La tecnologia romana è la raccolta di tecniche, abilità, metodi, processi e pratiche ingegneristiche utilizzate e sviluppate dalla civiltà dell’antica Roma (753 a.C.- 476 d.C.). L’impero romano era una civiltà tecnologicamente avanzata dell’antichità. I romani incorporarono tecnologie di Greci, Etruschi e Celti. La tecnologia sviluppata da una civiltà è limitata dalle fonti di energia disponibili, e i romani non erano diversi in questo senso. Fonti di energia accessibili, determinano i modi in cui viene generata l’energia. I principali tipi di potere a cui gli antichi romani accedevano erano umani, animali e acqua.

Con queste limitate fonti di potere, i romani riuscirono a costruire strutture impressionanti, alcune delle quali sopravvivono fino ai giorni nostri. La durabilità delle strutture romane, come strade, dighe ed edifici, è spiegata dalle tecniche e pratiche di costruzione che hanno utilizzato nei loro progetti di costruzione. Roma e l’area circostante contenevano vari tipi di materiali vulcanici, che i romani sperimentarono con la creazione di materiali da costruzione, in particolare cementi e malte. Insieme al cemento, i romani usavano pietra, legno e marmo come materiali da costruzione. Hanno usato questi materiali per costruire progetti di ingegneria civile per le loro città e dispositivi di trasporto per viaggi terrestri e marittimi.

I romani contribuirono anche allo sviluppo delle tecnologie del campo di battaglia. La guerra era un aspetto essenziale della società e della cultura romane. L’esercito non è stato utilizzato solo per l’acquisizione e la difesa territoriale, ma anche come strumento per gli amministratori civili da utilizzare per aiutare il personale dei governi provinciali e aiutare nei progetti di costruzione. I romani adottarono, migliorarono e svilupparono tecnologie militari per fanti, cavalleria e armi d’assedio per ambienti terrestri e marittimi.

Avendo rapporti familiari con la guerra, i romani si abituarono a lesioni fisiche. Per combattere le lesioni fisiche subite nelle sfere civili e militari, i romani innovarono le tecnologie mediche, in particolare le pratiche e le tecniche chirurgiche.

Panoramica
La cultura romana si diffuse attraverso la creazione di una struttura di governance efficiente, un sistema giuridico unificato e l’abilità di ingegneri e tecnici romani in molte aree dell’Europa e del Mediterraneo.

Sebbene non vi fossero innovazioni epocali nella tecnologia agricola, nella lavorazione dei metalli e nella produzione di ceramiche e tessuti nel periodo romano (questi furono sviluppati dalle prime civiltà nel Vicino Oriente e in Egitto durante il Neolitico e l’Età del Bronzo), lo capirono i Romani , dopo tutto, per sviluppare ulteriormente e affinare le tecniche conosciute. L’area culturale greca del Mediterraneo orientale ha fornito agli ingegneri romani importanti conoscenze matematiche, scientifiche e di altro tipo, con cui hanno acquisito energia, tecnologia agricola, miniere e lavorazione dei metalli, produzione di vetro e ceramica, produzione tessile, trasporti, costruzione navale, infrastrutture , la costruzione che ha sostanzialmente modernizzato la produzione di massa di beni, comunicazione e commercio.

Anche se le condizioni per l’inizio di una rivoluzione industriale furono date in alcune aree durante il periodo imperiale, la società romana alla fine rimase al livello di una società preindustriale: le macchine erano appena sviluppate; Gli schiavi hanno fatto il lavoro. Le cause scientifiche, economiche e sociali di questo sviluppo, descritte da vari storici come il ristagno della tecnologia antica, sono oggetto di ricerca tecnico-storica.

Fonti scritte sulla storia della tecnologia romana sono state in gran parte perse. A differenza di altre pubblicazioni, non hanno avuto importanza. Eccezioni sono gli scritti tecnici di autori come Vitruvio o opere di contenuto scientifico e tecnico, come quelli scritti da Plinio. La tecnologia e i processi romani sono anche descritti in testi storici e scientifici e nelle opere dei poeti romani. In contrasto con la scienza storica generale sono per la scienza tecnica Gli strumenti di ricerca, gli strumenti, i mezzi di trasporto e altri reperti archeologici o rappresentazioni pittoriche dell’antichità sono spesso più importanti delle fonti scritte.

L’analisi e la ricostruzione della tecnologia romana sulla base di reperti archeologici è complicata dal fatto che oltre alla pietra (ad esempio per oleifici o frantoi), ferro e bronzo, un materiale transitorio come il legno è stato utilizzato per molti dispositivi. Qui il ricercatore deve spesso ricorrere a rappresentazioni pittoriche o descrizioni di epoca romana per poter ricostruire materiale incompletamente conservato.

Strumenti e dispositivi metallici, tuttavia, sono stati scoperti in gran numero durante gli scavi nelle città romane o nella villae nella loro zona. I processi e le attrezzature utilizzati dalle imprese romane (come mulini per il grano, fonderie di bronzo e laboratori di ceramica) possono spesso essere analizzati e riprodotti nel contesto dell’archeologia sperimentale.

Fondamenti matematici
Sebbene i sistemi di valore superiore simili al nostro attuale sistema decimale fossero già conosciuti in epoca romana, i romani attenti alla tradizione si attaccarono al loro semplice sistema di addizione, per quanto riguarda la scrittura numerica, in cui i numeri si formavano mettendo insieme i numeri – in contrasto con latino parlato, che era lo stesso servito la lingua tedesca dei numeri decadali.

Tuttavia, il sistema numerico romano era completamente inadatto per scopi aritmetici pratici come l’aritmetica di base o qualsiasi tipo di calcolo scritto. Di solito veniva quindi utilizzata una scheda di calcolo meccanica (Abaco latino), in cui uno, decine, centinaia e valori numerici maggiori potevano essere rappresentati mediante colonne di calcolo. Pertanto, non solo ingegneri e tecnici, ma anche commercianti, artigiani e venditori di mercato sono stati in grado di eseguire calcoli elementari in modo conveniente.

