Technologie romaine

La technologie romaine est la collection de techniques, de compétences, de méthodes, de processus et de pratiques d’ingénierie utilisées et développées par la civilisation de la Rome antique (753 avant JC – 476 après JC) .L’Empire romain était une civilisation de l’antiquité technologiquement avancée. Les Romains ont incorporé des technologies des Grecs, des Étrusques et des Celtes. La technologie développée par une civilisation est limitée par les sources d’énergie disponibles, et les Romains n’étaient pas différents en ce sens. Sources d’énergie accessibles, déterminez les modes de génération de l’électricité. Les principaux types de pouvoir auxquels accédaient les anciens Romains étaient l’homme, l’animal et l’eau.

Avec ces sources d’énergie limitées, les Romains ont réussi à construire des structures impressionnantes, dont certaines survivent à ce jour. La durabilité des structures romaines, telles que les routes, les barrages et les bâtiments, tient compte des techniques et des pratiques de construction qu’ils ont utilisées dans leurs projets de construction. Rome et ses environs contenaient divers types de matériaux volcaniques, que les Romains ont expérimentés avec la création de matériaux de construction, en particulier les ciments et les mortiers. Avec le béton, les Romains utilisaient la pierre, le bois et le marbre comme matériaux de construction. Ils ont utilisé ces matériaux pour construire des projets de génie civil pour leurs villes et des dispositifs de transport pour les déplacements terrestres et maritimes.

Les Romains ont également contribué au développement des technologies du champ de bataille. La guerre était un aspect essentiel de la société et de la culture romaines. L’armée n’était pas seulement utilisée pour l’acquisition et la défense territoriales, mais aussi comme un outil que les administrateurs civils pouvaient utiliser pour aider les gouvernements provinciaux à participer au projet et à la construction. Les Romains ont adopté, amélioré et développé des technologies militaires pour les fantassins, la cavalerie et les armes de siège pour les environnements terrestres et marins.

Ayant des relations familières avec la guerre, les Romains se sont habitués aux blessures physiques. Pour lutter contre les blessures physiques subies dans les sphères civiles et militaires, les Romains ont innové les technologies médicales, en particulier les pratiques et techniques chirurgicales.

Aperçu
La culture romaine s’est propagée par la création d’une structure de gouvernance efficace, un système juridique unifié et la compétence d’ingénieurs et de techniciens romains dans de nombreuses régions d’Europe et de la Méditerranée.

Bien qu’il n’y ait pas eu d’innovations d’époque dans la technologie agricole, la transformation des métaux et la fabrication de céramiques et de textiles à l’époque romaine (celles-ci ont été développées par les premières civilisations du Proche-Orient et de l’Égypte au Néolithique et au Bronze), ils l’ont compris les Romains. , après tout, pour développer et affiner davantage les techniques connues. L’espace culturel grec de la Méditerranée orientale a fourni aux ingénieurs romains d’importantes connaissances mathématiques, scientifiques et autres, grâce auxquelles ils ont acquis de l’énergie, des technologies agricoles, des mines et de la transformation des métaux, la fabrication de verre et de céramique, la production textile, le transport, la construction navale, les infrastructures , la Construction qui a fondamentalement modernisé la production de masse de biens, la communication et le commerce.

Même si les conditions du début d’une révolution industrielle étaient données dans certaines régions de la période impériale, la société romaine restait finalement au niveau d’une société préindustrielle: les machines étaient à peine développées; Les esclaves ont fait le travail. Les causes scientifiques, économiques et sociales de ce développement, décrites par divers historiens comme la stagnation des technologies anciennes, font l’objet de recherches technico-historiques.

Les sources écrites sur l’histoire de la technologie romaine ont été largement perdues. Contrairement à d’autres publications, aucune importance ne leur a été accordée. Les exceptions sont les écrits techniques d’auteurs tels que Vitruve ou les œuvres à contenu scientifique et technique, telles que celles écrites par Plinius. La technologie et les procédés romains sont également décrits dans des textes historiques et scientifiques et dans les œuvres de poètes romains. Contrairement à la science historique générale, les outils de recherche, les outils, les moyens de transport et autres découvertes archéologiques ou les représentations picturales de l’Antiquité sont souvent plus importants que les sources écrites.

L’analyse et la reconstruction de la technologie romaine sur la base de découvertes archéologiques sont compliquées par le fait qu’en plus de la pierre (par exemple pour les moulins à huile ou à grains), le fer et le bronze, un matériau transitoire tel que le bois a été utilisé pour de nombreux appareils. Ici, le chercheur doit souvent se rabattre sur des représentations picturales ou des descriptions de l’époque romaine afin de pouvoir reconstituer des matériaux incomplètement conservés.

Cependant, des outils et des appareils métalliques ont été découverts en grand nombre lors de fouilles dans les villes romaines ou les villae de leur région. Les procédés et équipements utilisés par les entreprises romaines (comme les moulins à grains, les fonderies de bronze et les ateliers de poterie) peuvent souvent être analysés et reproduits dans le contexte de l’archéologie expérimentale.

Fondements mathématiques
Bien que des systèmes de valeurs supérieures similaires à notre système décimal actuel étaient déjà connus à l’époque romaine, les Romains soucieux de la tradition s’en sont tenus à leur système d’addition simple, en ce qui concerne l’écriture numérique, dans laquelle les nombres étaient formés en enchaînant des chiffres – contrairement à le latin parlé, qui était le même, servait la langue allemande des nombres décennaux.

Cependant, le système numérique romain était totalement inadapté à des fins arithmétiques pratiques telles que l’arithmétique de base ou tout autre type de calcul écrit. Un tableau de calcul mécanique (latin abaque) était donc généralement utilisé, dans lequel une, des dizaines, des centaines et des valeurs numériques plus grandes pouvaient être représentées au moyen de colonnes de calcul. Ainsi, non seulement les ingénieurs et les techniciens, mais aussi les commerçants, les artisans et les vendeurs sur le marché ont pu effectuer les calculs élémentaires de manière pratique.

