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本帖最后由 31415926 于 2015-6-22 10:24 编辑 这篇文章里讲的“海伦”，又被翻译成希伦，例如“希伦蒸汽机”，还被翻译成希罗，例如“希伦喷泉”。 天才科学家们或许在娘胎里就应该盘算他们出生的年代是否合适，像我们耳熟能详的科学奇葩，如爱因斯坦、牛顿等，都出生在一个恰当的时代，时代孕育着新的革新，他们凭借聪明才智揭开了这崭新的一页。他们提出的理论超前于时代，因此他们是先驱者，他们的理论又适应这个时代，因此很快被认同，并成为家喻户晓的伟人，但是古希腊的发明家海伦好像就没有这么幸运了。 亚历山大港的海伦 
海伦，埃及亚历山大港人氏，大约出生于公元10年。同样是科学巨匠的他貌似出生的太早。他的发明过于超前时代，令人匪夷所思，以至于这些伟大的发明无用武之地，而被渐渐淡忘。假如海伦不是生于公元初，而是生在18世纪，那他的机械天分和非凡的创造力很可能使他成为世界首富。但实际上，他只能得到了史上最牛发明家的美誉，但即便如此也非常人能比，打比方讲，对于当前的时代要想取得海伦那样的成就，除非你制造出一台能随意变化的变形金刚来。 对于海伦的身世，我们所知甚少，直到上个世纪才大致确定他生活的年代。目前比较靠谱的推测是，他是希腊人，公元一世纪初生于埃及。他的先辈在亚历山大大帝征服埃及的时代从希腊迁徙至此。 海伦很可能是在亚历山大港的大学（Musaeum）里教书，Musaeum是当时希腊统治者建立的教育机构，上面的图片就是Musaeum的构想图。Musaeum不同于古地中海沿岸的任何机构，它是一个供学者和科学家们集会的地方，是大学出现前数百年中唯一的学术机构。 海伦的蒸汽机 
无需过多探求海伦的生平，他的发明和理论足以证明他的伟大。海伦最卓著的成就是发明了最早的蒸汽机----汽转球(aeolipile)，虽然他之前有人也曾提出过汽转球的理论，但海伦是阐述其制作细节的第一人。 汽转球的工作原理是把空心球固定在支架上，使其可绕轴旋转，在球的两侧，垂直旋转轴方向上安装两个反向弯管喷嘴，将空心球内部或球下方容器中的水加热，水受热后蒸汽从两个喷嘴涌出，水蒸气带动空心球加速旋转，直到蒸汽喷射的力与空气阻力和机械摩擦力抵消，空心球开始稳速旋转。 古代的"铁路" 
与当代的机器想比，海伦的汽转球充其量只是个娱乐玩具，但是如果考虑他所生活的时代，这无疑也是具有开创性的。随着时间流逝，蒸汽机逐渐被淡忘，直到1577年，土耳其发明家，全能天才Taqi al-Din才再次制作出蒸汽机，并被公认为是那个时代最伟大的人物。由此及彼可以推测，比他更早1500多年的海伦所取得的成就是多么巨大。 汽转球并没能应用于实际，因为当时没有需要汽转球推动的机械装置。在奴隶社会，机械装置能派上用场的时候不多，但是在地中海沿岸，却有一种和蒸汽机很搭调的装置,那就是“铁路”。 古代社会的发展历程中，很多国家都产生过原始的轨道。当然，轨道上的运输工具并不是靠机器拖动，而是由马或者人来拉动，或是靠重力运动。最出名一处古代轨道是“滑道”（Diolkos），“滑道”横穿科林斯地峡最窄的部分，船只不必绕行整个伯罗奔尼撒半岛，就可以直接从滑道通过地峡到达另一端。 “滑道”大约出现于公元前600年，设想一下，假如滑道使用的时间更长一些，能使用到海伦的时代，那是否会有人灵光闪现，用海伦的蒸汽机来拉动滑道上运行的船只呢？真若那样，海伦就能毫无争议的成为蒸汽朋克第一人，但即便如此，给予他这个称呼也毫不过分。 世界上最早的机器人专家 