Per i calcoli quotidiani come l’aritmetica commerciale, i romani svilupparono una versione tascabile più pratica dell’abaco in bronzo, che conteneva piccole pietre aritmetiche (calcoli latini) e, oltre all’aritmetica di base, consentiva anche calcoli frazionari. In generale, è stato possibile utilizzare qualsiasi sistema numerico sull’abaco. Il risultato speciale dei romani consisteva nel standardizzare il numero ingestibile di frazioni arbitrarie che potevano essere utilizzate nel mondo degli affari: l’oncia fu portata a una frazione unitaria.

Nel mondo romano, il sistema dodici o duodezimale originariamente utilizzato in Egitto e Babilonia era usato per monete, pesi e misure. Oltre a una divisione del peso in once, questo sistema veniva in genere utilizzato anche per spezzare frazioni di dodici, con le quali si potevano semplificare i calcoli frazionari. Gli arti curvi degli schiavi venivano spesso usati come “buffer” per la moltiplicazione o divisione di valori numerici più grandi, che in questo modo registravano un risultato intermedio per i loro padroni come valore di memoria.

Mentre commercianti, artigiani e tecnici eseguivano i loro calcoli in once, una misura aggiuntiva e più fine era comune in alcune aree. Nel campo dell’ingegneria di precisione e della costruzione di tubi, fu utilizzato il digitus o il dito, che corrispondeva a 1/16 piedi.

Anche in altre aree, i romani hanno mostrato particolare interesse per l’applicazione pratica della conoscenza matematica; è così che i tecnici romani conoscevano l’approssimazione 3.142857 Per π e li usavano, tra le altre cose, per calcolare le sezioni dei tubi. Il diametro del campo romano doveva essere determinato indipendentemente dalla semplice costruzione dei loro dispositivi in ​​grado di inclinazione, salita e discesa.

Limite di energia
La tecnologia normalmente utilizza l’energia per trasformare un materiale nell’oggetto desiderato o per ottenere nuove forme di energia alternativa. Al diminuire del costo dell’energia, il costo delle opere tecnologiche diminuisce di conseguenza. Per questo motivo la storia della tecnologia può essere considerata come una successione di periodi storici, ognuno identificabile con una specifica forma di energia utilizzata (ad esempio: nel corso della storia umana siamo passati dall’umano, all’animale e, in basso, all’acqua , a quello rilasciato da torba, carbone, petrolio, fino al nucleare). I romani utilizzavano l’energia dell’acqua per la costruzione di mulini ad acqua per la macinazione del grano, per il taglio del legname o per la frantumazione dei metalli grezzi. Questo modo di procedere era comune in tutto l’Impero, specialmente dalla fine del I secolo d.C.

Hanno anche usato legno e carbone come principale fonte di calore. E sebbene esistessero numerose riserve di legno, torba e carbone nell’impero romano, spesso erano scarsamente distribuite sul territorio. È vero che se il legname potesse essere facilmente trasportato via fiume nei principali centri urbani (semplicemente galleggiando), la sua combustione per la produzione di calore era molto scarsa se confrontata con il suo enorme peso. E se fosse stato trasformato in carbone, sarebbe diventato ingombrante. Né il legname era disponibile in nessuna concentrazione.

L’editto di Diocleziano può farci capire quale fosse l’economia alla base del trasporto di legname. Il prezzo massimo per un carico di 1.200 libbre di legno era di 150 denari. La velocità massima di trasporto per miglio dello stesso carico era di 20 denari per miglio.

Le stanze venivano riscaldate meglio se venivano utilizzati bracieri di carbone rispetto al sistema di ipocausto, sebbene fosse possibile utilizzare qualsiasi tipo di combustibile, anche di scarsa qualità, come paglia o foglie di vite, nonché il legno disponibile localmente. L’ipocausto era alimentato da un grande forno, il praefurnium, inizialmente collocato nella cucina adiacente, che produceva aria calda a temperature molto elevate. Questo è stato fatto scorrere in uno spazio vuoto allestito sotto il pavimento interno, che poggiava su una pila di mattoni chiamata “suspensure” e, soprattutto nelle tende, anche all’interno delle pareti, per quasi tutta la loro estensione, all’interno di tubi di mattoni (tubuli) . In generale l’altezza dello spazio vuoto sotto il pavimento era di circa 50-60 cm. Si ritiene che la temperatura ottenuta in ambienti riscaldati dall’ipocausto non dovrebbe superare i 30 ° C.

Entro la fine del secondo secolo, i romani avevano ora sfruttato quasi tutti i depositi in Gran Bretagna emersi in superficie, anche se non ci sono prove sufficienti che questo sfruttamento abbia avuto luogo su larga scala. Dopo circa 200, il centro del commercio imperiale si trovava in Africa e in Oriente, dove il clima non favoriva la crescita di grandi alberi. Infine, non c’erano grandi giacimenti di carbone lungo la costa del Mediterraneo. Tuttavia, i romani furono i primi a raccogliere tutti gli elementi necessari per il motore a vapore molto più tardi:

«Con il sistema della manovella e della biella, tutti gli elementi per costruire il motore a vapore (inventato nel 1712) – dall’eolipila di Erone di Alessandria (che ha generato la forza del vapore), al cilindro, al pistone (forza meccanica) , alle valvole di non ritorno (nelle pompe idrauliche), agli ingranaggi (nei mulini ad acqua e agli orologi) – erano conosciute in epoca romana. »

L’eolipile può essere considerato l’antenato del motore a reazione e del motore a vapore. Tuttavia, è stato usato come semplice attrazione, senza che l’attuale potenziale fonte di energia abbia alcuna applicazione pratica. Era una sfera cava di rame, collegata con due tubi curvi che partono da due punti estremi della sfera posizionati sullo stesso asse diametrale. Una volta che la sfera fu riempita d’acqua, fu riscaldata da una fiamma. Quando il liquido ha raggiunto una temperatura sufficientemente elevata, il getto di vapore dagli orifizi ha messo la sfera in rotazione attorno all’asse diametrale orizzontale. La direzione del movimento è naturalmente opposta a quella dei getti.

