Представим себе балку, лежащую между двумя колоннами. Компьютерный анализ покажет, какие нагрузки она несет в разных ее частях. Чем длиннее балка, тем больше сжатие ее верхней части, а на нижнюю часть одновременно с этим заметно увеличивается давление. Камень — слишком слабый материал, чтобы выдержать такие нагрузки, и когда их значения преодолевают критические отметки, балка падает. По этой причине балку поддерживают колонны, установленные через определенные (заранее рассчитанные) промежутки.
Греки, благодаря балкам и колоннам, научились гениально использовать естественный свет, попадающий во внутренние помещения. Но эти ухищрения были временной мерой. Чтобы преодолеть ограничения материала, требовалось новое изобретение, которым стала арка. Честно говоря, удивительно, что его авторство принадлежит не грекам, столь искушенным в геометрии. Но дело в том, что изобретение арки — это не открытие, а инженерное усовершенствование строительной конструкции. Столь неблагородным делом не стали заниматься ни в Греции, ни в Перу. Арка появилась в древнеримской империи, культура которой была более практичной.
Акведук, построенный в 100 году, во время правления императора Траяна, в испанском городе Сеговия, представляет собой надземную часть водопроводной системы. По ней воды реки Рио-Фрио подаются от ее истока в горах Сьерра-Невада на 16 километров вглубь континента. Длина акведука 728 метров. Конструктивно он представляет собой более ста двойных двух-ярусных полукруглых арок. Это грандиозное сооружение выстроено из неотесанных гранитных блоков, без извести и цемента. На протяжении двух тысячелетий колоссальные размеры и гигантские пропорции акведука вызывают у испанских и мавританских граждан благоговейный трепет, поэтому они прозвали его эль-Пуэнте-дель Диабло («Мост Дьявола»).
Нас, привыкших к водопроводной воде, сегодня больше восхищает внешний вид этой конструкции, чем ее назначение. Мы не думаем о том, что городская цивилизация представляет собой сложнейшую систему, которая существует благодаря тому, что ее разрабатывали самые квалифицированные и одаренные люди. Римский акведук в Сеговии напоминает нам об этом.
Римляне не сразу смогли создать каменную арку. Первые круглые конструкции были построены из бетона. Благодаря особой форме арки нагрузка равномерно распределяется по всей ее поверхности, а не концентрируется в середине. Это и позволяет собирать арку из отдельных блоков, точно рассчитав суммы всех нагрузок, которые будет нести каждый. В этом смысле полукруглые своды — триумф интеллектуального метода, который позволяет собирать блоки в разных комбинациях, увеличивая несущую способность перекрытия.