Pour les calculs quotidiens tels que l’arithmétique commerciale, les Romains ont développé une version de poche plus pratique de l’abaque de bronze, qui contenait de petites pierres arithmétiques (calculs latins) et, en plus de l’arithmétique de base, permettait également des calculs fractionnaires. En général, il était possible d’utiliser n’importe quel système de numérotation sur le boulier. La réalisation spéciale des Romains a consisté à normaliser le nombre ingérable de fractions arbitraires qui pourraient être utilisées dans le monde des affaires – l’once a été élevée à une fraction unitaire.

Dans le monde romain, le système à douze ou duodezimal utilisé à l’origine en Égypte et en Babylonie était utilisé pour les pièces de monnaie, les poids et les mesures. En plus d’une division du poids en onces, ce système était également généralement utilisé pour briser des fractions de douze, avec lesquelles les calculs fractionnaires pouvaient être simplifiés. Les membres courbes des esclaves étaient souvent utilisés comme «tampon» pour la multiplication ou la division de plus grandes valeurs numériques, qui enregistraient ainsi un résultat intermédiaire pour leurs maîtres en tant que valeur de mémoire.

Alors que les marchands, artisans et techniciens effectuaient leurs calculs en onces, une mesure supplémentaire plus fine était courante dans certaines régions. Dans le domaine de l’ingénierie de précision et de la construction de tuyaux, le digitus ou doigt, qui correspondait à 1/16 de pied, a été utilisé.

Dans d’autres domaines également, les Romains ont montré un intérêt particulier pour l’application pratique des connaissances mathématiques; c’est ainsi que les techniciens romains connaissaient l’approximation 3,142857 pour π et les utilisaient, entre autres, pour calculer les sections des tuyaux. Le diamètre du champ romain devait être déterminé indépendamment de la construction simple de leurs dispositifs capables d’angle, de montée et de descente.

Limite d’énergie
La technologie utilise normalement l’énergie pour transformer un matériau en l’objet souhaité ou pour obtenir de nouvelles formes d’énergie alternative. Ainsi, à mesure que le coût de l’énergie diminue, le coût des travaux technologiques diminue en conséquence. Pour cette raison, l’histoire de la technologie peut être considérée comme une succession de périodes historiques, chacune identifiable à une forme spécifique d’énergie utilisée (par exemple: au cours de l’histoire humaine, nous sommes passés de l’humain à l’animal et, plus bas, à l’eau) , à celle libérée par la tourbe, le charbon, le pétrole, jusqu’au nucléaire). Les Romains utilisaient l’énergie de l’eau par la construction de moulins à eau pour moudre le grain, pour couper du bois ou pour broyer des métaux bruts. Cette façon de procéder était courante dans tout l’Empire, surtout depuis la fin du premier siècle de notre ère.

Ils ont également utilisé le bois et le charbon comme principale source de chaleur. Et bien qu’il y ait de nombreuses réserves de bois, de tourbe et de charbon dans l’Empire romain, elles étaient souvent mal réparties sur le territoire. Il est vrai que si le bois pouvait être facilement transporté par voie fluviale dans les principaux centres urbains (par simple flottement), sa combustion pour la production de chaleur était très pauvre par rapport à son poids énorme. Et s’il avait été transformé en charbon, il était devenu encombrant. Le bois n’était pas non plus disponible en aucune concentration.

L’édit de Dioclétien peut nous faire comprendre quelle était l’économie derrière le transport du bois. Le prix maximum pour une charge de 1 200 livres de bois était de 150 deniers. Le taux de transport maximum par mille de la même charge était de 20 deniers par mille.

Les chambres étaient mieux chauffées si des braseros à charbon étaient utilisés par rapport au système d’hypocauste, bien qu’il soit possible d’utiliser n’importe quel type de combustible, même de mauvaise qualité, comme la paille ou les feuilles de vigne, ainsi que le bois disponible localement. L’hypocauste était alimenté par un grand four, le praefurnium, initialement placé dans la cuisine adjacente, qui produisait de l’air chaud à des températures très élevées. Celui-ci a été fait couler dans un espace vide aménagé sous le plancher intérieur, qui reposait sur un tas de briques appelé « suspensure » et, surtout dans les thermes, même à l’intérieur des murs, pour presque toute leur extension, à l’intérieur de tuyaux en briques (tubules) . En général, la hauteur de l’espace vide sous le plancher était d’environ 50 à 60 cm. On pense que la température obtenue dans les pièces chauffées dall’ipocausto ne doit pas dépasser 30 ° C.

À la fin du deuxième siècle, les Romains avaient maintenant exploité presque tous les gisements en Grande-Bretagne qui ont fait surface à la surface, bien qu’il n’y ait pas suffisamment de preuves que cette exploitation a eu lieu à grande échelle. Après environ 200, le centre du commerce impérial était situé en Afrique et à l’Est, où le climat n’était pas propice à la croissance de grands arbres. Enfin, il n’y avait pas de grands gisements de charbon le long de la côte méditerranéenne. Néanmoins, les Romains ont été les premiers à rassembler tous les éléments nécessaires à la machine à vapeur bien plus récente:

«Avec le système de la manivelle et de la bielle, tous les éléments pour construire la machine à vapeur (inventée en 1712) – de l’éolipila d’Eroné d’Alexandrie (qui a généré la force de vapeur), au cylindre, au piston (force mécanique) , aux clapets anti-retour (dans les pompes hydrauliques), aux engrenages (dans les moulins à eau et les montres) – ils étaient connus à l’époque romaine. »

L’éolipile peut être considérée comme l’ancêtre du turboréacteur et de la machine à vapeur. Cependant, il a été utilisé comme une simple attraction, sans que la source d’énergie potentielle réelle ait une application pratique. C’était une sphère de cuivre creuse, reliée à deux tubes courbes qui partent de deux points extrêmes de la sphère placés sur le même axe diamétral. Une fois la sphère remplie d’eau, elle a été chauffée avec une flamme. Lorsque le liquide a atteint une température suffisamment élevée, le jet de vapeur provenant des orifices a mis la sphère en rotation autour de l’axe diamétral horizontal. La direction du mouvement est naturellement opposée à celle des jets.

