Неизвестный механизм, найденный на глубине 70 метров под водой. Созданный в древней Греции две тысячи двести лет назад. Представляющий собой по мнению учёных механический аналоговый компьютер. Этот рассказ о нем. Часть вторая.
Гиппарх Никейский
Вернёмся во времени немного назад. Когда греческий водолаз, обнаружил античный римский корабль, затонувший в Эгейском море между островом Крит и полуостровом Пелопоннес, недалеко от острова Антикитера. Некогда этот корабль шёл с острова Родос, где во II веке до нашей эры жил и работал известный греческий астроном и математик Гиппарх Никейский. На его борту кроме других драгоценностей находился механизм в последствии названый «Антикитерским механизмом».
Артефакт активно изучали с 1951 года, и согласно последним исследованиям произведенным методом рентгеновской томографии и полиномиальному картированию текстур, механизм представляет собой календарь, а также астрономическое, метеорологическое, образовательное и картографическое устройство. Это самый древний образец аналогового вычислительного устройства, в котором воплощена механическая модель известной на тот момент части Солнечной системы. Это одновременно планетарий и астрономические часы. Получается, что данный механизм изготовили с помощью учёного Гепарха Никейскрго либо его учеников.
Остров Родос
Тематика трудов Гиппарха обширна.
Он родился во II веке около 190 года до нашей эры в Малой Азии, в городке Никея теперь это турецкий город Изник. Отсюда прозвище – Гиппарх Никейский. Большую часть своей жизни он проработал на острове Родос. Биографы Гиппарха и историки более поздних времен в своих трудах указывали, что почти всю жизнь знаменитый грек жил и работал на острове Родос. Гиппарх создал первые тригонометрические таблицы, его можно назвать «отцом тригонометрии».
Его первые научные наблюдения датируются 162-м годом до нашей эры, последние – 127-м. Ушел из жизни Гиппарх там же, где провел всю свою яркую, наполненную великими научными открытиями жизнь, — на Родосе около 120 года до наступления новой эры.
Он исследовал положение на небе 850 звезд и составил первый в истории Европы звездный каталог. Гиппарх продолжил работу, начатую в III веке до нашей эры. Тимохарисом, позже – Аристилом Александрийским и Плинием Старшим. Идея составления подробного перечня небесных светил из «надлунного мира» появилась у Гиппарха после наблюдения редчайшего астрономического явления – появления в 134 году на небосводе сверхновой в созвездии Скорпиона.
К сожалению каталог, до наших дней он не сохранился – сгорел вместе с другими рукописями во время пожара знаменитой Александрийской библиотеки. Мы знаем о его существовании лишь по пересказам астрономов более поздних времен. О частной жизни Гиппарха вообще мало что известно. Достоверного его портрета не сохранилось.
А ум у Гиппарха был довольно острый. Именно Гиппарх придумал координатную сетку. Параллели и меридианы – его изобретение. Он разбил все звезды на группы по величине светимости. Самые яркие были первой величины, самые тусклые – шестой. Новшество оказалось удачным. Современные астрономы до сих пор пользуются понятием «звездная величина». Поэтому Создание Антикитерского механизма приписывается именно ему.
Величайшим достижением Гиппарха научный мир признал открытие и исследование астрономической прецессии – явления, первоначально названного предварением равноденствий. Наблюдая с помощью экваториального кольца за звёздным небом, он заметил перемещения точек равноденствия, и сделал вывод, что в каждом следующем году равноденствие наступает раньше, нежели в предыдущем. Сравнивая самостоятельно выведенные астрономические координаты α Девы/Спика и измерения астронома из древнеегипетской Александрии Тимохариса, Гиппарх определил примерную скорость прецессии – один градус за сто лет.
Используя данные о солнечных затмениях, он определил и довольно точно расстояние от Земли до Луны.
Гиппарх определил длительность года и ошибся всего на несколько минут. Такая точность кажется невероятной, учитывая, что в его распоряжении были самые простые угломерные инструменты. До изобретения телескопа оставалось еще семнадцать веков.
Реконструкции
Первые исследования механизма проводились с 1902 по 1910 и с 1925 по 1930 годы. Уже в ходе первых осмотров прибора стало ясно, что «астролябия», как некоторые изначально называли этот сложный прибор, была гораздо более продвинутой, чем любые известные астролябии
Реконструкция Прайса
Реконструкция Прайса в Национальном археологическом музее Афин
Прайс провёл рентгеновское исследование механизма и построил его схему. В 1959 году он опубликовал в журнале Scientific American подробное описание механизма. Полная схема устройства была представлена только в 1971 году и содержала 32 шестерни.
