Антикитерский механизм

Тайна Антикитерского механизма

Загадочный экспонат, получивший артикул 15087 в Афинском национальном музее был сильно поврежден коррозией и вскоре распался на несколько частей, вот тогда-то этот предмет и привлек внимание ученых. Выяснилось, что он состоит из мельчайших шестеренок и представляет собой целый механизм, именуемый в дальнейшем как Антикитерский механизм. Спустя некоторое время ученым удалось выяснить, что это не что иное, как первый механический компьютер, созданный гением 2000 тысячи лет назад.

Не смотря на то, что Антикитерский механизм был найден в начале прошлого столетия, всестороннее его изучение началось лишь в 2000 году. Конечно, до этого так же велись изыскания с целью разгадки тайн этой находки, но понять, для чего было создано это устройство, смогла лишь группа ученых, собранных Майком Эдмундсом под руководством математика Тони Фрита.

Математик Тони Фрит

Первым за что взялась группа международных исследователей, был сбор всех имеющихся данных об Антикитерском механизме и изучение работ других исследователей в этой области.

В 1976 году известный французский дайвер Жак-Ив Кусто совершил еще одно погружение возле острова Антикитер. Ему удалось обнаружить еще целый ряд находок, среди которых были монеты, которые впоследствии и дали первую подсказку в изучении Антикитерского механизма.

Изучив найденные на затонувшей галере предметы ученые, предположили, что корабль отчалил из Азии, затем проследовал до острова Кос, позже причалил к Родосу, а оттуда перегруженный направился на Крит. Но возле острова Антикитера затонул, не выдержав буйства стихии.

Ученые предполагают, что затонувшая галера отчалила от берегов Азии и должна была прибыть на остров Крит

Ученым благодаря найденным Кусто монетам удалось установить, что галера отправилась в свое последнее плаванье где-то между 70-50 гг. до н.э. Из этого следует, что Антикитерскому механизму 2000 лет.

Исследования Дерека де Солла Прайса

Вторая подсказка была найдена в трудах Дерека де Солла Прайса начавшего свои изыскания в 1950-х годах. С помощью рентгенограмм Прайсу удалось установить, что Антикитерский механизм состоит из 27 шестеренок. Прайсу совместно с супругами Каракалосоми удалось сосчитать количество зубцов, но результаты были не точными, так как шестерни на двухмерных рентгеновских снимках перекрывали одна другую, что затрудняло подсчеты.

Прайс знал, что если высчитать количество зубцов, это приблизит его к разрешению загадки. В итоге Дерек Прайс получил два числа 127 и 235. Оба этих числа играли важную роль в греческой астрономии. Тогда-то Прайсу и пришла в голову гениальная идея, что древнегреческие астрономы могли использовать шестерню с 127 зубцами для вычисления положения Луны на небе. Число 235 было ключевым для расчета фаз Луны.

Греки отлично знали астрономию и могли просчитывать положения светил на звездном небе. У Прайса возник вопрос, что если Антикитерский механизм не что иное, как способ механизировать расчеты лунных циклов? Чтобы получить ответ исследователь тут же взялся за расчеты.

Греческие астрономы были осведомлены, что от одного полнолуния до другого проходит в среднем 29.5 суток, но это являлось проблемой для создания годового календаря из 12 месяцев, так как 12х29.5=354, что короче на 11 дней природного года. Так лунный и природный год с его сезонами быстро бы разошлись, но греки так же знали, что 19 солнечных лет практически точно равны 235 лунным месяцам. Это означало, что если у вас лунный календарь с 19-летным циклом, то у него никаких расхождений со временами года не будет.

Греки использовали 19 летний лунный цикл для расчета астрономических событий

Предположение Прайса полностью подтвердилось, когда на тыльной стороне Антикитерского механизма были обнаружены остатки циферблата с 235 засечками, представлявшими 19-летний цикл. Греки именовали его Метоновым циклом.

Прайсу так же удалось разгадать, для чего предназначалась шестерня с 127 зубцами. Дело в том, что древние греки знали, что Луне необходимо 29.5 суток, чтобы нагнать Солнце, но для возвращения Луны на ту же самую точку неба требуется всего 27.3 суток. Именно столько требуется Луне, чтобы облететь Землю. Расчеты астрономов показывают, что за 19-летный цикл Луна 254 раза облетает вокруг орбиты Земли, но сделать такое количество зубцов на не большой шестерне было не возможно. Поэтому создатель прибора взял половину от 254, получив число 127, и с помощью других шестерен увеличил диапазон шагов до 254.  Прайс же выяснил, что этот технологический ход нес еще дополнительную функцию. Показывал число обращений Луны вокруг Земли.

После 20 лет исследований Дерек де Солла Прайс решил, что полностью разгадал загадку Антикитерского механизма. По его мнению, эта машина была механическим лунным календарем, по которому древние греки определяли время религиозных церемоний, сбора урожая благоприятное время для путешествий и т.д. Однако Прайс учел не все особенности механизма, и загадка оказалась не разгаданной до конца.