Types de puissance

La puissance humaine
Les sources d’énergie les plus facilement accessibles aux anciens étaient la puissance humaine et la puissance animale. Une utilisation évidente de la puissance humaine est le mouvement des objets. Pour des objets allant de 20 à 80 livres, une seule personne peut généralement suffire. Pour les objets de plus grand poids, plus d’une personne peut être requise lors de la transition de localisation de l’objet. Un facteur limitant dans l’utilisation de plusieurs personnes dans le mouvement dudit objet est la quantité d’espace de préhension disponible. Pour surmonter ce facteur limitant, des dispositifs mécaniques ont été développés pour aider à la manipulation des objets. Un appareil étant le guindeau qui utilisait des cordes et des poulies pour manipuler des objets. L’appareil était alimenté par plusieurs personnes poussant ou tirant sur des pics à main attachés à un cylindre.

La puissance humaine a également été un facteur dans le mouvement des navires, en particulier des navires de guerre. Bien que les voiles éoliennes soient la forme dominante de puissance dans le transport par eau, l’aviron était souvent utilisé par les embarcations militaires lors des combats.

Puissance animale
La puissance animale était principalement utilisée pour le transport. Plusieurs espèces d’animaux ont été utilisées pour différentes tâches. Les bœufs sont des créatures fortes qui n’ont pas besoin des meilleurs pâturages. Étant solides et bon marché à entretenir, les bœufs étaient utilisés pour cultiver et transporter de grandes masses de marchandises. Un inconvénient de l’utilisation de bœufs est qu’ils sont lents. Si la vitesse était souhaitée, les chevaux étaient sollicités. L’environnement principal qui appelait à la vitesse était le champ de bataille, avec des chevaux utilisés dans les groupes de cavalerie et de reconnaissance. Pour les voitures transportant des passagers ou des matériaux légers, des ânes ou des mules étaient généralement utilisés, car ils étaient plus rapides que les bœufs et moins chers sur le fourrage que les chevaux. En plus d’être utilisés comme moyen de transport, les animaux étaient également employés dans le fonctionnement des moulins rotatifs.

Au-delà des limites de la terre, un schéma d’un navire propulsé par des animaux a été découvert. L’œuvre connue sous le nom d’Anonymus De Rebus Bellicus décrit un navire propulsé par des bœufs. Dans lequel les bœufs sont attachés à un rotatif, se déplaçant en cercle sur un plancher de pont, faisant tourner deux roues à aubes, une de chaque côté du navire. La probabilité qu’un tel navire ait jamais été construit est faible, en raison de l’impossibilité de contrôler les animaux sur une embarcation.

Le pouvoir de l’eau
L’énergie de l’eau a été générée par l’utilisation d’une roue à eau. Une roue hydraulique avait deux conceptions générales: le sous-dépassement et le dépassement. La roue à eau inférieure a généré de l’énergie à partir du flux naturel d’une source d’eau courante poussant sur les palettes immergées de la roue. La roue hydraulique dépassée a généré de l’énergie en faisant couler de l’eau sur ses godets par le haut. Cela était généralement réalisé en construisant un aqueduc au-dessus de la roue. Bien qu’il soit possible de rendre la roue hydraulique dépassée 70% plus efficace que la roue inférieure, la roue inférieure était généralement la roue hydraulique préférée. La raison en est que le coût économique de la construction d’un aqueduc était trop élevé pour le léger avantage de faire tourner la roue à eau plus rapidement. Le but principal des roues hydrauliques était de générer de l’énergie pour les opérations de fraisage et de faire monter l’eau au-dessus de la hauteur naturelle d’un système.

Énergie éolienne
L’énergie éolienne a été utilisée dans le fonctionnement des embarcations, grâce à l’utilisation de voiles. Les moulins à vent ne semblent pas avoir été créés dans l’Antiquité.

Énergie solaire
Les Romains utilisaient le soleil comme source de chaleur pour les bâtiments, tels que les bains publics. Les Thermae ont été construites avec de grandes fenêtres orientées vers le sud-ouest, l’emplacement du soleil à l’heure la plus chaude de la journée.

Types de pouvoir théoriques

Puissance de la vapeur
La génération d’énergie par la vapeur est restée théorique dans le monde romain. Hero of Alexandria a publié des schémas d’un appareil à vapeur qui faisait tourner une balle sur un pivot. L’appareil utilisait la chaleur d’un chaudron pour pousser la vapeur à travers un système de tubes vers la balle. L’appareil produisait environ 1 500 tr / min, mais ne serait jamais pratique à l’échelle industrielle, car les besoins en main-d’œuvre pour fonctionner, alimenter et maintenir la chaleur de l’appareil auraient été trop élevés.

Artisanat de base
La technologie romaine était largement utilisée dans un vaste système de métiers, où le terme ingénieur est utilisé aujourd’hui pour décrire les entreprises technologiques des Romains. Les Grecs utilisaient des termes techniques tels que mécanicien, constructeur de machines ou même mathématicien, ce dernier ayant une signification beaucoup plus large que l’actuel. Un grand nombre d’ingénieurs étaient employés dans l’armée romaine, dont le plus célèbre était certainement Apollodore de Damas, à l’époque de l’empereur Trajan. Normalement, chaque métier, chaque groupe d’artisans (des tailleurs de pierre aux souffleurs de verre, aux arpenteurs, etc.) avait leurs propres apprentis et maîtres, et beaucoup essayaient de garder leurs méthodes de travail secrètes, en les transmettant uniquement oralement. Des écrivains tels que Vitruve, Pline l’Ancien et Frontinus, ont longuement traité des différentes technologies utilisées à cette époque. Un corpus de manuels sur les sciences élémentaires et les mathématiques a donc été publié, qui comprenait les textes d’Archimède, Ctesibio, Héron d’Alexandrie, Euclide, etc. Tous les manuels, qui étaient disponibles à l’époque romaine, n’ont pas survécu jusqu’à nos jours.

