Antikythera 机制

跳转到导航 跳转到搜索 Antikythera 装置（ / ˌ æ nt ɪ k ɪ ˈ θ ɪər ə/ AN-tih-kih- THEER-ə）是古希腊的手动太阳仪，被描述为最古老的模拟计算机示例[1] [2] [3] 用于提前几十年预测天文位置和日食。 [4] [5] [6] 它还可以用于跟踪类似于古代奥运会周期的奥林匹克运动会的四年周期。 [7] [8] [9] 这件文物是 1901 年从希腊岛屿 Antikythera 海岸附近的沉船中找到的残骸之一。 [10] [11] 1902 年 5 月 17 日，考古学家瓦莱里奥斯·斯泰斯 (Valerios Stais) 确定其中包含一个齿轮. [12] 该装置放置在一个 34 厘米 × 18 厘米 × 9 厘米（13.4 英寸 × 7.1 英寸 × 3.5 英寸）木箱的残骸中，被发现是一块块，后来分成三个主要碎片，现在分为82 个独立的碎片经过保护工作。其中四个碎片包含齿轮，而在许多其他碎片上发现了铭文。 [13] [14] 最大的齿轮直径约为 13 厘米（5.1 英寸），最初有 223 个齿。 [15] 2008 年，由加的夫大学的迈克·埃德蒙兹和托尼·弗里斯领导的一个团队使用现代计算机 X 射线断层扫描和高分辨率表面扫描对地壳包裹机制的内部碎片进行成像，并读取曾经覆盖外部的最微弱的铭文机壳。这表明它有 37 个啮合的青铜齿轮，使其能够通过黄道带跟踪月球和太阳的运动，预测日食并模拟月球的不规则轨道，月球近地点的速度高于远地点的速度.公元前 2 世纪，罗德岛的天文学家喜帕恰斯 (Hipparchus) 研究了这种运动，据推测，这台机器的构造可能曾咨询过他。 [16] 有人推测该机制的一部分丢失了，它还计算了五个经典行星的位置。该仪器被认为是由希腊科学家设计和建造的，其年代各不相同，可追溯到公元前 87 年 [17] 或公元前 150 至 100 年之间，[4] 或公元前 205 年，[18] [19] 或沉船之前的一代，大约可以追溯到公元前 70-60 年。 [20] [21] 后来的发条在中世纪的拜占庭和伊斯兰世界中为人所知，但具有类似复杂性的作品直到十四世纪欧洲机械天文钟的发展才再次出现。 [22] Antikythera 装置的所有已知碎片现在都保存在雅典国家考古博物馆，以及一些艺术重建和复制品 [23] [24] 以展示它的外观和工作方式。 [25] Dimitrios Kontos 船长 (Δημήτριος Κοντός) 和一群来自 Symi 岛的海绵潜水员在 1900 年春天发现了 Antikythera 沉船，并在 1900-01 年与希腊皇家海军的第一次远征中找到了文物。 [26] 这艘罗马货船的残骸是在希腊安提基特拉岛的格利法迪亚角 45 米（148 英尺）深处发现的。该团队取回了许多大型手工艺品，包括青铜和大理石雕像、陶器、独特的玻璃器皿、珠宝、硬币和机械装置。该机械装置于 1901 年从残骸中找到，很可能是在当年 7 月。 [27] 不知道该机械装置是如何安装在货船上的，但有人建议将其与其他被掠夺的财宝一起从罗德岛带到罗马，以支持凯撒大帝举行的凯旋游行。 [28] 从残骸中回收的所有物品都被转移到雅典国家考古博物馆进行存储和分析。那个机械装置当时看起来不过是一块被腐蚀的青铜和木头。它被忽视了两年，而博物馆工作人员则致力于拼凑更明显的宝藏，例如雕像。 [22] 1902 年 5 月 17 日，考古学家 Valerios Stais 发现其中一块岩石中嵌入了一个齿轮。他最初认为这是一个天文钟，但大多数学者认为该装置是时间性的，过于复杂，无法与已发现的其他部件在同一时期建造。直到 1951 年英国科学历史学家和耶鲁大学教授德里克·J·德索拉·普莱斯（Derek J. de Solla Price）对该物体产生兴趣后，对该物体的调查才停止。 [29] 1971 年，普莱斯和希腊核物理学家 Charalampos Karakalos 制作了 X 射线和伽马射线图像82个碎片。普莱斯于 1974 年发表了一篇关于他们的发现的长达 70 页的论文。 [11] 2012 年和 2015 年在 Antikythera 沉船遗址的其他两次搜索中发现了许多引人入胜的艺术品和第二艘可能有也可能没有联系的船与发现该机制的宝船。 [30] 还发现了一个青铜圆盘，上面装饰着公牛的形象。圆盘有四个“耳朵”，上面有孔，有人认为它可能是安提凯希拉装置本身的一部分，作为“齿轮”。然而，似乎没有什么证据表明它是该机制的一部分；圆盘更有可能是一件家具上的青铜装饰。 [31]

