Antikythera 机械装置 – 世界考古学

一个看似不起眼的腐蚀青铜块让调查人员困惑了一个多世纪，自从它被证明包含在古希腊世界根本不应该存在的精密齿轮之后。正如托尼·弗里斯 (Tony Freeth) 解释的那样，一项使用尖端技术的新研究现在揭示了这台机器可以做什么，以及它是如何做到的。 1900 年春天，一群海绵潜水员躲避了一场猛烈的地中海风暴。风暴平息后，他们在克里特岛和希腊大陆之间的小岛安提基特拉附近的当地水域潜水寻找海绵。一个偶然的机会，他们发现了一个装满古希腊宝藏的沉船，引发了历史上第一次重大的水下考古行动。到 1901 年初，在希腊海军炮舰的监督下，潜水员们开始回收一系列精美的古希腊商品——精美的青铜雕塑、精美的玻璃器皿、珠宝、双耳瓶、家具配件和餐具。他们还发现了一个无法辨认的肿块，有一本大字典那么大，很可能是因为它看起来是绿色的，所以被发现是青铜色的。当时并不认为这是什么了不起的事情。然而，现在，它被认为是迄今为止从古代世界中恢复的最重要的高科技物品：古希腊天文计算机，被称为安提基特拉机械装置。数月后，该物体裂开，露出里面有硬币大小的微小齿轮。这是一个惊人的发现：甚至没有人想到古希腊会存在如此精密的齿轮。今天，只有三分之一的原始机械装置幸存下来，分成 82 个碎片——用字母 AG 和数字 1-75 表示。这是一个恶魔般的 3D 拼图游戏，全部混杂在一起，具有不完整和严重腐蚀的组件。多年来，各种学者试图利用这些零碎的元素来推断机器的用途。最新应对这一挑战的是一个多学科科学家团队，我是其中的一员：伦敦大学学院 (UCL) Antikythera 研究团队。该团队是在成像专家 Lindsay MacDonald 和材料科学家 Adam Wojcik 邀请我加入 UCL 时创建的。我们与考古冶金学家 Myrto Georgakopoulou 以及两名博士生、钟表学家 David Higgon 和物理学家 Aris Dacanalis 合作，拓宽了我们的专业知识。我们的两个学生都为我们的研究做出了重要贡献。我们使用了新的想法和对所有数据的仔细检查来挑战以前的研究，并创建了第一个满足所有证据的模型。从一开始，该机制就引起了争议，关于它是用于跟踪星星的星盘还是导航设备的激烈争论。两者都被证明是错误的，但揭开机器的秘密将是一个漫长而艰难的侦探故事，充满了重大错误和惊人的进展。第一次真正的启蒙来自 1905 年的德国语言学家阿尔伯特·雷姆 (Albert Rehm)。在他未发表的研究笔记中埋藏着一些非凡的想法。 Rehm 阅读了有关从地球看恒星升起和落下的机制上的铭文，他还发现了关键的天文周期——月球的 19 年和 76 年周期以及 223 个月的日食周期。 Rehm 还提出了一个激进的建议，即该设备是一台天文计算机。他有一个开创性的想法，即它包含行星齿轮装置——即安装在其他齿轮上的齿轮——对于古希腊来说，这种复杂程度似乎令人难以置信。此外，Rehm 提议将古代世界中已知的所有五颗行星（水星、金星、火星、木星和土星）都显示在机械装置正面的环形系统中。他只是没有足够的证据来连贯地理解他的直觉，而雷姆对内部机械结构的理解是完全错误的。然而，一个多世纪后，他的惊人想法成为了 UCL Antikythera 研究团队创造的新机器模型的核心。在 Rehm 因数据不足而苦苦挣扎 50 年后，英国物理学家德里克·德·索拉·普莱斯 (Derek de Solla Price) 开始了长达 20 年的研究之旅，最终发表了一篇著名的希腊人齿轮 (Gears) 论文 (1974)。他意识到，要理解该机制，迫切需要新数据来指导他了解零碎和混乱的证据。

