Если цивилизация найдет пример передовой технологии, сможет ли она научиться копировать эту технологию?

У вас есть две переменные:

• Современное технологическое состояние цивилизации. Назовите это «А».

• Технологическая разница между цивилизацией и примером. Назовите это «Б».

Следовательно...

• Чем раньше «А», тем больше вероятность ответа «Нет».

• Чем больше «В», тем больше вероятность ответа «Нет». (Это необходимая аксиома кларкианской магии .)

• По мере продвижения «А» «Б» может расширяться, и ответ все еще может быть «Да».

Что является нашей точкой отсчета года?

Римляне были технологическими чудесами, но большая часть их достижений была связана со структурной инженерией. Если бы вашим примером технологии было что-то, связанное с электричеством, мой мгновенный ответ был бы «абсолютно нет».

Однако Римская империя охватила большое количество времени и большое количество технологических инноваций. Подобно тому, как моя бабушка еще при жизни видела, как лошадиные повозки и пароходы как вершина транспортных технологий уступили место прогулкам по Луне и воздушным полетам, так что простые люди больше не наряжаются для этого, римляне перешли от их ранние годы («абсолютно нет») до 300 г. н.э., когда ответ становится «возможно, может быть, даже вероятно».

Важная дата – 1 год нашей эры. Именно тогда Герой Александрийский создал Эолипила . Эолипил был, по сути, первой паровой турбиной. В этот момент у них, возможно, не было другого технологического ноу-хау, чтобы построить полностью функционирующую паровую машину 1800-х годов... но они бы поэкспериментировали с ней какое-то время и, возможно, пришли бы к выводу: «Вы знаете, это выглядит очень похоже на очень сложный Эолипил».

До сих пор я убежден, что римляне, по крайней мере, скажем, 50 года нашей эры поняли бы то, на что они смотрели (после достаточного изучения и экспериментов), так же, как мы способны понять теорию струн, не имея ни малейшего представления о том, как это доказать. Это.

Остается вопрос, могли ли они его дублировать?

Компоненты паровой машины улучшаются фрезерованием, но не требуют фрезерования. Все они могут быть брошены. Римляне умели это делать, поэтому могли построить форму всего, что им нужно. Остается металлургическая прочность.

И здесь в игру вступает последнее замечание, которое я могу сделать.

Римляне умели думать

Древние римляне знали, как разобраться во всем. Это заняло бы время, потому что они в основном застряли в эмпирических исследованиях, но они могли бы это сделать. Теперь ответ: «Да, учитывая достаточно времени».

Сколько времени вам нужно между тем, когда они нашли двигатель, и тем, когда вам нужно, чтобы они дублировали двигатель?

Все нижеследующее является инстинктивным инстинктом и открыто для громких аргументов, но...

Если ответ будет найден в 50 г. н.э., необходимый к 300 г. н.э., я готов пойти на риск и сказать «Да».

Если ответ найден в 50 г. н.э., необходимый к 100 г. н.э., это «очень маловероятно».

Если ответ найден в 50 г. до н.э., необходимый для чего-то менее 200 г. н.э., то это «вероятно, нет».

Если ответ найден до 50 г. до н.э., ответ «невозможен». В Римской империи недостаточно технических знаний, чтобы понять, на что они смотрят, и к тому времени, когда возникнет элиопил, образец будет испорчен или утерян.

В некоторых комментариях задается вопрос, зачем римлянам интересоваться технологиями паровых двигателей. ОП не сообщил нам контекст будущей технологии, появившейся в прошлом. Если бы все, что появилось, было двигателем, то это могло бы быть трудно продать, если только кто-то не был достаточно сообразителен, чтобы подумать, "что, если мы прицепим этого сосунка к тележке?" С другой стороны, если бы то, что появилось, было рабочим автомобилем... римляне были бы в восторге от этой технологии, учитывая трудности их обширной империи. Настоящий вопрос в том, что, если бы это был паровоз? Что-то, что нуждалось в треках, чтобы быть ценным? Это невероятно, может быть, потому что внезапно инвестиции в инфраструктуру (прокладка железной дороги) стали огромными.

Однако все это не имеет значения, поскольку ОП не спрашивал об этом. Это проблема ОП, которую нужно решить. Если нет, то это другой вопрос и неправильный ответ на этот.

Ряд комментаторов выразили недоверие к тому, что обратный инжиниринг может принести существенную пользу процессу технологических инноваций. Их предпосылка заключается в том, что технологии не развивались в течение тысячелетий или более сами по себе, что предполагает, что они не могли развиваться в течение 200-300 лет с рабочим примером, с которым можно экспериментировать или мотивировать их.