Tipi di potere

Potere umano
Le fonti di potere più facilmente disponibili per gli antichi erano il potere umano e il potere animale. Un ovvio utilizzo del potere umano è il movimento degli oggetti. Per oggetti che vanno da 20 a 80 sterline una singola persona può generalmente essere sufficiente. Per oggetti di peso maggiore, potrebbe essere necessaria più di una persona nella transizione della posizione dell’oggetto. Un fattore limitante nell’uso di più persone nel movimento di detto oggetto è la quantità disponibile di spazio di presa. Per superare questo fattore limitante, sono stati sviluppati dispositivi meccanici per aiutare nella manipolazione degli oggetti. Un dispositivo è il verricello che utilizzava corde e pulegge per manipolare oggetti. Il dispositivo era alimentato da più persone che spingevano o tiravano su handpike collegati a un cilindro.

Il potere umano è stato anche un fattore nel movimento delle navi, in particolare delle navi da guerra. Sebbene le vele alimentate dal vento fossero la forma di potere dominante nel trasporto per via d’acqua, il canottaggio veniva spesso usato dalle imbarcazioni militari durante gli scontri di battaglia.

Potere animale
L’uso primario del potere animale era per il trasporto. Diverse specie di animali sono state utilizzate per compiti diversi. I buoi sono creature forti che non richiedono il miglior pascolo. Essendo forti ed economici da mantenere, i buoi venivano usati per coltivare e trasportare grandi masse di bene. Uno svantaggio dell’uso dei buoi è che sono lenti. Se si desiderava la velocità, venivano chiamati i cavalli. L’ambiente principale che richiedeva la velocità era il campo di battaglia, con i cavalli usati nella cavalleria e nelle feste di scouting. Per le carrozze che trasportavano passeggeri o materiali leggeri, venivano generalmente usati asini o muli, poiché erano più veloci dei buoi e più economici sui foraggi rispetto ai cavalli. Oltre ad essere utilizzati come mezzo di trasporto, gli animali venivano impiegati anche nel funzionamento dei mulini rotanti.

Oltre i confini della terra, è stato scoperto uno schema per una nave azionata da animali. L’opera conosciuta come Anonymus De Rebus Bellicus descrive una nave alimentata da buoi. In cui i buoi sono attaccati a una rotazione, muovendosi in un cerchio sul pavimento di un ponte, facendo girare due ruote a pale, una su ciascun lato della nave. La probabilità che una tale nave sia mai stata costruita è bassa, a causa dell’impraticabilità del controllo degli animali su una nave.

Potere dell’acqua
Il potere dell’acqua è stato generato attraverso l’uso di una ruota idraulica. Una ruota idraulica aveva due disegni generali: il basso e il basso. La ruota idraulica sotto tiro ha generato energia dal flusso naturale di una fonte d’acqua corrente che spinge sulle pale sommerse della ruota. La ruota idraulica superata generava energia facendo scorrere l’acqua dai suoi secchi dall’alto. Questo di solito veniva raggiunto costruendo un acquedotto sopra la ruota. Sebbene sia possibile rendere la ruota idraulica in eccesso del 70 percento più efficiente di quella in difetto, quella in genere era generalmente la ruota idraulica preferita. Il motivo è che il costo economico per la costruzione di un acquedotto era troppo elevato per il lieve vantaggio di far girare più velocemente la ruota idraulica. Lo scopo principale delle ruote idrauliche era generare energia per le operazioni di fresatura e aumentare l’acqua al di sopra dell’altezza naturale di un sistema.

Energia eolica
L’energia eolica è stata utilizzata nel funzionamento delle imbarcazioni, attraverso l’uso di vele. I mulini a vento non sembrano essere stati creati nei tempi antichi.

Energia solare
I romani usavano il sole come fonte di calore per edifici, come i bagni. Le terme furono costruite con grandi finestre rivolte a sud-ovest, la posizione del sole nel momento più caldo della giornata.

Tipi teorici di potere

Forza vapore
La generazione di energia attraverso il vapore è rimasta teorica nel mondo romano. Hero of Alexandria ha pubblicato gli schemi di un dispositivo a vapore che ruotava una palla su un perno. Il dispositivo utilizzava il calore di un calderone per spingere il vapore attraverso un sistema di tubi verso la sfera. Il dispositivo produceva circa 1500 giri / min ma non sarebbe mai pratico su scala industriale poiché i requisiti di manodopera per funzionare, alimentare e mantenere il calore del dispositivo sarebbero stati un costo troppo elevato.

Artigianato di base
La tecnologia romana era ampiamente utilizzata in un ampio sistema di mestieri, dove il termine ingegnere viene oggi utilizzato per descrivere le imprese tecnologiche dei romani. I Greci usavano termini tecnici come meccanico, costruttore di macchine o persino matematico, avendo quest’ultima parola un significato molto più ampio di quello attuale. Numerosi ingegneri furono impiegati nell’esercito romano, il più famoso dei quali fu certamente Apollodoro di Damasco, al tempo dell’imperatore Traiano. Normalmente ogni commercio, ogni gruppo di artigiani (dagli scalpellini, ai soffiatori di vetro, ai geometri, ecc.) Avevano i loro apprendisti e padroni, e molti cercavano di mantenere segreti i loro metodi di lavoro, tramandandoli solo oralmente. Scrittori come Vitruvio, Plinio il Vecchio e Frontino, si occuparono ampiamente delle varie tecnologie impiegate in quel periodo. Fu quindi pubblicato un corpus di manuali sulla scienza e la matematica elementari, che includevano i testi di Archimede, Ctesibio, Airone di Alessandria, Euclide e così via. Non tutti i manuali, che erano disponibili in epoca romana, sono sopravvissuti fino ai giorni nostri.

