Heron van Alexandrië ontwikkelde tweeduizend jaar geleden al een stoommachine

Stoomkracht drijft alleen maar leuke dingen aan

Hero, of Heron, van Alexandrië leefde in de eerste eeuw n.Chr. en was wellicht de grootste uitvinder van zijn tijd. Er is weinig van zijn werk bewaard gebleven, maar wat we wel van hem weten is dat hij dingen maakte waarvan de mensen om hem heen versteld gestaan moeten hebben.

De inwoners van Alexandrië konden de uitvindingen van Hero overal zien: in het theater, de tempels en bij muziekopvoeringen. Hij bedacht de eerste automaat toen hij een mechaniek ontwierp om wijwater uit te delen. De smekeling stopte een munt in een gleuf aan de bovenkant van het apparaat en drukte daarmee een hendel in waarmee een bepaalde hoeveelheid gezegend water werd afgegeven. Ook in die oude tijden waren geld en religie moeilijk van elkaar te scheiden.

In het theater kon het publiek genieten van een tien minuten durende volledig mechanische productie. De voorstelling werd in gang gezet door middel van katrollen, gewichten en draaiende tandwielen. Zowel de mensachtige automaten als het toneeldecor bewogen. De mechanieken waren misschien zelfs herprogrammeerbaar om verschillende voorstellingen te kunnen aanbieden. Hero vond ook een manier uit om het geluid van onweer na te bootsen: men liet ballen vallen op een voor het publiek onzichtbare trommel.

Waren die mechanieken al indrukwekkend, de zo praktisch ingestelde uitvinder boog zich ook over de vraag hoe je energie kon benutten. Hij ontwierp een muziekorgel met een door de wind aangedreven wiel, dat weer een pomp in beweging bracht die de lucht voor het instrument leverde. Maar de meest intrigerende van zijn uitvindingen was de aeolipile – ’s werelds eerste stoommachine.

De aeolipile is een eenvoudige machine die bestaat uit een holle bol met twee buisjes die elk de andere kant op wijzen. Onder de bol wordt een waterreservoir verwarmd en de zo ontstane stoom wordt via buizen de bol in geleid. Eenmaal in de bol ontsnapt de stoom door de twee buisjes waarvan de uiteinden in tegenovergestelde richting staan. En door de stuwkracht die dan ontstaat, gaat de bol snel draaien. Met deze machine bewees Hero dat warmte gemakkelijk kan worden omgezet in beweging, maar ze werd nooit gebruikt voor praktische of industriële doeleinden. De aeolipile bleef een zuiver wetenschappelijke curiositeit die werd gebruikt om de eigenschappen van druk te onderzoeken.

Door zijn uitvindingen weten we dat Hero de mechanica van bewegende voorwerpen begreep. Hij ontwierp een tempeldeur die automatisch openging dankzij een mechanisme dat op een vuuraltaar en het uitzetten van water bij warmte berustte. Hij vond ook een kar uit die voortbewoog door middel van touwen die gewikkeld waren om de assen die weer verbonden waren met een vallend gewicht. Toch wijst niets erop dat hij serieus overwoog om zijn aeolipile op grotere schaal als krachtstroomgenerator te gebruiken. Waarom hij die toepassing niet overwoog, blijft onduidelijk.

Het kan zijn dat de technische beperkingen van zijn tijd dat onmogelijk maakten. Stoomkracht, zoals gebruikt tijdens de industriële revolutie in de achttiende en negentiende eeuw, was niet alleen afhankelijk van staal – voor machines die bestand zijn tegen de hoge druk van stoomkracht – maar ook van grote hoeveelheden steenkool om ze te verhitten. De machine van Hero was gemaakt van koper, dat niet bestand is tegen de krachten die nodig zijn om krachtige motoren te maken. Maar er kan nog een andere reden geweest zijn waarom de stoommachines die Hero in de eerste eeuw uitvond, niet meer dan curiosa bleven.

Zoals de moderne wereld draait op aardolie, zo draaide het Romeinse Rijk op het zweet van slaven. Veroveringsoorlogen zorgden voor een constante stroom aan goedkope arbeidskrachten, die in alle sectoren van de samenleving werden ingezet, van mijnbouw tot landbouw en van onderwijs tot bestuur. Alleen de armste Romeinen konden zich niet veroorloven om ten minste één slaaf te kopen.

Slaven

De filosoof Seneca vertelt een anekdote over een in de senaat ingediende motie waarin werd voorgesteld om de slaven iets te laten dragen waardoor ze van de staatsburgers te onderscheiden waren. De senatoren waren verbijsterd. Als de slaven in de stad elkaar met het oog konden herkennen, zouden ze zich onmiddellijk realiseren met hoeveel ze waren en een opstand organiseren.

Veel slaven werden zonder twijfel met respect behandeld door hun meesters, in de grote Romeinse steden tenminste. Ze werden in veel gevallen uiteindelijk vrijgelaten en konden als vrije mannen en vrouwen veel geld verdienen. Maar op het platteland en in bedrijven konden slaven bruut behandeld worden. Cato de Oudere beschrijft tot in alle details hoe een goede eigenaar zijn slaven diende te behandelen: als ze een fout maakten, moesten ze geslagen worden met een leren riem; als ze een misdaad begingen, moesten ze gedood worden in het bijzijn van hun medeslaven, ter waarschuwing van de anderen; en als een slaaf oud of ziek werd, moest hij net als een kapot stuk landbouwgereedschap geveild worden. Zelfs andere Romeinen vonden Cato’s methodes wreed, maar ze weerspiegelden waarschijnlijk de realiteit van de slavernij in het rijk.

Als er zoveel goedkope wegwerparbeiders waren, waarom zouden de Romeinen dan de technologie ontwikkelen om de arbeid voor hen te laten doen? Verhalen uit deze tijd wijzen uit dat ook de Romeinen al begrepen dat technische vooruitgang kan leiden tot ongewenste werkloosheid. In zijn boek Keizers van Rome vertelt Suetonius dat een ingenieur naar keizer Vespasianus ging met de belofte dat hij dankzij een onbekende uitvinding een stel zware kolommen een heuvel in Rome op kon torsen voor een lagere prijs dan zelfs slaven kostten. De keizer vond de innovatie geweldig en gaf de ingenieur een hoge beloning, maar wilde diens uitvinding niet gebruiken. ‘Je moet de armen hun brood laten verdienen,’ zou hij hebben gezegd.

Als de principes van de stoommachine van Hero productief waren gemaakt, had dat tot een revolutie kunnen leiden die talloze arbeiders werkloos had gemaakt. Je kunt je voorstellen dat als de stoommachines zeventienhonderd jaar eerder waren uitgevonden, toen ook al de luddieten waren opgestaan die zulke machines in elkaar sloegen.

Dat uitvindingen als die van Hero niet werden gebruikt voor serieuze doeleinden, was een gemiste kans, maar binnen de context van hun tijd ook logisch. Hoe dan ook, het beeld van Romeinen die met stoommachines ten strijde trokken, blijft historici tot op heden fascineren als een geval van ‘wat-als’.