Pieni keksintö muutti maailmaa: Talja takasi kreikkalaisille supervoimat

Kreikkalaisen matemaatikon Arkhimedeen kehittämä nerokas taljajärjestelmän antoi hänen innokkaasti rakentaville maanmiehilleen valtavan edun – ja muutti maailmaa ikuisesti. Lue lisää yhdestä antiikin merkittävimmistä mutta pienelle huomiolle jääneistä keksinnöistä: taljasta.

Antikken byggeri med lodder

Taljajärjestelmä koostuu väkipyöristä ja köysistä. Jokainen pyörä helpottaa tavaroiden nostamista.

© Midjourney

Kreikkalainen alus Syracusia oli melkoinen erikoisuus.

Se oli yksi antiikin suurimmista laivoista, sillä sen lastikapasiteetti oli 1 800 tonnia, ja alukseen mahtui 1 942 matkustajaa.

Laiva ei ollut pelkästään valtava. Norsunluusta veistetyt ja marmorista hakatut koristeet saivat aluksen näyttämään kelluvalta palatsilta.

Kannen yläpuolella levittäytyi mosaiikki, jossa esitettiin kuvina koko Homeroksen eeppinen runo Ilias, kertoi kreikkalainen kirjailija Atheneus.

Mutta itse laiva ei ollut ainoa asia, joka herätti huomiota, kun vastarakennettu alus lähti kuivatelakalta kreikkalaisessa Syrakusan kaupunkivaltiossa Sisiliassa noin vuonna 240 eaa.

Laiva nostettiin telakalta veteen mekaanisella laitteella, jollaista kukaan ei ollut koskaan ennen nähnyt.

Laite koostui nerokkaasta köysien, väkipyörien ja kiekkojen järjestelmästä, ja sitä käytti yksi mies – rakennelman keksijä, matemaatikko Arkhimedes.

Suuri alus "liikkui suoraa linjaa ja yhtä sulavasti kuin se olisi ollut meressä", kreikkalainen historioitsija Plutarkhos kuvaili hämmästyneenä.

Legendan mukaan Arkhimedes veti laivan ulos telakasta ilman pienintäkään vaivaa tai uhkaavaa horjahdusta – väite, joka tuskin pitää paikkaansa mekaanisen laitteen kyvyistä huolimatta.

Talja oli keksintö, joka antoi Arkhimedekselle supervoimat. Se ei mullistanut ainoastaan antiikin Kreikkaa vaan koko maailman ikuisiksi ajoiksi.

Arkhimedes ideoimassa

Arkhimedes keksi kastelupumput, taljajärjestelmän ja menetelmän ympyrän kehän laskemiseksi.

© Staatliche Kunstsammlungen Dresden

Zeuksen temppeli pystytettiin taljoilla

Alkukantaisia koneita, joissa köydet oli kiinnitetty jonkinlaisen pyörän ympärille, oli jo käytössä, kun Stonehengen rakentajat pystyttivät suuren kivimuistomerkin Lontoon eteläpuolelle noin 5 000 vuotta sitten.

Tutkijat uskovat myös, että muinaiset egyptiläiset käyttivät väkipyöriä rakentaessaan pyramideja. Samoin tekivät mesoamerikkalaiset rakentajat, jotka rakensivat pyramideja nykyiseen Latinalaiseen Amerikkaan noin vuonna 1 000 eaa.

Kansat eri puolilla maailmaa käyttivät todennäköisesti samanlaisia mekanismeja jokapäiväisiin tehtäviin, kuten veden nostamiseen kaivoista.

Esimerkiksi Olympian Zeuksen temppelistä löydetyt kuluneet kivilohkareet osoittavat joidenkin historioitsijoiden mukaan, että myös kreikkalaiset käyttivät kuudennella vuosisadalla eaa. taljanostimia rakentamiseen.

"Antakaa minulle jalansija, niin voin liikuttaa koko maapalloa." Arkhimedes kirjeessään kuningas Hieronille.

Varhaiset laitteet helpottivat vetämistä, koska köysi ja pyörä suuntasivat köyden vetovoimaa alaspäin, ja työntekijät pystyivät siten käyttämään omaa painoaan kuorman siirtämiseen.

Vetämiseen tarvittava voima pysyi kuitenkin samana.

Ratkaisun keksi kreikkalainen matemaatikko Arkhimedes. Hänen matemaattisesta ja teknisestä nerokkuudestaan kiersi jo 17 vuoden iässä niin paljon huhuja, että kuningas Hieron palkkasi nuorukaisen keksijäksi noin vuonna 270 eaa.