Une grande partie de ce que nous savons actuellement sur la technologie romaine dérive indirectement de l’archéologie et des récits de troisième main de textes latins, copiés à partir de manuscrits arabes, à leur tour copiés à partir de textes grecs par des érudits tels que Héron d’Alexandrie ou des voyageurs de l’époque, qui pouvaient observer directement Les technologies romaines en action. Des écrivains comme Pline l’Ancien et Strabothey avaient suffisamment de curiosité intellectuelle pour écrire les inventions qu’ils ont rencontrées au cours de leurs voyages, bien que leurs descriptions courtes et inexactes aient souvent provoqué des discussions sur leur utilisation réelle par les modernes. En même temps, il y a des descriptions techniques très vraies, comme celle de Pline quand il traite de l’extraction de l’or, dans son Naturalis Historia (livre XXXIII), affirmations confirmées plus tard par les archéologues et grâce aux fouilles menées à Las Médulas et Dolaucothi .

La technologie comme métier
La technologie romaine était largement basée sur un système d’artisanat. Les compétences et connaissances techniques étaient contenues dans le métier particulier, comme les tailleurs de pierre. En ce sens, les connaissances étaient généralement transmises d’un maître commerçant à un apprenti commerçant. Comme il n’y a que quelques sources sur lesquelles s’appuyer pour obtenir des informations techniques, il est théorisé que les commerçants ont gardé leurs connaissances secrètes. Vitruve, Pline l’Ancien et Frontinus sont parmi les rares écrivains qui ont publié des informations techniques sur la technologie romaine. Il y avait un corpus de manuels sur les mathématiques et les sciences de base tels que les nombreux livres d’Archimède, Ctesibius, Heron (aka Hero of Alexandria), Euclid et ainsi de suite. Tous les manuels dont disposaient les Romains n’ont pas survécu, comme l’illustrent les œuvres perdues.

Ingénierie et construction
Les Romains ont beaucoup utilisé les aqueducs, les barrages, les ponts et les amphithéâtres. Ils ont également été à l’origine de nombreuses innovations en matière de circulation, de santé et de construction en général. L’architecture romaine a été grandement influencée par les Étrusques. Beaucoup de colonnes et d’arches vues dans d’importantes structures romaines, en fait, étaient des adaptations de modèles de la civilisation étrusque.

Les Romains utilisaient initialement le ciment comme liant, la chaux aérienne. Jusqu’à ce que le liant du mortier ne soit composé que de chaux aérienne, le durcissement du béton a eu lieu avec une extrême lenteur, car la consolidation d’un mortier à base de chaux est due à la réaction de l’hydroxyde de calcium avec le dioxyde de carbone présent dans le l’air, avec la production ultérieure de carbonate de calcium. Dès le 1er siècle avant JC, les Romains ont commencé à remplacer le sable constituant le mortier par de la pouzzolane (pulvis puteolana) ou du cocciopesto.

La découverte de la pouzzolane a marqué une révolution dans la construction des ouvrages de maçonnerie. Vitruve dit dans le deuxième livre de De Architectura que la pouzzolane de Baia ou Cuma fait non seulement tous les types de construction, mais en particulier ceux qui sont fabriqués dans la mer sous l’eau. Grâce au comportement pouzzolanique de la pouzzolane et du cocciopesto, le mortier (composé d’air chaux + pouzzolane), durci et durci même dans l’eau, sans contact avec l’air, permet la production de liants à haute résistance et à durcissement rapide.

Les Romains ont découvert que le verre isolant aidait énormément à maintenir la température des bâtiments au chaud, et cette technique a été beaucoup utilisée dans la construction des thermes romains. Une autre méthode issue de la Rome antique était la pratique du soufflage du verre, qui s’est développée en Syrie et s’est étendue en l’espace d’une génération à tout l’empire.

Matériaux et instruments de construction

Bois
Les Romains ont créé du bois ignifuge en enduisant le bois d’alun.

Calcul
L’idéal était d’extraire des pierres de carrières situées le plus près possible du chantier, afin de réduire les coûts de transport. Des blocs de pierre ont été formés dans les carrières en perforant des trous en lignes aux longueurs et largeurs souhaitées. Ensuite, des coins en bois ont été martelés dans les trous. Les trous ont ensuite été remplis d’eau afin que les coins gonflent avec suffisamment de force pour couper le bloc de pierre de la Terre. Des blocs avec les dimensions de 23yds par 14ft par 15ft ont été trouvés, avec des poids d’environ 1000 tonnes. Il existe des preuves que des scies ont été développées pour couper la pierre à l’époque impériale. Au début, les Romains utilisaient des scies à la main pour couper la pierre, mais ont ensuite développé des scies à pierre alimentées par l’eau.

Machines
Il existe de nombreux types de presses pour presser les olives. Au premier siècle après JC, Pline l’Ancien rapporte l’invention et l’utilisation générale suivante d’une presse à vis nouvelle et plus compacte, qui ne semble cependant pas avoir été une invention romaine. Il est décrit pour la première fois par Héron d’Alexandrie, mais peut-être déjà utilisé quand il était mentionné dans son « Mechanica III ».

Les grues ont été utilisées dans les travaux de construction et éventuellement pour charger et décharger les navires lorsqu’ils ont accosté dans les anciens ports, même si pour la deuxième utilisation, il n’y a toujours pas suffisamment de preuves archéologiques qui peuvent en témoigner. La plupart des grues étaient capables de soulever jusqu’à 6 à 7 tonnes de fret et, selon un relief indiqué sur la colonne de Trajan, elles étaient entraînées par une roue déplacée par des hommes ou des animaux.

Ciments
Le rapport du mélange de mortiers de chaux romaine dépendait de l’endroit où le sable pour le mélange a été acquis. Pour le sable recueilli dans une rivière ou une mer, le rapport de mélange était de deux parties de sable, une partie de chaux et une partie de coquilles en poudre. Pour le sable ramassé plus à l’intérieur des terres, le mélange était composé de trois parties de sable et d’une partie de chaux. La chaux pour mortiers a été préparée dans des fours à chaux, qui étaient des fosses souterraines conçues pour bloquer le vent.