У таких комментаторов нет опыта реверс-инжиниринга. Я делаю. Знание того, что что-то возможно, и вам нужно только воспроизвести это, намного, намного, намного сильнее, чем незнание того, что что-то возможно, и ожидание объединения воображения и научного развития.

Простая истина заключается в том, что если бы римлянам было продемонстрировано с неопровержимыми доказательствами ценность работающего парового двигателя, у них не было бы одного или двух парней, которые возились бы со смутной идеей (именно поэтому это заняло тысячелетия). У них были бы тысячи и более людей, посвятивших себя реализации военного преимущества. (Если, как указывалось ранее, вы не хотите, чтобы они не видели ценности, в этом случае все это спорный разговор. Вы не будете изобретать то, что вас не волнует.)

Некоторым людям нравится думать, что инновации — это какой-то фиксированный процесс, что они не могут происходить быстрее, чем это было на самом деле, но наша собственная недавняя история развития компьютеров снова и снова доказывает, что это неверно.

Вам не нужно понимать, почему что-то работает, чтобы дублировать это.

В заключение приведу пример. Интересно, считают ли некоторые, что характеристики старинного парового двигателя так же сложно достичь, как и двигателя внутреннего сгорания 2017 года? Очевидно, что металлы и точность, необходимые для двигателя 2017 года, не могли быть воспроизведены римлянами в свое время. Но это не то, о чем просили. Когда я однажды читал «Гроздья гнева» , я отметил в рассказе момент, когда семье пришлось ремонтировать двигатель. У них пропала компрессия, поэтому они обмотали поршень медной проволокой, засунули его обратно в камеру и поехали. Я задавался этим вопросом и поэтому спросил мою бабушку, которая сказала, что такие вещи действительно случались. Это ужасно много неточностей, чтобы все еще иметь работающий и полезный двигатель.

Если вы все еще хотите верить, что римляне не могли реконструировать что-то столь же простое, как паровой двигатель (с эксплуатационными документами!) В условиях, которые я указал, во что бы то ни стало, понизьте мой ответ. Я не буду чувствовать себя плохо.

Что такое "паровой двигатель"? Паровой двигатель — это двигатель внешнего сгорания, в котором в качестве рабочего тела используется пар. Итак, у нас есть:

• Оригинальный атмосферный двигатель Ньюкомена ? Римляне (точнее, греческие инженеры, от которых зависела империя) вполне могли его скопировать; использовать его - другой вопрос - это очень, очень неэффективный двигатель, который был полезен только для откачки воды из угольных шахт, поедая при этом много местного угля. У римлян не было угольных шахт...

• Ранний двигатель Ватта с раздельным конденсатором ? Копировать его было бы либо невозможно, либо очень-очень трудно; использование его могло быть возможным. Этот тип двигателя намного более эффективен, чем устройство Ньюкомена, но в нем используются оси и подшипники, которые можно или нельзя изготовить с помощью поздней греко-римской технологии. В любом случае, это единственный тип двигателя, который одновременно и полезен, и не отстает от поздних греко-римских технологий на несколько световых лет. По крайней мере, они могли понять, что они не могут сделать, и найти решение.

• Один из самых совершенных двигателей Corliss середины 19 века , некоторые из которых все еще работают в начале 21 века? Ни в коем случае поздняя Античность не могла его скопировать. У них даже не было бы возможности достаточно точно выразить размеры деталей, не говоря уже о том, чтобы сделать сферические клапаны. Не говоря уже о том, что двигатели Corliss работают при достаточно высоком давлении, чтобы взорвать любые запечатанные сосуды, о которых ремесленник мог мечтать во времена Римской империи.

• Локомотив середины-конца 19 века? Надеюсь, они даже не попытаются. Локомотивные двигатели работают в условиях ограниченного пространства, поэтому для достижения приемлемого КПД «обычные» локомотивы работали при давлениях от 12 атм до примерно 20 атм, а локомотивы «высокого давления» достигали примерно 100 атм .

• Морской двигатель тройного расширения конца 19 века, который использовался, например, на « Фраме » Нансена . Никак, разве что по волшебству. Физика и инженерия морской паровой машины конца 19-го века выходят далеко за рамки того, что было понятно инженерам поздней античности.

• Морской паротурбинный двигатель начала 20-го века? Даже не с помощью магии.

Не таким образом, чтобы вызвать промышленную революцию.

Паровые двигатели зависели от достижений в металлургии, помимо того, что было у римлян. В частности, паровые двигатели требуют постоянного производства стали. Хотя римляне могли производить сталь, это требовало больших затрат времени и непостоянного качества. Предсказуемость разрушения стали важна, когда вы строите сосуды под давлением, содержащие пар высокого давления.