Циферблат на передней стороне служил для отображения знаков зодиака и дней в году. Два циферблата на тыльной стороне были настроены на 2 цикла: система шестерён с передаточным соотношением 254:19 использовалась для моделирования движения Солнца и Луны относительно неподвижных звёзд.
Соотношение выбрано на основе Метонова цикла: 254 сидерических месяца периода обращения Луны относительно неподвижных звёзд с большой точностью составляют 19 тропических лет или 254 − 19 = 235 синодических месяцев. Периодов смен фаз Луны. Второй цикл длится 223 лунных синодических месяца, по его завершении цикл солнечных и лунных затмений повторяется. Эти повторения позволяли вычислять положения светил в будущем — задавать настройки можно было, вращая ручку. Положение Солнца и Луны выводилось на циферблат с одной из сторон механизма.
В реконструкции Прайса присутствовала дифференциальная передача, которая, как ранее считалось, была изобретена не раньше XVI века. С её помощью вычислялась разность положений Солнца и Луны, которая соответствует фазам Луны. Она выводилась на другой циферблат.
Британский часовщик Джон Глив построил работающую копию механизма по этой схеме.
Реконструкция Райта
Майкл Райт, специалист по механическим устройствам из Лондонского музея науки, предпринял новое исследование механизма, для чего воспользовался методом рентгеновской томографии, которым были получены двумерные срезы механизма.
Предварительные результаты исследования были представлены в 1997 году. Они показали, что в реконструкции Прайса имеются фундаментальные ошибки. В частности, было убедительно показано, что предположение о наличии дифференциальной передачи в механизме не соответствует действительности.
В 2002 году Райт предложил свою реконструкцию.
Он подтвердил общее заключение Прайса о том, что механизм служил для моделирования движения небесных тел. Согласно Райту, механизм мог моделировать движение не только Солнца и Луны, но и пяти известных в древности планет — Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна.
Проект Исследование Антикитерского механизма
В 2005 году стартовал греко-британский проект Antikythera Mechanism Research Project под эгидой Министерства культуры Греции. В нём приняли участие учёные из Англии в частности, профессор Майк Эдмундс. Из США математик Тони Фрит профессор Кардиффского университета и из двух греческих университетов с привлечением самой современной техники.
Профессор Кардиффского университета Майкл Эдмундс руководил с 2006-го года исследованием механизма. Он утверждает, что устройство было «просто экстраординарным, единственным и ни с чем не сравнимым». Он говорит, что астрономические расчеты, совершаемые древним механизмом, «совершенно верны и точны», и он «более ценный, чем Мона Лиза».
В том же 2005 году было объявлено об обнаружении новых фрагментов механизма. Для того чтобы восстановить положение шестерён внутри покрытых морскими отложениями фрагментов, воспользовались компьютерной томографией, с помощью рентгеновских лучей позволяющей делать объёмные карты скрытого содержимого.
За счёт этого удалось определить взаимосвязь отдельных деталей и рассчитать по возможности их функциональную принадлежность. Из сохранившихся отходов они выудили крохотные обломки металла и морских отложений. Благодаря этому количество найденных фрагментов увеличилось до 82: семь крупных и 75 мелких.
Ценность мелких обломков в том, что на них тоже сохранились фрагменты текста, которые оказались чрезвычайно полезны. На обломках был обнаружен зеркальный текст — «негатив» с оригинальной детали, отпечатавшийся на окисленной поверхности. Исследователям пришлось складывать головоломку из оригиналов и зеркальных отпечатков.
6 июня 2006 года было объявлено, что благодаря новой методике фотографирования. Полиномиальное картирование текстур; при использовании методики PTM объект фотографируют при освещении под разными углами, а затем на основе двухмерных снимков программа воссоздает наиболее вероятное трёхмерное изображение поверхности удалось прочитать около 95 % содержащихся в механизме надписей около 2000 греческих символов.
Методика PTM
Вновь прочтённые надписи подтвердили, что механизм мог вычислять конфигурации движения всех известных в древности планет, включая Марс, Юпитер, Сатурн как ранее предположил Майкл Райт и реализовал в своей реконструкции механизма.
В 2008 году в Афинах был представлен глобальный доклад о результатах международного проекта Antikythera Mechanism Research Project. Удалось показать, что механизм был способен учитывать эллиптичность орбиты движения Луны, используя синусоидальную поправку первая аномалия лунной теории Гиппарха — для этого использовалось зубчатое колесо со смещённым центром вращения. Число бронзовых шестерён в реконструированной модели увеличено до 37 реально уцелело 30. 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 нашей эры.
Пресс-конференция AMRP 9 июня 2016 года. На переднем плане — модель Антикитерского механизма.