Un autre type de mortier romain est connu sous le nom de mortier de pouzzolane. La pouzzolane est une substance argileuse volcanique située dans et autour de Naples. Le rapport de mélange pour le ciment était de deux parts de pouzzolane et une part de mortier de chaux. En raison de sa composition, le ciment pouzzolane a pu se former dans l’eau et s’est révélé aussi dur que la roche de formation naturelle.

Grues
Des grues ont été utilisées pour des travaux de construction et éventuellement pour charger et décharger des navires dans leurs ports, bien que pour cette dernière utilisation il n’y ait toujours pas de preuve selon «l’état actuel des connaissances». La plupart des grues étaient capables de soulever environ 6 à 7 tonnes de cargaison et, selon un relief indiqué sur la colonne de Trajan, elles étaient travaillées à la roue.

Immeubles

Le panthéon
Les Romains ont conçu le Panthéon en pensant aux concepts de beauté, de symétrie et de perfection. Les Romains ont incorporé ces concepts mathématiques dans leurs projets de travaux publics. Par exemple, le concept de nombres parfaits a été utilisé dans la conception du Panthéon en incorporant 28 caisses dans le dôme. Un nombre parfait est un nombre où ses facteurs s’additionnent. Ainsi, le nombre 28 est considéré comme un nombre parfait, car ses facteurs de 1, 2, 4, 7 et 14 s’additionnent pour être égal à 28. Les nombres parfaits sont extrêmement rares, avec un seul nombre pour chaque quantité de chiffres (un pour les chiffres simples, doubles, triples, quadruples, etc.). Incarnant des concepts mathématiques de beauté, de symétrie et de perfection, la structure transmet la sophistication technique des ingénieurs romains.

Les ciments étaient essentiels à la conception du Panthéon. Le mortier utilisé dans la construction du dôme est composé d’un mélange de chaux et de poudre volcanique connue sous le nom de pouzzolane. Le béton convient à la construction de murs épais car il ne nécessite pas d’être complètement sec pour durcir.

La construction du Panthéon était une entreprise gigantesque, nécessitant de grandes quantités de ressources et d’heures de travail. Delaine estime la quantité totale de main-d’œuvre nécessaire à la construction du Panthéon à environ 400 000 jours-homme.

Sainte-sophie
Bien que Sainte-Sophie ait été construite après la chute de l’empire occidental, sa construction a incorporé les matériaux de construction et les techniques de signature de la Rome antique. Le bâtiment a été construit avec du mortier de pouzzolane. Les preuves de l’utilisation de la substance proviennent de l’affaissement des arches des structures pendant la construction, car un trait distinctif du mortier de pouzzalane est le grand temps dont il a besoin pour durcir. Les ingénieurs ont dû enlever les murs décoratifs pour laisser durcir le mortier.

Le mortier de pouzzalane utilisé dans la construction de Sainte-Sophie ne contient pas de cendres volcaniques mais plutôt de la poussière de briques concassées. La composition des matériaux utilisés dans le mortier de pouzzalane entraîne une augmentation de la résistance à la traction. Un mortier composé principalement de chaux a une résistance à la traction d’environ 30 psi tandis qu’un mortier de pouzzalane utilisant de la poussière de brique concassée a une résistance à la traction de 500 psi. L’avantage d’utiliser du mortier de pouzzalane dans la construction de Sainte-Sophie est l’augmentation de la résistance des joints. Les joints de mortier utilisés dans la structure sont plus larges que ce à quoi on pourrait s’attendre dans une structure de brique et de mortier typique. Le fait des joints de mortier larges suggère que les concepteurs de Sainte-Sophie connaissaient la haute résistance à la traction du mortier et l’ont incorporé en conséquence.

Waterworks

Aqueducs
Les Romains ont construit de nombreux aqueducs pour fournir de l’eau. La ville de Rome elle-même était alimentée par onze aqueducs en calcaire qui fournissaient à la ville plus d’un million de mètres cubes d’eau par jour, suffisants pour 3,5 millions de personnes, même à l’époque moderne, et d’une longueur combinée de 350 kilomètres (220 mi).

L’eau à l’intérieur des aqueducs dépendait entièrement de la gravité. Les canaux en pierre surélevés dans lesquels l’eau voyageait étaient légèrement inclinés. L’eau provenait directement des sources de montagne. Après avoir traversé l’aqueduc, l’eau a été collectée dans des réservoirs et acheminée par des tuyaux vers des fontaines, des toilettes, etc.

Les principaux aqueducs de la Rome antique étaient l’Aqua Claudia et l’Aqua Marcia. La plupart des aqueducs ont été construits sous la surface avec seulement de petites portions au-dessus du sol soutenues par des arcs. Le plus long aqueduc romain, d’une longueur de 178 kilomètres (111 mi), était traditionnellement supposé être celui qui alimentait la ville de Carthage. Le système complexe construit pour approvisionner Constantinople avait son approvisionnement le plus éloigné tiré de plus de 120 km le long d’une route sinueuse de plus de 336 km.

Les aqueducs romains ont été construits selon des tolérances remarquablement fines et selon un standard technologique qui ne devait être égalé qu’aux temps modernes. Entièrement alimentés par gravité, ils transportaient très efficacement de très grandes quantités d’eau. Parfois, là où des dépressions de plus de 50 mètres devaient être traversées, des siphons inversés étaient utilisés pour forcer l’eau à monter. Un aqueduc a également fourni de l’eau pour les roues dépassées à Barbegal en Gaule romaine, un complexe de moulins à eau salué comme « la plus grande concentration connue de puissance mécanique dans le monde antique ».

Cependant, les aqueducs romains évoquent des images d’eau parcourant de longues distances à travers des ponts voûtés; seulement 5 pour cent de l’eau transportée le long des systèmes d’aqueduc a traversé des ponts. Les ingénieurs romains ont travaillé pour rendre les itinéraires des aqueducs aussi pratiques que possible. En pratique, cela signifiait concevoir des aqueducs qui coulaient au niveau du sol ou en dessous du niveau de la surface, car ils étaient plus rentables que la construction de ponts, étant donné que le coût de construction et d’entretien des ponts était plus élevé que celui des élévations de surface et souterraines. Les ponts d’aqueduc avaient souvent besoin de réparations et passaient des années sans suite. Le vol d’eau dans les aqueducs était un problème fréquent qui a conduit à des difficultés d’estimation de la quantité d’eau s’écoulant à travers les canaux. Pour éviter l’érosion des canaux des aqueducs, un plâtre appelé opus signinum a été utilisé. Le plâtre incorporait de la terre cuite concassée dans le mélange de mortier romain typique de roche pouzzolane et de chaux.