Реконструкция антикитерского механизма

Тони Фрит, читая один из научных журналов, наткнулся на делительные рентгеновские изображение золотой рыбки и саранчи в 3D, и ему в голову пришла революционная идея. Что если таким же способом просветить Антикитерский механизм и заглянуть в недра, тогда появится возможность увидеть внутреннее устройство механизма.

Для этого Фрит связался с британской компанией по производству рентгенов, на оборудовании которой делались те самые изображения, и попросил сделать снимки Антикитерского механизма. Однако на то время не существовало достаточно сильного рентгена, способного это сделать. Тогда Тони Фрит уговорил руководство компании и инженера по рентгеновским установкам пойти на беспрецедентный поступок - создать специальный аппарат для изучения Антикитерского механизма, и они это сделали.

Антикитерский механизм очень хрупок, поэтому его невозможно транспортировать. Учитывая эту особенность, решено было привезти 8-тонное оборудование в Афины, где началось сенсационное исследование.

Антикитерский механизм слишком хрупок и не подлежит транспортировке

Когда ученые заглянули внутрь Антикитерского механизма, они были поражены до глубины души. Выяснилось, что изучаемый ими механизм еще сложнее, чем они думали. 3D-рентгеновские снимки позволили ученым получить достаточно данных для того, чтобы создать виртуальную модель объекта и приступить к разгадке работы механизма.

Ученые не переставали удивляться, как древним грекам удалось в столь малом пространстве установить такие мелкие шестерни, которые налагались друг на друга. В имевшемся фрагменте исследователи обнаружили 27 шестерен, предположительно в целом их было 52. Наличие таких технологий во втором веке до н.э. переворачивает традиционное представление о развитии технологий в истории.

Третья подсказка к раскрытию тайны Антикитерского механизма находилась на его поверхности. Дело в том, что ученые никак не могли понять, для чего служило большое зубчатое колесо, большая часть фрагментов которого была утрачена. Предположительно на этом колесе было то ли 222, то ли 223 зубца. Рядом находились надписи, прочесть которые не представлялось возможным. Помог справиться с этой задачей случай.

Тони Фрит, блуждая по просторам интернета, наткнулся на сообщение, что один из сотрудников компании Hewlett-Packard разработал технологию, позволявшую улучшать детализацию поверхности.

Для этого использовалась куполообразная конструкция с множеством вспышек, в центре которой располагался фотоаппарат. Вспышки поочередно срабатывали с определенной периодичностью, освещая предмет с полусотни углов. Далее с помощью компьютерной программы все эти снимки сводились воедино, позволяя виртуально менять источник освещения, придавая запечатленному объекту потрясающую детализацию.

Благодаря этой технологии ученым удалось прочитать многочисленные надписи на поверхности Антикитерского механизма и выяснить, что большое зубчатое колесо имело 223 зубца. Новые данные позволили совершить настоящий прорыв в решении этой загадки.

Четвертой подсказкой был так называемый фрагмент F, ранее не представлявший для ученых особого интереса, но ставший ключом раскрывающим загадку Антикитерского механизма.

Фрагмент F, стал ключом в разгадке тайны Антикитерского механизма

Сделав трехмерный рентгеновский снимок фрагмента F, Тони Фрит загрузил его в свою компьютерную модель и приступил к изучению. Ему удалось выяснить, что фрагмента F являлся частью четырехвиткового циферблата на тыльной стороне механизма. Чтобы разгадать его назначение Тони Фрит ввел все имеющиеся данные в специальную компьютерную программу, и ему удалось определить количество делений на циферблате. Программа выдала результат от 220 до 225, но Фрит был уверен, что это, скорее всего, магическое число 223.

Разгадка Антикитерского механизма

Чтобы убедится в правильности своей догадки, Тони Фрит обратился в лондонский музей, где хранилось множество глиняных табличек содержащих астрономические данные древних. В этих табличках придавалось огромное значение числу 223.

Обратившись к специалисту по египтологии профессору Джону Стилу, Тони Фрит выяснил, что в 7 веке до н.э. астрономы из Вавилона сделали открытие. Они заметили, что через каждые 223 месяца лунные затмения повторяются. Они назвали это открытие 18-летним периодом, в наши дни это называется сарос.

Эти данные говорили о том, что древние греки изобрели механизм, способный заглядывать в будущее и предсказывать лунные затмения. Теперь назначение большого зубчатого колеса было полностью понятно, благодаря ему перемещалась стрелка по шкале из 223 делений на циферблате сароса.

Благодаря рентгеновским снимкам ученым удалось прочитать надписи на циферблате и выяснилось, что Антикитерский механизм мог предсказывать не только лунные, но и солнечные затмения, причем с точностью до часов, а так же направление движения тени во время прохождения затмения, и цвет Луны во время затмения. Это было не вероятно.

