Wenn eine Zivilisation ein Beispiel für fortschrittliche Technologie findet, kann sie lernen, die Technologie zu duplizieren?

Sie haben zwei Variablen:

• Der aktuelle technologische Stand der Zivilisation. Nennen Sie dies "A".

• Der technologische Unterschied zwischen der Zivilisation und dem Beispiel. Nennen Sie dies "B".

Deswegen...

• Je früher „A“ steht, desto wahrscheinlicher ist die Antwort „Nein“.

• Je größer „B“ ist, desto wahrscheinlicher ist die Antwort „Nein“. (Dies ist ein notwendiges Axiom der Clarkschen Magie .)

• Wenn "A" voranschreitet, kann "B" breiter werden und die Antwort kann immer noch ein "Ja" sein.

Was ist unser Bezugsjahr?

Die Römer waren technologische Wunderwerke, aber der größte Teil ihres Fortschritts lag in der Bautechnik. Wäre Ihre Beispieltechnologie irgendetwas mit Elektrizität gewesen, wäre meine sofortige Antwort "absolut nicht" gewesen.

Das Römische Reich umfasste jedoch viel Zeit und eine große Menge an technologischer Innovation. So wie meine Großmutter zu Lebzeiten Pferdekutschen und Dampfschiffe als Höhepunkt der Transporttechnologie dem Mondlaufen und dem Fliegen weichen sah, so dass sich die einfachen Leute nicht mehr dafür verkleiden, wandten sich die Römer ab ihre frühen Jahre ("absolut nicht") bis etwa 300 n. Chr., als die Antwort lautet "möglicherweise, vielleicht sogar wahrscheinlich".

Ein wichtiges Datum ist 1 n. Chr. Damals erschuf Hero of Alexandria die Aeolipile . Die Äolipile war im Grunde die erste Dampfturbine. Zu diesem Zeitpunkt hatten sie vielleicht nicht das andere technologische Know-how, um eine voll funktionsfähige Dampfmaschine aus dem 18 sehr ähnlich wie eine wirklich komplizierte Aeolipile."

Bisher bin ich davon überzeugt, dass Römer von mindestens 50 n. Chr. Verstanden hätten, was sie sahen (nach ausreichender Prüfung und Experimente), genauso wie wir die Fähigkeit haben, die Stringtheorie zu verstehen, ohne die geringste Ahnung zu haben, wie man sie beweist es.

Bleibt die Frage, könnten sie es kopieren?

Die Komponenten einer Dampfmaschine werden durch Fräsen verbessert, müssen jedoch nicht gefräst werden. Sie können alle gecastet werden. Die Römer wussten, wie das geht, damit sie die Form von allem bauen konnten, was sie brauchten. Das lässt metallurgische Stärke.

Und hier kommt der letzte Punkt ins Spiel, den ich ansprechen kann.

Die Römer wussten zu denken

Die alten Römer wussten, wie man Dinge errechnet. Es würde einige Zeit dauern, weil sie im Grunde auf empirische Forschung angewiesen sind, aber sie könnten es tun. Jetzt lautet die Antwort "Ja, bei genügend Zeit".

Wie viel Zeit brauchen Sie zwischen dem Finden der Engine und dem Duplizieren der Engine?

Das Folgende ist alles Bauchgefühl und offen für lautstarke Argumente, aber ...

Wenn die Antwort 50 n. Chr. gefunden wird, die bis 300 n. Chr. benötigt wird, bin ich bereit, mich auf die Beine zu stellen und "Ja" zu sagen.

Wenn die Antwort im Jahr 50 n. Chr. gefunden wird und bis 100 n. Chr. benötigt wird, ist sie „sehr unwahrscheinlich“.

Wenn die Antwort 50 v. Chr. gefunden wird, die bis 200 n. Chr. benötigt wird, lautet sie „wahrscheinlich nein“.

Wenn die Antwort vor 50 v. Chr. gefunden wird, lautet die Antwort „unmöglich“. Es gibt nicht genug technologisches Verständnis im Römischen Reich, um zu verstehen, was sie sehen, und bis zur Entstehung des Aeliopile würde das Beispiel verschlechtert oder verloren sein.

Einige der Kommentare fragen sich, warum die Römer daran interessiert waren, die Dampfmaschinentechnologie zu verfolgen. Das OP hat uns den Kontext der in der Vergangenheit erscheinenden Zukunftstechnologie nicht mitgeteilt. Wenn alles, was auftauchte, der Motor war, dann könnte es ein harter Verkauf sein, es sei denn, jemand wäre klug genug, um zu denken: "Was ist, wenn wir diesen Trottel an einen Karren hängen?" Auf der anderen Seite, wenn das, was auftauchte, ein funktionierendes Auto wäre ... die Römer wären angesichts der Schwierigkeiten ihres weit verbreiteten Imperiums mit dieser Technologie beschäftigt. Die eigentliche Frage ist, was wäre, wenn es eine Lokomotive wäre? Etwas, das Tracks brauchte, um wertvoll zu sein? Das ist vielleicht ein Hammer, weil plötzlich die Investitionen in die Infrastruktur (Schienenverlegung) enorm sind.

Nichts davon ist jedoch relevant, da das OP nicht danach gefragt hat. Es ist das Problem des OP zu lösen. Wenn nicht, ist es eine andere Frage und keine gültige Antwort auf diese.

Eine Reihe von Kommentatoren hat ihren Unglauben zum Ausdruck gebracht, dass Reverse Engineering einen erheblichen Wert für den technologischen Innovationsprozess bringen kann. Ihre Prämisse ist, dass sich die Technologien seit Jahrtausenden oder länger nicht von selbst entwickelt haben, was davon ausgeht, dass sie sich nicht in 200-300 Jahren mit einem funktionierenden Beispiel entwickelt haben könnten, mit dem sie experimentieren oder sie motivieren könnten.

Solche Kommentatoren haben keine Erfahrung mit Reverse Engineering. Ich tue. Zu wissen, dass etwas möglich ist und man es nur duplizieren muss, ist viel, viel, viel mächtiger, als nicht zu wissen, dass etwas möglich ist, und darauf zu warten, dass die Kombination aus Vorstellungskraft und wissenschaftlicher Entwicklung zusammenfließt.

