Антикитерновский механизм

Антикитерновский  механизм

История открытия

В 1900 году накануне Пасхи два судна  ловцов губок, возвращавшихся от берегов  Африки, бросили якорь у маленького греческого острова Антикитера (Антикифера) в Эгейском море, расположенного между  южной оконечностью материковой Греции - полуостровом Пелопоннес - и островом Крит. Там, на глубине примерно 60 метров, ныряльщики обнаружили развалины древнего корабля.

На следующий год греческие  археологи с помощью водолазов  начали исследование затонувшего судна, которое оказалось римским торговым кораблем, потерпевшим крушение около 80-50 гг. до н.э. Со дна моря были подняты многочисленные артефакты: бронзовые и мраморные статуи, амфоры и т.д. Среди найденных произведений искусства - два шедевра, выставленные в Национальном археологическом музее в Афинах: бронзовая статуя "Юноши из Антикитеры" (около 340 г. до н.э.) и т.н. "Голова философа".

По наиболее вероятной гипотезе, судно шло с острова Родос, скорее всего, в Рим с трофеями либо дипломатическими "дарами". Как известно, завоевание Греции Римом сопровождалось систематическим вывозом "культурных ценностей" в Италию.

Но наиболее интересной находкой оказался бесформенный бронзовый ком. Сперва его приняли за обломок статуи и не придали большого значения. Но в  1902 году археолог Валериос Стаис расчистил находку от известковых отложений и обнаружил сложный механизм, похожий на часовой. Множество бронзовых шестеренок, остатки приводных валов и измерительных шкал указывали на то, что прибор выполнял определенные  вычислительные функции. .

Впрочем, ученый  свет  не поверил в такое чудо, посчитав, что подобных технологий в то время не было и быть не могло. Научный мир сошелся во мнении, что прибор оказался здесь случайно. Долгое время он был практически невостребованным, но в 1951 году английский физик и историк науки Дерек де Солла Прайса взбудоражил общественность статьей "Древнегреческий компьютер", посвященной Антикитерскому механизму. И хотя, опять же, общественность отнеслась к труду Прайса скептически,  в 1971 году радиоуглеродный анализ подтвердил древнее происхождение прибора, установив, что  антикитерский механизм был создан 150-100 гг. до н.э

В 1971 году Прайс, в то время профессор  истории науки в Йельском университете, совместно с Харлампосом Каракалосом, профессором ядерной физики из греческого Национального центра научных исследований "Демокрит", провели исследование Антикитерского механизма с помощью рентгеновской и гамма-радиографии, которое дало ценную информацию о внутренней конфигурации устройства.

В 1974 году в статье "Греческие шестеренки - календарный компьютер до нашей эры"² Прайс представил теоретическую модель Антикитерского механизма, основываясь на которой, австралийский ученый Аллан Джордж Бромли из Университета Сиднея и часовщик Фрэнк Персивал изготовили первую действующую модель. Несколько лет спустя британский изобретатель Джон Глив, занимающийся изготовлением планетариев, сконструировал более точный образец, работающий по схеме Прайса

2002 г. - Майкл Райт, специалист по механическим устройствам из Лондонского музея науки, предложил свой вариант реконструкции (до этого существовала реконструкция часовщика Джон Глива). Тогда же впервые озвучивается версия о том, что механизм мог моделировать движение не только Солнца и Луны, но и пяти известных в древности планет — Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна;

2005 г. – старт греческо-британского проект «Antikythera Mechanism Research Project» под эгидой Министерства Культуры Греции. В том же 2005 году было объявлено об обнаружении новых фрагментов механизма. Для того, чтобы восстановить положение шестерён внутри покрытых минералом фрагментов, воспользовались компьютерной томографией, с помощью рентгеновских лучей позволяющей делать объёмные карты скрытого содержимого. За счёт этого удалось определить взаимосвязь отдельных компонентов и рассчитать по возможности их функциональную принадлежность ( (с) Википедия);