Gran parte di ciò che sappiamo attualmente della tecnologia romana deriva indirettamente dall’archeologia e dai resoconti di seconda mano di testi latini, copiati da manoscritti arabi, a loro volta copiati da testi greci da studiosi come Airone di Alessandria o viaggiatori del periodo, che potevano osservare direttamente Tecnologie romane in azione. Scrittori come Plinio il Vecchio e Strabothey avevano abbastanza curiosità intellettuale da scrivere le invenzioni che incontrarono nei loro viaggi, sebbene le loro brevi e imprecise descrizioni spesso causassero discussioni sul loro effettivo utilizzo da parte dei moderni. Allo stesso tempo ci sono descrizioni tecniche molto vere, come quella di Plinio quando si occupa dell’estrazione dell’oro, nella sua Naturalis Historia (libro XXXIII), affermazioni successivamente confermate dagli archeologi e grazie agli scavi condotti a Las Médulas e Dolaucothi .

La tecnologia come un mestiere
La tecnologia romana era in gran parte basata su un sistema di artigianato. Le abilità e le conoscenze tecniche erano contenute nel particolare commercio, come gli scalpellini. In questo senso, la conoscenza veniva generalmente tramandata da un maestro commerciante ad un apprendista commerciante. Dato che ci sono solo poche fonti da cui attingere per informazioni tecniche, si teorizza che i commercianti abbiano tenuto segrete le loro conoscenze. Vitruvio, Plinio il Vecchio e Frontino sono tra i pochi scrittori che hanno pubblicato informazioni tecniche sulla tecnologia romana. C’era un corpus di manuali sulla matematica e la scienza di base come i molti libri di Archimede, Ctesibius, Heron (aka Hero of Alexandria), Euclid e così via. Non tutti i manuali disponibili per i romani sono sopravvissuti, come dimostrano le opere perdute.

Ingegneria e costruzione
I romani fecero largo uso di acquedotti, dighe, ponti e anfiteatri. Erano anche responsabili di molte innovazioni nel traffico, nella salute e nell’edilizia in generale. L ‘architettura romana fu fortemente influenzata dagli Etruschi. Molte delle colonne e degli archi visti in importanti strutture romane, infatti, erano adattamenti di modelli della civiltà etrusca.

Inizialmente i romani usavano il cemento come legante, calce aerea. Fino a quando il legante della malta era costituito solo da calce aerea, l’indurimento del calcestruzzo ha avuto luogo con estrema lentezza, poiché il consolidamento di una malta a base di calce è dovuto alla reazione dell’idrossido di calcio con l’anidride carbonica presente nel aria, con la successiva produzione di carbonato di calcio. Dal 1 ° secolo a.C. i romani iniziarono a sostituire la sabbia che compone il mortaio con la pozzolana (pulvis puteolana) o cocciopesto.

La scoperta della pozzolana segnò una rivoluzione nella costruzione di opere in muratura. Vitruvio dice nel secondo libro di De Architectura che la pozzolana di Baia o Cuma non solo fa tutti i tipi di costruzione ma in particolare quelli che sono fatti nel mare sott’acqua. Grazie al comportamento pozzolanico della pozzolana e del cocciopesto, la malta (composta da calce + pozzolana), indurita e indurita anche in acqua, senza contatto con l’aria, permettendo la produzione di leganti ad alta resistenza e rapido indurimento.

I romani scoprirono che il vetro isolante aiutava enormemente a mantenere calda la temperatura degli edifici e questa tecnica era molto usata nella costruzione di bagni romani. Un altro metodo che ebbe origine nell’antica Roma era la pratica di soffiare il vetro, che si sviluppò in Siria e si estese nello spazio di una generazione all’intero impero.

Materiali da costruzione e strumenti

Legna
I romani hanno creato legno ignifugo rivestendo il legno con allume.

Calcolo
Era ideale per estrarre pietre dalle cave situate il più vicino possibile al sito di costruzione, per ridurre i costi di trasporto. I blocchi di pietra sono stati formati nelle cave praticando fori nelle linee alle lunghezze e larghezze desiderate. Quindi, zeppe di legno furono martellate nei fori. I fori sono stati quindi riempiti con acqua in modo che i cunei si gonfiassero con una forza sufficiente a tagliare il blocco di pietra dalla Terra. Sono stati trovati blocchi con le dimensioni di 23yds di 14ft per 15ft, con pesi di circa 1000 tonnellate. Ci sono prove che le seghe sono state sviluppate per tagliare la pietra in età imperiale. Inizialmente, i romani utilizzavano seghe alimentate a mano per tagliare la pietra, ma in seguito svilupparono seghe per il taglio di pietre alimentate dall’acqua.

macchine
C’erano molti tipi di presse per spremere le olive. Nel primo secolo d.C., Plinio il Vecchio riporta l’invenzione e il seguente uso generale di una nuova e più compatta pressa a vite, che tuttavia non sembra essere stata un’invenzione romana. È descritto per la prima volta da Airone d’Alessandria, ma potrebbe essere già stato utilizzato quando è stato menzionato nella sua “Mechanica III”.

Le gru furono utilizzate nei lavori di costruzione e probabilmente per caricare e scaricare le navi quando attraccarono negli antichi porti, anche se per il secondo uso non ci sono ancora prove archeologiche sufficienti a dimostrarlo. La maggior parte delle gru erano in grado di sollevare fino a 6-7 tonnellate di carico e, secondo un rilievo mostrato sulla colonna di Traiano, erano guidate da una ruota mossa da uomini o animali.

cementi
Il rapporto tra la miscela di malte di calce romane dipendeva da dove veniva acquisita la sabbia per la miscela. Per la sabbia raccolta in un fiume o in un mare, il rapporto di miscelazione era composto da due parti di sabbia, una parte di calce e una parte di conchiglie in polvere. Per la sabbia raccolta più nell’entroterra, la miscela era composta da tre parti di sabbia e una parte di calce. La calce per malte era preparata in forni da calce, che erano fosse sotterranee progettate per bloccare il vento.