Технически они могли бы производить простые паровые двигатели, такие как атмосферный двигатель Ньюкомена , который работал при максимальном давлении 2 фунта на квадратный дюйм (0,14 бар) со скоростью 12 ходов в минуту. Эта машина произвела революцию в откачивании воды из шахт, но это не тот паровой двигатель, о котором думают люди, живущие в индустриальном веке.

Наличие потребности в стали постоянного качества, вероятно, привело бы к тому, что улучшенные технологии производства были бы обнаружены раньше, чем в противном случае, но до тех пор, пока эти методы не будут разработаны, паровые двигатели высокого давления будут недоступны римлянам.

Не стоит недооценивать технические возможности римского...

Они могли бы понять принцип работы (огонь испаряет воду, водяной пар приводит в движение колеса).

Тогда они попытались бы скопировать дизайн. Не имея стали, они попытались бы использовать другие доступные металлы (медь, бронзу, чугун и т. д.). Путем проб и ошибок они пришли бы к приличной имитации.

В качестве справки см.:

• их впечатляющая строительная техника, достигнутая без знания бетона, каким мы его знаем сегодня, и за счет разумного использования доступного материала.
• их способность развивать военно-морские технологии после того, как они приложили руки к карфагенским кораблям (до этого они были сухопутной державой, после этого они начали править и на море) и приложили к этому некоторые умные мысли. (кредит @ Jeutnarg)

Голь на выдумки хитра.

Большинство вопросов, связанных с инновациями, были хорошо освещены в других ответах. Сюда входит Эолипил. Существовали и другие механические концепции преобразования кругового движения в линейное (винтовое).

Могли ли римляне скопировать паровую машину? Да!

Скопировали бы римляне паровую машину? Может быть!

Могли/были бы римляне использовать паровую машину? НЕТ!

Технологии развиваются не потому, что могут быть, а потому, что должны быть. Здесь действуют несколько сил. Кто-то должен финансировать исследования и разработки. Кому-то нужно вложить много денег и ресурсов в критический начальный рост технологии. Должен быть достаточный потенциал для окупаемости инвестиций. Если новая технология является прорывной, то заинтересованные стороны в существующей технологии также будут возражать, которые будут затронуты. Если новая технология будет чрезвычайно плодовитой и может повлиять на баланс политической власти, то и политика будет играть свою роль.

В ОП не указана дата/период, поэтому давайте предположим, что Римская империя уже установлена. Римляне разбросаны, и им трудно одновременно контролировать всю свою империю из-за проблем с повстанцами повсюду. Сможет ли паровой двигатель помочь им укрепить свою империю? Или появление парового двигателя разрушит существующую экономику и, следовательно, их влияние на империю? Хуже того, паровая машина вполне может попасть в руки мятежных образований империи и послужить мультипликатором силы, что в очередной раз приведет к падению Римской империи. Ввиду потенциально контрпродуктивного влияния технологии паровых двигателей римляне могут отказаться от ее строительства.

В современную эпоху у нас аналогичная ситуация с альтернативными источниками энергии. Мощное транспортное и энергетическое лобби, поддерживающее традиционные источники, такие как газ и уголь, выступают против альтернатив. Можем ли мы разработать энергоэффективные солнечные батареи, ветряные турбины и т. д.? Конечно! Но мы? Ну, вроде, в той мере, в какой это разрешено и не более того. Что будет со средствами к существованию миллионов рабочих, прямо или косвенно затронутых газовой и угольной промышленностью? Что будет с их голосами? Изменит ли доступность дешевой энергии баланс геополитических сил?

--

Совершенно другой момент — это дата технологических инноваций. Дамасская сталь существовала много веков назад, но, как я проверял, мы до сих пор не можем ее воспроизвести. Это выявляет проблему изготовления и ноу-хау в процессе изготовления. Возможно, это не применимо конкретно к паровому двигателю (слишком просто), концептуально возможно, что люди через пару тысяч лет (работающие с нанотрубками, микророботами и квантовыми компьютерами) не смогут скопировать паровой двигатель. ! а даже если им как-то и удалось это сделать, то точно не воспользуются!

Знание того, что что-то возможно, является огромным преимуществом

На современном рынке чрезвычайно распространено, когда кто-то придумывает новый захватывающий продукт, который открывает совершенно новую область (iPod, iPhone, Ford Model T, IBM PC и т. д.), который можно быстро скопировать. Конкуренты быстро приобретут копии изобретения, а затем изменят его, чтобы сделать его своим. Этот процесс копирования настолько распространен, что патенты существуют, чтобы дать изобретателю небольшую передышку, чтобы заработать немного денег, прежде чем столкнуться с сильной конкуренцией.

