Muy pocos pueden superar el ingenio del gran Arquímedes. Ingeniero, inventor, astrónomo y matemático de la antigua Grecia, es conocido por haber ideado una serie de conceptos matemáticos, como los infinitesimales y el método de agotamiento (para determinar famosos teoremas geométricos, como el área de un círculo), la aproximación del valor de pi y un sistema de exponenciación para definir números muy grandes. Estos brillantes «inventos» se complementan en el plano de la ingeniería con un conjunto de inventos mecánicos que van desde las bombas de tornillo hasta las máquinas de guerra. Sobra decir que a nosotros nos interesan más estos artilugios mecanizados, así que, hablemos de los tres fascinantes inventos de Arquímedes que todavía nos impresionan por su alcance de «modernidad».
1- Tornillo de Arquímedes
El tornillo de Arquímedes, un dispositivo ingenioso, consistía en un mecanismo de tornillo dentro de una carcasa hueca. Este tornillo podía girar utilizando la fuerza del viento (a través de un molino de viento) o mediante el trabajo manual (presumiblemente a través de una palanca en la parte superior). Así, cuando el eje realizaba su movimiento de giro, el extremo inferior del mecanismo recogía volúmenes de agua. En esencia, el volumen de agua viajaba a través de la carcasa en contra de la gravedad, y finalmente llegaba a los canales de riego del nivel superior. Esto permitía a los agricultores rescatar el valioso agua de varias zonas de bajo nivel, incluidas las minas y los barrancos.
Desde el punto de vista de la ingeniería, podría haber dos variantes del diseño del tornillo de Arquímedes, una de ellas con un tornillo móvil dentro de una carcasa fija, y la otra con un tornillo giratorio que se movía junto con una carcasa giratoria. En cualquiera de los dos casos, lo más probable es que el tornillo de arquímedes estuviera unido a la sección interior de la carcasa con el uso de resina de brea. También debió de haber casos en los que todo el artilugio se creó como un conjunto, con la pieza singular hecha de bronce.
Curiosamente, desde el punto de vista literario, el escritor griego Ateneo de Naucratis mencionó que el Tornillo de Arquímedes se construyó por necesidad para drenar el agua del que posiblemente fuera el mayor barco del mundo antiguo: la Siracusa. Esta enorme embarcación marina (también diseñada por el propio Arquímedes) podía albergar a más de 600 personas y, además, contaba con instalaciones a bordo como decoraciones de jardín, un gimnasio y un templo de Afrodita. Sin embargo, el problema radicaba en que la gigantesca nave seguía perdiendo agua a través del casco. Así que, como solución ingeniosa, el tornillo de Arquímedes podía eliminar el agua de la sentina contra la gravedad para mantener el barco a flote de forma segura.
2- La garra de Arquímedes
Mientras que el mencionado tornillo de Arquímedes posiblemente desempeñaba su papel en las medidas de seguridad de los barcos, la garra de Arquímedes cumplía un propósito bastante opuesto. La máquina militar fue descrita por los escritores antiguos como una especie de mecanismo similar a una grúa con un gancho suspendido. Así, cuando se activaba la garra (posiblemente por medio de una palanca gigante que requería muchos hombres para su funcionamiento), este gancho colgante podía levantar físicamente el barco sujetándose a la proa. El impulso de este enorme gancho podía entonces derribar y hundir el barco (o incluso perturbar el agua cercana para desestabilizar el barco flotante).
La garra de Arquímedes se usó para defender las murallas de Siracusa del asalto naval tuvo un efecto devastador sobre la flota romana atacante. El historiador griego Polibio describió la construcción y el funcionamiento de la garra:
…dejaba caer una mano de hierro que se balanceaba sobre una cadena, con la cual el hombre que guiaba la grúa, habiendo sujetado alguna parte de la proa en la que podía agarrarse, presionaba hacia abajo la palanca de la máquina en el interior de la pared; y cuando había levantado así la proa y hecho que el barco descansara erguido sobre su popa, sujetaba la palanca de su máquina para que no pudiera moverse; y luego aflojaba de repente la mano y la cadena por medio de una cuerda y una polea. Polibio, Historias, 8.8
Estas máquinas se utilizaron durante la Segunda Guerra Púnica, en el año 214 a.C., cuando la República Romana atacó Siracusa con una flota de 60 barcos al mando de Marco Marcelo. Su impacto en la armada romana fue catastrófico:
El resultado fue que muchos de los barcos se escoraron y cayeron sobre sus costados: algunos volcaron completamente; mientras que el mayor número, al descender sus proas repentinamente desde una altura, se sumergieron en el mar, embarcaron una gran cantidad de agua y se convirtieron en una escena de la mayor confusión. Polibio, Historias, 8.8
Según Polibio, la garra no fue el único invento defensivo de Arquímedes utilizado contra el ataque romano. La muralla de la ciudad estaba cubierta de catapultas de distinto alcance y, para defenderse de los desembarcos, las murallas tenían brechas estrechas que permitían a los arqueros del interior de la muralla atacar a la fuerza de desembarco.