海伦曾发明出一种独特的机械，这种机械可以按预先“编程”来完成特定的工作，一旦开始运行，机械就会逐步完成所有程序。因此海伦也算是最早应用控制理论的人，后来的控制理论在19世纪中叶才再次出现。 有趣的是，海伦的这些装置大都用于戏剧表演。他的很多机械都是为改善希腊剧院的表演效果而设计，其中最吸引人的是一台可自动表演十多分钟戏剧的全自动装置。是的，你没有听错，他的制作实际相当于古希腊版的迪士尼总统大厅，但是它的内部仅仅由节，绳子，和一个旋转圆柱带动的简单装置构成。 即使简单，这出机械戏剧也有着自动控制的理念。这套装置的每一个部分——绳子，节等都有两种状态，改变他们的状态组合就可以实现不同的动作。这就意味着海伦这套自动表演戏剧的装置算是世界上最早使用二进制程序的机械了。 Erik Davis曾在其“信息时代的神话神秘和神奇”（Myth, Magic & Mysticism In The Age Of Information）一书中对海伦的装置进行了这样的描述： 人偶在观众前方的舞台上自行显示出来，颠簸地穿过立体的舞台，然后又自行消失在观众的视线中。另一个场景是关于酒神和太阳神：火焰逐渐褪去，天空电闪雷鸣，一个女信徒人偶围绕酒神，在滑轮带动的舞台转盘上急速的旋转。 精通光学和数学的能手 海伦不仅仅是才华横溢的发明家，还是精通数学和理论的能手。他提出的光学理论和当代的费马定理如出一辙，他预测光线总是沿着两点之间的最短距离传播，这听起来极为浅显，但却是非常重要的理论。的确，直到上个世纪我们对光的了解才丰富起来。而古希腊海伦的光学理论几乎就可以作为光线本质的定义，经过千年之后，阿拉伯科学家Alhazen才传承和发展了这一理论。 海伦在数学方面的贡献也十分卓越。他推导出计算平方根的简单算法，和只用三边长来计算三角形面积的方法，也就是著名的海伦公式。他还提出了虚数的概念，这项成就的影响更为深远。 风力和灭火 
不过海伦最大的成就还是他的发明，这些发明有时看起来其实很简单。举个例子，他曾制作出能利用风能运动的风车，制作风车并不需要像制作蒸汽机或机械戏剧那样高深的功底，但也必须要有独特的洞察能力。在海伦之前从没有过风能机械的记载。其实有时天才并非拥有多么高深的知识，只是因为他们能意识到司空见惯的事物中所蕴藏的真理罢了。 有些人可能会这样想——这些机械和公式的确相当好，但它们是否能用于实际呢？海伦的发明给亚历山大港带来了什么好处？好的，我来回答，假如你是位古罗马市民，海伦的发明可能会挽救你的性命。他曾发明过一种依靠活塞推动，将水射向任何方向的压力泵。上图的设计是西比乌斯在海伦之前设计出的机械，海伦对其进行了改进，制成了这种压力泵，这种泵在古罗马的消防工作中起到了举足轻重的作用。 两千年前的自动贩卖机 
的确，蒸汽机、机械戏剧好像离日常生活远一些，但自动贩卖机怎么样？在海伦的所有发明中，我最感兴趣的就是这种自动贩卖机。他在著作“机械和光学”（Mechanics and Optics）中介绍了这个装置。从技术上来讲，这个古代的自动贩卖机实际上是个圣水分发装置，但是就像现代的机器一样，它也需要投入硬币才能进行工作。 顾客从投币口投入硬币，硬币会落到一个盘子上。这个盘子连接着一个杠杆，硬币的重量使杠杆打开开关阀，圣水便从出水口涌出。出水的同时，盘子在硬币重力作用下还在继续倾斜，直到硬币从盘中滑落，盘子便重新又回到水平状态，杠杆也回到原来位置，阀门关闭。 因此，下次别在抱怨可乐自动贩卖机识别不出破旧的钞票了，你可以这样想一想：这个机器已经有两千年的历史了，不用对它要求太高…… 不管是蒸汽机，风力机还是自动贩卖机，都证明了海伦无与伦比的才智，他在两千多年前制作的这些机械令人叹为观止，如果要评选一位历史上最具超前意识的发明家，那么我想这个殊荣非亚历山大港的海伦莫属了。 |
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