Antikythera 机制通常被称为第一台已知的模拟计算机。 [32] 该机构制造的质量和复杂性表明它一定有在希腊化时期制造的未被发现的前身。 [33] 它的建造依赖于公元前二世纪希腊天文学家发展起来的天文学和数学理论，估计建于公元前二世纪末 [4] 或公元前一世纪初。 [34] [5] 2008 年，Antikythera 机制研究项目的持续研究表明，该机制的概念可能起源于科林斯的殖民地，因为他们将默顿螺旋上的日历确定为来自科林斯或其其中之一。希腊西北部或西西里岛的殖民地。 [7] 锡拉丘兹是科林斯的殖民地，也是阿基米德的故乡，2008 年 Antikythera 机制研究项目认为这可能暗示与阿基米德学派的联系。 [7] 然而，在 2017 年证明，默顿螺旋上的日历确实是科林斯式的，但不可能是锡拉丘兹的日历。 [35] 另一种理论认为，雅克·库斯托 (Jacques Cousteau) 于 1970 年代在沉船遗址发现的硬币可以追溯到该装置的建造时间，并假定其起源可能来自古希腊城市佩加蒙，[36]别迦摩图书馆。它拥有许多艺术和科学卷轴，在希腊化时期其重要性仅次于亚历山大图书馆。 [37] 载有该装置的船还装有罗得岛风格的花瓶，因此推测它是在斯多葛派哲学家波西多尼乌斯在该希腊岛上建立的一所学院建造的。 [38] 罗德岛在古代是一个繁忙的贸易港口，也是天文学和机械工程的中心，是天文学家喜帕恰斯（Hipparchus）的故乡，他活跃于公元前 140 年至公元前 120 年。该机制使用喜帕恰斯的月球运动理论，这表明他可能已经设计了它或至少在它上面工作过。 [22] 此外，最近有人认为，Antikythera 装置的 Parapegma 上的天文事件最适合北纬 33.3-37.0 度范围内的纬度； [39] 罗德岛位于北纬 35.85 度和 36.50 度之间。 2014 年，Carman 和 Evans 进行的一项研究认为，根据将 Saros Dial 上的启动日期确定为公元前 205 年 4 月 28 日新月之后不久开始的天文阴历月，将新的约会日期定为大约公元前 200 年。 [18] [19] 此外，根据卡曼和埃文斯的说法，巴比伦算术式的预测比传统的希腊三角式更适合设备的预测模型。 [18] 保罗·艾弗森 (Paul Iversen) 于 2017 年发表的一项研究表明，该设备的原型确实来自罗德岛，但该特定模型是为希腊西北部伊庇鲁斯 (Epirus) 的客户修改的；艾弗森认为，它的建造时间可能不早于海难发生前的一代人，琼斯也支持这一日期。 [40] 2014 年进行了进一步的潜水，并计划在 2015 年继续进行，希望能发现更多的机制。 [19] 一项为期五年的调查计划于 2014 年开始，于 2019 年 10 月结束，新的五年期会议于 2020 年 5 月开始。 [41] [42] 最初的机制显然是作为一个单一的镶嵌片。不久之后，它分裂成三个主要部分。在清洁和处理过程中，其他小碎片已经脱落，[43] 还有一些是库斯托探险队在海底发现的。其他碎片可能仍在存储中，自最初恢复以来未被发现；碎片 F 于 2005 年以这种方式被发现。在 82 个已知碎片中，有 7 个具有机械意义，包含大部分机械装置和铭文。还有 16 个较小的部分，包含部分和不完整的铭文。 [4] [7] [44] 主要片段包含大部分已知机制。在前面清晰可见的是大的 b1 齿轮，仔细观察该齿轮后面的其他齿轮（l、m、c 和 d 列车的部分作为肉眼清晰可见的齿轮）。曲柄机构插座和与 b1 啮合的侧装齿轮在碎片 A 上。碎片的背面包含最后面的 e 和 k 齿轮，用于合成月球异常，还有值得注意的是 k 列车的销和槽机构.从碎片的详细扫描中可以看出，所有的齿轮都非常紧密，并且由于它们在海中多年而持续损坏和移位。碎片最厚处约 30 毫米厚。片段 A 还包含沙罗螺旋左上四分之一的部分和来自该螺旋的 14 处铭文。该碎片还包含 Exeligmos 表盘的铭文，在背面可以看到表盘表面的残留物。最后，这个片段包含一些后门铭文。