Die einfache Wahrheit ist, wenn den Römern der Wert einer funktionierenden Dampfmaschine mit unwiderlegbaren Beweisen gezeigt würde, hätten sie nicht einen oder zwei Typen da draußen, die an einer vagen Idee herumbasteln (weshalb es natürlich Jahrtausende dauerte). Sie hätten Tausende und mehr Menschen, die sich der Realisierung des militärischen Vorteils widmen. (Es sei denn, Sie möchten, wie zuvor angegeben, auswählen, dass sie den Wert nicht sehen. In diesem Fall ist dies alles eine strittige Konversation. Sie werden nichts erfinden, was Sie nicht interessiert.)

Manche Leute denken gerne, dass Innovation irgendwie ein feststehender Prozess ist, dass sie nicht schneller passieren kann, aber unsere eigene jüngere Geschichte in der Computerentwicklung hat immer wieder bewiesen, dass das falsch ist.

Sie müssen nicht verstehen, warum etwas funktioniert, um es zu duplizieren.

Um mit einem Beispiel abzuschließen, frage ich mich, ob einige glauben, dass die Spezifikationen einer antiken Dampfmaschine so schwer zu erreichen sind wie die eines Verbrennungsmotors von 2017. Offensichtlich konnten die Römer zu ihrer Zeit die Metalle und die Präzision, die für einen 2017er Motor benötigt wurden, nicht duplizieren. Aber danach wurde nicht gefragt. Als ich einmal The Grapes of Wrath las , bemerkte ich einen Moment in der Geschichte, als die Familie ihren Motor reparieren musste. Sie hatten die Kompression verloren, also wickelten sie Kupferdraht um den Kolben, schoben ihn zurück in die Kammer und los ging es. Ich wunderte mich darüber und fragte meine Großmutter, die sagte, dass solche Dinge tatsächlich passierten. Das ist eine Menge Ungenauigkeit, um noch einen funktionierenden und nützlichen Motor zu haben.

Wenn Sie immer noch glauben wollen, dass die Römer etwas so Einfaches wie eine Dampfmaschine (mit Betriebsunterlagen!) Unter den von mir angegebenen Bedingungen nicht zurückentwickeln konnten, stimmen Sie meine Antwort auf jeden Fall ab. Ich werde mich nicht schlecht fühlen.

Was ist eine „Dampfmaschine“? Eine Dampfmaschine ist eine Maschine mit äußerer Verbrennung, die Dampf als Arbeitsmedium verwendet. Also haben wir:

• Newcomens original atmosphärischer Motor ? Die Römer (oder vielmehr die griechischen Ingenieure, von denen das Imperium abhing) hätten es höchstwahrscheinlich kopieren können; seine Verwendung ist eine andere Frage - es ist ein sehr, sehr ineffizienter Motor, der nur zum Pumpen von Wasser aus Kohleminen nützlich war und dabei viel lokal geförderte Kohle verbrauchte. Die Römer hatten keine Kohlengruben ...

• Ein früher Watt-Motor mit separatem Kondensator ? Es zu kopieren wäre entweder unmöglich oder sehr, sehr schwierig gewesen; die Verwendung wäre möglich gewesen. Dieser Motortyp ist viel effizienter als Newcomens Apparat, aber er verwendet Achsen und Lager, die mit spätgriechisch-römischer Technologie hergestellt werden können oder nicht. Auf jeden Fall ist dies der einzige Motortyp, der sowohl nützlich ist als auch nicht Lichtjahre über die spätgriechisch-römische Technologie hinausgeht. Zumindest konnten sie verstehen, was sie nicht machen konnten, und daran arbeiten, eine Lösung zu finden.

• Einer der perfektesten Corliss-Motoren aus der Mitte des 19. Jahrhunderts , von denen einige im frühen 21. Jahrhundert noch in Betrieb sind ? Die Spätantike konnte es auf keinen Fall kopieren. Sie wären nicht einmal in der Lage gewesen , die Abmessungen der Teile genau genug auszudrücken , geschweige denn, die Kugelventile herzustellen. Ganz zu schweigen davon, dass Corliss-Motoren mit einem Druck arbeiten, der hoch genug ist, um jede Art von versiegelten Schiffen zu sprengen, von denen ein Handwerker in der Römerzeit träumen konnte.

• Eine Lokomotive aus dem mittleren bis späten 19. Jahrhundert? Ich hoffe, sie versuchen es nicht einmal. Lokomotivmotoren arbeiten unter beengten Platzverhältnissen, so dass "normale" Lokomotivmotoren, um einen akzeptablen Wirkungsgrad zu erreichen, mit Drücken beginnend bei 12 atm bis etwa 20 atm arbeiteten, während "Hochdruck"-Lokomotivmotoren etwa 100 atm erreichten .

• Ein nautischer Dreifach-Expansionsmotor aus dem späten 19. Jahrhundert, wie er beispielsweise auf Nansens Fram ? Auf keinen Fall, außer durch Magie. Die Physik und Technik in einer nautischen Dampfmaschine des späten 19. Jahrhunderts gehen weit über das hinaus, was spätantike Ingenieure verstehen konnten.

• Eine Schiffsdampfturbine aus dem frühen 20. Jahrhundert? Auch nicht mit Magie.

Nicht in einer Weise, die die industrielle Revolution herbeiführen würde.

Dampfmaschinen hingen von Fortschritten in der Metallurgie ab, die über das hinausgingen, was die Römer hatten. Insbesondere Dampfmaschinen erfordern die konsequente Produktion von Stahl. Während die Römer Stahl produzieren konnten, war dies zeitintensiv und von unbeständiger Qualität. Das vorhersehbare Versagen von Stahl ist wichtig, wenn Sie Druckbehälter für Hochdruckdampf konstruieren.

Technisch hätten sie einfache Dampfmaschinen wie die Newcomen Atmospheric Engine herstellen können , die mit maximal 2 psi (0,14 bar) und einer Geschwindigkeit von 12 Hüben pro Minute arbeiteten. Diese Maschine war revolutionär beim Pumpen von Wasser aus Minen, ist aber nicht die Dampfmaschine, an die die Leute denken, wenn sie an das Industriezeitalter denken.