Значительная часть времени, затрачиваемого в процессе изобретения, уходит на поиск всего того, что не работает. Предоставление изобретательным, трудолюбивым и жаждущим власти римлянам работающего образца небольшого парового двигателя, способного выполнять настоящую работу, вызвало бы бурю инвестиций. Я верю, что они достаточно умны, чтобы понять, что машина, которая может выполнять настоящую работу без мускулов, взбивания или кормления, является огромным улучшением.

Я думаю, что большинство людей предполагает, что римляне сразу же перескочили бы к огромным паровым машинам Европы середины 1800-х годов, в которых использовались литые стальные детали с высокоточной механической обработкой поверхностей и поверхностей. Я не согласен. Учитывая, что у них есть небольшой пример, они, скорее всего, сначала создадут небольшие примеры с низкой точностью. Из-за неточности эти машины не будут эффективными. У них не будет теории, чтобы управлять математикой, чтобы повысить эффективность, по крайней мере, не начинать.

Материалы и ограничения точности

Основное ограничение, которое они будут иметь, - это материалы, в частности их металлы. В то время как римляне работали с железом, способность, необходимая для получения высококачественной стали с высокой скоростью, минимальными затратами и в больших количествах, не существовала до изобретения бессемеровского процесса в 1855 году . (Высокое качество было доступно до Бессемера, но не дешево и не быстро.) Римлянам пришлось бы использовать медь или бронзу для своих сосудов под давлением, что ограничивало достижимое давление. Хотя это и не идеально, это просто означает, что их паровые двигатели не будут такими же эффективными, как машины, сделанные из стали. Более высокое давление может быть достигнуто с более толстыми стенками сосуда высокого давления с дополнительными затратами на материалы и повышенной сложностью изготовления.

Им нужно будет изобрести новые средства измерения расстояния и диаметра, чтобы получить высокую точность.

Математика

Классическим недостатком римского числового представления является сложность выполнения умножения. Изобретение новой системы счисления, способной к нулю и умножению, может быть слишком сложной задачей.

Эволюция

Как и в 1800-х годах, паровые двигатели будут запускаться с больших статических установок. По мере улучшения точности и материалов паровые машины можно сделать легче и мобильнее. Установка их на корабли, которые, естественно, уже обладают огромной грузоподъемностью, будет естественным выбором. Меньшие двигатели, установленные на телегах, могли быть первыми тракторами.

Этот паровой двигатель не только даст им толчок в развитии паровой энергии, но также и винты, болты и гайки. Изобретение этих застежек произвело революцию во многих других областях римской жизни.

Ответ, как это чаще всего бывает с вопросами «что, если», сложен. Но вкратце можно сказать: нет проблем с пониманием теории. Другое дело — тиражирование механизмов.

Простая паровая машина была известна еще в 1 веке нашей эры — поищите aeolipyle— и римляне прекрасно разбирались в деталях гидродинамики — плотинах, трубах, акведуках, насосах. Таким образом, у них не было бы проблем с пониманием концепции.

Но создание работающего двигателя требует большего, чем просто знания. Я бы сказал, что можно построить очень простую паровую машину, используя римскую технологию, но она будет очень тяжелой и ненадежной. Как указывает Сфеннингс, для этого требуется высокое качество металлического сплава и степень точности изготовления, недоступная римской технической базе. Я полагаю, что они быстро обнаружат это и, возможно, через несколько десятилетий (на быстром конце) или, по крайней мере, столетие (на медленном конце), чтобы иметь возможность производить стабильный выпуск.

Но проблема не в технике, а в культуре. Римляне не интересовались такими вещами просто потому, что у них был огромный избыток власти (рабство). Паровой двигатель приобрел популярность после того, как стал достаточно легким и маленьким, чтобы, например, построить локомотив, поэтому римлянам не было никакой пользы от их версии. Вы бы поместили это "открытие" в надлежащий контекст (военный корабль, т.е. броненосный, может быть?).

Промышленная революция в Англии началась как попытка решить проблему нехватки рабочей силы, которая мучила (не каламбур) Европу со времен… ну, чумы. Добавьте войны (в первую очередь 100-летнюю войну, 30-летнюю войну и 1000-летнее мусульманское вторжение), и нехватка рабочей силы остается фактом жизни до конца 19-го века. На самом деле, войны были основной причиной того, что Европа так долго была такой бедной, поскольку они высасывали жизни, необходимые для улучшения средств к существованию на всем континенте.