Un altro tipo di mortaio romano è noto come mortaio pozzolana. Pozzolana è una sostanza vulcanica argillosa situata a Napoli e dintorni. Il rapporto di miscela per il cemento era di due parti di pozzolana e una parte di malta di calce. Grazie alla sua composizione, il cemento pozzolana è stato in grado di formarsi in acqua ed è stato trovato duro come la roccia formante naturale.

gru
Le gru sono state utilizzate per lavori di costruzione e possibilmente per caricare e scaricare navi nei loro porti, anche se per quest’ultimo utilizzo non esiste ancora alcuna prova secondo lo “stato attuale delle conoscenze”. La maggior parte delle gru erano in grado di sollevare circa 6-7 tonnellate di carico e, secondo un rilievo mostrato sulla colonna di Traiano, erano lavorate a ruota mobile.

edifici

Il Pantheon
I romani progettarono il Pantheon pensando ai concetti di bellezza, simmetria e perfezione. I romani incorporarono questi concetti matematici nei loro progetti di opere pubbliche. Ad esempio, il concetto di numeri perfetti è stato utilizzato nel progetto del Pantheon incorporando 28 cassettoni nella cupola. Un numero perfetto è un numero in cui i suoi fattori si sommano a se stesso. Quindi, il numero 28 è considerato un numero perfetto, perché i suoi fattori di 1, 2, 4, 7 e 14 si sommano per uguagliare 28. I numeri perfetti sono estremamente rari, con un solo numero per ogni quantità di cifre (uno per cifre singole, doppie, triple, quadruple, ecc.). Incarnare concetti matematici di bellezza, simmetria e perfezione nella struttura trasmette la raffinatezza tecnica degli ingegneri romani.

I cemento erano essenziali per la progettazione del Pantheon. La malta utilizzata nella costruzione della cupola è costituita da una miscela di calce e polvere vulcanica nota come pozzolana. Il calcestruzzo è adatto per l’uso nella costruzione di muri spessi in quanto non richiede di essere completamente asciutto per curare.

La costruzione del Pantheon fu un’impresa enorme, che richiedeva grandi quantità di risorse e ore di lavoro. Delaine stima che la quantità di manodopera totale necessaria nella costruzione del Pantheon sia di circa 400000 giorni-uomo.

Hagia Sophia
Sebbene Hagia Sophia sia stata costruita dopo la caduta dell’impero occidentale, la sua costruzione incorporò i materiali da costruzione e le tecniche di firma nell’antica Roma. L’edificio è stato costruito con malta pozzolana. La prova dell’uso della sostanza deriva dal cedimento degli archi delle strutture durante la costruzione, in quanto una caratteristica distintiva della malta pozzalana è la grande quantità di tempo che deve curare. Gli ingegneri hanno dovuto rimuovere le pareti decorative per consentire alla malta di curare.

La malta pozzalana utilizzata nella costruzione della Basilica di Santa Sofia non contiene cenere vulcanica ma polvere di mattoni frantumata. La composizione dei materiali utilizzati nella malta pozzalana porta ad una maggiore resistenza alla trazione. Una malta composta principalmente da calce ha una resistenza alla trazione di circa 30 psi, mentre la malta pozzalana con polvere di mattoni frantumata ha una resistenza alla trazione di 500 psi. Il vantaggio dell’uso della malta pozzalana nella costruzione della Hagia Sophia è l’aumento della resistenza delle articolazioni. I giunti di malta utilizzati nella struttura sono più larghi di quanto ci si aspetterebbe in una tipica struttura in mattoni e malta. Il fatto delle ampie giunzioni della malta suggerisce che i progettisti della Hagia Sophia erano a conoscenza dell’alta resistenza alla trazione della malta e la incorporarono di conseguenza.

impianto idrico

acquedotti
I romani costruirono numerosi acquedotti per fornire acqua. La stessa città di Roma era fornita da undici acquedotti di pietra calcarea che fornivano alla città oltre 1 milione di metri cubi di acqua ogni giorno, sufficienti per 3,5 milioni di persone anche nei tempi moderni e con una lunghezza complessiva di 350 chilometri (220 mi).

L’acqua all’interno degli acquedotti dipendeva interamente dalla gravità. I canali di pietra rialzati in cui viaggiava l’acqua erano leggermente inclinati. L’acqua veniva trasportata direttamente dalle sorgenti di montagna. Dopo aver attraversato l’acquedotto, l’acqua fu raccolta in vasche e alimentata attraverso tubature a fontane, servizi igienici, ecc.

I principali acquedotti dell’antica Roma erano l’Aqua Claudia e l’Aqua Marcia. La maggior parte degli acquedotti sono stati costruiti sotto la superficie con solo piccole porzioni fuori terra sostenute da archi. L’acquedotto romano più lungo, lungo 178 chilometri (111 miglia) di lunghezza, era tradizionalmente considerato quello che riforniva la città di Cartagine. Il complesso sistema costruito per rifornire Costantinopoli ebbe la sua fornitura più lontana da oltre 120 km lungo un percorso sinuoso di oltre 336 km.

Gli acquedotti romani furono costruiti con tolleranze straordinariamente elevate e con uno standard tecnologico che non doveva essere eguagliato fino ai tempi moderni. Alimentati interamente dalla gravità, trasportavano grandi quantità di acqua in modo molto efficiente. A volte, dove si dovevano attraversare depressioni più profonde di 50 metri, si usavano sifoni invertiti per forzare l’acqua in salita. Un acquedotto forniva anche acqua per le ruote sovrautilizzate a Barbegal nella Gallia romana, un complesso di mulini ad acqua salutato come “la più grande concentrazione nota di potenza meccanica nel mondo antico”.

