古代ローマの工学

古代ローマ人は、高度な工学技術で有名でした。都市に水道を引く技術は東方で開発されましたが、^{[説明が必要] 、ローマ人によってギリシャでは考えられない技術へと変貌しました。ローマで使用されていた建築は、}ギリシャと エトルリアの源泉から強い影響を受けました。

ローマの道路は洪水やその他の環境災害の影響を受けないように建設されました。ローマ人が建設した道路の中には、現在でも使用されているものもあります。

標準的なローマ街道にはいくつかのバリエーションがありました。高級な街道のほとんどは 5 層で構成されていました。最下層は pavimentum と呼ばれ、厚さ 1 インチでモルタルでできていました。その上に 4 層の石積みがありました。pavimentumの真上の層はstatumenと呼ばれ、厚さ 1 フィートで、セメントまたは粘土で固められた石でできていました。

その上には、10 インチの圧縮コンクリートで作られたルーデンスがありました。次の層である核は、12 ～ 18 インチの連続的に敷かれ、転がされたコンクリートの層でできていました。直径 1 ～ 3 フィート、厚さ 8 ～ 12 インチの多角形の珪岩または溶岩の板でできたスンマ クルスタが、ルーデンスの上に敷かれました。最終的な上面は、コンクリートまたはよく滑らかに仕上げられたフリントでできていました。

一般的に、ローマ人は道路が障害物に遭遇すると、道路を迂回させるのではなく、障害物に対する解決策を設計することを好みました。あらゆるサイズの水路に橋が架けられ、湿地は堅固な基礎を持つ盛り上がった土手道の建設によって対処されました。丘や岩の露出部は、避けるのではなく、切り開いたりトンネルを掘ったりすることがよくありました (トンネルは長方形の硬い岩のブロックで作られました)。

毎日1,000 立方メートル (260,000 米ガロン) の水が11 の異なる水道によってローマに運ばれました。古代ローマの一人当たりの水使用量は、ニューヨーク市や現代ローマなどの現代の都市と同等でした。ほとんどの水は浴場や下水道などの公共用水でした。フロンティヌスが書いた「De aquaeductu」は、1 世紀のローマの水道に関する決定的な 2 巻の論文です。

水道橋は長さが10～100 km (10～60 mi) に及び、通常は水源の海抜 300 m (1,000 ft) から、都市周辺の貯水池に達する高さ 100 m (330 ft) まで下がっていた。ローマの技術者は、高架水道橋を建設するのが現実的でないと判断した場合、逆サイフォンを使用して谷を越えて水を移動させた。水道橋の建設は主にローマ軍団が担当した。メンテナンスは奴隷によって行われることが多かった。^[2]

ローマ人は水の力を利用した最初の文明の一つです。彼らはギリシャ以外で小麦粉を挽くための最初の水車をいくつか建設し、地中海地域全体に水車建設の技術を広めました。有名な例は南フランスのバルブガルで、丘の斜面に建てられた 16 基以上のオーバーショット水車が 1 本の水道橋で稼働し、1 つの水路の出口から滝のように下の水車に水が供給されていました。

彼らはまた、鉱業にも熟練しており、水力採掘などの金属鉱石の採掘に使用する機器に水を供給するために必要な導水路の建設や、鉱山の源で必要な水を貯める貯水池の建設を行っていました。また、粉砕機や脱水機などの採掘機器の建設と操作も可能だったことが知られています。水を汲み上げるためのローマ時代の大口径の垂直ホイールが、スペイン南西部のリオ・ティント鉱山から発掘されています。彼らは、ウェールズ南西部のドラウコシや、西暦1世紀初頭にラス・メドゥラスなどの金採掘が大規模に行われた北西スペインなどの金資源の開発に深く関わっていました。

ローマの橋は、史上初めて建設された大型で長持ちする橋のひとつです。石で造られ、アーチを基本構造としていました。ほとんどはコンクリートも使用していました。紀元前 142 年に建設されたポンス アエミリウス橋は、後にポンテ ロット(壊れた橋) と名付けられ、イタリアのローマにある最古のローマ石橋です。

ローマ最大の橋は、ダマスカスのアポロドーロスによって建設されたドナウ川下流に架けられたトラヤヌス橋であり、全長とスパン長の両方において、1000年以上もの間、建設された最長の橋であり続けました。通常、橋は水面から少なくとも18メートルの高さにありました。