Der Bedarf an Stahl von gleichbleibender Qualität würde wahrscheinlich dazu führen, dass verbesserte Herstellungstechniken früher entdeckt würden, als dies sonst der Fall wäre, aber bis diese Techniken entwickelt sind, wären Hochdruckdampfmaschinen außerhalb der Reichweite der Römer.

Unterschätzen Sie nicht die technischen Fähigkeiten der Römer...

Sie hätten das Funktionsprinzip verstehen können (Feuer verdunstet Wasser, Wasserdampf bewegt Räder).

Dann hätten sie versucht, das Design zu kopieren. Da sie keinen Stahl hatten, hätten sie versucht, andere verfügbare Metalle zu verwenden (Kupfer, Bronze, Gusseisen usw.). Mit Versuch und Irrtum wären sie zu einer anständigen Imitation gekommen.

Als Referenz siehe:

• ihre beeindruckende Bautechnik, die ohne Kenntnis des Betons, wie wir ihn heute kennen, und durch eine intelligente Nutzung des verfügbaren Materials erreicht wurde
• ihre Fähigkeit, Marinetechnologien zu entwickeln, nachdem sie karthagische Schiffe in die Hand genommen hatten (bis dahin waren sie eine Landmacht, danach fingen sie an, auch auf dem Meer zu herrschen) und einige kluge Überlegungen anzustellen. (Gutschrift @ Jeutnarg)

Notwendigkeit ist die Mutter der Erfindung.

Die meisten innovationsbezogenen Punkte wurden in anderen Antworten gut abgedeckt. Dazu gehört die Äolipyle. Es gab auch andere mechanische Konzepte zur Umwandlung von Kreisbewegungen in Linearbewegungen (Schraube).

Könnten die Römer die Dampfmaschine kopiert haben? Ja!

Hätten die Römer die Dampfmaschine kopiert ? Vielleicht!

Könnten/Würden die Römer die Dampfmaschine benutzt haben? NEIN!

Technologie wird nicht entwickelt, weil sie sein kann, sie wird entwickelt, weil sie sein muss. Hier sind mehrere Kräfte am Werk. Jemand muss die Forschung und Entwicklung finanzieren. Jemand muss viel Geld und Ressourcen in das entscheidende anfängliche Wachstum der Technologie investieren. Es muss genügend Spielraum für Renditen geben. Wenn die neue Technologie disruptiv ist, wird es auch Widerstände von Interessengruppen in der bestehenden Technologie geben, die betroffen sein wird. Wenn die neue Technologie extrem produktiv ist und das politische Machtgleichgewicht beeinflussen könnte, dann wird auch die Politik eine Rolle spielen.

Das OP hat kein Datum / keinen Zeitraum angegeben, also nehmen wir an, dass das Römische Reich bereits gegründet ist. Die Römer sind dünn gesät und finden es schwierig, ihr gesamtes Reich gleichzeitig mit Aufstandsproblemen überall zu kontrollieren. Kann ihnen die Dampfmaschine dabei helfen, ihr Imperium zu festigen? Oder wird das Aufkommen einer Dampfmaschine die bestehende Wirtschaft ruinieren und folglich ihren Einfluss auf das Imperium? Schlimmer noch, die Dampfmaschine könnte durchaus in die Hände rebellischer Einheiten im Imperium fallen und als Kraftmultiplikator dienen, was erneut zum Untergang des Römischen Reiches führt. Angesichts des potenziell kontraproduktiven Einflusses der Dampfmaschinentechnologie könnten sich die Römer dafür entscheiden, sie nicht zu bauen.

In der Neuzeit haben wir eine ähnliche Situation in Bezug auf alternative Energiequellen. Die mächtige Transport- und Energielobby, die konventionelle Quellen wie Gas und Kohle unterstützt, stellt sich gegen Alternativen. Könnten wir energieeffiziente Solarzellen, Windturbinen usw. entwickeln? Sicher! Aber sind wir? Nun, irgendwie, soweit es erlaubt ist und nicht mehr. Was passiert mit der Lebensgrundlage von Millionen Arbeitern, die direkt oder indirekt von der Gas- und Kohleindustrie betroffen sind? Was passiert mit ihren Stimmen? Wird die Verfügbarkeit billiger Energie das Gleichgewicht der geopolitischen Macht verändern?

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Ein ganz anderer Punkt ist das technologische Innovationsdatum. Damaststahl gab es schon vor Jahrhunderten, aber als ich das letzte Mal nachgesehen habe, können wir ihn immer noch nicht replizieren. Dies bringt den Herausforderungspunkt bei der Herstellung und das Know-how über den Herstellungsprozess ans Licht. Wird es nicht speziell für Dampfmaschinen gelten (zu einfach), ist es konzeptionell möglich, dass Menschen in ein paar tausend Jahren (die mit Nanoröhren, Mikrorobotern und Quantencomputern arbeiten) möglicherweise nicht in der Lage sind, eine Dampfmaschine zu kopieren ! und selbst wenn sie es irgendwie geschafft haben, werden sie es sicher nicht benutzen!

Zu wissen, dass etwas möglich ist, ist ein enormer Vorsprung

Auf dem modernen Markt ist es äußerst üblich, dass jemand ein neues aufregendes Produkt entwickelt, das ein ganz neues Feld (iPod, iPhone, Fords Modell T, IBM-PCs usw.) erschließt, das in kurzer Zeit kopiert werden kann. Konkurrenten werden schnell Kopien der Erfindung erwerben und sie dann optimieren, um sie sich zu eigen zu machen. Dieser Prozess des Kopierens ist so weit verbreitet, dass Patente existieren, um dem Erfinder ein wenig Luft zu verschaffen, um etwas Geld zu verdienen, bevor er sich einer starken Konkurrenz stellt.

Ein erheblicher Teil der Zeit, die im Erfindungsprozess aufgewendet wird, besteht darin, all die Dinge zu finden, die nicht funktionieren. Den erfinderischen, fleißigen und machthungrigen Römern ein funktionierendes Beispiel einer kleinen Dampfmaschine zu geben, die echte Arbeit leisten kann, würde einen Feuersturm von Investitionen entfachen. Ich vertraue darauf, dass sie schlau genug sind, um zu erkennen, dass eine Maschine, die echte Arbeit ohne Muskeln, Peitsche oder Futter leisten kann, eine enorme Verbesserung darstellt.