Pian tämän jälkeen Arkhimedes lähetettiin opiskelemaan Aleksandrian kirjastoon, joka oli tuon ajan arvostetuin oppilaitos. Palattuaan hän omistautui uusien keksintöjen kehittämiseen kuninkaalle.

Matemaattisten ongelmien ratkaiseminen, heittokoneiden suunnittelu kaupungin puolustusta varten ja tekniset innovaatiot, kuten veden nostolaite – niin sanottu Arkhimedeen ruuvi – kuuluivat hänen moniin saavutuksiinsa.

Archimedes oli kuitenkin kiinnostunut erityisesti raskaiden esineiden nostamisen taustalla piilevästä matematiikasta.

väkipyörä, köysi, taakka
© Mikkel Skov Benediktson

Taljat antoi ihmiselle supervoimat

Arkimedeen keksintö mahdollisti saman painon nostamisen pienemmällä voimalla. Niinpä ihminen pystyi nostamaan melkein mitä tahansa, kunhan taljajärjestelmä oli riittävän suuri.

Kiinnitä nostolaite ja vedä

Yksinkertaisissa nostimissa köysi sidotaan nostettavaan esineeseen ja viedään ylös kattoon kiinnitetyn yksittäisen väkipyörän ympäri (kuva 1).

Esine nousee köyden toisesta päästä vetäessä. Rakennelmasta ei ole mekaanista etua, koska se ei helpota esineen nostamista, mutta sen avulla vedon suunta voidaan muuttaa nostamisesta alaspäin vetämiseksi.

Nostamisen sijaan työntekijät voivat vetää köyttä alaspäin ja hyödyntää omaa painoaan.

Voimaa tarvitaan vähemmän

Arkhimedes lisäsi väkipyöriä ja pidensi köyttä. Kuorman siirtämiseen tarvittava voima pienenee aina, kun väkipyöriä lisätään ja köyden pituutta kasvatetaan.

Jos nostimessa on esimerkiksi kaksi väkipyörää, niin sata kiloa painavan esineen nostamiseen tarvitaan puolet vähemmän voimaa (kuva 2).

Kolmea väkipyörää ja pidempää köyttä käyttäessä esineen liikuttamiseen tarvitaan enää kolmasosa voimasta (kuva 3). Taljaärjestelmä voi laajentaa periaatteessa loputtomasti.

Arkhimedes oli huomannut edeltäjiensä tapaan, että vivulla tehtävässä nostossa käytettävä voima riippui vivun pituudesta.

Pitkällä vivulla sai nostettua erittäin suuriakin kuormia pienellä voimalla.

Arkhimedes ymmärsi, että periaate oli yleismaailmallinen ja että se voitiin jopa esittää kaavana.

"Antakaa minulle jalansija, niin voin liikuttaa koko maapalloa", hän julisti kirjeessään kuninkaalle.

Kuningas Hieron päätti antaa Arkhimedeen testata teoriansa. Kuninkaan upea alus Syracusia oli yhä kuivatelakalla, ja sen laskeminen vesille vaati käsittämättömän paljon työvoimaa.

Niinpä kuningas pyysi Arkhimedesta nostamaan laivan.

Arkhimedes rakensi nosturin

Arkhimedes oli valmis tärkeän päivän koittaessa.

Hän oli pystyttänyt rannalle väkipyöristä ja köysistä koostuvan laitteen.

Arkhimedes kiinnitti köydet laivaan, ja "kun hän itse istui jonkin matkan päässä ja käytti väkipyöriä, hän veti vähitellen köysiä ilman sen suurempaa vaivaa", Plutarkhos kertoi.

Laiva liukui veteen vailla pienintäkään kaatumisen vaaraa.

Kuningas oli tiettävästi perin pohjin hämmästynyt ja julisti, ettei kenenkään pitäisi enää koskaan epäillä mitään Arkhimedeen sanomisia.

Kuninkaalla, hänen seuraajillaan tai kenelläkään muullakaan ei ollut enää mitään syytä epäillä taljan toimivuutta. Uusi keksintö pääsi oikeuksiinsa, kun kreikkalaiset rakensivat vaivattomasti temppeleitä, teitä ja vesijohtoja.

Taljan hyödyllisyys ulottui kuitenkin paljon Arkhimedeen omaa aikaa pidemmälle.

Nokkela nostolaite auttoi seuraavina vuosisatoina maailman muuttamisessa peruuttamattomasti.

Arkhimedes ei onnistunut koskaan nostamaaan koko maailmaa, mutta hän sai kuitenkin liikutettua sen ihmisiä.

Maailman hissit – keksintö, joka ei olisi ollut mahdollinen ilman taljaa – liikuttavat vain kolmessa päivässä maapallon koko väestöä vastaavan määrän ihmisiä.