Heron von Alexandria: Die Automatentheater und die Erfindung der ersten antiken Programmsteuerung

I. Inhaltsverzeichnis

1. Einführung

2. Heron von Alexandria

3. Das Automatentheater

4. Das Bacchus-Tempelchen

5. Einfache programmgesteuerte Automaten späterer Zeiten

6. Fazit

7. Ausblick

II. Literaturverzeichnis

1. Einführung

1.1 Einleitung

Diese Untersuchung beschreibt die Funktionsweise der ersten antiken geschriebenen Programme in Form von zwei Automatentheatern.

Zunächst werden die Begrifflichkeiten erklärt. Anschließend wird der „Maschinenmensch“ Heron von Alexandria vorgestellt. Dabei wird geklärt, in welcher Zeit er gelebt und wann er seine Schriften verfasst haben könnte. Auch wird über die Geschichte, Herrschaftsverhältnisse und Religion informiert. Danach werden seine schriftlichen Werke aufgelistet und deren Inhalt kurz vorgestellt. Herons Erfindungen und Verbesserungen anderer Erfindungen wirken bis in unsere Zeit. Teilweise werden die Mechanismen dieser Erfindungen heute noch verwendet.

Anschließend erfolgt die Beschreibung der Funktionsweise des stehenden und des fahrenden Automatentheaters anhand der Szenendarstellung bzw. des gezeigten Theaterstücks.

Zum Schluss wird die Geschichte der Automaten und der Rechnertechnik erläutert.

Die Untersuchung endet mit einer kurzen Zusammenfassung der gewonnenen Resultate und einem Ausblick auf weitere Forschungsfelder dieses Themenbereichs.

1.2 Begriffserklärungen und Definitionen

1.2.1 Technische Begriffe

Automat, automatisch:

Das Wort „Automat“ stammt aus dem Griechischen, ist von autómaton abgeleitet und bedeutet Selbstbeweger^[1] bzw. von selbst geschehend. Heute wird dieser Begriff im Sinne von „selbsttätig arbeitend“ verwendet. Automaten sind demnach selbstständig arbeitende technische Gebilde.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Verschiedene Automatisierungsstufen

Quelle: Wambach, R., 10.02.2005, S. 1

In der Tabelle 1 sind die verschiedenen Automatisierungsstufen gegenübergestellt. Das sind:

Automatisierung:

Die Arbeitsprozesse laufen unter Anwendung technischer Mittel nach einem vorgegebenen Programm selbstständig und ohne menschlichen Eingriff ab. Der Mensch wird von monotonen Tätigkeiten, die im Zeittakt der Maschinen auszuführen sind, befreit und erhält eine überwachende Aufgabe.

Hantierung:

Von Hantierung wird gesprochen, wenn sowohl einzelne Operationen als auch der gesamte Arbeitsprozess vollständig durch den Menschen ausgeführt werden, wie z. B. im früheren Handwerk.

Mechanisierung:

Wenn Teilaufgaben einem Automaten übertragen und diese nicht mehr vom Menschen ausgeführt werden, spricht man von Mechanisierung. Die menschliche Arbeitskraft wird durch Maschinen ersetzt. Jedoch muss der vollständige Arbeitsprozess vom Menschen ausgeführt werden, weil er auf die durch Maschinen durchgeführten Teilaufgaben zurückgreift. Der Mensch ist in den Zeittakt der Maschine eingebunden, da diese Teilaufgaben zu Zeitpunkten, die durch die Maschine bestimmt sind, verrichtet werden.

Die Automatisierung befreit den Menschen von monotoner körperlicher Arbeit, die an den Zeittakt einer Maschine gebunden ist und bietet die Möglichkeit, die Arbeit „sich selbst erledigen zu lassen“. Mechanisierung entlastet den Menschen von körperlicher Arbeit.^[2]

1.2.2 Historische Begriffe

Ajax:

Der kleine Ajax bzw. Ajax, der Lokrer, ist Sohn des lokrischen Königs Oileus und griechischer Kämpfer vor Troja.^[3]

Aiolos:

Aiolos, der Erdzerstörer, ist der griechische Gott des Windes und wurde von Zeus als Herrscher über die einzelnen Winde eingesetzt.^[4]

Achaier:

