordur. Antik ustalar bu özellikleri değiştirmek için alaşımları geliştirdiler.

 

Demir nesne, kömür içinde ısıtılarak karbonun yüzeye nüfuz etmesi sağlanırdı. Sıcak çeliğin aniden suya daldırılması kristal yapıyı değiştirerek metali aşırı sertleştirirdi. Kılıçlarda sert bir yüzey ve elastik bir çekirdek dengesi bu şekilde kurulurdu.

 

Askeri Teknoloji

Gastrafetes (Karın Yayı): İlk kez MÖ 399'da ortaya çıkan bu silah, modern arbaletlerin (tatar yayı) atasıdır.

"Karın yayı" denmesinin sebebi, askerin gövdesini kullanarak yayı kurmasıdır. Asker, silahın arka ucunu midesine dayayıp tüm ağırlığıyla bastırarak sürgüyü geri iterdi.

 

MÖ 4. yüzyılda mühendisler, esnek ahşap yayların sınırına ulaştıklarında "burulma" prensibine geçtiler. Bu sistemde enerji, gerilmiş halat demetlerinin (saç, hayvan tendonu veya at kılından yapılan) bükülmesiyle depolanırdı.

 

Scorpio: Keskin nişancı silahı olarak kullanılan, yüksek hızlı oklar fırlatan iki kollu burulma makinesidir. Vitruvius'un verdiği ölçülere göre, makinenin tüm boyutları halat demetinin geçtiği deliğin çapına göre hesaplanırdı.

 

Cheiroballistra: Heron tarafından geliştirilen bu model, geleneksel ahşap çerçeve yerine metal bir iskelet kullanıyordu. Bu, görüş alanını açıyor ve nişan almayı kolaylaştırıyordu; adeta antik çağın "keskin nişancı tüfeği"ydi.

 

Onager (Yaban Eşeği): Taş fırlatmak için tasarlanan bu ağır silah, adını ateşlendiğinde bir yaban eşeğinin çifte atmasına benzer şekilde arkasının havaya kalkmasından alırdı.

 

Ekler

Ölçü ve Ağırlık Sistemleri

Yunan Sistemi: Temel birim "ayak" idi ancak şehirden şehre (Atina: 29,4 cm, Dor: 32,8 cm) değişebiliyordu. Bu durum, antik yapıların neden farklı oranlara sahip olduğunu açıklar.

 

Roma Sistemi: Daha standart bir yapıya sahipti. Roma ayağı (29,6 cm) temel alınmıştı. "Uncia" (Ons) terimi hem ağırlık hem de uzunluk (inç) birimi olarak kullanılıyordu; bu, Roma matematiğinin 12'li (duodesimal) sisteme olan bağlılığını gösterir.

 

Güneş saatlerinin (Gnomon) matematiksel tasarımı olan Analemma, antik astronominin zirve noktalarından biridir.

…