一个古希腊天文计算器,可以显示太阳、地球和月球的位置,并且在它之后的 1000 年里超越了任何已知的设备,它还记录了一些更平凡的事情:下一届奥运会何时举行。
它的设计很可能源于伟大的科学家阿基米德的头脑。
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研究人员从安提凯瑟拉装置的腐蚀青铜碎片中挖掘出了这些和其他一些新的秘密。该装置是一个类似钟表的组合,于 1901 年由希腊海绵潜水员在基西拉岛和克里特岛之间的希腊安提凯瑟拉岛附近发现。
安提凯瑟拉装置研究项目 (AMRP) 的成员及其同事使用了高分辨率 360 度 X 射线扫描的数据,来解读仪器背面螺旋刻度盘上小至 0.06 英寸(1.7 毫米)高的标记。 这个五圈螺旋刻度盘上刻有 235 组标记,据信表示 19 年历法中的月份。
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被称为默冬历,人们自巴比伦时代以来就使用它来解释 12 个阴历月加起来只有 354 天,比一个太阳年少了 11 天。(位于刻度盘后面的齿轮会像时钟上的分针一样移动指针,将用户指向刻度盘上的特定标记。)
该团队在《自然》杂志上撰文,首次能够读取刻度盘上的月份名称,这些名称与曾经在希腊西北部科林斯殖民地使用的日历相匹配,这表明该装置是在该地区制造的。
其中七个月份名称与公元前四世纪由锡拉库扎的定居者建立的西西里岛部分地区使用的日历相匹配。锡拉库扎是阿基米德的故乡,这位博学家在一个杜撰的故事中,在发现如何通过将皇冠浸入水中并测量它排出的水量来判断皇冠是否由纯金制成之后,从浴缸里跳出来,喊道:“我找到了!”
研究人员假设,安提凯瑟拉装置大约在公元前 150 年至 100 年制造,在从希腊罗德岛运往当时的主要贸易路线罗马途中沉没。尽管阿基米德死于公元前 212 年,太早以至于无法制造安提凯瑟拉装置,但罗马哲学家西塞罗将一个装置归因于阿基米德,该装置与它相似。
“这很可能就是他的发明的一种后代,”研究作者、纽约大学古代世界研究所的古代科学史学家亚历山大·琼斯说。
琼斯说,无论阿基米德最初对他的仪器有什么打算,使用科林斯日历表明安提凯瑟拉装置不是为科学家制造的。相反,它可能是为了向非专业人士教授天文学。
为了支持这种解释,研究人员发现,默冬刻度盘内的一个较小的刻度盘上的标记标出了泛希腊运动会的地名,这些运动会是非常受欢迎的体育赛事,其中最著名的是奥运会。
运动会是四年一个周期,刻度盘每转四分之一圈就表示该年周期中举行的运动会。“这没有任何科学意义。这具有人类和社会的意义,”琼斯说。
该装置非常适合教授的一件事是日食的可预测性,这似乎是仪器背面第二个四圈螺旋刻度盘的任务。
它的 223 个分段对应于沙罗周期中的月份,沙罗周期是另一个古老的日历系统,为期 18 年,用于跟踪日食。 在这些分段中,研究人员此前已识别出 16 个标有象形文字或字符集的标记,指示日食和月食。该团队将该数字增加了两个,达到 18 个。
象形文字的模式非常准确:它与美国宇航局确定的公元前最后四个世纪发生的 100 次日食的开始日期相匹配。“我们可以从任何这些日期开始刻度盘,所有已知的象形文字都将与实际的日食完全匹配,”来自威尔士卡迪夫的前数学家和 AMRP 成员研究作者托尼·弗里思说。
然而,该装置似乎在预测日食的确切小时方面有所不足。一个内部刻度盘分为三个部分,可能指定了添加到象形文字上标记的日食时间的小时数。
但是作者无法找到一种方法来使时间与美国宇航局计算的日食时间相匹配。他们怀疑该装置的制造者使用了一种不精确的方法来计算这些时间。
这种不足并没有减少安提凯瑟拉装置的辉煌,弗里思说,该装置“在它的核心蕴藏着真正的天才”。他说,特别巧妙的是一个销和槽机构,它涉及仪器的正面,显示太阳、地球和月球的位置。
弗里思和他的同事两年前报道说,销和槽用于解释月球在空中速度的变化。人们几乎可以听到这个小技巧的发明者喊道:“我找到了!”