В 2016 году учёные представили результаты своих многолетних исследований. На сохранившихся 82 фрагментах удалось расшифровать 2000 букв, в том числе 500 слов. Всё же описание, по мнению ученых, могло занимать 20 000 символов. В них рассказывалось о назначении устройства, в частности об определении дат 42 астрономических явлений.
Кроме того, подписи оказались сделаны двумя разными людьми — это выдал анализ почерка, поэтому прибор не мог быть сделан мастером-одиночкой. Расшифровав надписи на задней стенке, ученые поняли, что они описывают предстоящие затмения. Ученых удивило, что в них говорится о цвете и размере Солнца или Луны при затмении, и даже о ветре при каждом из них. Сегодня известно, что предсказать цветовой характер этих явлений заранее невозможно, да это и не имеет никакого научного смысла.
Однако в Древней Греции к подобным знакам относились серьезно, по ним предсказывали погоду и даже судьбу отдельных людей и государств. Греки унаследовали эти верования от вавилонян, чьи жрецы-астрономы вглядывались в небеса в поисках дурных предзнаменований. Антикитерский механизм предсказывал судьбы на основе таких знаков, как цвет затмения и направление ветра, исходя из дат астрономических событий исследователи определили, что прибор был сделан около 35-й параллели, вероятно, на острове Родос.
Реконструкция Университетского колледжа Лондона
В 2021 году сотрудники группы изучения Антикитерского механизма в Университетском колледже Лондона расшифровали принцип работы зубчатой передачи антикитерского механизма и создали его действующую модель
Принципы работы механизма
и его предназначение
Неясно, каким образом древнегреческие ученые смогли изготовить Антикитерский механизм при помощи доступных тогда инструментов и материалов.
Guardian пишет, что концентрические кольца, на которых в устройстве вращаются небесные тела, должны были работать при помощи вложенных друг в друга полых осей. Однако остается загадкой, как древние мастера сумели изготовить нечто подобное без токарного станка.
Если тогда были технологии, чтобы сделать Антикитерский механизм, то почему же они не могли использовать эти технологии для производства других машин.
Механизм представляет собой календарь, а также астрономическое, метеорологическое, образовательное и картографическое устройство. Это самый древний образец аналогового вычислительного устройства, первая известная механическая Солнечная система, астрономические часы.
Механизм моделировал движение не только Солнца и Луны, но и пяти известных в древности планет Солнечной системы: Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна. При этом движения небесных тел моделировались с учётом эллиптичности их орбит. До этого считалось, что подобная технология появилась в Европе не ранее XVII века.
На передней стороне механизма находились две концентрические шкалы с зодиакальным и солнечным годами:
Для нахождения Солнца на небе в течение года — использовался указатель с небольшой золотой сферой. На одном из дисков был Солнечный календарь, отображающий 365 дней в году.
О Расположение и фазы Луны в течение месяца — использовался указатель с небольшой серебряной сферой, который вращался вокруг двух осей.
Механизм, имел указатели для планет. Маленькие каменные шары, укреплённые на диске, могли двигаться по переднему диску антикитерского механизма, показывая движение планет — Меркурия, Венеры, Марса, Сатурна и Юпитера в ночном небе.
На задней стороне механизма указатели показывали: Солнечные и лунные затмения на основе: цикла Сарос продолжительностью 223 месяца спиральная шкала.
Цикла Экселигмос продолжительностью 54 года малая круговая шкала;
Появление Луны в той же фазе Крошечный шар размером с жемчужину вращался, показывая фазу и в том же положении на небе с помощью: Метонова цикла 19 лет.
Измерение Цикла Каллиппа продолжительностью 76 лет малая круговая шкала.
Годы Панэллинских празднеств: Олимпиады, Пифийские игры, Немейские игры и Истмийские игры малая круговая шкала.
Благодаря лунному календарю люди могли рассчитывать оптимальные сроки для начала сельскохозяйственных работ, посева и сбора урожая.
Таким образом, дорогой и сложный механизм предназначался для использования образованным заказчиком, достаточно хорошо знакомым с астрономией. Одно из самых вероятных предположений заключается в том, что Антикитерский механизм мог быть учебным пособием. С помощью которого демонстрировались ученикам знания по астрономии. Её связи с окружающим миром. Инструмент мог использоваться для обучения космологической и философской картине мира.
В конечном итоге это всё предположения. А настоящая цель его изготовления и использования нам до сих пор неизвестна. Остаётся надеяться, что кто-то в будущем разгадает эту загадку. На данный момент ясно одно что создать данное устройство со всеми его функциями даже сейчас спустя более двух тысяч лет затруднительно.