Какие нужды римлян могла решить паровая машина? Большая часть римской торговли осуществлялась по воде. Средиземное море — довольно небольшое море, нет ни экономической, ни политической причины вкладывать огромные средства, чтобы сократить время в пути вдвое — звучит впечатляюще, пока вы не поймете, что это означает 3 дня от Александрии до Рима вместо 7 или около того (признайтесь, я я думаю здесь), и по этому маршруту уже курсируют огромные зерновые суда. Парусные корабли, самый дешевый из возможных типов. Маршрут Рим-Лондиний? Опять же - современных технологий достаточно, а скорость экономически не объяснима.

Сырье, необходимое для снаряжения римских легионов и удовлетворения потребностей населения, имеется в достаточном количестве... Единственный способ улучшить среднестатистическую жизнь римлян — увеличить поставку сырья, но сделать это невозможно.

И последнее - для широкого использования паровой машины необходим запас угля. Древесина не является хорошим источником топлива.

В большинстве ответов говорится о сложности изготовления работающих двигателей из-за ограничений технологии материалов. Что, возможно, более важно, так это понимание того , как должен использоваться двигатель.

Поскольку римляне вряд ли смогли бы воспроизвести паровой двигатель с высоким КПД, то остался бы статический двигатель с довольно низким КПД. Это по-прежнему было бы полезно для многих целей, и римляне также понимали такие механизмы, как кривошип и то, что мы сегодня признали бы часовым механизмом, поэтому возможность использовать мощность двигателя также не была им недоступна.

Настоящим прорывом было бы понимание того, что двигатель можно использовать для питания более чем одного устройства или для питания устройства в течение длительного периода времени. Я помню, как видел шоу, в котором предполагалось, что римляне использовали водяную пилу для резки камня в одном из карьеров с водяным колесом, приводящим в движение кривошип, который приводил в движение возвратно-поступательную бронзовую пилу. Доказательства были немного отрывочны, но было то, что, по-видимому, было дымоходом для водного пути, и следы на некоторых камнях, оставленных в карьере, которые можно было интерпретировать как следы очень точных и регулярных ударов пилы. Стационарная машина позволила бы обрабатывать камень любому каменщику, а не только тому, кто случайно оказался рядом с текущим потоком воды. Если бы количество рабов, таскающих дрова для машины, было бы меньше, чем количество рабов, необходимых для обработки того же количества камня, что и паровая машина,

Еще одна область, где паровые двигатели могли бы иметь огромное значение, — это текстиль. Мощность одной паровой машины может быть передана множеству ткацких станков или прядильных машин, и для радикального увеличения производства римской текстильной промышленности требуется гораздо меньшее количество рабов. Все римляне могли носить одежду из высококачественной ткани, а римские ткани могли следовать существующим римским торговым путям (например, римляне оставили свидетельства торговли в Индии), чтобы резко увеличить богатство Римской империи. Огромный рост богатства за счет торговли имел много вторичных и третичных последствий для римской экономики и даже римского общества (например, крайние разногласия между безземельными плебеями и землевладельцами-оптиматами могли быть преодолены гораздо более многочисленным «средним классом»).

Заводские полы в эпоху пара. Римляне могли бы это сделать, если бы у них был надежный источник энергии

Таким образом, даже паровые двигатели малой мощности и низкого КПД могли иметь огромное значение для Римской империи. Настоящая проблема заключается не в создании двигателей (очевидно, что они могли это сделать, поскольку у них уже были маломощные атмосферные двигатели), а скорее в том, чтобы определить, для чего они могут быть использованы, и, особенно, в том, чтобы распознать эти силовые установки. может вытеснить очень большое количество рабов, но создать еще больше продукции (и, следовательно, богатства). В качестве связанного с этим примера: человеческое рабство в Европе, по-видимому, было прекращено с введением конского хомута. Лошадь без ошейника может тянуть легкую телегу с такой же эффективностью, как 10 рабов, но съедает столько же, сколько 10 рабов. Лошадь сошейник может тянуть гораздо более тяжелые телеги, но все равно ест только целых 10 рабов. В этот момент владение лошадьми становится намного выгоднее.

Вы покончите с рабством, удешевив работу без рабов.

Как всегда, много комментаторов, которые понятия не имеют, насколько примитивными были первые паровые машины.

Им нужны подшипники, но даже первые паровозы 1830-х годов использовали промасленные тряпки для уменьшения трения.

Им нужна сталь - до изобретения бессемеровского процесса сталь не использовалась широко, а к тому времени уже были океанские пароходы и разветвленные железные дороги.

Им нужен пар высокого давления, но океанские пароходы, такие как Great Eastern, используют только 5 фунтов на квадратный дюйм.

Некоторые другие моменты для простоты я упомянул здесь .

-

Копировать паровую машину эпохи Ньюкомена было бы бесполезно - речные пароходы начала 19 века имели котел весом до 1/6-1/4 водоизмещения, а машина Ньюкомена требовала пара до 5 раз больше.