Ich denke, die meisten Leute gehen davon aus, dass die Römer sofort zu den riesigen Dampfmaschinen in Europa Mitte des 19. Jahrhunderts springen würden, die Stahlgussteile mit hochpräzis bearbeiteten Flächen und Oberflächen enthielten. Ich disagiere. Da das Beispiel, das sie haben, klein ist, werden sie wahrscheinlich zunächst kleine Beispiele mit geringer Genauigkeit erstellen. Aufgrund der Ungenauigkeit werden diese Maschinen nicht effizient sein. Sie werden nicht die Theorie haben, um die Mathematik voranzutreiben, um eine höhere Effizienz zu erzielen, zumindest nicht, um anzufangen.

Material- und Präzisionseinschränkungen

Eine große Einschränkung, die sie haben werden, liegt in den Materialien, insbesondere in ihren Metallen. Die Römer arbeiteten zwar mit Eisen, aber die Fähigkeit, qualitativ hochwertigen Stahl mit hoher Geschwindigkeit, minimalen Kosten und in großen Mengen herzustellen, wurde erst mit der Erfindung des Bessemer-Prozesses im Jahr 1855 erreicht . (Hohe Qualität war vor Bessemer verfügbar, aber nicht billig oder schnell.) Die Römer mussten Kupfer oder Bronze für ihre Druckbehälter verwenden, was die erreichbaren Drücke begrenzte. Das ist zwar nicht ideal, bedeutet aber nur, dass ihre Dampfmaschinen nicht so effizient sind wie Maschinen aus Stahl. Höhere Drücke könnten mit dickeren Druckbehälterwänden mit zusätzlichen Materialkosten und erhöhten Herstellungsschwierigkeiten erreichbar sein.

Sie müssen neue Mittel zum Messen von Abstand und Durchmesser erfinden, um eine hohe Präzision zu erreichen.

Mathematik

Ein klassisches Versagen der römischen Zahlendarstellung ist die Schwierigkeit beim Multiplizieren. Ein neues numerisches System zu erfinden, das null und multiplizieren kann, mag ein bisschen viel verlangt sein.

Evolution

Genau wie im 19. Jahrhundert werden Dampfmaschinen mit großen statischen Anlagen beginnen. Mit der Verbesserung von Präzision und Materialien können die Dampfmaschinen leichter und mobiler gemacht werden. Die Ausstattung auf Schiffen, die natürlich bereits über eine enorme Kapazität verfügen, wird eine natürliche Wahl sein. Kleinere Motoren, die an Karren angebracht sind, könnten die frühen Traktoren sein.

Diese Dampfmaschine wird ihnen nicht nur bei der Entwicklung der Dampfkraft einen Schritt voraus sein, sondern auch Schrauben, Bolzen und Muttern. Die Erfindung dieser Befestigungselemente wird viele andere Bereiche des römischen Lebens revolutionieren.

Die Antwort ist, wie meistens bei "Was wäre wenn"-Fragen, kompliziert. Aber zusammenfassend lässt sich sagen: Kein Problem, die Theorie zu verstehen, die Maschine nachzubauen ist eine andere Sache.

Eine einfache Dampfmaschine war im 1. Jahrhundert n. Chr. bekannt – siehe nachschlagen aeolipyle– und die Römer hatten ein ausgezeichnetes Verständnis für Teile der Hydrodynamik – Dämme, Rohre, Aquädukte, Pumpen. Sie hätten also keine Probleme, das Konzept zu verstehen.

Aber der Bau eines funktionierenden Motors erfordert mehr als nur Wissen. Ich würde sagen, dass es möglich ist, eine sehr einfache Dampfmaschine mit römischer Technologie zu bauen, aber sie wäre sehr schwer und unzuverlässig. Wie Sphennings betont, erfordert es eine hohe Qualität der Metalllegierung und ein Maß an Präzisionsfertigung, das der römischen Tech-Basis nicht zur Verfügung steht. Ich glaube, sie würden das schnell herausfinden und nach vielleicht mehreren Jahrzehnten (am schnellen Ende) bis vielleicht mindestens einem Jahrhundert (am langsamen Ende) in der Lage sein, eine stabile Ausgabe zu produzieren.

Aber das Problem ist nicht die Technik, sondern die Kultur. Die Römer waren an solchen Dingen einfach nicht interessiert, weil sie einen enormen Machtüberschuss (Sklaverei) hatten. Die Dampfmaschine gewann an Popularität, nachdem sie leicht und klein genug wurde, um beispielsweise eine Lokomotive zu bauen, sodass die Römer keine Verwendung für ihre Version hatten. Sie müssten diese "Entdeckung" in den richtigen Kontext stellen (Kriegsschiff, dh vielleicht ein Panzerschiff?).

Die industrielle Revolution in England begann als Versuch, den Arbeitskräftemangel anzugehen, der (kein Wortspiel beabsichtigt) Europa seit … nun ja, der Pest plagte. Hinzu kommen Kriege (insbesondere der 100-jährige Krieg, der 30-jährige Krieg und die 1000-jährige muslimische Invasion) und der Arbeitskräftemangel ist eine Tatsache des Lebens bis zum Ende des 19. Jahrhunderts. Tatsächlich waren die Kriege hauptsächlich der Grund dafür, dass Europa so lange so arm war, da sie Leben wegsaugten, die zur Verbesserung des Lebensunterhalts auf dem gesamten Kontinent benötigt wurden.

Welches römische Bedürfnis würde eine Dampfmaschine ansprechen? Der größte Teil des römischen Handels findet auf dem Wasser statt. Das Mittelmeer ist ein ziemlich kleines Meer, es gibt keinen wirtschaftlichen oder politischen Grund, riesiges Kapital zu investieren, um die Reisezeiten um die Hälfte zu verkürzen - es klingt beeindruckend, bis Sie feststellen, dass es 3 Tage von Alexandria nach Rom bedeutet, anstatt 7 oder so (ich gebe zu, ich Ich schätze hier), und es gibt bereits riesige Getreideschiffe, die diese Route befahren. Segelschiffe, billigstmöglicher Typ. Route Rom-Londinium? Auch hier ist die aktuelle Technologie ausreichend und die Geschwindigkeit ist wirtschaftlich nicht erklärbar.