Gli acquedotti romani evocano immagini di acqua che percorrono lunghe distanze attraverso ponti ad arco; solo il 5 percento dell’acqua trasportata lungo i sistemi dell’acquedotto viaggiava attraverso ponti. Gli ingegneri romani lavorarono per rendere i percorsi degli acquedotti il ​​più pratici possibile. In pratica, ciò significava progettare acquedotti che scorrevano a livello del suolo o sotto il livello della superficie, poiché questi erano più convenienti rispetto alla costruzione di ponti poiché il costo di costruzione e manutenzione per i ponti era superiore a quello delle elevazioni superficiali e sotterranee. I ponti dell’acquedotto avevano spesso bisogno di riparazioni e passavano anni in disuso. Il furto di acqua dagli acquedotti è stato un problema frequente che ha comportato difficoltà nella stima della quantità di acqua che scorre attraverso i canali. Per impedire l’erosione dei canali degli acquedotti, è stato utilizzato un intonaco noto come opus signinum. L’intonaco incorporava terracotta frantumata nella tipica miscela di malta romana di roccia pozzolana e calce.

dighe
I romani costruirono dighe per la raccolta dell’acqua, come le dighe Subiaco, due delle quali alimentarono Anio Novus, uno dei più grandi acquedotti di Roma. Hanno costruito 72 dighe in un solo paese, la Spagna e molte altre sono conosciute in tutto l’Impero, alcune delle quali sono ancora in uso. In un sito, Montefurado in Galizia, sembrano aver costruito una diga attraverso il fiume Sil per esporre depositi d’oro alluvionali nel letto del fiume. Il sito si trova vicino alla spettacolare miniera d’oro romana di Las Medulas. Diverse dighe di terra sono conosciute dalla Gran Bretagna, tra cui un esempio ben conservato di Roman Lanchester, Longovicium, dove potrebbe essere stato utilizzato nella fucina o nella fusione su scala industriale, a giudicare dalle pile di scorie trovate in questo sito nel nord dell’Inghilterra. I serbatoi per trattenere l’acqua sono comuni anche nei sistemi di acquedotti e numerosi esempi sono noti da un solo sito, le miniere d’oro a Dolaucothi nel Galles occidentale. Le dighe in muratura erano comuni nel Nord Africa per fornire un approvvigionamento idrico affidabile dai wadi dietro a molti insediamenti.

I romani costruirono dighe per immagazzinare acqua per l’irrigazione. Hanno capito che i canali di scarico erano necessari per prevenire l’erosione delle banche piene di terra. In Egitto, i romani adottarono la tecnologia dell’acqua nota come irrigazione del wadi dai Nabatei. I wadi erano una tecnica sviluppata per catturare grandi quantità di acqua prodotta durante le inondazioni stagionali e immagazzinarla per la stagione di crescita. I romani svilupparono con successo ulteriormente la tecnica per una scala più ampia.

igiene

I romani non inventarono impianti idraulici o servizi igienici, ma presero invece in prestito il loro sistema di smaltimento dei rifiuti dai loro vicini, in particolare i minoici. Un sistema di smaltimento dei rifiuti non era una nuova invenzione, ma era in circolazione dal 3100 a.C., quando fu creato nella valle del fiume Indo. I bagni pubblici romani, o terme, svolgevano funzioni igieniche, sociali e culturali. I bagni contenevano tre strutture principali per la balneazione. Dopo essersi spogliati nell’apodyterium o nello spogliatoio, i romani sarebbero passati al tepidarium o alla stanza calda.

Nel moderato calore secco del tepidarium, alcuni eseguivano esercizi di riscaldamento e si allungavano, mentre altri si oliavano o facevano oliare gli schiavi. Lo scopo principale del tepidarium era quello di promuovere la sudorazione per preparare la stanza successiva, il caldarium o la stanza calda. Il caldarium, a differenza del tepidarium, era estremamente umido e caldo. Le temperature nel caldarium potrebbero raggiungere i 40 gradi Celsius (104 gradi Fahrenheit). Molti contenevano bagni di vapore e una fontana di acqua fredda conosciuta come il labbro. L’ultima stanza era il frigidarium o stanza fredda, che offriva un bagno freddo per rinfrescarsi dopo il caldarium. I romani avevano anche servizi igienici a filo.

Terme romane
Il contenimento del calore nelle stanze era importante nel funzionamento dei bagni, in modo da evitare che i clienti prendessero il raffreddore. Per evitare che le porte venissero lasciate aperte, i montanti delle porte sono stati installati ad un angolo inclinato in modo che le porte si chiudessero automaticamente. Un’altra tecnica di efficienza termica era l’uso di panche di legno sulla pietra, poiché il legno conduce via meno calore.

Trasporti

Strade
I romani costruirono principalmente strade per i loro militari. Anche la loro importanza economica era probabilmente significativa, sebbene il traffico di vagoni fosse spesso bandito dalle strade per preservare il loro valore militare. In totale, sono stati costruiti più di 400.000 chilometri (250.000 mi) di strade, 80.500 chilometri (50.000 mi) sono stati pavimentati in pietra.

Le stazioni ferroviarie che fornivano punti di ristoro erano gestite dal governo a intervalli regolari lungo le strade. È stato inoltre mantenuto un sistema separato di stazioni di cambio per corrieri ufficiali e privati. Ciò ha consentito a un dispaccio di viaggiare per un massimo di 800 chilometri (500 miglia) in 24 ore utilizzando un relè di cavalli.

Le strade sono state costruite scavando una fossa lungo la lunghezza del corso previsto, spesso a roccia fresca. La fossa fu prima riempita di rocce, ghiaia o sabbia e poi uno strato di cemento. Alla fine, sono stati pavimentati con lastre di roccia poligonale. Le strade romane sono considerate le strade più avanzate costruite fino all’inizio del XIX secolo. I ponti sono stati costruiti su corsi d’acqua. Le strade erano resistenti alle inondazioni e ad altri pericoli per l’ambiente. Dopo la caduta dell’Impero Romano le strade erano ancora utilizzabili e utilizzate per oltre 1000 anni.