In Homers Epen, der Ilias und der Odyssee, werden die gegen Troja ziehenden Griechen nach dem auf dem Peloponnes siedelnden Volksstamm der Achaier, nach Danaos, dem Stammvater von Menelaos und Agamemnon, als Danaer oder als Argiver benannt.^[5]

Argiver:

siehe Achaier

Athene:

(Pallas) Athene ist die Schutzgöttin der Stadt Athen, Göttin der Weisheit, der Kriegstaktik und Strategie sowie Schirmherrin der Künste und Wissenschaften. Auch ist Athene (als Gegnerin Trojas) in den Epen Homers die Schutzgöttin des Odysseus.^[6]

Bacchus:

Bacchus ist ein anderer Name für den in der griechischen Mythologie vorkommenden Gott Dionysos. Dionysos ist "Gott des Weines und der Vegetation" und in die römische Mythologie als Bacchus übernommen worden. Ihm zu Ehren wurden die Bacchanalien gefeiert, mit Weingenuss verbundene Feste, deren Teilnehmer die Bacchanten waren.^[7]

Danaer:

siehe Achaier

Heron/Hero:

Es gab ca. 18 Griechen, die unter dem Namen Heron Werke verfassten. Der in dieser Untersuchung benannte ist als Heron von Alexandria bekannt.^[8]

Lokrer:

Lokris war eine Region der Antike, die in Mittelgriechenland lag.^[9]

Nauplios:

Nauplios ist König von Euböa und der Vater von Palamedes. Zusammen mit seinen Söhnen nahm er am Trojanischen Krieg teil.^[10]

Nike:

Nike ist eine Siegesgöttin aus der griechischen Mythologie und wird mit Flügeln dargestellt.^[11]

Palamedes:

Palamedes ist der Sohn von Nauplios und ein griechischer Sagenheld aus Nauplia. Er wurde im Kampf um Troja von den Griechen wegen angeblichen Verrates gesteinigt.^[12]

Poseidon:

Er ist in der griechischen Mythologie Bruder des Zeus und Gott des Meeres.^[13]

Zeus:

Zeus ist der oberste olympische Gott in der griechischen Mythologie.^[14]

2. Heron von Alexandria

2.1 Vorstellung des „mechanikos“

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Hypothetisches Bild des Heron von Alexandria

Quelle: o. V., Image of Heron of Alexandria

Die Abbildung 1 zeigt Heron, wie er ausgesehen haben könnte.

2.1.1 Sein Lebensumfeld

Heron von Alexandria, auch lateinisch Hero oder „mechanicus“ (Heron der Mechaniker bzw. der Maschinenmensch)^[15] genannt, lebte in Alexandria in Ägypten. Diese von Alexander dem Großen gegründete Stadt war in der Antike eine Metropole für Dichter und Denker. Heron unterrichtete dort am Museum (Museion).

Das Museion, das wahrscheinlich um 300 v. Chr. gegründet wurde, war bis in die Spätantike hinein die größte und bedeutendste wissenschaftliche Forschungsstätte der griechisch-römischen Welt.^[16]

Heron war ein gelehrter Wissenschaftler, Mathematiker, Physiker, Mechaniker, Naturforscher, Techniker und Ingenieur der Antike. Seine Schriften überlebten in lateinischen, griechischen und arabischen Übersetzungen.^[17]

2.1.2 Seine Lebensdaten und die „Heronische Frage“

Eine zuverlässige Information über die Lebensdaten von Heron gibt es nicht, sie sind nur ungenau definiert. Über diese so genannte „Heronische Frage“ befasste sich 1938 die moderne Naturwissenschaft.^[18]

Hinweise über die etwaige Bestimmung seiner Lebenszeit:

Im 1. Buch der „Mechanik“ befindet sich ein Hinweis auf Posidonius aus Apamea (135-51 v. Chr.). Dieser war der Lehrer Ciceros (106-43 v. Chr.). Somit kann Heron nicht früher als im 1. Jh. v. Chr. gelebt haben.^[19]

Heron beschreibt im Buch „Mechanik“ eine kleine, einschraubige Olivenpresse. Sie ersetzte die großen alten Pressen mit ihren langen Hebeln und Steinkisten seit dem Jahre 55 n. Chr. Plinius (ca. 23–79 n. Chr.) berichtete in seiner „Historia naturalis“, dass innerhalb der letzten 22 Jahre Pressen mit kleinen Presshebeln und kleinerem Presshaus mit kürzerer Spindel, die auf die Mitte des Pressdeckels drücken, erfunden wurden. Da Plinius dieses Werk 77 n. Chr. dem späteren Kaiser Titus (39–81 n. Chr.) überreichte, ist anzunehmen, dass Heron die Mechanica später als 55 n. Chr. schrieb. Es wird davon ausgegangen, dass die kleinen Schraubenpressen in Herons Zeit bekannt waren.