Barrages
Les Romains ont construit des barrages pour la collecte de l’eau, tels que les barrages Subiaco, dont deux alimentaient Anio Novus, l’un des plus grands aqueducs de Rome. Ils ont construit 72 barrages dans un seul pays, l’Espagne et bien d’autres sont connus dans tout l’Empire, dont certains sont encore en service. Sur un site, Montefurado en Galice, ils semblent avoir construit un barrage sur la rivière Sil pour exposer les gisements d’or alluviaux dans le lit de la rivière. Le site est proche de la spectaculaire mine d’or romaine de Las Medulas. Plusieurs barrages en terre sont connus de Grande-Bretagne, y compris un exemple bien conservé de Roman Lanchester, Longovicium, où il peut avoir été utilisé dans la forge ou la fonte à l’échelle industrielle, à en juger par les tas de scories trouvés sur ce site dans le nord de l’Angleterre. Les réservoirs de rétention d’eau sont également courants le long des systèmes d’aqueduc, et de nombreux exemples sont connus sur un seul site, les mines d’or de Dolaucothi dans l’ouest du Pays de Galles. Les barrages en maçonnerie étaient courants en Afrique du Nord pour fournir un approvisionnement en eau fiable à partir des oueds derrière de nombreuses colonies.

Les Romains ont construit des barrages pour stocker l’eau pour l’irrigation. Ils ont compris que les déversoirs étaient nécessaires pour empêcher l’érosion des berges remplies de terre. En Égypte, les Romains ont adopté la technologie de l’eau connue sous le nom d’irrigation des oueds des Nabatéens. Les oueds étaient une technique développée pour capturer de grandes quantités d’eau produites lors des inondations saisonnières et les stocker pour la saison de croissance. Les Romains ont développé avec succès la technique à plus grande échelle.

Assainissement

Les Romains n’ont pas inventé la plomberie ou les toilettes, mais ont plutôt emprunté leur système d’élimination des déchets à leurs voisins, en particulier les Minoens. Un système d’élimination des déchets n’était pas une invention nouvelle, mais existait plutôt depuis 3100 avant notre ère, date de sa création dans la vallée de l’Indus. Les bains publics romains, ou thermes, remplissaient des fonctions hygiéniques, sociales et culturelles. Les bains contenaient trois installations principales pour la baignade. Après s’être déshabillé dans l’apodyterium ou le vestiaire, les Romains se rendaient au tepidarium ou à la pièce chaude.

Dans la chaleur sèche modérée du tepidarium, certains ont effectué des exercices d’échauffement et se sont étirés tandis que d’autres se sont huilés ou ont fait les huiler par des esclaves. Le but principal du tepidarium était de favoriser la transpiration pour préparer la pièce suivante, le caldarium ou la pièce chaude. Le caldarium, contrairement au tepidarium, était extrêmement humide et chaud. Les températures dans le caldarium pourraient atteindre 40 degrés Celsius (104 degrés Fahrenheit). Beaucoup contenaient des bains de vapeur et une fontaine d’eau froide connue sous le nom de labrum. La dernière pièce était le frigidarium ou chambre froide, qui offrait un bain froid pour se rafraîchir après le caldarium. Les Romains avaient également des toilettes à chasse d’eau.

bains romains
Le confinement de la chaleur dans les chambres était important dans le fonctionnement des bains, afin d’éviter que les clients attrapent des rhumes. Pour éviter que les portes ne restent ouvertes, les montants de porte ont été installés à un angle incliné afin que les portes se ferment automatiquement. Une autre technique d’efficacité thermique était l’utilisation de bancs en bois sur la pierre, car le bois évacue moins de chaleur.

Transport

Routes
Les Romains ont principalement construit des routes pour leurs militaires. Leur importance économique était probablement également importante, même si le trafic des wagons était souvent interdit sur les routes pour préserver leur valeur militaire. Au total, plus de 400 000 kilomètres (250 000 mi) de routes ont été construits, dont 80 500 kilomètres (50 000 mi) ont été pavés.

Des postes de ravitaillement ont été entretenus par le gouvernement à intervalles réguliers le long des routes. Un système distinct de changement de poste pour les courriers officiels et privés a également été maintenu. Cela a permis à une dépêche de parcourir un maximum de 800 kilomètres (500 mi) en 24 heures en utilisant un relais de chevaux.

Les routes ont été construites en creusant une fosse le long du parcours prévu, souvent jusqu’au substratum rocheux. La fosse a d’abord été remplie de roches, de gravier ou de sable, puis d’une couche de béton. Enfin, ils ont été pavés de dalles de roche polygonales. Les routes romaines sont considérées comme les routes les plus avancées construites jusqu’au début du 19e siècle. Des ponts ont été construits sur les cours d’eau. Les routes étaient résistantes aux inondations et autres risques environnementaux. Après la chute de l’Empire romain, les routes étaient encore utilisables et utilisées pendant plus de 1000 ans.

La plupart des villes romaines avaient la forme d’un carré. Il y avait 4 routes principales menant au centre de la ville, ou forum. Ils formaient une croix et chaque point sur le bord de la croix était une porte d’entrée dans la ville. Les routes principales étaient reliées à ces routes principales, les rues où vivaient les gens.

Des ponts
Des ponts romains ont été construits en pierre et / ou en béton et ont utilisé l’arche. Construit en 142 avant JC, le Pons Aemilius, plus tard nommé Ponte Rotto (pont cassé) est le plus ancien pont romain en pierre de Rome, en Italie. Le plus grand pont romain était le pont de Trajan sur le Danube inférieur, construit par Apollodore de Damas, qui est resté pendant plus d’un millénaire le plus long pont à avoir été construit à la fois en termes de longueur totale et de portée. Ils étaient la plupart du temps à au moins 60 pieds (18 m) au-dessus du plan d’eau.