Rohstoffe, die benötigt werden, um römische Legionen auszurüsten und die Bedürfnisse der Bevölkerung zu befriedigen, sind in ausreichender Menge vorhanden ... Der einzige Weg, das durchschnittliche römische Leben zu verbessern, besteht darin, die Versorgung mit Rohstoffen zu erhöhen, aber es gibt keine Möglichkeit, dies zu tun.

Letzte Sache - für den weit verbreiteten Einsatz von Dampfmaschinen ist die Versorgung mit Kohle erforderlich. Holz ist kein guter Brennstoff.

Die meisten Antworten sprechen von der Schwierigkeit, funktionierende Motoren aufgrund der Grenzen der Materialtechnologie herzustellen. Was vielleicht noch wichtiger ist, ist das Verständnis dafür, wie der Motor verwendet werden soll.

Da es unwahrscheinlich wäre, dass die Römer eine hocheffiziente Dampfmaschine nachbilden würden, würde ein statischer Motor mit ziemlich niedrigem Wirkungsgrad übrig bleiben. Dies wäre noch für viele Zwecke nützlich, und die Römer verstanden auch Mechanismen wie die Kurbel und das, was wir heute als Uhrwerk erkennen würden, sodass es ihnen auch nicht zugetraut wäre, die Kraft des Motors anzuzapfen.

Der wahre Durchbruch wäre zu verstehen, dass der Motor verwendet werden könnte, um mehr als ein Gerät anzutreiben, oder um ein Gerät über einen längeren Zeitraum anzutreiben. Ich erinnere mich, eine Show gesehen zu haben, in der behauptet wurde, dass die Römer in einem Steinbruch eine wasserbetriebene Säge zum Schneiden von Steinen verwendeten, mit einem Wasserrad, das eine Kurbel antreibt, die eine sich hin- und herbewegende Bronzesäge bewegte. Die Beweise waren ein wenig lückenhaft, aber es gab anscheinend einen Schornstein für die Wasserstraße und Spuren auf einigen im Steinbruch zurückgelassenen Steinen, die als sehr präzise und regelmäßige Sägebewegungen interpretiert werden konnten. Ein stationärer Motor würde es jedem Steinbruchbetreiber ermöglichen, Steine ​​zu bearbeiten, nicht nur denen, die sich zufällig in der Nähe eines fließenden Wasserstroms befinden. Wenn die Zahl der Sklaven, die Holz für die Maschine schleppen, geringer wäre als die Zahl der Sklaven, die nötig wäre, um die gleiche Menge Stein wie eine Dampfmaschine zu schneiden,

Ein weiterer Bereich, in dem Dampfmaschinen einen großen Unterschied machen würden, wären Textilien. Eine einzige Dampfmaschine kann ihre Kraft auf eine Vielzahl von Webstühlen oder Spinnmaschinen übertragen, wodurch eine weitaus geringere Anzahl von Sklaven benötigt wird, um die Produktion der römischen Textilindustrie radikal zu steigern. Alle Römer konnten hochwertige Stoffkleidung tragen, und römische Textilien konnten bestehenden römischen Handelsrouten folgen (die Römer haben zum Beispiel Beweise für den Handel in Indien hinterlassen), um den Reichtum des Römischen Reiches dramatisch zu steigern. Massive Vermögenszuwächse aufgrund des Handels hätten viele sekundäre und tertiäre Auswirkungen auf die römische Wirtschaft und sogar die römische Gesellschaft (z.

Eine Fabrikhalle im Dampfzeitalter. Die Römer hätten dies tun können, wenn sie eine zuverlässige Energiequelle hätten

So konnten sogar Dampfmaschinen mit geringer Leistung und geringem Wirkungsgrad im Römischen Reich einen großen Unterschied machen. Das eigentliche Problem besteht nicht darin, die Motoren herzustellen (es ist klar, dass sie dies tun könnten, da sie bereits über atmosphärische Motoren mit geringer Leistung verfügten), sondern vielmehr darin, die Verwendungsmöglichkeiten zu erkennen, für die sie eingesetzt werden könnten, und vor allem in der Lage zu sein, diese angetriebenen Maschinen zu erkennen könnte eine sehr große Anzahl von Sklaven verdrängen, aber noch mehr Output (und damit Reichtum) schaffen. Als verwandtes Beispiel scheint die Menschensklaverei in Europa mit der Einführung des Pferdehalsbandes beendet worden zu sein. Ein Pferd ohne Halsband kann einen leichten Karren mit der gleichen Effizienz wie 10 Sklaven ziehen, frisst aber genauso viel wie 10 Sklaven. Ein Pferd mitEin Halsband kann viel schwerere Karren ziehen, frisst aber immer noch nur bis zu 10 Sklaven. Der Besitz von Pferden wird an diesem Punkt viel rentabler.

Sie beenden die Sklaverei, indem Sie es billiger machen, etwas ohne Sklaven zu tun

Wie immer gibt es viele Kommentatoren, die keine Ahnung haben, wie primitiv die ersten Dampfmaschinen waren.

Sie verlangen nach Lagern – aber selbst die ersten Dampflokomotiven in den 1830er Jahren verwendeten geölte Lappen zur Verringerung der Reibung.

Sie fordern Stahl – Stahl war vor der Erfindung des Bessemer-Verfahrens nicht weit verbreitet, und zu dieser Zeit gab es hochseetüchtige Dampfschiffe und ausgedehnte Eisenbahnen.

Sie verlangen Hochdruckdampf – aber hochseetüchtige Dampfschiffe wie die Great Eastern verbrauchten nur 5 psi.

Einige andere Punkte habe ich der Einfachheit halber hier erwähnt .

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Eine Dampfmaschine aus dem Newcomen-Zeitalter zu kopieren, wäre nutzlos - Flussdampfer des frühen 19. Jahrhunderts hatten Kessel, die bis zu 1/6-1/4 Hubraum wogen, und Newcomen-Motoren würden bis zu 5-mal mehr Dampf benötigen.

