发现安提基特拉机械

By admin in 天文学 on 2019年1月14日

《时间之问》是一部作者和学习者对话互换的“记录”,采纳“时间”作为跨学科琢磨的介绍人,联接起数学、天文、历史、集成电路、中国太古知识等不同科目,这么些话题像一颗颗疏散的珠子,被“时间”这根主线串联起来。这里既可以赶上祖冲之、郭守敬、庞加莱、普赖斯(Price)等大科学家,也会发现庄周、博尔赫兹、史铁生、柏拉图(Plato)等文哲大家。


《时间之问11》发现安提基特拉机械

内容概况:100多年前,一件秘密而尴尬的泛绿色青铜兵器显露黑海的水面,向世人体现了它傲岸的野史和骨子里闪耀的科技荣光。有人说,它是最古老的模拟机械总计机,有人说它亦可记忆过去、预测以后。一个多世纪以来,许多科学家为之交到了终身举行啄磨,试图搞精通它到底是怎么样?用来做什么样的?这多少个青铜制品是什么人发现的?咋样察觉的?人们为之进行了哪些的探赜索隐?


一周随后,老师和学员在一如既往餐厅相会了。上两回他们聊到在文艺复兴从前、距今2000多年前就有人做出了比惠更斯还精密的太阳系模型。他们是何人?凭什么能造出如此精美的教条装置?

“古希腊人曾造出比惠更斯的更小巧的太阳系模型,太让人怀疑了,真是确有其事吗?”
学生问道。

“实话说,这样一台仪器如果不是摆在你前边,何人也不敢想象在2000多年前,人类的天教育学知识和制作能力已经达标了如此之高的水平。”
先生商议。

“为什么如此说呢?”

“因为它被发现后分外长日子里,仍有人认为这是一件现代人成立的教条,被有意或无意识遗弃在公里,还有人说它是外星人在地球上的遗物!”

“哦,是啊!它叫什么名字?”

“人们一般称它为安提基特拉机械(Antikythera mechanism)。”

“在啥地方可以看出它吧?”

“它收藏在雅典江山考古博物馆。假若您到胡志明市国旅,你会发现这些博物馆坐落雅典市中央,和成千上万史前资深建筑相距不远。在博物馆的太古展厅里,陈列了广大美妙的青铜器和龙岩石的躯干素描,它们身材匀称、面部栩栩如生。参观的众人频繁流连于这么些美奂美仑的艺术品之间,驻足观望。可是在如此一个满载艺术品的展室里,有一件青铜展品却显得很是另类。”

雅典国家考古博物馆

“为啥那样说吧?”

“因为初看起来,它一点都不美,甚至足以说是丑陋。它造型很异常,断裂成很多块,博物馆陈列了最大的三块。凑近看,它的外部凹凸不平,像是被海水严重腐蚀过,颜色变成了黑色,并且裹着一层厚厚的氧化层。”

安提基特(Kit)拉机械的重要碎块

“它就是所谓的安提基特(基特)拉机械?”

“对。”

“它是什么样时候被察觉的?”

“这要从二十世纪初讲起了。1901年有人从加利利(Lyly)海的一艘沉船上发现了一件青铜物品,经过起始测定,它属于2000多年前的古希腊。但是它所反映的技术水平,却远远领先大家对相当时期的认识。”

“为何如此说吗?”

“在发现之后的几年里,许两个人以为,古希腊充裕时代从来不存在那样先进的技艺。因为它所显示出的宏图思想,大大颠覆了俺们对古希腊技术水平的认识。自从1901年的话,这么些隐秘的教条安装激发了几代人对它举办长达一个多世纪的琢磨。”

“哇,这么长的日子就为了弄精晓一个青铜兵器?”