Chariots
Les charrettes romaines avaient de nombreux objectifs et se présentaient sous diverses formes. Des chariots de marchandises étaient utilisés pour transporter des marchandises. Des chariots-barils étaient utilisés pour transporter des liquides. Les chariots avaient de grands barils cylindriques disposés horizontalement avec leurs sommets tournés vers l’avant. Pour transporter des matériaux de construction, comme le sable ou le sol, les Romains utilisaient des chariots à hauts murs. Des chariots de transport en commun étaient également utilisés, certains conçus pour accueillir jusqu’à six personnes.

Les Romains ont développé un système de chargement sur rails pour le transport de charges lourdes. Les rails étaient constitués de rainures encastrées dans les chaussées en pierre existantes. Les chariots utilisés dans un tel système avaient de grands axes de blocs et des roues en bois avec des enveloppes métalliques.

Les chariots contenaient également des freins, des suspensions élastiques et des roulements. Les systèmes de suspension élastiques utilisaient des ceintures en cuir fixées sur des supports en bronze pour suspendre le chariot au-dessus des essieux. Le système a aidé à créer une conduite plus douce en réduisant les vibrations. Les Romains ont adopté des roulements développés par les Celtes. Les roulements ont diminué le frottement en rotation en utilisant de la boue pour lubrifier les anneaux de pierre.

Industriel

Exploitation minière
Les Romains ont également fait un grand usage des aqueducs dans leurs vastes opérations minières à travers l’empire, certains sites tels que Las Medulas dans le nord-ouest de l’Espagne ayant au moins 7 canaux principaux entrant dans la tête de mine. D’autres sites, tels que Dolaucothi, dans le sud du Pays de Galles, étaient alimentés par au moins 5 leats, tous menant à des réservoirs et des réservoirs ou des citernes au-dessus de l’actuel à ciel ouvert. L’eau a été utilisée pour l’extraction hydraulique, où des ruisseaux ou des vagues d’eau sont libérés sur la colline, d’abord pour révéler tout minerai aurifère, puis pour travailler le minerai lui-même. Les débris de roche pourraient être éliminés par le décorticage, et l’eau utilisée également pour éteindre les incendies créés pour briser la roche dure et les veines, une méthode connue sous le nom de mise à feu.

Les gisements d’or alluviaux ont pu être exploités et l’or extrait sans avoir besoin d’écraser le minerai. Des tables de lavage ont été installées sous les réservoirs pour recueillir la poussière d’or et les pépites présentes. L’or veineux avait besoin d’être broyé, et ils ont probablement utilisé des broyeurs ou des broyeurs à timbres travaillés par des roues hydrauliques pour broyer le minerai dur avant le lavage. De grandes quantités d’eau étaient également nécessaires dans l’extraction minière profonde pour éliminer les débris résiduels et alimenter les machines primitives, ainsi que pour laver le minerai concassé. Pline l’Ancien fournit une description détaillée des mines d’or dans le livre xxxiii de son Naturalis Historia, dont la plupart a été confirmée par l’archéologie. Le fait qu’ils utilisaient des moulins à eau à grande échelle ailleurs est attesté par les moulins à farine de Barbegal, dans le sud de la France, et sur le Janicule à Rome.

Technologie militaire
La technologie militaire romaine allait de l’équipement personnel et de l’armement aux moteurs de siège meurtriers.

Fantassin

Armes
Pilum (lance): La lance lourde romaine était une arme préférée des légionnaires et pesait environ cinq livres. Le javelot innovant a été conçu pour être utilisé une seule fois et a été détruit lors de la première utilisation. Cette capacité a empêché l’ennemi de réutiliser des lances. Tous les soldats portaient deux versions de cette arme: une lance principale et une sauvegarde. Un solide bloc de bois au milieu de l’arme protégeait les mains des légionnaires pendant le transport de l’appareil. Selon Polybe, les historiens ont des documents sur « la façon dont les Romains ont jeté leurs lances et ont ensuite chargé des épées ». Cette tactique semblait être une pratique courante dans l’infanterie romaine.

Armure
Bien qu’une armure lourde et complexe ne soit pas rare (cataphractes), les Romains ont perfectionné une armure de torse complète relativement légère en plaques segmentées (lorica segmentata). Cette armure segmentée offrait une bonne protection pour les zones vitales, mais ne couvrait pas autant le corps que la lorica hamata ou la cotte de mailles. Le lorica segmentata offrait une meilleure protection, mais les bandes de plaque étaient coûteuses et difficiles à produire et à réparer sur le terrain. Généralement, la cotte de mailles était moins chère, plus facile à produire et plus simple à entretenir, était une taille unique et était plus confortable à porter – ainsi, elle restait la principale forme d’armure même lorsque le lorica segmentata était utilisé.

Tactique
Testudo est une manœuvre militaire tactique originaire de Rome. La tactique a été mise en œuvre en demandant aux unités de lever leurs boucliers afin de se protéger des projectiles ennemis qui pleuvaient sur eux. La stratégie ne fonctionnait que si chaque membre du testudo protégeait son camarade. Couramment utilisée lors des batailles de siège, la «discipline et la synchronisation nécessaires pour former un Testudo» témoignaient des capacités des légionnaires. Testudo, qui signifie tortue en latin, «n’était pas la norme, mais plutôt adopté dans des situations spécifiques pour faire face à des menaces particulières sur le champ de bataille». La phalange grecque et d’autres formations romaines ont été une source d’inspiration pour cette manœuvre.

Cavalerie
La selle de cavalerie romaine avait quatre cornes et aurait été copiée des peuples celtiques.