Sie wären nicht in der Lage, den Motor der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts zu kopieren - Metallkolbenringe, Dampfinjektor usw.

Idealerweise würden die Römer einen Newcomen-Motor mit einem Kondensator mit Gurkentopf bekommen. Das ist fast so effizient wie eine Watts-Maschine, aber so einfach wie eine Dampfmaschine (Gurkentopf benötigt keine Vakuumpumpe).

Dennoch würde der Mangel an Theorie sie stark behindern. Zum Beispiel kannten sie das Quadratwürfelgesetz nicht, sodass sie ihre Kopie nicht gut skalieren konnten. Aber ich nehme an, ein römischer Ingenieur, der weit über dem Durchschnitt liegt, könnte es tun.

Die ursprüngliche Anwendung von Dampfmaschinen war nicht der Transport oder gar die Industrie, sondern Pumpmaschinen. Dampfmaschinen sind einzigartig gut zum Pumpen. Von dort gingen sie in die Industrie und wurden erst lange später für den Transport brauchbar.

Die Industrie begann nicht mit Dampfmaschinen. Die industrielle Revolution wurde ursprünglich durch Wasser für die Textilproduktion angetriebenunter anderem. Dies begründete die Notwendigkeit einer gut tolerierten Konstruktion von Maschinen – Lager, Antriebsriemen, Getriebe, Schmiermittelzuführungen und alle Merkmale, die Sie von modernen Maschinen erwarten würden. Diese modernen Produktionstechniken ermöglichten den Bau immer besserer Dampfmaschinen. Der große Vorteil der Dampfmaschinen bestand einfach darin, dass die Fabriken nicht mehr an Flüssen mit guter Wassersäule stehen mussten, sondern in jeder anderen Hinsicht einfach die vorhandene wasserbetriebene industrielle Infrastruktur aufgriffen. Großbritannien führte die industrielle Revolution an, indem es in der glücklichen Lage war, viel Geld für Investitionen zu haben (dank des Sklavenhandels), viele Standorte, die für Wasserkraft geeignet waren, um den Industrialisierungsprozess zu starten, und dann viel Kohle, um Dampfmaschinen anzutreiben.

Es ist interessant, die britische industrielle Revolution mit der römischen Technologie zu vergleichen. Die Römer waren äußerst geschickt im Wassertransport , und dies wurde nicht nur für Trinkwasser, sondern auch für die Schwerindustrie und sogar für Wasserorgeln verwendet, die eine Präzisionskonstruktion erforderten. Wie die Briten im 18. Jahrhundert mussten sie nicht sofort auf Dampfmaschinen umsteigen, da ihr Bedarf an industrieller Energie bereits durch Wasser gedeckt wurde.

Sie hätten eindeutig Dampfkraft entwickeln können, da alle technologischen Voraussetzungen für die britische industrielle Revolution bereits vorhanden waren. Was ihnen fehlte, war ein starker Grund, es zu tun. Die Römer begannen mit dem Bergbau in Großbritannien und es wurde von da an fortgesetzt, sodass die Bergleute im 18. Jahrhundert Pumpen brauchten, um Wasser aus immer tieferen Minen abzulassen. Ohne diese Notwendigkeit hätten die Römer die notwendige Entwicklungsarbeit zum Bau einer Dampfmaschine nicht durchgeführt. Und ohne die anfängliche Arbeit an Pumpanwendungen hätte die Arbeit, es zu einer praktischen Energiequelle für die Industrie zu machen, nie begonnen.

Sie hätten natürlich mit ziemlicher Sicherheit nicht mit Hochdruckdampf arbeiten können, da dies ein höheres Maß an Präzision und Metallurgie erfordert. Aber andererseits konnten Ingenieure des 18. Jahrhunderts wie Newcomen das auch nicht, denn all diese Technologien ermöglichen sich gegenseitig und erfordern Fortschritte in einer, um Fortschritte in einer anderen entweder zu stimulieren oder zu ermöglichen.

In sozialer Hinsicht fehlte den Römern auch ein starker Grund, über die Akkordarbeit für die Tuchproduktion und andere ähnliche Arbeiten hinauszugehen. Die Schwerindustrie wie der Bergbau profitiert eindeutig von industriellen Energiequellen, um Dinge bequem zu bewegen, die für Menschen oder Zugtiere unpraktisch sind. Die britische industrielle Revolution wurde jedoch hauptsächlich von der Stoffproduktion angetrieben, und dies beinhaltete die Massenproduktion von Dingen, für die die Menschen zu Hause im Akkord bezahlt wurden. Wenn Sie Ihre Arbeiter nicht bezahlen müssen – wenn Sie einen Pool von Sklaven haben – dann ist die Ökonomie der Produktion ganz anders. Natürlich müssen Sie sie immer noch füttern, daher ist es immer noch sinnvoll, so wenig Slaves wie möglich zu verwenden und Ihre Prozesse effizient zu gestalten, aber Sie haben keinen so starken Grund, in neue Technologie zu investieren.

Tatsächlich kennen wir die Dampfmaschine des Helden von Alexandria , also wissen wir, dass die Römer von dem Konzept wussten. Was wir auch wissen, ist, dass sie es nicht weiterentwickelt haben – und ich habe versucht, einige Gründe dafür anzugeben, warum das so sein könnte. Wenn ihnen also ein weiteres Beispiel einer Dampfmaschine gezeigt würde, würden sie wahrscheinlich ähnlich sagen: "Das ist interessant, aber was kann es für mich tun?" und weitermachen mit Wasserkraft und Sklavenarbeit.

Sie können einen zuverlässigen Motor mit den Legierungen bauen, die die Römer beständig herstellen konnten, Bronze oder Messing, und schwere Gussteile, aber es wird kraftstoffintensiver sein, als bequem ist. Das Hauptproblem bei der Reproduktion des Biests wird in der Feinheit der Messungen liegen, um eine ausreichend enge Versiegelungstoleranz zu erhalten, um nicht nur Dampf aus jeder Naht zu sprühen. Mit viel Geduld, unbegrenzter angelernter Arbeit und nahezu unbegrenztem Geld könnten Sie die Komponenten von Hand auf eine ausreichend feine Passung schleifen, aber die Kosten wären atemberaubend. Das ist die Version, in der sie etwas zu ihrer Dampfmaschine haben, um loszulegen, wie eine echte Blaupause, die eine Blaupause erstellt, die angesichts der Messgeräte aus der Römerzeit ausreichend detailliert war, nein, einfach nein.