La maggior parte delle città romane aveva la forma di una piazza. C’erano 4 strade principali che portavano al centro della città, o forum. Formarono una forma a croce e ogni punto sul bordo della croce era una porta di accesso alla città. Collegandosi a queste strade principali c’erano strade più piccole, le strade in cui vivevano le persone.

ponti
I ponti romani furono costruiti con pietra e / o cemento e utilizzarono l’arco. Costruito nel 142 a.C., il Ponte Emilio, in seguito chiamato Ponte Rotto (ponte rotto) è il più antico ponte romano in pietra di Roma, in Italia. Il più grande ponte romano era il ponte di Traiano sul Danubio inferiore, costruito da Apollodoro di Damasco, che rimase per oltre un millennio il ponte più lungo che fosse stato costruito sia in termini di lunghezza totale che di luce. Erano per lo più ad almeno 60 piedi (18 m) sopra il corpo idrico.

carrelli
I carrelli romani avevano molti scopi e si presentavano in varie forme. I carri merci venivano usati per trasportare merci. I carrelli a botte venivano usati per trasportare liquidi. I carrelli avevano grandi barili cilindrici disposti orizzontalmente con le loro cime rivolte in avanti. Per il trasporto di materiali da costruzione, come sabbia o terra, i romani utilizzavano carrelli con pareti alte. I carrelli dei trasporti pubblici erano anche in uso con alcuni progettati con posti letto per un massimo di sei persone.

I romani svilupparono un sistema di carico su rotaia per il trasporto di carichi pesanti. Le rotaie consistevano in scanalature incastonate nelle strade di pietra esistenti. I carrelli utilizzati in tale sistema avevano grandi assi di blocco e ruote di legno con carcasse metalliche.

I carrelli contenevano anche freni, sospensioni elastiche e cuscinetti. I sistemi di sospensione elastica utilizzavano cinture in pelle fissate con supporti in bronzo per sospendere il carrello sopra gli assi. Il sistema ha contribuito a creare una guida più fluida riducendo le vibrazioni. I romani adottarono i cuscinetti sviluppati dai Celti. I cuscinetti hanno ridotto l’attrito rotazionale utilizzando il fango per lubrificare gli anelli di pietra.

Industriale

Estrazione
I romani fecero anche un grande uso degli acquedotti nelle loro estese operazioni minerarie in tutto l’impero, alcuni siti come Las Medulas nella Spagna nord-occidentale con almeno 7 canali principali che entrano nella miniera. Altri siti come Dolaucothi nel Galles del sud sono stati alimentati da almeno 5 salti, il che ha portato a serbatoi e serbatoi o cisterne in alto sopra l’attuale a cielo aperto. L’acqua veniva utilizzata per l’estrazione idraulica, dove flussi o ondate d’acqua venivano rilasciati sul fianco della collina, prima per rivelare qualsiasi minerale contenente oro, e poi per lavorare il minerale stesso. I detriti rocciosi potrebbero essere eliminati soffocando il silenzio e l’acqua usava anche per spegnere gli incendi creati per abbattere la roccia dura e le vene, un metodo noto come impostazione del fuoco.

I depositi di oro alluvionale potevano essere lavorati e l’oro estratto senza la necessità di frantumare il minerale. I tavoli di lavaggio sono stati montati sotto i serbatoi per raccogliere la polvere d’oro e le eventuali pepite presenti. L’oro delle vene aveva bisogno di essere frantumato e probabilmente usavano i mulini di frantumazione o timbratura lavorati con ruote idrauliche per sminuzzare il minerale duro prima del lavaggio. Sono state necessarie anche grandi quantità di acqua nelle miniere profonde per rimuovere i detriti di scarto e alimentare le macchine primitive, nonché per lavare il minerale frantumato. Plinio il Vecchio fornisce una descrizione dettagliata delle miniere d’oro nel libro xxxiii della sua Naturalis Historia, la maggior parte delle quali è stata confermata dall’archeologia. Il fatto che abbiano usato mulini ad acqua su larga scala altrove è attestato dai mulini a Barbegal, nel sud della Francia, e dal Janiculum di Roma.

Tecnologia militare
La tecnologia militare romana variava da equipaggiamento personale e armamenti a micidiali motori d’assedio.

Fante

Armi
Pilum (lancia): la lancia pesante romana era un’arma preferita dai legionari e pesava circa cinque chili. L’innovativo giavellotto è stato progettato per essere utilizzato una sola volta ed è stato distrutto al primo utilizzo. Questa abilità ha impedito al nemico di riutilizzare le lance. Tutti i soldati trasportavano due versioni di quest’arma: una lancia primaria e un backup. Un solido blocco di legno nel mezzo dell’arma forniva protezione ai legionari per le loro mani mentre trasportava il dispositivo. Secondo Polibio, gli storici hanno testimonianze di “come i romani lanciavano le loro lance e poi caricavano di spade”. Questa tattica sembrava essere una pratica comune tra la fanteria romana.

Armatura
Mentre un’armatura pesante e complessa non era rara (catafratti), i romani perfezionarono un’armatura relativamente leggera a tutto torso fatta di piastre segmentate (lorica segmentata). Questa armatura segmentata offriva una buona protezione per le aree vitali, ma non copriva gran parte del corpo come la lorica hamata o la cotta di maglia. La lorica segmentata offriva una protezione migliore, ma le bande di piastre erano costose e difficili da produrre e difficili da riparare sul campo. In generale, la cotta di maglia era più economica, più facile da produrre e più semplice da mantenere, era adatta per tutti, ed era più comoda da indossare, quindi rimase la forma principale di armatura anche quando era in uso la lorica segmentata.

tattica
Testudo è una manovra militare tattica originale a Roma. La tattica è stata implementata facendo in modo che le unità alzino gli scudi per proteggersi dai proiettili nemici che piovono su di loro. La strategia funzionava solo se ogni membro del testudo proteggeva il suo compagno. Comunemente usato durante le battaglie d’assedio, la “pura disciplina e sincronizzazione richieste per formare un Testudo” era una testimonianza delle capacità dei legionari. Testudo, che significa tartaruga in latino, “non era la norma, ma piuttosto adottato in situazioni specifiche per far fronte a particolari minacce sul campo di battaglia”. La falange greca e altre formazioni romane furono fonte di ispirazione per questa manovra.

Cavalleria
La sella della cavalleria romana aveva quattro corna e si ritiene che sia stata copiata dai popoli celtici.