2006 г. – 6 июня было объявлено, что благодаря новой рентгеновской методике удалось прочитать около 95 % содержащихся в механизме надписей (около 2000 греческих символов). С новыми надписями были получены данные о том, что механизм мог вычислять конфигурации движения Марса, Юпитера, Сатурна (которые ранее были отмечены в гипотезе Майкла Райта) ( (с) Википедия);

2008 г. – в Афинах публикуется доклад о результатах деятельности проекта «Antikythera Mechanism Research Project». На основании 82 фрагментов механизма  было подтверждено, что устройство может выполнять операции сложения, вычитания и деления. Удалось показать, что механизм был способен учитывать эллиптичность орбиты движения Луны. Механизм имел двухстороннее исполнение — вторая сторона использовалась для предсказания солнечных и лунных затмений. Примерный срок изготовления механизма отодвинут от ранее определённого и составляет 100—150 лет до н. э. 

2010 г. – инженер компании Apple Эндрю Кэрол создает аналог-реконструкцию Антикитерского механизма с помощью конструктора LEGO. 

Кто же создал такой высокотехнологичный на то время продукт?

По мнению ученых, только один человек  мог в те времена  превратить цифры в систему передаточных колес и винтиков – великий математик Архимед. Кроме того, он был  хорошим дизайнером. Тем более что в римской истории есть упоминание о том, как  великий  ученый ошеломил аудиторию, показав ей "небесный глобус”, описывающий движение планет, Луны и Солнца. 
Но поскольку механизм Антикитера создали  спустя 80 лет после  смерти  Архимеда, предполагается, что ученый сделал  прототип, на основании которого и был изобретен первый  аналоговый компьютер в мире. Само изобретения приписывают Посидонию из Апамеи. Местом происхождения устройства  считается о. Родос, откуда плыло судно. В то время Родос считался  центром греческой астрономии и механики. Существует также гипотеза, что механизм разработал астроном Гиппарх. Кстати, оба ученых, Поседоний и Гиппарх, жили на Родосе. Гиппархом Никейским известен как автор  каталога звездного неба, а Посидоний вычислениями расстояния от Земли до Солнца. 

Работа:

Плохая сохранность  и фрагментарность дошедших до нас  частей Антикитерского механизма делают любую попытку его реконструкции  гипотетической. Тем не менее, благодаря  кропотливой работе исследователей, мы можем с достаточной уверенностью представить, хотя бы в общих чертах, его устройство и функции.

После установки даты прибор, предположительно, приводили  в действие вращением ручки, расположенной  на боковой грани корпуса. Большое  ведущее колесо с 4 спицами (фото 3) было связано с помощью многоступенчатых зубчатых передач с многочисленными шестеренками, вращавшимися с различной скоростью и, в конечном итоге, перемещавшими указатели на циферблатах.

Механизм имел три  основных циферблата с концентрическими шкалами: один на передней панели и  два на задней панели. На передней панели имелось две шкалы: неподвижная внешняя, представляющая эклиптику (большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца), разделенная на 360 градусов и на 12 отрезков по 30 градусов со знаками Зодиака, и подвижная внутренняя, имевшая 365 делений по числу дней в египетском календаре, использовавшемся греческими астрономами. Погрешность календаря, вызванная большей реальной продолжительностью солнечного года (365,2422 дней), могла корректироваться поворотом календарного циферблата на 1 деление назад за каждые 4 года. (Следует отметить, что юлианский календарь, содержащий дополнительный день в високосные годы, был введен только в 46 г. до н.э.).

Передний циферблат  имел, вероятно, по крайней мере, три  стрелочных индикатора: один с указанием даты, а два других с указанием положений Солнца и Луны относительно плоскости эклиптики.