Dies wird ersichtlich, als dargestellt wurde, dass es noch viele andere Arten von Pressen gab, aber es nicht sinnvoll war, diese zu beschreiben, weil ihr Gebrauch verbreitet und allen geläufig war. Heron zeigte die gerade erwähnte Presse auf, weil sie eine neue Erfindung war.^[20]

Vitruv (ca. 80/70-ca. 10 v. Chr.) erwähnt Heron in der Aufzählung der griechischen Schriftsteller, die über Maschinen schrieben, nicht. Gegenüber Vitruvs genannten Maschinen enthalten Herons Werke entscheidende Verbesserungen. Heron musste daher später gelebt haben.^[21]

Heron stellte in der Dioptra eine Methode zur Vermessung der Distanzen von Orten dar, die nicht auf demselben Meridian liegen: die Entfernung von Rom nach Alexandria. Herangezogen wird hierzu die jeweilige Ortszeit des Eintritts der Mond-finsternis, die an allen Orten der Erde gleichzeitig auftritt. Die Differenz in der Tageszeit (im Sonnenstand) ergibt den Längenunterschied auf der Erdkugel. Nur eine Mondfinsternis ereignete sich unter den geforderten Bedingungen zwischen 200 v. Chr. und 300 n. Chr. Nach Angaben der heutigen Astronomie war dies am 13. März 62 n. Chr. Die Dioptra musste daher später geschrieben sein.

Der Geograph Claudius Ptolemäus, der ca. um die Mitte des 2. Jh. n. Chr. Werke verfasste, wendet verfeinerte Methoden an. Daher kann angenommen werden, dass Heron zwischen 50 und 120 n. Chr. lebte.^[22]

Dieses Beispiel deutet darauf hin, dass lebhafte Beziehungen zwischen Rom und Alexandria bestanden, sonst hätte man einen anderen bedeutenderen Ort wählen können, z. B. Athen, wenn Heron früher gelebt hätte.^[23]

Es ist ebenso anzunehmen, dass Heron früher als Claudius Ptolomäus (87-161 n. Chr.) lebte, weil er in der „Dioptra“ bei der Erforschung der Mondfinsternis noch die nach der geographischen Lage und den Jahreszeiten verschiedenen Stunden (1/12 Tag) zugrunde legte. Ptolomäus hingegen rechnete stets nach Äquatorialstunden. Wie Vitruv und Plinius nimmt Heron den Erdumfang noch nach Eratosthenes (275-194 v. Chr.) zu 252.000 Stadien an, obwohl er den ersten Ansatz des Posidonius zu 240.000 oder den zweiten zu 180.000 Stadien hätte annehmen können.

Ptolomäus brachte den zweiten Ansatz des Posidonius zur Geltung. Seiner Autorität würde Heron wohl gefolgt sein, wenn er mit ihm oder nach im gelebt hätte.^[24]

Heron verwendet in seinen Schriften römische Bezeichnungen für Gewichte und Maße, die ins Griechische übersetzt wurden. Auch bei technischen Ausdrücken erwähnt er die dem Griechischen entsprechenden lateinischen Bezeichnungen.^[25]

Die Sprache Herons lässt sich eindeutig der Zeit nach Diodoros von Sizilien zuordnen, dessen Geschichtswerk nach 54 v. Chr. verfasst wurde.^[26]

Aus diesen Gründen ist anzunehmen, dass Heron etwa in der 2. Hälfte des 1. Jh. n. Chr. lebte.

2.1.3 Geschichte, Herrschaftsverhältnisse und Religion

Kleopatra VII., die letzte Königin Ägyptens aus dem Hause der Ptolomäer, versucht, ein neues Großreich zu erschaffen, indem sie sich 47 v. Chr. mit dem römischen Feldherrn Julius Caesar verbündet. Nach der Ermordung Caesars lebt sie 41 v. Chr. mit dessen Nachfolger Marcus Antonius zusammen. Daraufhin wird dieser von den Gegnern in Rom zum Feind erklärt. 31 v. Chr. besiegen die Römer in der Schlacht bei Actium die Ägypter und Marcus Antonius. Kleopatra und Marcus Antonius nehmen sich das Leben, und Ägypten wird römische Provinz. Ägypten dient als Kornkammer Roms.