Однако, еще одна загадка не давала покоя ученым. Древние греки знали, что Луна движется вокруг Земли, по эллиптической орбите, ускоряясь при приближении к Земле и замедляясь, удаляясь от нее. Как грекам удалось повторить этот процесс в Антикитерском механизме?

На нижней шестерне располагался штифт, а на верхней был сделан паз, кроме того шестерня со штифтом вращалась по смещенной оси

Ответ нашел Майкл Райт, бывший специалист по механике при лондонском музее науки. Изучая Антикитерский механизм, он заметил, что на одной из шестеренок в задней части механизма, прикрепленной к зубчатому колесу, был штифт. Как выяснилось позже, это было две шестерни размещенные друг под другом. В верхней был сделан паз, а на нижней прикреплен штифт. Кроме того, шестерня со штифтом вращалась на слегка смещенной оси. Такое расположение позволяло создать вариации в движении одной из шестерен. Устройство с пазом и штифтом отвечало за переменное движение Луны.

И на этом был еще не конец. Антикитерский механизм должен был учитывать и еще одну особенность. Эллиптическая орбита, по которой Луна движется вокруг Земли, не постоянна. Этот эллипс медленно движется, с периодом примерно в 9 лет. Казалось, что такой точностью Антикитерский механизм просто не может обладать, но это было заблуждением.

Оказалось, что в Антикитерском механизме была предусмотрена еще одна шестерня с 53-мя зубцами, передающая большому зубчатому колесу девятилетнее вращение эллипса. Так что устройство из штифта и паза точно передает переменное движение Луны.

Древним грекам удалось воплотить в механике свои научные теории, позволившие на десятилетия вперед предсказывать событие. По сути это был первый механический компьютер на Земле.

Исследователи ликовали. Тайна Антикитерского механизма была полностью раскрыта. Однако ответ на загадку столетия принес с собой не менее сложный вопрос. Кто изобрел столь гениальный механизм 2000 лет назад?

Кто сделал Антикитерский механизм

Где искать создателя этой уникальной машины, подсказал исследователь Александр Джонс. Изучая надписи на циферблате Антикитерского механизма, он обратил внимание на названия месяцев. Такие названия использовались в календаре древнего Коринфа. Получалось, механизм был создан либо в самом Коринфе, либо в одной из его колоний. Например, в Сиракузах на Сицилии.

Скорее всего, Антикитерский механизм был сделан Архимедом в Сиракузах на Сицилии

В 3-4 веках до н.э. Сиракузы были вторым по величине городом-государством во всем греческом мире. Примечательно, что в Сиракузах жил гениальный математик и инженер Архимед. Он создал формулы и рассчитал данные, которыми люди пользуются до сих пор, а так же создал массу самых разнообразных изобретений. Только его талант и знания могли позволить разработать такую сложную машину как Антикитерский механизм.

В 3 веке до н.э. Сиракузы были захвачены римскими войсками, а город был разграблен. Его богатства отправили в Рим, а генерал Марцел оставил себе несколько прототипов машин Архимеда. Спустя полтора века оратор Цицерон писал, что видел диковинный механизм Архимеда у внука генерала Марцела. Механизм показывал вращение всех планет, так как это происходило на самом деле.

Тони Фрит применил описанную модель планетария Архимеда к Антикитерскому механизму и был восхищен. Он точно подошел к фронтальной части устройства и описывал древнюю модель космоса.

Антикитерский механизм с фронтальной и тыльной стороны

Исходя из всего описанного, возникает резонный вопрос, почему эти сверхточные технологии не получили развития в будущем.

Историки считают, что когда греческий, а за ним и римский мир пришли в упадок, греческие научные тексты попали на восток. К 4 веку н.э. информация по механизму сначала попала в Византию, а затем к арабским ученым. Глубокие знания по механике вернулись в Европу лишь в 13 веке через Испанию вместе с маврами. Во времена возрождения механики в 14 веке сложные шестереночные конструкции стали использоваться в часах, принцип работы которых был схож с устройством Антикитерского механизма.

Первый компьютер мира

Антикитерский механизм был легким, компактным и помещался в деревянный ящик размером с обувную коробку. Скорее всего, это устройство было самым ценным грузом на затонувшей римской галере.

Идея засунуть все научные достижения и открытия в один ящик, очень напоминает современные ноутбуки.

Антикитерский механизм был чрезвычайно сложной греческой машиной. На его тыльной стороне были расположены циферблаты, показывающие фазы Луны и прогнозирующие затмения. На фронтальной части они изобразили вселенную, какой они себе ее представляли - с пятью планетами, Солнцем и Луной совершающие свое естественное движение.

Антикитерский механизм был вершиной древнегреческого творения. А сама древняя Греция заслуживает право считаться колыбелью высокоразвитой технологии.