Они не смогли бы скопировать двигатель второй половины 19 века - металлические поршневые кольца, паровой инжектор и т.д.

В идеале римляне должны получить двигатель Ньюкомена с конденсатором рассола. Это почти так же эффективно, как двигатель Уоттса, но так же просто, как паровой двигатель (для рассола не нужен вакуумный насос).

Тем не менее, отсутствие теории сильно мешало бы им. Например, они не знали закона квадрата-куба, поэтому не смогли хорошо масштабировать свою копию. Но я полагаю, что римский инженер намного выше среднего мог бы это сделать.

Первоначально паровые двигатели применялись не для транспорта и даже не в промышленности, а в качестве насосных двигателей. Паровые двигатели однозначно хороши для прокачки. Оттуда они пошли в промышленность, и лишь спустя долгое время стали практичными для транспорта.

Промышленность началась не с паровых машин. Промышленная революция изначально приводилась в действие водой для текстильного производства .среди других вещей. Это установило потребность в конструкции машин с хорошей устойчивостью - подшипники, приводные ремни, зубчатые передачи, системы подачи смазки и все функции, которые вы ожидаете от современных машин. Эти современные методы производства позволили построить все более совершенные паровые двигатели. Большим преимуществом паровых двигателей было то, что заводы больше не нужно было размещать рядом с реками с хорошим напором воды — во всем остальном они просто подхватывали существующую водную промышленную инфраструктуру. Великобритания возглавила промышленную революцию благодаря удачному положению: у нее было много денег для инвестиций (благодаря работорговле), множество площадок, подходящих для гидроэнергетики, чтобы начать процесс индустриализации, а также много угля для приведения в действие паровых двигателей.

Интересно сравнить Британскую промышленную революцию с римскими технологиями. Римляне хорошо разбирались в транспортировке воды , и она использовалась не только для питьевой воды, но и для тяжелой промышленности, и даже для водопроводов , которые требовали точной конструкции. Как и у британцев в 18 веке, у них не было непосредственной необходимости переходить на использование паровых двигателей, потому что их потребность в промышленной мощности уже удовлетворялась водой.

Они явно могли развить паровую энергию, потому что все технологические требования для Британской промышленной революции уже существовали. Чего им не хватало, так это веских причин для этого. Римляне начали добычу полезных ископаемых в Британии, и с тех пор она продолжалась, поэтому к 18 веку горнякам понадобились насосы для откачки воды из все более глубоких шахт. Без этой необходимости римляне не провели бы необходимых опытно-конструкторских работ по созданию паровой машины. И без первоначальной работы по применению насосов работа по превращению его в практический источник энергии для промышленности никогда бы не началась.

Конечно, они почти наверняка не могли работать с паром высокого давления, потому что это требует более высокого уровня точности и металлургии. Но опять же, инженеры 18-го века не могли, как Ньюкомен, потому что все эти технологии являются взаимодополняющими и требуют достижений в одной области, чтобы либо стимулировать, либо позволить достижения в другой.

В социальном плане у римлян также не было веских причин выходить за рамки сдельной работы в производстве тканей и других подобных работах. Тяжелая промышленность, такая как горнодобывающая промышленность, явно выигрывает от промышленных источников энергии для удобного перемещения вещей, которые непрактичны для людей или тягловых животных. Однако британская промышленная революция была в первую очередь обусловлена ​​производством тканей, а это включало массовое производство чего-то, за что людям платили дома на сдельной основе. Если вам не нужно платить вашим рабочим — если у вас есть пул рабов — тогда экономика производства совсем другая. Конечно, вам все равно нужно их кормить, поэтому все еще имеет смысл использовать как можно меньше рабов и сделать ваши процессы эффективными, но у вас нет такой веской причины вкладывать деньги в новые технологии.

На самом деле, мы знаем о паровой машине Героя Александрийского , поэтому мы знаем, что римляне знали об этой концепции. Что мы также знаем, так это то, что они не разрабатывали его дальше, и я попытался указать несколько причин, почему это могло быть так. Так что, если бы им показали другой пример паровой машины, вполне вероятно, что они точно так же сказали бы: «Это интересно, но что это может сделать для меня?» и продолжайте использовать энергию воды и рабский труд.

Вы можете построить надежный двигатель из сплавов, которые римляне могли постоянно производить, из бронзы или латуни, а также из тяжелых отливок, но это будет более энергоемким, чем удобно. Основная проблема с воспроизведением зверя будет заключаться в точности измерений, получении достаточно жестких допусков на уплотнение, чтобы не просто распылять пар из каждого шва. С большим терпением, неограниченным количеством полуквалифицированного труда и почти безграничными деньгами вы могли бы вручную отшлифовать компоненты до достаточной точности, но затраты будут ошеломляющими. Это версия, в которой у них есть что-то, что нужно для запуска парового двигателя, например, настоящий чертеж, создание чертежа, который был бы достаточно подробным, учитывая измерительное оборудование римской эпохи, нет, просто нет.