“嗯,是啊,一些化学家花费了数十年的年月对其进展研商,有的终其一生也远非把它弄个究竟,只可以带着不满离开,把接力棒交给了后世。”

“哦,我记得人类也是在二十世纪初发明的飞行器,不过只用六十多年人类就登上了月球,可是人类却花了一百年才弄懂这一个机械装置,真是不堪设想。究竟是谁首先个意识了这些机械装置呢?”

“是一个叫Kontos的希腊船长和她的船员,他们在加利利(Lyly)海底的一艘沉船上发现了这些安提基特拉机械。”

“他们怎么会想到打捞这么一个机械装置?”

“1900年夏季,Kontos船长和她的队员启程,从突阿里格尔外海的伏季捕捞海绵地出发,向北进发。他们有两艘小船,6位潜水员和20多位浆手。当时她们在白海的海底采集了海绵,回去后准备卖钱。经过六个月的征集,他们的船舱里堆满了晒干了的海绵。”

“海绵?不就是厨房用来吸水的东西啊?怎么生长在海底呢?”

“哦,这是全人类发明了化纤产品未来。远在农业社会还并未大家今日应用的海绵。海绵是一种海底的多孔生物,它可以长足吸干水分,在并未化学合成海绵以前,它是优等的私家卫生和人体护理工具。”

“哦,原来如此。”

“嗯,在古希腊的荷马时代众人就知晓海绵了。在著名遐迩的史诗《普拉多》里,途睿欧这样的大户人家也应用海绵。主人公陆风X8历尽10年劳累才最终才回到家。在这10年中穿梭有人上门骚扰她的老伴,向她求婚,并在他家里大吃大喝,仆人们则用海绵擦抹餐桌。”

他看见了这么些傲慢的求婚人,这时他们
正在门厅前一心一意地玩骰子取乐,
坐在被他们宰杀的那么些肥牛的革皮上。

紧跟着和神速的伴友们在为她们辛勤,
些微人正用双耳调缸把酒与水掺和,
天文学,有些人正在用多孔的海绵擦抹餐桌,
布置整齐,有些人正把一堆堆肉分割。

— 《奥德赛》

生活在海底的“海绵”是一种多孔的生物

“Kontos和她的水手是怎么发现沉船的啊?”

“他们本来想驶向Cape
Malea,不过中途遭逢了暴雨,被吹到了一个几乎无人居住的小岛上,叫安提基特(基特)拉Antikythera。那么些岛屿位于Cape
Malea和克里特岛(Crete)中间,和一个更大的Kythera岛相对而立,所以叫Antikythera。”

发现地方:安提基特(Kit)拉小岛位居希腊东南面与克里特岛里头的海上

“船员们躲过了暴雨吗?”

“狂风几乎把小船撕成碎面抛向深海,所幸船长经验充分,成功地把船驶向了安提Kit拉岛的一个避风港。三天后,风暴停息了。”

“哦,有惊无险。”

“既然被吹离了航向,这就碰碰运气吧,希腊的Knos船长让一个潜水员下潜到上面看看有没有海绵。他们在相距岸边悬崖20米的地点抛下锚。第一个下水的潜水员叫Elias
Stadiatis。当时潜水技能还比较原始,有一种潜水头盔,水面连着一支长长的软管透露水面,头盔里有一个泵,可以把空气泵入,这样潜水员就无须憋气了。潜水员下潜了60米,这一个深度在当下是特别难达标的。”

“找到海绵了呢?”

“Elias浮了上来后看起来脸色苍白,显明是吓坏了。队友快捷帮她脱掉沉重的潜水服和头盔。他喘息地说上边有许五人的尸体。”

“哦,难道爆发了凶杀案?”

“船长很奇异,决定亲自下水看个究竟。沿着海岸线50米长的区域里,船长发现了很多物料,仔细翻看,这几个所谓的尸体其实是大理石和青铜素描。”

“虚惊一场。”

“这个北海石和青铜壁画被海水严重腐蚀,包裹着丰饶沉渣,但造型隐约可辨。船长松了一口气,判定这船应该装载了累累珍宝。他捡起了一件青铜摄影的单臂,浮了上来。”

“后来呢?”