大约包含 Metonic 螺旋的右下三分之一以及该机构的螺旋和后门的铭文。 Metonic 音阶由 235 个细胞组成，其中 49 个已全部或部分从片段 B 中破译。到目前为止，其余的都是根据默托尼克循环的知识假设的。该片段还包含一个用于奥林匹克列车的齿轮 (o1)。包含显示日历和生肖铭文的正面表盘右上角的部分。该碎片还包含月相指示表盘组件，其外壳中包括月相球体和月相指示系统中使用的单个锥齿轮 (ma1)。包含至少一个未知装备；根据 Michael T. Wright 的说法，它可能包含两个，而根据 Xenophon Moussas [45] 的说法，它在一个空心齿轮内包含一个齿轮（编号为 45“ME”），给出了木星的位置，以周转运动再现它。它们的目的和位置尚未确定为任何准确性或共识，但引发了对该机制表面可能显示的行星的辩论。发现于 1976 年，包含来自沙罗螺旋右上方的六个铭文。发现于 2005 年，包含来自沙罗螺旋右下方的 16 处铭文。它还包含机械装置木制外壳的残余物。已发现的许多较小的碎片都没有明显的价值。然而，有些上面有一些铭文。片段 19 包含重要的后门铭文，包括一个读物“...... 76 年......”，它指的是 Callippic 周期。其他铭文似乎描述了后表盘的功能。除了这个重要的小碎片外，还有 15 个小碎片上有铭文的残余。 [15] : 7 关于最新调查从废墟中收集到的具体数据的信息在弗里斯 2006 年自然文章的补充中有详细说明。 [4]

在机械装置的正面有一个固定的环形表盘，代表黄道，十二个黄道带标志用相等的 30 度扇区标记。这与巴比伦习惯将黄道的十二分之一平均分配给每个黄道十二宫，即使星座边界是可变的。表盘外面是另一个可旋转的环，标有 Sothic 埃及日历的月份和日期，十二个月的 30 天加上五个闰日。月份标有埃及名字，代表月份被转录成希腊字母。那么，第一个任务是旋转埃及日历环以匹配当前的生肖点。埃及历法忽略了闰日，因此它在大约 120 年的时间里通过了一个完整的黄道十二宫。 [5] 该机构是通过转动一个小手摇曲柄（现已丢失）来操作的，该曲柄通过冠状齿轮连接到最大的齿轮，四辐齿轮在片段 A 的前面可见，齿轮名为 b1。这移动了前表盘上的日期指针，它将被设置为正确的埃及日历日。年份是不可选择的，所以需要知道当前设置的年份，或者通过在当前设置的一年中的一天的巴比伦星历表中查找背面的各种日历周期指示器指示的周期，因为大多数日历周期与年份不同步。曲柄每旋转一圈将日期指针移动约 78 天，因此如果该机构处于良好工作状态，则很容易在表盘上显示特定日期。转动手摇曲柄的动作也会导致机构内所有互锁齿轮旋转，从而同时计算太阳和月亮的位置、月相、日食和日历周期，甚至可能计算行星的位置。 [46] 操作员还必须注意背面两个大表盘上螺旋表盘指针的位置。指针有一个“跟随器”，它跟踪金属中的螺旋切口，因为表盘包含四次和五次完整旋转的指针。当指针到达螺旋两端的最终月份位置时，必须手动将指针的跟随器移动到螺旋的另一端，然后再继续前进。 [4] : 10 前表盘有两个同心圆刻度。内部刻度标记了十二生肖的希腊标志，以度为单位。外部刻度是一个可移动的环，与表面齐平并在通道中运行，标有似乎是天的标记，并且在通道中的环下方有一系列相应的孔。自从发现该机制以来，这个外环就被认为代表了 365 天的埃及民历。然而，最近的研究挑战了这一假设，并提供了证据，它很可能被分为 354 个区间。 [47] 如果有人赞同 365 天的假设，那么人们认为该机制早于儒略历改革，但索特和卡利皮斯周期已经指出了一个 365 1⁄4 天的太阳年，如托勒密三世的流产所见。公元前 238 年历法改革。人们认为表盘并不反映他提议的闰日（第 6 章），但外日历表盘可以靠着内表盘移动，以通过将刻度向后旋转一来补偿太阳年中额外四分之一日的影响每四年一天。然而，如果有人认同354天的证据，那么最可能的解释是戒指是354天阴历的体现。鉴于该机制的假定构建时代和埃及月份名称的存在，它可能是理查德·安东尼·帕克 (Richard Anthony Parker) 于 1950 年提出的埃及民间农历的第一个例子。 [48] 农历的目的是作为一个连续阴历的日常指示器，也有助于解释月相指针，以及梅托尼克和沙罗表盘。未发现的传动装置与该机构的其余 Metonic 传动装置同步，被暗示驱动围绕该刻度的指针。环相对于底层孔的移动和配准有助于促进 76 年一遇的 Callippic 周期校正，以及方便的日月插层。