Ehrlich gesagt würde ich erwarten, dass Ihre Römer tatsächlich genug Kessel in die Luft jagen würden, um das Gussteil richtig zu machen, um es als schlechten Witz zu verschenken, besonders wenn sie versuchten, die Materialien zusammenzubringen, sieht es so aus, als müsste Eisen Eisen sein ... boom, spülen und wiederholen, bis sie es aufgeben.

Die Römer hatten die Ctesibius-Pumpe, die eine griechische Erfindung war. Sie verbesserten es und gaben ihm Rückschlagventile mit vertikalem Schaft. Nicht nur, dass sie eine gewisse Standardisierung ihrer Sanitärsysteme hatten, was auf den Beginn der Massenproduktion hindeutet. Sie hatten moderne Bronzekükenhähne von guter Qualität und anständige Bleirohre, die ebenfalls standardisiert waren.

Im Jahr 97 n. Chr. schrieb Sextus Julius Frontinus, der römische Wasserkommissar, De Aquis Urbin Romae, in dem 15 standardisierte Rohrgrößen beschrieben wurden, die im ganzen Reich verwendet wurden. In Pompei gefundene Sanitärinstallationen deuten auf ein hohes Maß an Qualitätskontrolle hin.

All dies führt mich zu der Annahme, dass die Römer nur um Haaresbreite von der Entwicklung der Dampfkraft entfernt waren. Ein genauer Blick auf die Ctesibius-Pumpe lässt mich denken, dass, wenn einige relativ geringfügige Modifikationen vorgenommen und sie auf der von Heron zum Betrieb seines Aeoliphilen verwendeten Kesselplattform platziert worden wären, sie eine funktionsfähige atmosphärische Dampfmaschine von Neucomen hätten haben können.

Wofür könnten sie es also verwenden? Nun, vielleicht nichts in Rom. Aber wie wäre es mit Lugdunum (heutiges Lyon, Frankreich), einem lebhaften, wohlhabenden Handelszentrum am Rhone-Saone-Flussnetz? Dort testete Marquis Claude de Jouffroy 1783 sein von einem Neucomen-Motor angetriebenes Dampfschiff Pyroscaphe. Wie würde sich das auf den Flusshandel im Imperium auswirken?

Das Problem beim Kopieren einer XVIII+ Technologie besteht nicht darin, die Arbeitsprinzipien zu verstehen; Römer und Magna Graecia "Philosophen" würden es ziemlich leicht verstehen.

Problematisch waren die benötigten Materialien, die damals einfach nicht verfügbar waren.

Mittelalterliche Alchemisten sammelten auf der (vergeblichen) Suche nach dem „Philosophischen Stein“ eine enorme Menge an Wissen über metallurgische Prozesse, die in den folgenden Zeitaltern verwendet wurden.

Auf keinen Fall hätten frühere Schmiede Stahl und andere Materialien von ausreichender Qualität herstellen können, um in effizienten Dampfmaschinen verwendet zu werden.

Meine Antwort wird versuchen, die bisherigen Antworten, wie ich sie sehe, zusammenzufassen

Die vorgeschlagenen Probleme

Die Römer verfügten nicht über die Bearbeitungsfähigkeiten wie das Fräsen
. Obwohl es zweifellos ein Handicap ist, ist nicht klar, welcher Teil einer Dampfmaschine unbedingt gefräst werden muss.

Die Römer hatten keine Wissensbasis
. Keine Wissenschaftler, Werkzeuge, Techniken und Support-Systemingenieure. Oder das falsche soziale und wirtschaftliche Klima. Aber sie hatten Ingenieure, erfahrene Metallarbeiter, Architekten und Denker, und eine einfache Dampfmaschine ist nicht so komplex. Dies ist ein fairer Punkt, aber die Schwere des Problems ist umstritten, insbesondere wenn Zeit für die Entwicklung eingeräumt wird.

Die Römer hatten nicht die Metallurgie, insbesondere keinen Stahl von guter Qualität
. Der Bedarf an Stahl ist nachweislich falsch, Bronze und Kupfer reichen aus, obwohl dickere Gussteile und mehr Brennstoff benötigt werden, da diese weniger effizient sind und Wärme besser ableiten. Während die Römer Stahl produzieren konnten, war dies zeitintensiv und von inkonsistenter Qualität – ähnlich wie die Europäer um 1800. Die allerersten Dampfmaschinen verbrauchten wenig Eisen. Und spätere verwendeten Eisen statt Stahl. Obwohl schließlich Stahl verwendet wurde.

Die Römer konnten keine zylindrischen Kolben gießen.
Nachweislich falsch hatten die Römer jedoch wunderbare Bronzepumpen mit einer Passgenauigkeit von 0,1 mm, mehr als eine Größenordnung besser als die Präzision, die von Dampfbauern zu Beginn des 18. Jahrhunderts verwendet wurde Dampfmaschinenzylinder waren um ein Vielfaches größer. Engineering in the Ancient world, JG Landels, 1978, Seite 83 – Vashu

Die Römer waren nicht in der Lage, Achsen und Lager herzustellen
(also hätten sie keine Dampfmaschine bauen können) Nachweislich falsch. Die ersten Dampfloks hatten keine richtigen Lager, nur geölte Lappen. Sie sind also kein wesentlicher Bestandteil https://en.wikipedia.org/wiki/Hot_box

Historisch gesehen hat die Entwicklung der Dampfmaschine Tausende von Jahren gedauert …
Die Tatsache, dass die Entwicklung der Dampfmaschine in unserer Zeitlinie Jahrtausende gedauert hat, lässt vermuten, dass die Römer kein funktionierendes Modell einer Dampfmaschine hatten. Dies ist also kein gutes Argument, da dies in diesem Szenario eine falsche Annahme ist.