“后来这件青铜器被送到了雅典大学的考古学家Ikonomu手上,接着这多少个助教又把它带到了希腊教育司长的办公。这一次发现在传媒上滋生了一个不小的轰动。”

“为何呢?”

“因为青铜器仅仅在2000多年前的古希腊出现过一段时间,到新兴就没有生育了,所以这件物品应该历史悠久,至少有2000年的野史。这对于发现古希腊的历史意义重要。”

“嗯,有道理。”

“于是希腊政府说了算帮助一只规模更大的潜水员队伍容貌举行打捞,希腊空军派出了一艘更加强劲的蒸汽船来打捞,打捞于1900年1八月重新起先。可是打捞很事与愿违,因为这儿潜水技术有限,一个月里只有12天的气候适合打捞。但最大的忙碌来自于Antikythera附近的60米的水深。天天只可以下水一回,每一回在海底只可以停留5分钟。”

“为何在海底只好逗留这么短的岁月?”

“因为潜水员上升的快慢不可能过快,只好很缓慢的进步。因为越向下,水压越大。在很大的压力下,氮气会溶解到身体协会里。假若上升过快,压力骤然回落,溶解的氮气会在肌肉、血液里爆发许多小气泡,引起疼痛和集体坏死,甚至造成脑瘫和逝世。这种症状叫“潜水病”或者“减压病”。由于每趟在海底只可以停留很短期即将上浮,6名潜水员一天加起来才能在海底工作1刻钟。”

“看来这工作仍旧劳累的。”

“到了次年九月,许多淮南石和青铜物品被打捞上来,然而潜水员们也累得精疲力竭,有的甚至生病了,他们要求在复活节休息一个月,如若不满意要求他们就要罢工。休息之后,他们在八月份再次开工,潜水员从从6名扩展到10名,但是里面一名潜水员因为上升时太快,导致潜水病发作而死去。后来又有两名潜水员换上了潜水病,导致人体部分瘫痪,打捞工作被迫在1901年1月份中断。”

“没悟出本次打捞付出了生命的代价!”学生说道。

“嗯,是呀。潜水员打捞的成果还算充分,那个物品被送往雅典博物馆馆藏。不过它们受到的对待却不同,最受重视的是青铜摄影,其中最资深的是一个名为Antikythera
youth的年轻男士的裸体壁画,还有一个摄影像是一位留着长胡子的国学家。这么些物品占用了雅典博物馆异常大的一块空间,没有人注意到一块形状不规则、很不起眼、被严重腐蚀了的青铜物品。”

雅典江山考古博物馆的汉朝展厅,正中间的是Antikythera
youth男子摄影,左侧是史前国学家头像

“这件不起眼的青铜物品就是咱们先天要探讨的台柱?”

“是的,这件机械装置有裸显露来的齿轮,还有地点若隐若现的希腊文铭文。
因为人们不明白它到底是做怎么样用的,所以一般把它叫做安提基特(Kit)拉机械。这一个机械一开头不受重视,被装在一个木盒子里,放置在雅典考古博物馆的户外院子里。直到一天有位工作人士意识到了它的重要,报告给上司,博物馆才把它放置到室内,不过Anthkythera机械的外部的局部青铜已经受腐蚀脱落了,透露来更多的齿轮。”

安提基特(Kit)拉机械 – 碎块A正面 (雅典国度考古博物馆)

“它是何等体统的?”

“这么些青铜装置呈深红色,泛着白光,彰显出曾经被海水严重腐蚀,所以形状分外难堪。最大的那一块残块大小像一本书那么大。”

“这上头的大轱辘很强烈。” 学生说道。

“是的,这么些机械装置最分明的形象是一个宏伟的车轱辘,几乎和教条主义装置相同宽,轮子核心是一个像样十字架的事物,就像轮子的辐条一样发射开来,中央是一个方形的孔。在大轮子的边缘有不少个小齿,每个齿都被细心地加工成等腰三角形。这么些小齿是这样精密,以至于要倚重播大镜才能数清楚他俩的个数。在同一个表面,还有一个小一些的齿轮,好像与大齿轮之间有一些涉及。”

“装置的此外一侧是咋样样子呢?”