表盘还标记了太阳在黄道上的位置，与当年的当前日期相对应。月球和希腊人所知的五颗行星的轨道与黄道非常接近，因此也可以方便地参考黄道来确定它们的位置。以下三个埃及月份用希腊字母刻在外环的残存部分上： [49] 其他月份已被重建，尽管该机制的一些重建省略了埃及闰月的五天。十二生肖表盘包含十二生肖成员的希腊铭文，据信是改编为热带月份版本而不是恒星：[15] : 8 [验证失败] 十二生肖表盘上还有一些单字符在具体点（参见这里的重建：[50]）。它们被刻在一个旁标上，这是现代年历的前身，刻在表盘上方和下方的正面。它们在黄道上标记特定恒星的经度位置。表盘上方的旁白显示（方括号表示推断文本）： ΑΙΓΟΚΕΡΩΣ ΑΡΧΕΤΑΙ ΑΝΑΤΕΛΛΕΙΝ [...] Α ΚΡΙΟΣ ΑΡΧΕΤΑΙ ΕΠΙΤΕ [...

赤道春天 [...] A YADES DYNOUSIN ESPERIAI [...] KA [...] 水瓶座开始 EPITELLENA 金牛座开始 E {P} ITELLINE LYRA EPITELIE ...双鱼座终于开始 [...] Α

ΥΑΣ ΕΠΙΤΕΛΛΕΙ ΕΩΙΑ [...] Δ ΔΙΔΥΜΟΙ ΑΡΧΟΝΤΑ ΕΠΙΤΕΛΛΕΙΝ [...] [...] Α

ΤΡΟΠΑΙ ΘΕΡΙΝΑΙ [...] Α [...] ΑΝΑΤΑΛΛΟΥΣΙΝ ΕΣΠΕΡΙΟΙΑΙΑ ΩΡΙΩΝ ΑΝΤΕΛΛΕΙ ΕΩΙΟΣ

ΛΕΩΝ ΑΡΧΕΤΑΙ ΕΠΙΤΕΛΛΕΙΝ [...] ΑΤΟΞΟΤΗΣ ΑΡΧΕΤΑΙ ΕΠΙΤΕΛΛΕΙΝ [...] Α 至少两个指针指示物体在黄道上的位置。一个月球指针指示月球的位置，同时还显示了一个平均太阳指针，可能是当前日期指针的两倍。月球位置不是一个简单的平均月球指示器，它可以指示围绕圆形轨道的均匀运动；通过现存最早的行星齿轮传动装置，它近似于月球椭圆轨道的加速和减速。它还跟踪了以 8.88 年为周期围绕黄道的椭圆轨道的进动。根据定义，平均太阳位置是当前日期。据推测，由于采取了这样的痛苦来获得正确的月球位置，[15] : 20, 24 那么除了平均太阳指针之外，也可能有一个“真正的太阳”指针，以跟踪太阳的椭圆异常（地球绕太阳运行的轨道），但在迄今为止发现的机械装置的废墟中没有任何证据。 [5] 同样，希腊人已知的五颗行星也没有行星轨道指针的证据......