Guerra d’assedio
I motori d’assedio romani come balisti, scorpioni e onager non erano unici. Ma i romani furono probabilmente le prime persone a mettere i ballisti sui carrelli per una migliore mobilità nelle campagne. Sul campo di battaglia, si pensa che fossero usati per scacciare i leader nemici. C’è un resoconto dell’uso dell’artiglieria in battaglia di Tacito, Storie III, 23:

Impegnandosi, respinsero il nemico, solo per essere respinti da soli, poiché i Vitelliani avevano concentrato la loro artiglieria sulla strada sopraelevata per poter avere terra libera e aperta da cui sparare; i loro colpi precedenti erano stati sparpagliati e avevano colpito gli alberi senza ferire il nemico. Un balista di dimensioni enormi appartenente alla quindicesima legione iniziò a danneggiare gravemente la linea dei Flaviani con le enormi pietre che lanciava; e avrebbe causato ampia distruzione se non fosse stato per lo splendido coraggio di due soldati, che, prendendo alcuni scudi dai morti e mascherandosi in tal modo, hanno tagliato le corde e le molle della macchina.

Oltre alle innovazioni nella guerra terrestre, i romani svilupparono anche il Corvus (dispositivo di imbarco) un ponte mobile che poteva attaccarsi a una nave nemica e consentire ai romani di salire a bordo della nave nemica. Sviluppato durante la prima guerra punica, ha permesso loro di applicare la loro esperienza nella guerra terrestre sui mari.

Ballisti e onager
Mentre le invenzioni di artiglieria di base erano fondamentalmente fondate dai Greci, Roma vide opportunità nella capacità di migliorare questa artiglieria a lungo raggio. Grandi pezzi di artiglieria come Carroballista e Onagers bombardarono le linee nemiche, prima di un assalto a terra completo da parte della fanteria. Il manuballista sarebbe “spesso descritto come il più avanzato motore di torsione a due bracci utilizzato dall’esercito romano”. L’arma spesso sembra una balestra montata in grado di sparare proiettili. Allo stesso modo, l’onager “prende il nome dal culo selvaggio a causa della sua” kick “,” era un’arma più grande che era in grado di scagliare grandi proiettili contro muri o fortezze. Entrambe erano macchine da guerra molto capaci e furono utilizzate dall’esercito romano.

The Helepolis
L’elipoli era un veicolo di trasporto utilizzato per assediare le città. Il veicolo aveva pareti di legno per proteggere i soldati mentre venivano trasportati verso le pareti del nemico. Una volta raggiunti i muri, i soldati sarebbero sbarcati in cima alla struttura alta 15 metri e sarebbero scesi sui bastioni del nemico. Per essere efficace in combattimento, l’elipoli fu progettato per essere semovente. I veicoli semoventi venivano azionati utilizzando due tipi di motori: un motore interno alimentato dall’uomo o un motore contrappeso alimentato dalla gravità. Il motore a propulsione umana utilizzava un sistema di funi che collegava gli assi a un verricello. È stato calcolato che sarebbero necessari almeno 30 uomini per girare il verricello al fine di superare la forza richiesta per spostare il veicolo.

Potrebbero essere stati usati due cabestani invece di quello solo, riducendo la quantità di uomini necessari per cabestano a 16, per un totale di 32 per alimentare l’elipoli. Il motore a contrappeso a gravità utilizzava un sistema di funi e pulegge per spingere il veicolo. Le corde erano avvolte attorno agli assi, infilate attraverso un sistema di pulegge che le collegava a un contrappeso appeso nella parte superiore del veicolo. I contrappesi sarebbero stati fatti di piombo o di un secchio pieno d’acqua. Il contrappeso di piombo è stato incapsulato in un tubo pieno di semi per controllarne la caduta. Il contrappeso del secchio d’acqua è stato svuotato quando ha raggiunto la parte inferiore del veicolo, sollevato di nuovo verso l’alto e riempito di acqua usando una pompa dell’acqua alternativa, in modo da poter nuovamente ottenere movimento. È stato calcolato che per spostare un helepolis con una massa di 40000 kg,

Fuoco greco
Originariamente un’arma incendiaria adottata dai Greci nel VII secolo d.C., il fuoco greco “è uno dei pochissimi congegni la cui macabra efficacia è stata notata da” molte fonti. Gli innovatori romani hanno reso quest’arma già letale ancora più mortale. La sua natura è spesso descritta come un “precursore del napalm”. Gli strateghi militari mettono spesso a frutto l’arma durante le battaglie navali e gli ingredienti per la sua costruzione “sono rimasti un segreto militare strettamente custodito”. Nonostante ciò, la devastazione causata dal fuoco greco in combattimento è indiscutibile.

Trasporti

Ponte sul pontone
La mobilità, per una forza militare, era una chiave essenziale per il successo. Sebbene questa non fosse un’invenzione romana, poiché esistevano esempi di “antichi cinesi e persiani che facevano uso del meccanismo flottante”, i generali romani usarono l’innovazione con grande efficacia nelle campagne e inoltre gli ingegneri perfezionarono la velocità con cui questi ponti furono costruiti. I leader sorpresero le unità nemiche con grande effetto attraversando rapidamente corpi d’acqua altrimenti insidiosi: le imbarcazioni leggere erano “organizzate e legate insieme con l’aiuto di assi, chiodi e cavi”. Le zattere erano più comunemente usate invece di costruire nuovi ponti improvvisati, consentendo una rapida costruzione e decostruzione La rapida e preziosa innovazione del ponte del pontone ha anche accreditato il suo successo alle eccellenti capacità degli ingegneri romani.

Tecnologia medica

Chirurgia
Sebbene nel mondo antico fossero praticati vari livelli di medicina, i romani crearono o aprirono la strada a molti interventi chirurgici e strumenti innovativi ancora oggi in uso come lacci emostatici e pinze chirurgiche arteriose. Roma fu anche responsabile della produzione della prima unità di chirurgia del campo di battaglia, una mossa che si associò al loro contributo alla medicina fece dell’esercito romano una forza da non sottovalutare. Hanno anche usato una versione rudimentale di chirurgia antisettica anni prima che il suo uso diventasse popolare nel 19 ° secolo e possedesse medici molto capaci.