Являясь наследницей античной культуры Римской империи, Византия тем не менее в искусстве и архитектуре отличалась только ей свойственными чертами. Эти особенности были обусловлены значительным влиянием культур завоеванных народов. Архитектура Константинополя существенно отличалась от архитектуры античного Рима. Она сделала огромный шаг вперед как в конструктивном отношении, так и в плане освоения масштабных внутренних пространств.
Самые яркие памятники архитектуры относятся ко времени расцвета империи в VI в. при Юстиниане. Экономический и культурный подъем позволил возводить по-римски огромные здания. Однако конструктивные приемы и техника строительства здесь были свои.
По общему уровню образованности населения Византия в то время превосходила императорский Рим. В Византии существовали два уровня школ: начальный и средний. Дальнейшее образование желающие либо получали самостоятельно в библиотеках, либо обращались к преподавателям за плату. Однако так же, как и в Риме, здесь в основном обучали грамоте, начальному счету, риторике, логике и еще некоторым философским дисциплинам.
Греческий язык заменил латынь. Библиотека в Александрии была разрушена арабами в 641 п, но большая часть греческих манускриптов еще хранилась в Константинополе до момента его захвата турками в 1453 г. Тогда было уничтожено 120 тыс. манускриптов. Несторианцы, которые преследовались греческой церковью, не сопротивлялись приходу арабов и служили у них переводчиками.
Благодаря несторианцам греческие тексты по философии, медицине и математике были переведены сначала на арамейский диалект (родственный древнееврейскому), затем на древнесирийский и, в конце концов, на арабский языки, что сохранило древние труды для последующих поколений. Некоторые из них были переведены непосредственно на латинский язык.
Однако ряд наиболее важных трудов, например «Альмагест» Птолемея и «Элементы» Эвклида, дошли до нас через арабские источники. В Византии по-прежнему изучали греческих философов и математиков. Развитие наук продолжалось, но сколько-нибудь существенного влияния на жизнь людей, производство или строительное дело не оказывало. Строительство осуществлялось эмпирическим путем, т.е. использовало накопленные практические знания предшествующих поколений.
Коренным отличием строительства в Византии был отказ от римского бетона. Все конструкции складывались либо из плинфы размером 35,5×35,5×5,1 см, либо из тесаного камня, как, например, в Армении или Грузии. Применялись облегченные конструкции из более легких пород камня, например вулканического туфа.
Особым достижением византийской архитектуры стало возведение купольных большепролетных конструкций на основе парусных сводов, опирающихся на отдельно стоящие четыре опоры, и создание крестово-купольной системы.
При первом рассмотрении работы купола заметно, что кольцевые усилия растяжения возникают в его нижней трети. Однако, если образующую купола уплостить, то можно добиться существенного снятия этих усилий. Но при этом возникают значительные усилия распора. Именно такие плоские купола были характерны для архитектуры Византии. Самый большой византийский купол принадлежал храму св. Софии в Константинополе (современный Стамбул).
Храм по тем временам построили очень быстро, всего за шесть лет (532-537). Зодчими этого сооружения были Анфимий из Тралл и Исидор из Милета. Предположение о том, что они были обучены механике, остается малоправдоподобным, так как в Византии познания в механике ограничивались простейшими машинами и не могли быть полезными в проектировании. Купол Софии е кривизной в 143° имеет минимальное кольцевое усилие растяжения.
Однако при этом ему необходимо противостоять значительному распору. Купол покоится на квадратном основании, в углах которого образуются сферические треугольники, или паруса. Если посмотреть на план храма, становится очевидным, что противодействовать распору необходимо было в четырех направлениях. Распор вправо и влево воспринимается полукуполами, а в двух других направлениях — массивными контрфорсами. Купол, выложенный из кирпича, работает здесь почти исключительно на сжатие. Четыре паруса передают вертикальные усилия на четыре большие арки.
Пролет купола св. Софии составляет 33 м. Это гораздо меньше, чем в Пантеоне. Однако впечатление от подкупольного пространства значительнее, поскольку оно включает и пространства приделов между контрфорсами, и пространство под разгружающими полукуполами. В результате образуется крестовый план размером 76×67 м.
Так сложилась крестово-купольная система с равноконечным греческим крестом в плане, над центром которого (средокрестием) возвышается купол. Купол св. Софии поднят над землей на 64 м, что существенно выше, чем в Пантеоне (29 м). Такого впечатляющего пространственного решения архитекторы достигнут только через века во флорентийском Дуомо и в соборе св. Петра в Риме.
Храм неоднократно страдал от землетрясений, сегодня он одет в стальные бандажи, но не перестает удивлять и наших современников. Пантеон находится гораздо в лучшем состоянии. Благодаря массивным конструкциям он простоял непоколебимо на 400 лет дольше. Однако св. София имеет более легкое и смелое инженерное решение. Она вдвое старше собора в Шартре и втрое — собора св. Петра в Риме.
Эта блистательная конструкция легла в основу куполов мусульманских мечетей и русских церквей. Однако ни одно более позднее сооружение не превзошло своего прототипа. Даже Голубая мечеть или мечеть Сулеймание в Стамбуле — наиболее значительные мусульманские храмы, относящиеся к XVI — началу XVII вв., — не свидетельствуют о прогрессе подобных конструкций, поскольку их купола существенно меньше.
В Иране и близлежащих странах большие арки создавались на основе маленьких арочек-ячеек, которые и формировали весь свод покрытия. Такой подход не требовал применения опалубки. Опалубка использовалась только для завершения арки в ее верхней части. Постепенно этот прием превратился в мусульманской архитектуре в чисто декоративный. Примером такого решения стал дворец Комарес в Альгамбре (Гранада, Испания).
Еще одно направление в сторону иррациональности решения имели «луковичные» купола. Они были распространены на Востоке и в России. Диаметр купола постепенно расширялся. Это обеспечивало визуальное равновесие с обшей массой сооружения. Примером может служить Тадж-Махал в Агре (Индия), построенный из белого мрамора в 1632—1643 гг.. Однако диаметры таких куполов были невелики (в Тадж-Махале всего !8 м). Часто купола строились из дерева, что существенно облегчало процесс их возведения.
Уже отмечалось, что циркульные арки и сводчатые конструкции на их основе не являются оптимальными. Наряду с такими сводами и куполами строились сооружения, в основе сводов которых лежала арка с «очертанием обратной цепной линии». Эта геометрическая кривая получалась у свободно висящего троса и определялась формулой
Такая кривая является параболой. Если данную систему перевернуть, то получится конструкция, которая работает только на сжатие. Подобную криволинейность придавали своим хижинам племена, строившие из сырой глины, которая обладала очень малой прочностью. Примером значительного сооружения .может служить дворец Так-Кисра в Ктесифоне — древней столице Ирана, построенный в правление Сасанидов около 550 г..