Честно говоря, я ожидал, что ваши римляне на самом деле взорвут достаточно котлов, пытаясь правильно отлить, чтобы выдать это за плохую шутку, особенно если они попытаются сопоставить материалы, похоже, железо должно быть железом ... бум, полоскание и повторять, пока они не откажутся от него.

У римлян был насос Ктесибия, изобретение греков. Они усовершенствовали его и снабдили обратными клапанами с вертикальным штоком. Мало того, что у них была некоторая степень стандартизации их сантехнических систем, что намекает на начало массового производства. У них были современные бронзовые пробковые клапаны хорошего качества и приличные свинцовые трубы, которые также были стандартизированы.

В 97 году нашей эры Секст Юлий Фронтин, римский уполномоченный по водным ресурсам, написал De Aquis Urbin Romae, в котором описал 15 стандартных размеров труб, используемых по всей империи. Сантехника, найденная в Помпеях, свидетельствует о высокой степени контроля качества.

Все это заставляет меня думать, что римляне были на волосок от развития паровой энергии. Внимательный взгляд на насос Ктезибия заставляет меня думать, что если бы были сделаны некоторые относительно незначительные модификации и если бы он был размещен на платформе котла, используемой Героном для запуска его эолифила, у них мог бы получиться работающий атмосферный паровой двигатель Neucomen.

Так для чего они могут его использовать? Ну, возможно, ничего в Риме. А как насчет Лугдунума (современный Лион, Франция) — процветающего торгового центра на речной сети Рона-Сона? Именно здесь в 1783 году маркиз Клод де Жоффруа испытал свой пароход «Пироскаф» с двигателем Neucomen. Как это повлияет на речную торговлю в империи?

Проблема копирования любой технологии XVIII+ не в понимании принципов работы; Римляне и «философы» Великой Греции поняли бы это с готовностью.

Проблема заключалась в необходимых материалах, которых в то время просто не было.

Средневековые алхимики в поисках (тщетно) «философского камня» накопили огромное количество знаний о металлургических процессах, которые использовались в последующие века.

Раньше кузнецы никак не могли производить сталь и другие материалы достаточного качества для использования в эффективных паровых машинах.

Мой ответ попытается обобщить ответы на сегодняшний день, как я их вижу.

Предлагаемые проблемы

У римлян не было навыков механической обработки, таких как фрезерование
. Хотя это, несомненно, недостаток, неясно, какая именно часть парового двигателя нуждалась бы в фрезеровании в качестве абсолютного требования.

У римлян не было ни базы знаний
, ни ученых, ни инструментов, ни техники, ни систем поддержки инженеров. Или неправильный социально-экономический климат. Но у них были инженеры, опытные слесари, архитекторы и мыслители, а простой паровой двигатель не такой уж сложный. Это справедливое замечание, но серьезность проблемы спорна, особенно если отводится время на разработку.

У римлян не было металлургии, в частности, не было стали хорошего качества
. Потребность в стали явно ложна, бронза и медь подойдут, хотя потребуются более толстые отливки и больше топлива, поскольку они менее эффективны и больше рассеивают тепло. В то время как римляне могли производить сталь, это требовало больших затрат времени и непостоянного качества – подобно европейцам 1800-х годов. Самые первые паровые машины использовали мало железа. А более поздние использовали железо, а не сталь. Хотя в конечном итоге использовалась сталь.

Римляне не умели отливать цилиндрические поршни.
Очевидно неверно, у римлян были замечательные бронзовые насосы с точностью посадки 0,1 мм, что более чем на порядок лучше той точности, которую использовали строители пара в начале восемнадцатого века, хотя цилиндры паровых машин были в несколько раз больше. Инженерия в древнем мире, Дж. Г. Ландельс, 1978, стр. 83– Вашу.

Римляне не умели делать оси и подшипники
(поэтому они не могли сделать паровой двигатель) Заведомо ложное. У первых паровозов не было настоящих подшипников, только промасленные тряпки. Так что они не обязательный ингредиент https://en.wikipedia.org/wiki/Hot_box

Исторически паровой двигатель развивался тысячи лет…
Тот факт, что паровой двигатель развивался в течение тысячелетий в наше время, заставляет предположить, что у римлян не было действующей модели парового двигателя. Так что это не очень хороший аргумент, так как это ложное предположение в этом сценарии.

