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逆天的黑科技:安提基特拉機械(Dimitris Kamaras/flickr)
逆天的黑科技:安提基特拉機械(Dimitris Kamaras/flickr)

可以知道過去和未來發生的天象的古代逆天黑科技

【希望之聲2019年11月19日】(本台記者田喆綜合報導)在雅典國家考古博物館的古代展廳裏,陳列了許多精美的青銅器和大理石的人體雕塑,它們身材勻稱、面部栩栩如生。參觀的人們往往流連於這些美奐美崙的藝術品之間,駐足觀看。但是在這樣一個充滿藝術品的展廳裏,有一件青銅展品卻顯得非常另類。

 雅典國家考古博物館(Thomas Wolf, www.foto-tw.de)
雅典國家考古博物館(Thomas Wolf, www.foto-tw.de)

因爲初看起來,它一點都不美,甚至可以說是醜陋。它形狀很不規則,斷裂成很多塊,博物館陳列了最大的三塊。湊近看,它的表面凹凸不平,像是被海水嚴重腐蝕過,顏色變成了綠色,並且裹着一層厚厚的氧化層。它就是逆天的黑科技——最具考古價值的是“安提基特拉機械裝置”(Antikythera Mechanism)。

1900年,在安提基特拉島附近海域,希臘潛水者偶然發現了一艘失事船隻的殘骸,而且是當時發現的最大古船殘骸,考古學家認爲它於公元前65年葬身愛琴海海底。有人從古船殘骸上發現了一件青銅物品,經過初步測定,它屬於2000多年前的古希臘。可是它所體現的技術水平,卻遠遠超越我們對那個時代的認識。另外這件希臘物品出現在羅馬船隻上的原因也是個未解之謎。有觀點認爲,它是在戰爭期間被竊或者作爲禮物送給凱撒大帝。

在發現之後的幾年裏,許多人認爲,古希臘那個時代根本不存在這樣先進的技術。因爲它所展現出的設計思想,大大顛覆了我們對古希臘技術水平的認識。自從1901年以來,這個神祕的機械裝置激發了幾代人對它進行長達一個多世紀的探索。

一些科學家花費了數十年的時間對其進行研究,有的終其一生也沒有把它弄個究竟,只好帶着遺憾離去,把接力棒交給了後來人。人類也是在二十世紀初發明的飛機,可是隻用六十多年人類就登上了月球,但是人類卻花了一百年才弄懂這個機械裝置,真是不可思議。

這個機械裝置最顯著的形狀是一個巨大的輪子,幾乎和機械裝置一樣寬,輪子中央是一個類似十字架的東西,就像輪子的輻條一樣發射開來,中心是一個方形的孔。在大輪子的邊緣有很多個小齒,每個齒都被仔細地加工成等腰三角形。這些小齒是如此精細,以至於要藉助於放大鏡才能數清楚他們的個數。在同一個面上,還有一個小一些的齒輪,好像與大齒輪之間有一些關聯。

 安提基特拉機械裝置(wikimedia commons)
安提基特拉機械裝置(wikimedia commons)

在裝置的另外一側,也有一些齒輪,有些清晰可見,有些則部分被遮蓋了。在裝置的下部的平坦部位,有一些希臘文銘文隱約可見。這些文字都是大寫的,但是非常小,緊湊地排列在一起,幾乎沒有留出空白的空間。

機械裝置已經斷裂成幾個小塊,第二塊部件尺寸更小,其中一面上有一些弧度,上面刻了一些刻度,彷彿是鐘錶上的圓形刻度。第三塊裝置幾乎完全被海水沉積物覆蓋,只在背部有些可辨認的文字。第四塊裝置幾乎被海水腐蝕了,只是從形狀上看它似乎只包含一個齒輪。除此之外還有許多更小的殘塊。

從各種各樣不同大小的齒輪、刻度以及銘文來看,這個裝置似乎是一種用來計算的機械。但是這又不可能是一隻機械鐘錶,因爲類似的裝置在2000年前是不存在的,只有到1000年後機械鐘才被髮明出來。2000年前的希臘人能夠製造精細的齒輪嗎?