臨時の軍事橋建設の例としては、2つのシーザーズライン橋が挙げられます。

ローマ人は水を集めるためにスビアコ・ダムなど多くのダムを建設した。そのうちの2つは、ローマに水を供給する最大の水道であるアニオ・ノヴスに水を供給していた。スビアコ・ダムの1つは、これまでに発見または推定された中で最も高いダムだったと言われている。スペインにはメリダなどのダムが72個建設され、帝国全土でさらに多くのダムが知られている。ガリシア州のモンテフラードという遺跡では、シル川にダムを建設し、川底の金の堆積層を露出させたと思われる。この遺跡は、壮観なローマ時代の金鉱山ラス・メドゥラスの近くにある。

イギリスからはいくつかの土手が知られているが、その中にはロンゴヴィキウムのローマ時代のランチェスターで発見された保存状態の良い例があり、イングランド北部のこの遺跡で発見された鉱滓の山から判断すると、土手は工業規模の鍛冶や精錬に使用されていた可能性がある。水を貯めるタンクも水道システム沿いでは一般的であり、ウェールズ西部のドラウコシの金鉱山という1つの遺跡だけでも多数の例が知られている。北アフリカでは、多くの集落の背後にある ワジから確実に水を供給するため、石造りのダムが一般的であった。

古代ローマの建物や建築は印象的でした。例えば、チルコ・マッシモはスタジアムとして使用できるほどの大きさでした。コロッセオもローマ建築の最高傑作の例です。ローマ人が建設した数多くのスタジアムの 1 つであるコロッセオには、ローマの建物によく見られるアーチや曲線が見られます。

ローマのパンテオンは今も記念碑と墓として残っており、ディオクレティアヌス浴場とカラカラ浴場は保存状態が素晴らしく、前者は今でも無傷のドームを保っています。このような巨大な公共建築物は、帝国中の多くの地方の首都や町で模倣され、その設計と建設の背後にある一般原則は、ウィトルウィウスが千年紀の変わり目に書いた記念碑的な著作『建築について』で説明されています。

浴場のために開発された技術は特に印象的で、特に、世界で初めて開発されたセントラルヒーティングの一種であるハイポコーストの広範な使用は印象的でした。この発明は、大きな公共の建物だけでなく、帝国中に建てられた 多くの別荘などの住宅にも使用されました。

最も一般的に使用された材料は、レンガ、石または石積み、セメント、コンクリート、大理石でした。レンガにはさまざまな形がありました。曲線のレンガは柱を建てるのに使用され、三角形のレンガは壁を建てるのに使用されました。

大理石は主に装飾材料でした。 アウグストゥスはかつて、ローマをレンガの街から大理石の街に変えたと自慢していました。ローマ人はもともとギリシャから大理石を持ち込んでいましたが、後に北イタリアで独自の採石場を見つけました。

セメントは、水和石灰（酸化カルシウム）を砂と水と混ぜて作られました。ローマ人は、砂の代わりに火山灰などのポゾラン添加剤を加えると、水硬性モルタルまたは水硬性セメントとして知られる非常に硬いセメントが作れることを発見しました。彼らはそれを建物、公衆浴場、水道橋などの構造物に広く​​使用し、現代まで生き残りました。

ローマ人は先進技術、特に坑口での作業を助けるために遠くから水を運ぶ水道橋の使用を用いて鉱床を開発した最初の人々でした。彼らの技術はイギリスのドラウコシなどの遺跡で最もよく見られます。そこでは少なくとも 5 本の長い水道橋を使って近隣の川や小川に水を引き込み、金鉱床を開発しました。彼らは水を使って鉱石を探査し、タンクから水の波を解き放って土を洗い流し、鉱脈が見える岩盤を露出させました。彼らは同じ方法 (ハッシングとして知られています) を使用して廃石を取り除き、次に火を付けて弱くなった高温の岩を急冷しました。

このような方法は露天掘りでは非常に効果的だったが、火をつけることは地下採掘では非常に危険だった。爆発物の導入により、こうした方法は不要になったが、水圧採掘は今でも沖積錫鉱石で使用されている。また、粉砕した鉱石を洗浄するための制御された供給を生産するためにも使用された。また、硬い鉱石を粉砕し、洗浄して重い金粉を集めるために、 水力で動く粉砕機も開発された可能性が高い。