Die Römer brauchten keine Dampfmaschinen, weil sie Sklaven hatten
(Windmühlen, Esel und Segel usw.). Dieses Argument ist berechtigt, wenn auch nicht entscheidend. Die vorhandene Technologie verschafft der Dampfmaschine lediglich einen kleineren Vorteil; sie heben den Vorteil nicht auf. Unternehmer würden ebenso gebraucht wie Erfinder und Ingenieure.

Römische Dampfmaschinen hätten einen niedrigeren Druck gehabt und wären anfällig für Ausfälle gewesen
. Stimmt, aber kein Showstopper

Dampfmaschinen benötigen viel Brennstoff, wahrscheinlich Kohle – keine Kohle in der Nähe von Rom – also hätten sie keinen Brennstoff . Holz war in der Römerzeit leicht verfügbar.

Der Spielraum für Katastrophen oder Missgeschicke wäre groß gewesen
. Die Dampfmaschine könnte explodieren, wenn sie falsch gehandhabt wird, oder sie könnte während der Demontage beschädigt werden oder verloren gehen oder von jemandem versteckt werden, bevor sie bemerkt wird, und es gibt nur ein Beispiel dafür. Faire Punkte, obwohl wieder keine Stopper zeigen. Die Geschichte musste dafür sorgen, dass sie mit etwas Glück in die richtigen Hände gelangte.

Die Römer konnten keine Pfeifen herstellen, außer aus Blei
. Offene Frage, ich bin mir da nicht sicher und kann keinen endgültigen Beweis finden. Aber ich vermute, dass es nicht über die römischen Fähigkeiten hinausgehen sollte, entweder durch Rollen eines flachen Kupferblechs um einen massiven Stab und Versiegeln mit Blei (oder Hitze) oder durch direktes Gießen kurzer Rohrstücke, insbesondere angesichts der relativ geringen Druckanforderungen .

Das Positive

• Im 3. Jahrhundert hatten die Römer Zugang zu allen Schlüsselelementen einer Dampfmaschine. https://en.wikipedia.org/wiki/Roman_technology#Technologies_developed_or_invented_by_the_Romans
• Reverse Engineering bringt einen erheblichen Mehrwert für den technischen Innovationsprozess.
• Zu wissen, dass etwas möglich ist, und zu versuchen, es zu duplizieren, ist viel mächtiger, als darauf zu warten, dass die Vorstellungskraft es hervorbringt.
• Sie müssen nicht verstehen, wie es funktioniert, um es zu duplizieren.
• Funktionierende Motoren müssen nicht annähernd perfekt sein
• Nach Jahren, Jahrzehnten oder einem oder zwei Jahrhunderten hätte man auf ersten Erkenntnissen aufbauen können

OP-Meinung
Wenn die Römer ein voll funktionsfähiges Beispiel einer Dampfmaschine entdeckt hätten und es in die richtigen Hände gefallen wäre, hätten sie es möglicherweise kopieren können (oder eine modifizierte Version davon unter Verwendung verschiedener Materialien). Mit genügend Zeit, um es zu entwickeln, sollten sie in der Lage gewesen sein, Beispiele für praktisch funktionierende Dampfmaschinen zu produzieren.

Weniger klar ist, wie lange es gedauert hätte, bis diese neue Technologie wirklich nützlich wäre. Die Nachteile wären der ständige Treibstoffbedarf, der relativ niedrige Druck und die geringe Leistung, die Unzuverlässigkeit und die Verfügbarkeit weniger effizienter, aber reichlich vorhandener Alternativen wie Sklavenarbeit, Lasttiere, Segel, Wind- und Wasserkraft gewesen.

Nützlichkeit dieser Frage
Für meine Geschichte passt die römische Dampfmaschine gut. Es sollte sicherlich Unglauben aussetzen und ist, wie beschrieben, an Glaubwürdigkeit grenzt. Um die Situation noch glaubwürdiger zu machen, könnten zusätzliche Änderungen auf der Grundlage der Antworten auf diese Frage (und darüber hinaus) eingeführt werden. Zum Beispiel: mehr als ein Beispiel gefunden, spezifische zusätzliche Technologien gefunden, höhere Kosten für Sklavenarbeit und ein größerer Bedarf an Strom.

Viele haben auf einige Punkte hingewiesen, die geklärt werden müssen (Entschuldigung)

Klarstellungen erforderlich
Was für eine Dampfmaschine! (Später in
den Kommentaren geklärt) Wir sprechen von 1700. Hoffentlich eine primitive Version von Watts Dampfmaschine oder vielleicht eine Newcomen-Maschine mit einem Pökelkessel. Aber andere Optionen in Betracht gezogen.

Nicht näher bezeichnet und ausstehend
Welche römische Zeitperiode?
Was ist der Kontext der Dampfmaschine?
Wurde eine statische Pumpe, Lokomotive mit Rädern, Schiff mit Motor oder ein Vorführmodell mit Schwungrad gefunden?
Wer hat es entdeckt und wie?

Anzunehmen, dass eine römische Dampfmaschine im rohstoffarmen Rom erfunden werden musste, ist wie anzunehmen, dass die Gebrüder Wright das Flugzeug in Washington DC erfinden mussten. Ich erwähnte Lugdunum (Lyon, Frankreich) als einen wahrscheinlichen Ort für die Entwicklung von Dampfmaschinen. Es war nicht nur ein florierendes Handelszentrum, sondern verfügte auch über reichlich Ressourcen. In der Nähe befanden sich Kohle- und Eisenvorkommen sowie Kupfer, Blei und Zink aus dem Bergbaugebiet Chessey, etwa 15 Meilen nordwestlich der Stadt. Was explodierende Kessel angeht, wurde dies erst zu einem Problem, als die Ingenieure anfingen, auf Dampfmaschinen mit hohem Druck (50 psi) umzusteigen. Die Clermont und andere dampfbetriebene Schiffe der damaligen Zeit schnitten recht gut ab, da Kessel mit viel niedrigerem Druck den größten Teil ihrer Energie aus der Kraft der Vakuumkondensation bezogen. Sie könnten sich von einem Dampfleck verbrühen, aber diese Dinger würden nicht explodieren.