Die altägyptische Religion wird von der zunehmenden Verbreitung des Christentums verdrängt, Ägypten wird zum ersten christianisierten Land mit zahlreichen Einsiedeleien und Klöstern. Das Mönchtum entsteht, Tempel werden geschlossen, und im östlichen Teil des Landes hält der Islam Einzug.^[27]

Wenn Heron in der 2. Hälfte des 1. Jh. n. Chr. lebte, war dies zu einer Zeit, als Ägypten unter römischer Herrschaft stand. In dieser Zeit waren die römischen Kaiser Claudius (41-54 n. Chr.), Nero (54-68 n. Chr.), Galba, Otho und Vitellius (68/69 n. Chr.), Vespasian (69-79 n. Chr.), Titus (79-81 n. Chr.), Domitian (81-96 n. Chr.), Nerva (96-98 n. Chr.) und Trajan (98-117 n. Chr.) an der Macht.^[28]

2.2 Vorstellung einiger Erfindungen

Vorstellung einiger Erfindungen anhand seiner Bücher: Berühmt wurde er durch seine ca. 13 Werke^[29] auf verschiedenen Gebieten:

2.2.1 Mathematische Schriften

Metrica:

Sie liegt im griechischen Originalwortlaut vor^[30] und besteht aus drei Büchern über Flächen- und Körperberechnungen:

1. Buch: Es beinhaltet die Flächenberechnung von Dreiecken (bekannt als Heronsche Formel), Vierecken und anderen Polygonen mit 4 bis 12 Seiten, Oberflächen von Pyramiden, Kegeln, Zylindern, Prismen, Kugeln usw.
2. Buch: Die Volumina von Kegeln, Zylindern, Prismen, Pyramiden wurden bestimmt bzw. Pyramiden und Obelisken vermessen.
3. Buch: Methoden zur Aufteilung von Flächen und Volumina in bestimmten Verhältnissen und zum Auffinden der dritten Wurzel einer Zahl sowie die Berechnung der dritten Wurzel aus 100 werden aufgezeigt.^[31]

Geometrica:

Diese Schrift liegt in Auszügen mit späterer Bearbeitung im griechischen Wortlaut vor.^[32] Sie soll auf dem 1. Kapitel der Metrica beruhen und beinhaltet eine Formelsammlung, mathematische Untersuchungen von Beziehungen, Massen und Eigenschaften von Punkten, Linien, Winkeln und Körpern.^[33]

Stereometrica:

Diese Schrift liegt in Auszügen mit späterer Bearbeitung im griechischen Wortlaut vor.^[34] Sie soll im 2. Kapitel der Metrica beschrieben sein und handelt über Raumgeometrie, z. B. die:

- Theorie der Messung von Kugeln, Kegeln, Pyramiden usw.,
- Berechnung der Sitzplatzanzahl in einem Theater,
- Berechnung der Gefäßanzahl, die in einem Schiffsladeraum von gegebenem Tiefgang, Breite und Länge untergebracht werden können,
- Berechnung der Anzahl von Dachziegeln, die benötigt werden, um ein Gebäude von vorliegenden Abmessungen und bestimmter Gestalt abzudecken.^[35]

Mensurae:

Die Mensurae soll auf der Stereometrica und Metrica basieren und behandelt Dinge, die dem Messen dienen.^[36]

Catoptrica:

Sie ist eine Übersetzung des ursprünglich griechischen Textes aus dem Arabischen ins mittelalterliche Latein und behandelt die Theorie der Spiegel, der Reflexion von Lichtstrahlen an Spiegeln, theoretische Überlegungen über den Sehvorgang und über die Lichtausbreitung. Sie beinhaltet z. B.:

- Erläuterung von Spiegelarten: u. a. konkave, konvexe, theatralische Spiegel,
- Erzeugung von optischen Lichtstrahlen bei der Theater-vorführung (Bühnenblitze),
- Geradlinigkeit der Lichtstrahlen und Reflexionsgesetz,
- Phänomen der Brechung, wobei zur Erklärung bestimmter Effekte die Annahme des kürzesten Lichtweges benutzt wird.^[37]

Definitiones:

Dieses Buch enthält eine Sammlung von 133 geometrischen Definitionen, wie Punkten, Linien etc. Es liegt im griechischen Originalwortlaut vor.^[38]

2.2.2 Mechanische Schriften

Mechanica:

Die Mechanica ist aus dem Griechischen ins Arabische übertragen und besteht aus drei Büchern über das Bewegen schwerer Lasten mit kleinstem Aufwand.