“在设置的此外一侧,也有一对齿轮,有些清晰可见,有些则有些被覆盖了。在装置的下面的坦荡部位,有部分希腊文铭文隐约可见。那个文字都是大写的,可是充裕小,紧凑地排列在同步,几乎从未留出空白的长空。”

安提基特(Kit)拉机械 – 碎块A反面

“就是这么些吗?”

“不止那些,机械装置已经断裂成多少个小块,第二块部件尺寸更小,其中一头上有一些弧度,下面刻了部分刻度,仿佛是钟表上的圆形刻度。第三块装置几乎全盘被海水沉积物覆盖,只在背部有些可辨认的文字。第四块装置几乎被海水腐蚀了,只是从形制上看它犹如只含有一个齿轮。除此之外还有众多更小的残块。”

“那几个设置是做什么样用的啊?”

“从各类各种不同尺寸的齿轮、刻度以及铭文来看,这一个设置似乎是一种用来总计的教条。可是这又不容许是一只机械钟表,因为类似的设置在2000年前是不存在的,只有到1000年后机械钟才被发明出来。”

“2000年前的希腊人可以创立精细的齿轮吗?”

“他们当时已经领悟这么些技术,可是及时已觉察的其他机械装置只有一多个齿轮,而安提基特(Kit)拉机械有几十个齿轮。齿轮的个数越多,可以兑现的盘算越繁杂,由此这样多的齿轮很有可能是被用来做一些犬牙交错的计量。”

“用齿轮统计,听起来挺新鲜的!能举个例证吗?”

“比如,一个60齿的齿轮和30齿的齿轮啮合在一道,前者转一圈,后者刚刚转2圈,假如大齿轮是输入,小齿轮是出口,这就是一个角度乘以2的乘法操作。把多少个齿轮的职务交流,就是一个角度除以2的除法统计。”

“哦,有意思。齿轮组合能无法做加法和减法呢?”

“可以,然而要比乘法难很多。在当代汽车里有差速计,可以由3个齿轮实现加法和减法运算。差速计用途充裕广泛,比如汽车转弯时内侧的车轮比外面轮子走过的距离短,假使没有差速计,轮子就会打滑。而差速计让外轮的速度变大(直路行进速度增长一个数值),让内轮的快慢减弱(直路行进速度减去同一个数值),那样全优地解决了汽车转弯的题目。”

“在这么些机械安装上还有哪些新意识吗?”

“在内部一个零散上,研究人士发现了一个希腊单词,那些词是用来叙述黄道面的,意味着那个机械安装有可能是一个史前考察用的天象。”

“天象是哪些?”

“星象是史前的关键观测仪器,最早的星象制作于公元6世纪,你可以把它想象成是天上星星的阴影。天象可以指示一定时刻天空中简单的地方。在西汉,一个圆圆的被分成12份,每一份30度,对应于黄道带上的十二星座,这么些星座就像是现代钟表上的十二个数字,构成了指针移动时的背景,这十二星座就是日月行星移动的背景,通过它们人们得以确定出日月行星的职位。而这多少个机械安装上正好有圆周刻度。”

一种后晋星盘 (Wikipedia)

“所以有人觉得这是一个天文观测仪器?”

“对。不过后来有人认为安提基特(基特(Kit))拉机械上有齿轮,而古希腊时的星象本身不需要其余齿轮,所以天象的传教遭到了嫌疑。”

“嗯,看来那一个机械到底是做什么样的还有待进一步考证。那后来有人探讨清楚了呢?”