De hecho, según Livio, la Garra de Arquímedes fue una de esas máquinas de guerra instrumentales que hicieron posible los contraataques contra la armada romana invasora, durante el sangriento asedio de Siracusa que tuvo lugar durante dos años, entre el 214 y el 212 a.C. El historiador de la antigüedad describe cómo los aparatos se utilizaron durante la cobertura de la noche, mientras la flota romana de más de 60 quinquerremes dirigida por Marco Claudio Marcelo avanzaba contra las murallas de la ciudad. Livio incluso tomó nota de la eficacia de esta estratagema táctica que contribuyó a las grandes pérdidas romanas durante las fases iniciales del conflicto.
3- El rayo de la muerte de Arquímedes
Aunque el nombre alude sin duda a un tópico común de Steampunk/ciencia ficción, el invento del Rayo de la Muerte de Arquímedes ha sido objeto de innumerables debates históricos que han tratado de probar o refutar su existencia o, al menos, su eficacia. En cualquier caso, el uso del llamado mecanismo del Rayo de la Muerte fue mencionado por primera vez por el historiador Galeno, 350 años después del asedio romano a la ciudad natal de Arquímedes, Siracusa.
Según los relatos antiguos, Arquímedes, ya afamado inventor de la ciudad-estado mediterránea de Siracusa, destruyó con su ingenio el poderío naval de los romanos. En el año 212 a.C., Roma había sitiado Siracusa en el transcurso de la Segunda Guerra Púnica. El genio matemático siciliano asaltó primero la flotilla romana con catapultas y enormes grúas equipadas con garfios. A continuación, Arquímedes desplegó su arma de resistencia: un gigantesco espejo redondo, flanqueado por otros más pequeños. Las superficies reflectantes concentraban los rayos del sol en los barcos de madera, formando un láser primitivo. El rayo solar de la muerte se concentró lo suficiente como para encender una llama y quemar toda la flota romana.
Según el autor bizantino Tzetzes, construyó una especie de espejo hexagonal y con un intervalo proporcional al tamaño del espejo. Arquímedes colocó pequeños espejos similares con cuatro bordes, que se movían mediante eslabones y una especie de bisagra. Hizo del cristal el centro de los rayos del sol, logrando concentrar la energía en un rayo y reduciendo los barcos a cenizas asumiendo el nombre de «El rayo de la muerte de Arquímedes.»
¿Como funciona el rayo de la muerte de Arquímedes?
En términos de diseño, la configuración del arma posiblemente implicaba una serie de espejos que reflejaban colectivamente la luz solar concentrada sobre las naves romanas. Como resultado, la forma concentrada de la luz afectaba a un aumento de la temperatura, lo que en última instancia conducía a la quema de las velas de naves a distancia.
Los científicos modernos son más escépticos. Los investigadores del siglo XX han comprobado si tal arma antigua era posible. Los resultados fueron dispares. Un equipo del MIT intentó encender un barco de madera falso en 2005, pero sólo pudo producir humo.
En 1973, el científico griego Ioannis Sakkas realizó un experimento en la base naval de Skaramagas, cerca de Atenas, utilizando 7o espejos recubiertos de cobre, del tipo que habría existido en la época de Arquímedes. Redirigió la luz del sol hacia un simulacro de barco de madera contrachapada a 60 metros de distancia. El modelo estalló en llamas a los pocos segundos. Pero los barcos romanos eran más grandes y estaban hechos de cedro más resistente, lo que sugiere que no se habrían incendiado.
Otros han intentado copiar el experimento. En 2006, un profesor del MIT y sus estudiantes intentaron construir un conjunto solar arquimédico con los mismos materiales disponibles en la Siracusa del siglo III a.C. Utilizaron materiales encontrados en una vasija romana, principalmente madera y goma de roble empapada en brea. Se fabricó un espejo parabólico para recrear el antiguo láser solar. Pero el equipo no consiguió producir la combustión que esperaba. No produjeron más que humo a una distancia de 50 metros de los barcos y sólo lograron la ignición a 25 metros.
Aunque otros investigadores han tenido más éxito con la recreación de los espejos de Arquímedes, nadie ha conseguido el mismo éxito que se dice que creó. Es probable que el antiguo rayo de la muerte de Arquímedes sea un mito. Pero el hecho de que el mito sea tan ampliamente creído es más un testimonio de la leyenda del genio de Arquímedes que de la plausibilidad tecnológica del armamento solar de la época romana.