1. Buch: Es beschreibt theoretische Prinzipien, Übersetzungs-verhältnisse und ihre Anwendungen, erklärt das Parallelogramm der Kräfte, die maßstäbliche Vergrößerung oder Verkleinerung von Figuren, den Gebrauch eines Pantographen mit zwei Zahnstangen-getrieben, die in einem festen Verhältnis zueinander stehen und mit einer Vorrichtung, um dreidimensionale Gegenstände maßstäblich zu vergrößern oder zu verkleinern, einige Rollen, den Untersetzungseffekt von Flaschenzuganordnungen, die Schwerpunkt-bestimmung und die Belastungsverteilung.

[...]

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^[1] vgl. o. V., Heron von Alexandrien, 26.06.2004

^[2] vgl. Wambach, R., 10.02.2005, S. 1

^[3] vgl. o. V., Wikipedia, Ajax der Kleine, 09.08.2006

^[4] vgl. o. V., Wikipedia, Aiolos, 18.10.2006

^[5] vgl. o. V., Wikipedia, Griechen, 10.11.2006

^[6] vgl. o. V., Wikipedia, Athene, 17.11.2006

^[7] vgl. o. V., Wikipedia, Bakchos, 14.10.2006

^[8] vgl. o. V., Hero (Heron) von Alexandria (20-62 n. Chr.), 2000

^[9] vgl. o. V., Wikipedia, Lokris, 08.09.2006

^[10] vgl. o. V., Wikipedia, Nauplios, 26.09.2006

^[11] vgl. o. V., Wikipedia, Nike, 25.10.2006

^[12] vgl. o. V., Wikipedia, Nauplios, 26.09.2006; o. V., Wikipedia, Palamedes, 10.08.2006

^[13] vgl. o. V., Wikipedia, Poseidon, 16.11.2006

^[14] vgl. o. V., Wikipedia, Zeus, 15.11.2006

^[15] vgl. Landels, J. G., 1979, S. 242

^[16] vgl. Förderer, T.; o. V., 60 n. Chr. (Heron von Alexandrien), 09.02.2006; Schürmann, A., 1991, S. 1

^[17] vgl. o. V., Heron von Alexandrien, 26.06.2004

^[18] vgl. Landels, J. G., 1979, S. 243

^[19] vgl. Beck, T., 1909a, S. 84

^[20] vgl. Beck, T., 1909a, S. 84 f; Schmidt, W., 1899a, S. XXIV

^[21] vgl. Krafft, F., 1973, S. 14 f

^[22] vgl. Krafft, F., 1973, S. 16; Landels, J. G., 1979, S. 243

^[23] vgl. Schmidt, W., 1899a, S. XIII

^[24] vgl. Beck, T., 1909a, S. 85

^[25] vgl. Landels, J. G., 1979, S. 242 f

^[26] vgl. Krafft, F., 1985, S. 57

^[27] vgl. o. V., Geschichte Ägyptens, 1999-2006; Strelau, U.

^[28] vgl. Christ, K., 2005, S. 207 ff

^[29] vgl. o. V., Heron, Juli 2004

^[30] vgl. Krafft, F., 1985, S. 77

^[31] vgl. o. V., Heron von Alexandrien, 26.06.2004

^[32] vgl. Krafft, F., 1985, S. 77

^[33] vgl. Förderer, T.; o. V., Hero (Heron) von Alexandria (20–62 n. Chr.), 2000; o. V., Heron von Alexandrien, 26.06.2004

^[34] vgl. Krafft, F., 1985, S. 77

^[35] vgl. Landels, J. G., 1979, S. 253; o. V., Heron von Alexandrien, 26.06.2004

^[36] vgl. o. V., Heron von Alexandrien, 26.06.2004

^[37] vgl. Jahnke, H. N.; Landels, J. G., 1979, S. 251; o. V., Heron von Alexandrien, 26.06.2004

^[38] vgl. Krafft, F., 1985, S. 77; o. V., Heron von Alexandrien, 26.06.2004