Техника в Римском государстве достигла своего расцвета между началом гражданских войн в Риме (около 100 г. до н. э.) и правлением Траяна (98—117 гг.).

Общие черты Римская культура широко распространилась в Европе и Средиземноморье благодаря созданию эффективной структуры управления, единой системы права, а также благодаря умениям римских техников и инженеров. Значительная часть римских научных и технических новшеств и достижений была создана ещё древнегреческой культурой в эллинистический период (конец IV—II вв. до н. э.).

В римское время не появилось выдающихся изобретений в области сельского хозяйства, обработки металлов, изготовления керамики и тканей, подобных тем, что были созданы в эпоху неолита и в бронзовом веке цивилизациями Египта и Ближнего Востока, однако римляне смогли развить и усовершенствовать известные им технологии. Греческое культурное пространство восточного Средиземноморья дало римским инженерам знания основ математических, естественных и прочих наук, которые позволили им коренным образом улучшить производство энергии, агротехнику, горное дело и металлообработку, изготовление стекла, керамики и тканей, транспортное дело, судостроение, инфраструктуру, строительное дело, массовое производство товаров, связь и торговлю.

Хотя в период Римской империи в некоторых областях хозяйства были предпосылки к началу промышленной революции, римское общество так и осталось на доиндустриальном уровне: машины были практически не развиты, использовался труд рабов. Научные, экономические и социальные причины такого пути развития, характеризуемого историками как стагнация античной технологии, являются предметом дальнейшего технико-исторического исследования.

Источниковая база Письменные источники по истории римской техники в значительной степени утрачены. Исключениями являются технические сочинения таких авторов, как Витрувий, а также трактаты естественного и технического содержания, как, например, труды Плиния. Кроме того, информация о римской технике и технологиях содержится в исторических и научных текстах, а также в стихотворениях римских поэтов. К сожалению, практически все они дошли до нас в средневековых списках, точность передачи оригинала в которых нередко находится под сомнением. В отличие от исторической науки в целом, для изучения истории техники больший интерес часто представляют не письменные источники, а сохранившиеся приборы, инструменты, средства передвижения и другие археологические находки, а также античные изображения.

Анализ и реконструкция римской техники при помощи археологических находок осложняется тем, что наряду с камнем (применявшимся, например, при строительстве мельниц и маслобоен), железом и бронзой для создания многих аппаратов использовались и недолговечные материалы, такие как дерево. Здесь исследователь часто вынужден обращаться к изображениям и описаниям римского времени, чтобы воссоздать облик плохо сохранившихся деталей. Тем не менее, металлические приборы и инструменты в изобилии попадаются исследователям при раскопках римских городов и вилл. Благодаря этому технологии и механизмы, использовавшиеся римскими предприятиями (в частности, мельницами, бронзолитейными и гончарными мастерскими), нередко могут быть изучены и воссозданы в рамках экспериментальной археологии.

Основы математики

Хотя уже в римское время были известны позиционные системы счисления, являвшиеся более совершенными и напоминавшие современную десятичную систему, консервативные римляне предпочитали пользоваться традиционной системой счета, в которой числа записывались как последовательности повторяющихся букв.

Для практических вычислений (в частности, основных арифметических действий) римская система счисления не подходила. С этой целью использовалась счётная доска (абак), с помощью которой обозначались единицы, десятки, сотни и прочие разряды чисел. Таким образом, не только инженеры и техники, но и коммерсанты, ремесленники и рыночные торговцы имели возможность легко производить элементарные вычисления.

Для повседневных (например, торговых) вычислений римляне создали переносной вариант абака из бронзы, который легко помещался в сумке и позволял с помощью небольших камешков () производить не только основные арифметические действия, но и вычисления с дробями. В принципе, абак можно было использовать в рамках любой системы счисления. Особый успех римлян заключался в стандартизации необозримого числа возможных дробей, которые могли найти применение в мире торговли — унция была приведена к единому значению.

В римском мире для монет, мер и весов использовалась двенадцатеричная система, которая первоначально появилась в Египте и Вавилоне, была распространена по всему Средиземноморью и достигла Рима благодаря финикийским купцам и греческим колонистам Южной Италии. Наряду с измерением веса в унциях для этой системы были характерны также дроби с знаменателем 12, что упрощало действия с дробями. В качестве «промежуточной памяти» при умножении или делении больших чисел часто служили загибающие фаланги пальцев рабы, которые таким образом служили своим хозяевам подручным средством для фиксации чисел.

В то время как коммерсанты, ремесленники и техники производили вычисления с помощью унций, в некоторых областях были обычными более точные меры веса. Например, в сфере точной механики и при прокладке труб использовался палец (), составлявший 1/16 фута.

В других областях римляне также демонстрировали интерес прежде всего к практическому применению математических знаний: так, они знали приближенное значение π и использовали его помимо прочего для вычисления сечений труб. Римские землемеры, невзирая на простую конструкцию их приборов, могли определять углы, подъемы и наклоны.

Источники энергии

В Римской империи существовало пять источников энергии: мускульная сила людей, животных, энергия воды (со времен Августа), топливо (дерево и древесный уголь) и энергия ветра. Последняя применялась лишь в мореплавании, вероятно, потому что быстро меняющееся направление ветра считалось препятствием для создания механизмов. В производстве не использовалась и энергия пара, теоретически известная ещё с эллинистических времён. Низкий уровень механизации римской экономики не позволял рассматривать освоение новых источников энергии и замену ручного труда машинным в качестве возможного шага к повышению производительности.