沖積鉱山では、スペイン北西部のラス・メドゥラスなど、大規模に水圧採掘法が適用された。タンクや導水路の痕跡は、他の多くの初期ローマ時代の鉱山で見ることができる。これらの方法は、大プリニウスの著書『博物誌』で詳細に説明されている。彼はまた、地下深くでの採掘についても説明し、逆オーバーショット水車を使用して採掘場から水を排出する必要性についても言及しており、実際の例は、後の採掘の試みで露出した多くのローマ時代の鉱山で見つかっている。リオ・ティントの銅鉱山は、そのような遺物の出所の1つであり、1920年代に16個のセットが発見されている。彼らはまた、同様の方法で アルキメデスのねじを使って水を排出していた。

ローマ軍にも工学技術が制度的に根付いており、砦、野営地、橋、道路、傾斜路、柵、攻城兵器などを建設しました。ローマ共和国における軍用橋建設の最も顕著な例の 1 つは、ライン川に架けられたユリウス シーザーの橋です。この橋は、熱心な技術者チームによってわずか 10 日間で完成しました。2世紀初頭のトラヤヌス帝の指揮下でのダキア戦争での彼らの功績は、ローマのトラヤヌス記念柱に記録されています。

軍隊は金採掘にも深く関わっており、紀元75年にこの地域を征服した直後に、ウェールズのドラウコシにあるローマの金鉱山に広大な水路と貯水槽の複合施設を建設したと考えられています。

水車技術はローマ時代に高度に発達し、そのことはウィトルウィウス（『建築論』）と大プリニウス（『博物誌』）の両方によって証明されている。最大の水車群はアルル近郊のバルブガルにあり、町に水を供給する主要水道から水が供給されていた。その場所は丘の斜面に沿って2列に並んだ16基の個別の上水車で構成されていると推定されている。1つの水車からの流出水は、次の水車の流入水となった。

アルルの北12キロ、フォントヴィエイユ近くのバルブガルでは、水道が急な丘に到達しており、この水道は一連の平行した水車を水源として製粉所に動力を与えていた。製粉所のすぐ北で合流する2本の水道と、操作員が製粉所への給水を制御するための水門がある。水路と個々の製粉所の基礎の石積みの遺跡がかなり残っており、製粉所が建てられている丘を上る階段も残っている。製粉所は1世紀末から3世紀末頃まで稼働していたようだ。^{[3]製粉所の生産能力は1日あたり4.5トンの}小麦粉と推定されており、当時アレラーテの町に住んでいた12,500人の住民にパンを供給するのに十分な量だった。^[4]

ヒエラポリス製材所は、小アジア（現在のトルコ）のヒエラポリスにあったローマ時代の水力を利用した石材製材所である。紀元後3世紀後半に遡る^[5]この製材所は、クランクとコネクティングロッドを組み合わせた最古の機械として知られている。^[6]

水車は、地元の製粉業者であったマルクス・アウレリウス・アミアノスの石棺の浮き彫りに描かれている。水車は水路から水が供給され、歯車列を介して2つのフレームソーに動力を与え、長方形のブロックを切断している。^[7]

さらに、歯車列のないクランクとコネクティングロッドの機構は、ヨルダンのゲラサとトルコのエフェソスにある西暦6世紀の水力石材製材所で考古学的に証明されています。 [ 8 ]現在の^ドイツであるトリーアの水力大理石用鋸に関する文献は、西暦4世紀後半のアウソニウスの詩『モーゼッラ』に見つかります。これは、ローマ帝国の多くの地域で水力が多様化していたことを証明しています。^[9]

ローマのヤニコロ川にも、トラヤヌス水道から水が供給される水車群が存在した。アウレリアヌス城壁は丘の上にまで築かれ、穀物を挽いて市内にパン用小麦粉を供給するための水車を含めるように作られたと思われる。したがって、この水車は皇帝アウレリアヌス（在位270-275年）が城壁を建設したのと同時期かそれ以前に建設されたと考えられる。水車には、急な丘を下る水道から水が供給されていた。^[10]

この遺跡はバルブガルに似ているが、1990年代後半の発掘調査では、オーバーショットではなくアンダーショットの設計だった可能性があることが示唆されている。この風車は、街を包囲したゴート族が水の供給を遮断した西暦537年には使用されていた。しかし、その後修復され、少なくとも教皇グレゴリウス4世（827-44）の時代までは稼働していた可能性がある。^[11]

ローマ帝国全土から多くの遺跡が報告されていますが、未発掘のまま残っているものも数多くあります。

• ローマ時代の水車の一覧
• ローマの農業
• ローマの冶金学
• ローマの鉱業
• ローマの技術

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