他們那時已經掌握這個技術,但是當時已發現的其它機械裝置只有一兩個齒輪,而安提基特拉機械有幾十個齒輪。齒輪的個數越多,可以實現的計算越複雜,因此這麼多的齒輪很有可能是被用來做一些複雜的計算。

比如,一個60齒的齒輪和30齒的齒輪齧合在一起,前者轉一圈,後者剛好轉2圈,如果大齒輪是輸入,小齒輪是輸出,這就是一個角度乘以2的乘法操作。把兩個齒輪的位置調換,就是一個角度除以2的除法計算。

在現代汽車裏有差速計,可以由3個齒輪實現加法和減法運算。差速計用途非常廣泛,比如汽車轉彎時內側的輪子比外側輪子走過的距離短,如果沒有差速計,輪子就會打滑。而差速計讓外輪的速度變大(直路行進速度加上一個數值),讓內輪的速度減小(直路行進速度減去同一個數值),這樣巧妙地解決了汽車轉彎的問題。

在其中一個碎片上,研究人員發現了一個希臘單詞,這個詞是用來描述黃道面的,意味着這個機械裝置有可能是一個古代觀測用的星盤

 星盤(Jacopo188/wikimedia commons)
星盤(Jacopo188/wikimedia commons)

星盤是古代的重要觀測儀器,最早的星盤製作於公元6世紀,你可以把它想象成是天空星星的投影。星盤可以指示特定時刻天空中星星的位置。在古代,一個圓周被分成12份,每一份30度,對應於黃道帶上的十二星座,這些星座就像是現代鐘錶上的十二個數字,構成了指針移動時的背景,這十二星座就是日月行星移動的背景,通過它們人們可以確定出日月行星的位置。而這個機械裝置上恰好有圓周刻度。

安提基特拉機械以其小型化和其部分裝置的複雜性可與19世紀機械鐘錶相比而聞名。它有超過30個齒輪,雖然麥可·萊特認爲它可多達72個有正三角形齒的齒輪。當藉由一個曲柄輸入一個日期,該機械就可算出日月或行星等其他天體位置。

該機械有三個轉盤,一個在前方,另外兩個在後方。前方轉盤有兩個同心圓刻度,外圍刻度是基於“天狼週期”(Sothic cycle)的365天古埃及曆法,或稱爲天狼年。內圈刻度是古希臘的黃道帶符號,並以角度區分。曆法的轉盤可以取下,並藉由在毎四年將後方轉盤往之前迴轉一天以補償每個迴歸年中多出的四分之一日(一個迴歸年有365.2422日)。第一個有閏年的儒略曆是在西元前46年出現,但該儀器在儒略曆之前一個世紀就已完成。

前方的轉盤可能至少有三個指針,第一個指針指示日期,另外兩個則分別指示太陽和月球位置。月球的指針已被調整過代表月球軌道的變化,因此相信太陽的指針也有過類似的調整,但相關機制的齒輪(如有)已經不存。前方轉盤的第二個功能則是有一個月球的球形,做爲月相指示。

該機械上有火星和金星的刻字,這代表其製造者知道如何配置齒輪顯示這兩顆行星在天球上的位置。有些推測認爲該機器可以指示所有古希臘人知道的五顆行星。但關於行星位置的部分除了一個齒輪存在以外,其餘下落不明。

最後,安提基特拉機械前方面板是現代天文年鑑的前身(Parapegma),可以設定標記特定恆星的升起。一般認爲每顆恆星都以機械上一個希臘文字母做標記。

在機械後面上方的轉盤是螺旋形,每次旋轉分成47個部分,代表19年或235個朔望月的默冬章(默冬章是指一個由12個迴歸月組成的年約有354天,比太陽年的365.25天少11天。)。該循環對於曆法修正很重要。