Указатель положения Луны позволял учитывать особенности ее движения, открытые Гиппархом. Гиппарх нашел, что лунная орбита представляет собой эллипс, наклоненный на 5 градусов к плоскости земной орбиты. Луна движется по эклиптике быстрее вблизи перигея и медленнее в апогее, что в хорошем приближении следует второму закону Кеплера для угловой скорости. Чтобы учесть эту неравномерность, использовалась хитроумная система зубчатых передач, включавшая две шестеренки со смещенным относительно оси вращения центром тяжести.

Логично предположить, что имелся аналогичный механизм, показывающий движение Солнца в соответствии с  теорией Гиппарха, однако передача этого механизма (если он существовал) была утрачена.

На передней панели располагался также  механизм с индикатором фаз Луны. Сферическая модель Луны, наполовину посеребренная, наполовину черная, показывалась в круглом окошке, демонстрируя текущую  фазу Луны.⁶

Существует точка зрения, что  механизм мог иметь указатели  для всех пяти планет, известных  грекам (это Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн). Но ни одна передача, отвечающая за такие планетарные механизмы, не найдена, за исключением одной системы передач (фрагмент D), назначение которой неясно. В то же время недавно обнаруженные надписи, в которых упоминаются стационарные точки планет, позволяют предположить, что Антикитерский механизм мог также описывать их движение.

Наконец, на тонкой бронзовой пластине, прикрывающей передний циферблат, находилась т.н. "парапегма" - астрономический  календарь с указанием восходов и заходов отдельных звезд  и созвездий, обозначенных греческими буквами, корреспондирующими с теми же литерами на зодиакальной шкале.

Таким образом, прибор мог показывать взаимное расположение светил на небесной сфере на конкретную дату, что могло  иметь практическое применение в  работе астрономов и астрологов (астрология широко практиковалась в Древнем мире), избавляя от сложных и трудоемких расчетов.

На задней панели располагались  два больших циферблата. Верхний  циферблат, имевший форму спирали  с пятью витками и 47 отделениями  в каждом витке (47 х 5 = 235), отображал  т.н. "Метонов цикл". Этот цикл, названный в честь афинского астронома и математика Метона, предложившего его в 433 г. до н.э., употреблялся для согласования продолжительности лунного месяца и солнечного года в лунно-солнечном календаре. Метонов цикл основан на приближенном (с точностью около двух часов) равенстве: 19 тропических лет = 235 синодических месяцев.⁷

Как отметил древнегреческий ученый I в. до н.э. Гемин в своих "Элементах  астрономии", греки должны были приносить жертвы богам по обычаям предков, а поэтому "они должны сохранять в годах согласие с Солнцем, а в днях и месяцах - с Луной".⁸

На верхнем циферблате задней панели располагался также вспомогательный циферблат, разбитый на четыре сектора, напоминающий секундный циферблат современных наручных часов. Райт предположил, что указатель на вспомогательном циферблате показывал т.н. "Каллипов цикл", состоящий из 4 Метоновых циклов (76 тропических лет) с вычетом одного дня, служивший для уточнения лунно-солнечного календаря.

Однако в 2008 году руководитель Проекта  по исследованию Антикитерского механизма  Тони Фриз и его коллеги обнаружили на этом циферблате названия 4 панэллинских игр (Истмийских, Олимпийских, Немейских и Пифийских), а также игр в Додоне. Олимпийский циферблат должен быть включен в существующую зубчатую передачу, перемещавшую указатель на 1/4 оборота за год.

Это подтверждает, что Антикитерский  механизм мог использоваться для  расчетов дат религиозных праздников, связанных с астрономическими событиями (в том числе Олимпийских и других священных игр), а также служить для коррекции календарей на основе Метонова цикла. Это имело важное практическое значение в Греции, где почти каждый полис имел собственный гражданский календарь, что создавало невероятную путаницу.

Антикитерский механизм был заключен в деревянный ящик, на дверцах которого находились бронзовые таблички, содержащие руководство по его применению с астрономическими, механическими и географическими данными.