Guerre de siège
Les moteurs de siège romains tels que les ballistas, les scorpions et les onagres n’étaient pas uniques. Mais les Romains ont probablement été les premiers à mettre des ballistas sur des chariots pour une meilleure mobilité lors des campagnes. Sur le champ de bataille, on pense qu’ils ont été utilisés pour éliminer les chefs ennemis. Il existe un compte rendu de l’utilisation de l’artillerie au combat tiré de Tacite, Histoires III, 23:

En s’engageant, ils repoussèrent l’ennemi, seulement pour être repoussés eux-mêmes, car les Vitelliens avaient concentré leur artillerie sur la route surélevée afin d’avoir un terrain libre et dégagé d’où tirer. leurs tirs antérieurs avaient été dispersés et avaient frappé les arbres sans blesser l’ennemi. Une baliste de taille énorme appartenant à la quinzième légion a commencé à nuire gravement à la ligne des Flaviens avec les énormes pierres qu’elle a lancées; et cela aurait causé une grande destruction s’il n’y avait pas eu la splendide bravoure de deux soldats qui, prenant quelques boucliers des morts et se déguisant ainsi, ont coupé les cordes et les ressorts de la machine.

En plus des innovations dans la guerre terrestre, les Romains ont également développé le Corvus (dispositif d’embarquement), un pont mobile qui pourrait se fixer à un navire ennemi et permettre aux Romains de monter à bord du navire ennemi. Développé pendant la première guerre punique, il leur a permis d’appliquer leur expérience de la guerre terrestre sur les mers.

Ballistas et onagres
Alors que les principales inventions d’artillerie ont été notamment fondées par les Grecs, Rome a vu l’opportunité d’améliorer cette artillerie à longue portée. De grandes pièces d’artillerie telles que Carroballista et Onagers ont bombardé les lignes ennemies, avant un assaut complet au sol par l’infanterie. Le manuballista « serait souvent décrit comme le moteur de torsion à deux bras le plus avancé utilisé par l’armée romaine ». L’arme ressemble souvent à une arbalète montée capable de tirer des projectiles. De même, l’oignon « nommé d’après l’âne sauvage en raison de son ‘ « , » était une arme plus grosse capable de lancer de gros projectiles sur les murs ou les forts. Les deux étaient des machines de guerre très capables et ont été utilisées par l’armée romaine.

L’Hélépolis
L’hélépole était un véhicule de transport utilisé pour assiéger les villes. Le véhicule avait des murs en bois pour protéger les soldats lorsqu’ils étaient transportés vers les murs de l’ennemi. En atteignant les murs, les soldats débarquaient au sommet de la structure de 15 mètres de haut et tombaient sur les remparts ennemis. Pour être efficace au combat, l’hélépole a été conçue pour être autopropulsée. Les véhicules automoteurs étaient exploités à l’aide de deux types de moteurs: un moteur interne propulsé par l’homme ou un moteur à contrepoids propulsé par gravité. Le moteur à propulsion humaine utilisait un système de cordes qui reliait les essieux à un cabestan. Il a été calculé qu’au moins 30 hommes seraient nécessaires pour faire tourner le cabestan afin de dépasser la force requise pour déplacer le véhicule.

Deux cabestans ont peut-être été utilisés au lieu d’un seul, ce qui réduit à 16 le nombre d’hommes nécessaires par cabestan, pour un total de 32 pour alimenter l’hélépole. Le moteur à contrepoids à gravité utilisait un système de cordes et de poulies pour propulser le véhicule. Des cordes étaient enroulées autour des essieux, tendues à travers un système de poulies qui les reliait à un contrepoids suspendu au sommet du véhicule. Les contrepoids auraient été faits de plomb ou d’un seau rempli d’eau. Le contrepoids en plomb était encapsulé dans un tuyau rempli de graines pour contrôler sa chute. Le contrepoids du godet à eau a été vidé lorsqu’il a atteint le bas du véhicule, remonté vers le haut et rempli d’eau à l’aide d’une pompe à eau à mouvement alternatif, afin que le mouvement puisse à nouveau être réalisé. Il a été calculé que pour déplacer une hélipole d’une masse de 40000 kg,

Feu grec
À l’origine une arme incendiaire adoptée par les Grecs au 7ème siècle après JC, le feu grec « est l’un des très rares artifices dont l’efficacité horrible a été notée par » de nombreuses sources. Les innovateurs romains ont rendu cette arme déjà mortelle encore plus meurtrière. Sa nature est souvent décrite comme un «précurseur du napalm». Les stratèges militaires ont souvent utilisé l’arme pendant les batailles navales, et les ingrédients de sa construction «sont restés un secret militaire étroitement gardé». Malgré cela, la dévastation causée par les tirs grecs au combat est incontestable.

Transport

Pont flottant
La mobilité, pour une force militaire, est une clé essentielle du succès. Bien qu’il ne s’agisse pas d’une invention romaine, car il y a eu des cas où « d’anciens Chinois et Perses ont utilisé le mécanisme flottant », les généraux romains ont utilisé l’innovation avec grand effet dans les campagnes. De plus, les ingénieurs ont perfectionné la vitesse à laquelle ces ponts ont été construits. Les chefs ont surpris les unités ennemies avec grand effet en traversant rapidement des plans d’eau autrement dangereux. Les embarcations légères étaient «organisées et attachées ensemble à l’aide de planches, de clous et de câbles». Les radeaux étaient plus couramment utilisés au lieu de construire de nouveaux ponts de fortune, permettant une construction rapide et la déconstruction.L’innovation opportune et précieuse du pont de ponton a également accrédité son succès aux excellentes capacités des ingénieurs romains.

Technologie médicale

Chirurgie
Bien que différents niveaux de médecine aient été pratiqués dans le monde antique, les Romains ont créé ou lancé de nombreuses chirurgies et outils innovants qui sont encore en usage aujourd’hui, tels que les garrots hémostatiques et les pinces chirurgicales artérielles. Rome était également responsable de la production de la première unité de chirurgie sur le champ de bataille, un mouvement qui, associé à leurs contributions à la médecine, a fait de l’armée romaine une force à laquelle il fallait compter. Ils ont également utilisé une version rudimentaire de la chirurgie antiseptique des années avant que son utilisation ne devienne populaire au XIXe siècle et possédait des médecins très compétents.