機械後面下方的轉盤也是螺旋形,分成223個部分,代表沙羅週期,另有一個較小的輔助轉盤代表三倍沙羅週期,54年的轉輪週期(Exeligmos)。沙羅週期是由迦勒底人發現,其週期長度大約是18年11日8小時,是特定食的週期。

史密森雜誌寫了關於這個裝置的正常功用,"像一隻鍾一樣,盒子已經有過一個帶旋轉指針的大圓面。在旁邊有一個把這個機制向前或向後繞的旋鈕或手柄,並且隨旋轉這個旋鈕,聯鎖齒輪鏈至少以不同的速度驅動了七個指針。指針不是顯示小時和分鐘而是顯示天體時間︰ 一個太陽的指針,一個月亮的指針,每個肉眼可見的五大行星------水星、金星、火星、木星和土星各一個"。

在許多人的印象裏,希臘出了很多偉大的哲學家,他們是一個善于思辨的民族,但是並不像東方人精於具體的技術發明。可是這個機械裝置顛覆了傳統上對古希臘人的看法。如果這個裝置真的是古希臘人的作品,我們就可以證明希臘人精於技術,並且在歐洲人發明機械時鐘1000多年前就已經掌握併發明瞭這樣一個機械計算裝置。所以研究人員意識到,安提基特拉機械是古代科技倖存下來爲數極少的稀有裝置,這對理解現代科學的出現至關重要。

爲了紀念這一時刻,谷歌(Google)設計了一個塗鴉,用安提基特拉機械裝置取代了中間的那個字母“O”。

由英國、希臘和美國專家組成的安提基特拉機械研究計劃成員於2008年7月時,在機械上的一個青銅轉盤發現了一個字 "Olympia",相信是用來指示卡利巴斯週期(Callippic cycle);另外也發現了其他古希臘競賽的名字,因此這可能是用來追蹤古代奧林匹克運動會。

根據BBC的報道:

轉盤的四個部分刻上了年分和泛希臘運動會:科林斯地峽運動會、古代奧林匹克運動會、尼米安競技會和皮西安競技會;以及兩個次要的運動會:在希臘多多納舉行的 Naa 運動會和另一個未知其名的運動會。

2008年7月31日,科學家在自然期刊發表了相關新發現,該機械的機制可以追蹤默冬章、追蹤日食和計算古代奧林匹克運動會的時間。儀器上的文字與希臘西北部的伊利里亞和伊庇魯斯,以及克基拉島各月份的名稱密切相關。

2016年5月,英國卡迪夫大學天體物理學教授的邁克·埃德蒙德在雅典召開的學術會議上說:研究人員在過去12年裏利用X光影像技術,大功率的三維CT掃描技術和表面圖像處理技術讓人們窺探到安提基特拉機械精密的內部結構和表面更多的神祕文字。將這部裝置的零部件逐一組裝起來,從而揭開了這部裝置的神祕面紗。

 安提基特拉機械復原品(I, Mogi, /wikimedia commons)
安提基特拉機械復原品(I, Mogi, /wikimedia commons)

此前人們認爲該裝置是古希臘人使用的一種計算器,用來描繪天空中行星的運行軌跡,以幫助當時的人識別方向。然而,科學家們此時破解了這部裝置表面破損的銘文後發現,它實際上是用來研究占卜星相的。

有了這個機械裝置,不管是誰,只要隨意轉動手柄,他就可以向前或者向後看到未來的日子天空上的情景,從而預測出各種天文現象:日食、月食的日期和時刻、月相、五星連珠... 銘文記錄下每個時刻升起或者落下的星座名,背後的銘文則記錄着日食月食的時刻。他動動手就可以穿越到遙遠世紀前或者很久以後。他可以知道過去和未來發生的天象,他甚至成爲了時間的主宰。

這種全球最古老計算機其實早在公元前205年前就誕生了,而讓人驚奇的是這種機器竟然超越同類機械1000多年。也有人說安提基特拉機械不是希臘的,而是巴比倫的。你怎麼看?

(本篇文章和圖片經希望之聲編輯製作,轉載請註明希望之聲幷包含原文標題及鏈接)

責任編輯:田喆