“过了几年,到了1905年,一个叫艾伯特(Albert)(Bert)Rehm的钻研人士最先商量那些机械装置。他是德意志罗马大学的上课,来到雅典开班研讨。此时,机械碎片已经被细心地净化过,更多的细节裸露了出来。他意识了一个此前被遮盖住刚刚表暴露来的墓志铭:Pachon。”

“这是怎么样意思?”

“这是古埃及的一个月份的名字。我们了然,月份名对于天象来说没有任何成效,因而这些装置不太可能是天象。
Rehm认为这一个设置有可能是一个行星仪。”

“有点意思,这和大家上次聊的太阳系模型的意义有些相似。” (
《时间之问10》
太阳系的家中舞会

“对,当转动外面的手柄时,带动了齿轮的活动,从而按照不同的齿轮比带来了更多齿轮的移位,这个齿轮的移位来效仿五大行星的周期运动。”

“听起来有些道理。”

“后来又有一位专家Rediadis
认为,行星仪需要相当复杂的齿轮,而以此机械装置不容许提供这样多的齿轮。”

“真是众说纷纭。”

“此时离开安提基特(Kit)拉机械的打捞过去了30多年,到了1934年,有一位学者Theopandinis对这么些机械举办了持久的探究。他认为,这几个设置应该是一个航海测量仪器,一个大齿轮带动其他小齿轮的移动,用来提示航海的方面,他信任这是一个航海导航装置。即便他同意Rehm说的这一个齿轮用来指示太阳、月亮和五大行星的岗位,不过他一如既往摆脱不了天文仪器的解释。”

“他的钻研有哪些结果吧?”

“据说Theopandinis为了探究机械装置,倾家荡产卖掉了家里的几栋房屋,可是举行不如人意,直到她去世他都并未把他的探讨成果揭橥出来。”

“看来安提基特拉机械的魅力优异,已经打响俘获了一位受害人。再后来吧?”

“此时已是1930年份,德国纳粹逐步掌权,Rehm讲师在1936年被强迫退休,他适可而止了机械装置的钻研,直到二战截止后才重新复苏商量。不过好景不长,新政坛并不依赖他,他也未尝充裕的经费连续研究,到了1949年他辞世了。”

“又一位学者带着遗憾离开了。对了,世界第二次大战期间这个宝贝有没有遭到磨损?”

“嗯,那是个好问题。当纳粹逐步占领欧洲时,希腊政党发现到这一个宝贝的基本点,把博物馆里的宝物打包装箱,就地埋在博物馆院子的地下。很幸运,他们躲过了纳粹的恶势力,但是磨难并从未截止。”

“为何吧?”

“世界世界第二次大战停止后,希腊又拓展了数年的内战。经过连日不停战火的伤口,那一个洪荒的机械安装已经逐步被人忘记,不再像当年那么引人注意了。与这么些优雅漂亮的摄影相比较,这些造型不规则的安装不再展出,被堆放在博物馆的地下室里,默默无闻。”

“再后来吗?”

“接下去,一位紧要的数学家就要登场了,他对安提基特拉机械举行长达数十年的研讨,发布了长达70多页的钻研杂文,把这项研商推到了空前的可观,相提并论新点燃了众人对安提基特(基特)拉机械的志趣。”

“这厮是何人吗?”

“哦,这一次时间不多了,大家下次再聊吧。”

“好的,老师再见!”



有关作者:笔名偶遇科学,微电子学大学生,喜欢追逐事物背后的原因和不同科目的关系,寻求科学与人文的同甘共苦。求学和教学的阅历让她赢得了严格的思索精神,更让她了然了天经地义背后温情和人文不可或缺。每一周他和学习者在餐厅的一定约会,话题无所不包,一起发现科学、并分享思考的童趣。


参考文献:

  • Jo Marchant, “Decoding the Heavens: A 2,000-Year-old Computer and
    the Century Long Search to Discover Its Secrets”, November 2008,
    William Heinemann Ltd.

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