普莱斯的大部分进展是基于机械碎片的 X 射线，由 Charalambos 和 Emily Karakalos 收集和分析。这使得能够识别出 30 个幸存的齿轮：片段 A 中有 27 个，片段 B、C 和 D 各有一个。 几乎没有一个齿轮是完整的，因此他们需要估计每个齿轮上最重要的齿数——对于理解齿轮计算器的工作原理至关重要。从这些 X 射线照片中，普赖斯发现了一个重要的发现，即 Rehm 在机械装置的铭文中确定的 19 年的月球周期，可以使用其传动装置来计算。尽管普莱斯取得了很大的进步，但他也犯了很多错误，只对行星提出了未解决的建议。 1983 年普莱斯去世时，伦敦科学博物馆机械工程馆长迈克尔·赖特 (Michael Wright) 接受了挑战，他在研究齿轮设备方面拥有丰富的经验。虽然普莱斯已经发现了一些日月系统的工作原理，但赖特却着手重建行星齿轮装置和显示器。在这里，停下来思考一下古希腊人如何看待宇宙是有帮助的。他们的观点（几乎）完全以地球为中心，并被错误的信念所支配，即太阳、月亮和行星都在“固定恒星”的背景下围绕地球运动。从地球上看，行星似乎以令人费解的方式在恒星的背景下移动。这甚至反映在现代词“行星”的古希腊起源中：planetai，意思是“流浪”。例如，从地球上看，金星有时在太阳前面，有时在太阳后面。大多数情况下，它似乎在天空中向西移动，与太阳的方向相同，但有时金星会在一个静止点对着星星静止不动，然后向东向后循环并到达另一个静止点，然后恢复向西运动一次更多的。这个会合周期——也就是它相对于太阳的周期——一次又一次地重复。所有行星都有类似的运动，这给古代天文学家带来了一个核心问题。正是由于没有意识到行星围绕太阳运动，才使得行星运动看起来如此莫名其妙。在公元前 1 千年，巴比伦人发现了所谓的行星“周期关系”，这将整数个会合周期等同于整数年。例如，在金星的情况下，他们发现了行星在八年内经历五个会合周期的周期关系。然后他们可以使用这些周期关系来预测行星在天空中的未来位置。古希腊人在此基础上提出了解释行星运动的几何理论。这些理论非常适用于在齿轮计算机中机械化行星的可变运动。这是一个革命性的想法：多亏了这台机器，古希腊天文理论的结果可以通过简单的转动把手来计算。 UCL 团队研究了 Wright 的开创性工作。他在主驱动轮上发现了轴承和其他结构的证据。这个四辐齿轮突出在片段 A 的前面。它由输入手柄转动，每年旋转一次，从而使所有其他齿轮运动。赖特判断一定有一个广泛的行星齿轮系统，安装在主驱动轮上。根据这一证据，他提出机器的主要目的之一是计算显示在机器前部的行星的位置。受中世纪天文钟的启发，赖特还为他重建的安提凯希拉机械装置引入了被称为“针槽跟随器”装置的装置。当与齿轮一起使用时，这些设备可用于模拟行星的反向循环。他以极大的创造力成功地为机械装置建造了一个天文馆，用来追踪日期、太阳、月亮和五颗行星。他认为输出显示为机器正面的一个指针系统，以指示它们在黄道十二宫中的位置。他在 2002 年发表的结果是 Antikythera 研究的里程碑，尽管随后他的模型面临多重挑战。这是出现在 CWA 108 中的一篇文章的摘录。请继续阅读杂志（点击此处订阅）或我们的新网站 The Past，该网站以数字方式提供该杂志的所有内容。在 The Past，您将能够完整阅读每篇文章以及我们其他杂志 Current Archaeology、Minerva 和 Military History Matters 的内容。