Звісно, людство цікавилося технічними покращеннями ще з тих часів, коли перші люди навчилися користуватися вогнем для приготування їжі й виготовляти прості інструменти, вдаряючи каменем по каменю. Але стійкий інтелектуальний снобізм класичної інтелігенції не давав філософам на кшталт Платона та Арістотеля спрямувати свої теорії в бік технічного застосування.
Хоча в елліністичні часи ця упередженість не зникла, вона стала менш впливовою. Фактично люди, навіть простого походження, могли стати знаменитими як винахідники. Хорошим прикладом є син перукаря Ктезібій Александрійський, який близько 250 року до н. е. винайшов всмоктувальний та нагнітальний насоси, а також водяний годинник, що відраховував час точніше за попередні, підтримуючи постійний рівень води в посудині, з якої витікала вода. Ктезібій став таким відомим, що його ще два століття по тому згадував римлянин Вітрувій у своєму трактаті «Про архітектуру».
Важливо, що деякі технології в Елліністичну епоху розробляли науковці, які також систематично виконували наукові дослідження, що, своєю чергою, іноді самі приходили на допомогу технологіям. Наприклад, Філон Візантійський, який жив в Александрії близько 250 року до н. е. і був військовим інженером, у своїй «Механіці» (роботі, що ґрунтується почасти на творах Ктезібія) писав про будівництво портів, фортифікації, облоги та катапульти. Але у «Пневматиці» Філон також навів експериментальні аргументи на користь поглядів Анаксімена, Арістотеля та Стратона, що повітря реальне. Наприклад, якщо занурити у воду порожню пляшку з відкритим горлечком, повернутим донизу, вода до неї не потече, бо повітрю в пляшці буде нікуди вийти; а от якщо отвір буде розташований так, щоб повітря могло виходити, тоді вода потече й заповнить пляшку6.
Було одне практично важливе наукове питання, до якого давньогрецькі вчені поверталися знову і знову навіть у Римський період: поведінка світла. Інтерес цей виник ще до початку Елліністичної доби з роботи Евкліда.
Про життя Евкліда відомо небагато. Вважають, що він жив за часів Птолемея I і, можливо, започаткував вивчення математики в Александрійському мусейоні. Найвідомішою його роботою є «Начала»7, що починається низкою геометричних визначень, аксіом та постулатів і продовжується більш-менш ретельно виписаними доведеннями дедалі складніших теорем. Але Евклід також написав «Оптику», присвячену перспективі, а ще його ім’я пов’язують із «Катоприкою», що вивчає віддзеркалення, хоч сучасні історики й не вірять у його авторство цієї роботи.
У віддзеркаленні справді є щось особливе. Коли дивишся на відбиття якогось маленького об’єкта у пласкому дзеркалі, то бачиш його в певній точці, а не по всьому дзеркалу. Але ж можна накреслити багато траєкторій променя світла від цього об’єкта до різноманітних точок дзеркала, а потім до ока[6]. Вочевидь, насправді залучена лише одна траєкторія променя світла, яка зумовлює відбиття в тій точці, де ця траєкторія перетинається з дзеркалом. Але що визначає розташування цієї точки на дзеркалі? У «Катоптриці» з’являється основний принцип, який відповідає на це запитання: кути, що утворює промінь світла із пласким дзеркалом, коли він падає на нього й коли відбивається, рівні. Цій умові відповідає лише одна траєкторія світла.
Ми не знаємо, хто саме в Елліністичну еру насправді відкрив цей принцип. Однак ми точно знаємо, що близько 60 року н. е. Герон Александрійський у своїй «Катоприці» навів математичне доведення правила рівних кутів, яке спирається на припущення, що шлях, пройдений променем світла від об’єкта до дзеркала, а потім до ока спостерігача, є шляхом найкоротшої довжини (див. технічну примітку 8). Обґрунтовуючи цей принцип, Герон вдовольнився лише словами: «Усі погоджуються, що Природа не робить нічого просто так і не напружує сили без потреби»8. Можливо, на нього вплинула телеологія Арістотеля – усе відбувається з якоюсь метою. Але Герон мав рацію: як ми побачимо нижче, у розділі 14, у XVII столітті Гюйґенс зумів вивести принцип найкоротшої відстані (насправді найкоротшого часу) із хвильової природи світла. Той самий Герон, який вивчав основи оптики, винайшов завдяки цим знанням практичний інструмент – теодоліт, а також пояснив дію сифонів і спроектував військові катапульти та примітивний паровий двигун.
Близько 150 року н. е. оптику в Александрії став вивчати видатний астроном Клавдій Птолемей (не родич царів). Його твір «Оптика» зберігся в латинському перекладі втраченої арабської версії втраченого давньогрецького оригіналу (а може, і втраченого проміжного сирійського варіанту). У цьому творі Птолемей описав обчислення, що підтверджували правило рівних кутів Евкліда та Герона. Він також застосував це правило до відбиття від кривих дзеркал на кшталт тих, що можна знайти сьогодні в парках розваг. Він правильно розумів, що відбиття у кривому дзеркалі точно такі самі, як якби це дзеркало було якоюсь площиною, дотичною до справжнього дзеркала в точці відбиття.