Римлянам не нужны были паровые машины, потому что у них были рабы
(ветряные мельницы, ослы, паруса и т. д.). В этом аргументе есть резон, хотя и не решающий. Существующая технология просто дает паровой машине меньшее преимущество; они не лишают преимущества. Потребуются также предприниматели, изобретатели и инженеры.

Римские паровые двигатели имели более низкое давление и были склонны к поломке
. Это правда, но не показатель. en.wikipedia.org/wiki/SS_Great_Britain Требуемое давление всего 5 фунтов на квадратный дюйм

Паровым двигателям требуется много топлива, вероятно, угля — угля в окрестностях Рима не было, поэтому у них не было топлива . Древесина была легкодоступна во времена Римской империи.

Возможности для катастрофы или несчастного случая были бы велики
. Паровой двигатель мог взорваться при неправильном обращении, или он мог быть поврежден во время разборки, или потеряться или быть спрятанным кем-то до того, как его заметили, и это только один пример. Справедливые очки, хотя опять же не показывают пробки. История должна была гарантировать, что она попадет в нужные руки, если повезет.

Римляне могли делать трубки только из свинца.
Открытый вопрос, я не уверен в этом и не могу найти окончательных доказательств. Но я подозреваю, что это не должно было выходить за рамки возможностей римлян, будь то прокатка плоского листа меди вокруг твердого стержня и герметизация его свинцом (или нагреванием) или прямое литье коротких отрезков трубы, особенно учитывая требования к относительно низкому давлению. .

Положительные стороны

• К 3 веку римляне имели доступ ко всем ключевым элементам паровой машины. https://en.wikipedia.org/wiki/Roman_technology#Technologies_developed_or_invented_by_the_Romans
• Обратный инжиниринг приносит существенную пользу процессу технических инноваций.
• Знать, что что-то возможно, и пытаться воспроизвести это гораздо сильнее, чем ждать, пока воображение сгенерирует это.
• Вам не нужно понимать, как это работает, чтобы дублировать его.
• Работающие двигатели не обязательно должны быть идеальными
• Учитывая годы, десятилетия или столетие или два первоначальных понимания, которые могли бы быть построены на

Мнение OP
Если бы римляне обнаружили полностью работающий образец паровой машины и он попал в нужные руки, они, возможно, смогли бы его скопировать (или его модифицированную версию с использованием других материалов). Имея достаточно времени для его разработки, они должны были быть в состоянии произвести примеры практически работающих паровых двигателей.

Менее ясно, сколько времени потребовалось бы для того, чтобы эта новая технология стала действительно полезной. Недостатками были бы постоянная потребность в топливе, относительно низкое давление и мощность, ненадежность и наличие менее эффективных, но многочисленных альтернатив, таких как рабский труд, вьючные животные, паруса, энергия ветра и воды.

Полезность этого вопроса
Для моего рассказа хорошо подходит римская паровая машина. Это, безусловно, должно отложить недоверие и граничит с правдоподобностью, как описано. Чтобы сделать ситуацию еще более правдоподобной, можно было бы внести дополнительные изменения, основанные на ответах на этот вопрос (и выходящие за его рамки). Например: обнаружение более одного примера, обнаружение конкретных дополнительных технологий, более высокая стоимость рабского труда и большая потребность в энергии.

Многие указывали на несколько моментов, требующих уточнения (извинения)

Нужны пояснения
Что за паровая машина! (Уточнено в комментариях позже)
Мы говорим о 1700-х годах. Надеюсь, примитивная версия паровой машины Уатта или, возможно, машина Ньюкомена с котлом для рассола. Но рассматривались и другие варианты.

Неопределенный и выдающийся
Какой римский период времени?
Каков контекст паровой машины?
Был ли найден статический насос, двигатель локомотива с колесами, корабль с двигателем или демонстрационная модель с маховиком?
Кто это обнаружил и как?

Предположение, что римский паровой двигатель должен был быть изобретен в бедном ресурсами Риме, равносильно предположению, что братья Райт должны были изобрести самолет в Вашингтоне, округ Колумбия. Я упомянул Лугдунум (Лион, Франция) как вероятное место для разработки паровой машины. Это был не только процветающий торговый центр, но и обладавший достаточными ресурсами. Поблизости находились залежи угля и железа, а также медь, свинец и цинк в районе добычи Чесси примерно в 15 милях к северо-западу от города. Что касается взрывающихся котлов, это стало проблемой только тогда, когда инженеры начали переходить на паровые двигатели высокого (50 фунтов на квадратный дюйм) давления. Клермон и другие паровые корабли того времени неплохо справлялись с котлами гораздо более низкого давления, получая большую часть своей мощности за счет силы вакуумной конденсации. Вы можете обжечься из-за утечки пара, но эти штуки не взорвутся.