Многие механизмы приводились в движение физической силой человека — например, гончарные круги или строительные краны, часто перемещавшие тяжелые грузы с помощью ходовых колёс. Правда, торговые суда были оснащены парусами для использования ветра, но военные корабли, которые должны были маневрировать независимо от ветра, наряду с грузовыми судами и лодками приводились в движение командой гребцов. Транспортировку грузов в римских городах также производили в основном носильщики. Из-за обилия узких переулков наиболее предпочтительным средством передвижения для состоятельных граждан был паланкин.

Как и по всему Средиземноморью, в Римском государстве использовалась тягловая и подъемная сила животных — прежде всего быков, ослов и мулов, — которые применялись в сельском хозяйстве и в качестве транспорта. Использование лошадей поначалу ограничивалось военной сферой и скачками, однако со временем увеличилась и их роль в транспорте.

Благодаря так называемой «помпейской мельнице», которая впервые использовала принцип вращательного движения, удалось заменить утомительный и монотонный труд людей применением ослов и лошадей. Часто с этой целью использовались старые и обессилевшие животные.

Римские источники отражают использование гидравлической энергии для подачи воды с помощью колёс, а также её применение в водяных мельницах. Витрувий описывает водяные колёса, приводимые в движение течением рекиВитрувий, «Десять книг об архитектуре» (10, 5, 1).; они представляли собой несложный механизм, в котором ведущее колесо служило одновременно и подливным. Водяные мельницы были менее экономичными — чтобы передавать жернову энергию вращения, требовался соответствующий механизм с зубчатыми колёсами.

В Риме было возведено множество водяных мельниц, располагавшихся на склоне холма Яникул, близ Тибра, и получавших воду из акведука. В поздней Римской империи вблизи от Арелата (Галлия) появился похожий комплекс с восемью водяными мельницами на крутом склоне. Здесь постоянный приток воды также обеспечивался акведуком. Источники эпохи Меровингов позволяют сделать вывод, что водяные мельницы часто использовались в Галлии времен поздней античности. Палладий рекомендовал землевладельцам строительство таких мельниц, чтобы иметь возможность молоть зерно без применения мускульной силы людей и животныхПалладий, «О земледелии» (1, 41)..

После того как во время нашествия готов в 537 году мельницы на Яникуле были разрушены, по приказу византийского полководца Велисария на двух крепко пришвартованных кораблях были сооружены водяные мельницы. Сильное течение Тибра создавало идеальные условия для использования таких корабельных мельниц, и их число начало быстро увеличиваться, чтобы обеспечить потребности римского населения. Эта необычная разновидность водяных мельниц активно использовалась в течение всего Средневековья; последние такие мельницы прекратили свою работу в Риме только в начале XIX века.

Кроме помола зерна, энергия воды использовалась в римское время также для распила каменных и мраморных блоков. Механическое распиливание мрамора с использованием обычного для водяных мельниц вращательного движения было невозможно; для этого требовалось движение пилы взад-вперёд. Первый достоверно известный механизм трансмиссии для этой цели являлся частью водяной мельницы в Иераполе (конец III в.). Похожие кривошипно-шатунные механизмы для передачи энергии, пусть и без зубчатой передачи, известны благодаря археологическим раскопкам римских мельниц VI в. в Герасе (Иордания) и Эфесе (Турция). Стихотворение Авсония «Мозелла» конца IV в. является письменным свидетельством, из которого известно о существовании водяных мельниц для распилки мрамора вблизи Трира. В сочинении Григория Нисского того же времени указывается на существование обрабатывающих мрамор мельниц в окрестностях Анатолии, поэтому можно предположить широкое распространение таких мельниц в поздней Римской империи.

В качестве топлива применялись в основном дерево и древесный уголь. Изредка также использовался каменный уголь, в основном в местностях, где залежи располагались близко к поверхности и его добыча практически не составляла трудностей. Однако к этому ископаемому топливу прибегали лишь в случае острой нехватки дерева, так как его использование приводило в том числе к расплавлению меди и ухудшению качества медных предметов.

Наряду с домашними хозяйствами, готовившими пищу на огне, в топливе нуждались прежде всего ремесленные мастерские, в том числе для выплавки руды, ковки железа и изготовления керамики и стекла. Кроме того, в эпоху империи активными потребителями топлива становятся термы, использовавшие его для отопления с помощью гипокауста. Несмотря на значительную потребность в лесе, постоянного лесного хозяйства не велось, и во многих областях лес существенно пострадал или даже был полностью вырублен. Однако в античной Греции уже существовали частные имения, специализировавшиеся на производстве топлива.

Освещение

Система освещения принадлежит к тем отраслям техники, где римляне не изобрели практически ничего нового. В качестве источников искусственного света использовались огонь очага, сосновые лучины, смоляные факелы, масляные лампы, реже — свечи из сала или воска.

Для уличного освещения применялись прежде всего смоляные факелы, хорошо противостоявшие ветру. Наряду с ними были известны и фонари по типу современных штормовых ламп со стенками из тонких роговых пластинок, внутри которых зажигалась свеча. Такие фонари были найдены в Помпеях на телах жертв извержения Везувия, пытавшихся убежать из гибнущего города.