希臘天文計算機 打破古代技術想像(科學人 Scientific American)

林志怡 2021/12/19 12:46 點閱 6835 次

An Ancient Greek Astronomical Calculation Machine Reveals New Secrets

14 世紀歐洲才透過複雜的齒輪工藝製作了天文鐘,其實早在西元前 100 多年,希臘人早就創作了「安提基特拉(Antikythera)機械」,用複雜的齒輪結構做出了天體計算機、成功計算太陽、月亮與星體間的關係。

希臘的天文機械

人們一直以來都以為,希臘人只是利用肉眼與幾何學在觀測天體,並未依靠太多的機械工具,但 1900 年,潛水員在克里特島和希臘大陸之間的安提基特拉島附近,其中一處沈船中發現了一部西元百年製造、帶有複雜齒輪的複雜機械,這部被命為為安提基特拉(Antikythera)機械的儀器,顛覆了人們過去對古希臘天文學的想像。

安提基特拉機械的精密與複雜程度,一直到 14 世紀時歐洲製造了天文鐘後才重新出現,且至今這部碎成 82 個碎片的天文計算機仍有許多未解之謎。在希臘人的觀點中,相對位置不變的就是「恆星」,其餘移動的星體是「流浪者」,其中也包含了一些出現順行與逆行現象的行星。

早期的希臘天文學家很難預測行星與黃道面的關係,安提基特拉機械的一大功用就是用來解決此一問題,而其另一個重要功能則是追蹤太陽和月亮的位置,背後的運作原理則是有賴於早期中東科學家對於天體的每日觀測,因此除了希臘天文學觀點外,安提基特拉機械也包含了一些巴比倫時期對於天體的概念。

謎團仍待解答

數十年來,研究人員一直試圖通過觀察安提基特拉機械崩解碎片,破解這部機器運作的原理,目前已知整部機械中有至少 30 種大小各異的齒輪,用來運算月球平均位置的機構中,以一個 38 齒的齒輪為核心,連接一個 127 齒的齒輪。

除了過去已知的兩項功能外,科學家近期發現,安提基特拉機械甚至可以用來預測日蝕。機械裝置的後部有一個 223 齒的大齒輪,它可以讓指針圍繞盤旋,總共轉動四圈,分為 223 個部分,歷時 223 個月。

至今科學界仍未完全剖析安提基特拉機械中的複雜齒輪結構,除了一般的齒輪結構外,其中還包含了同軸輸出的裝置,這是屬於相當先進的技術,因此科學家甚至懷疑古希臘人是否真的能夠建構出這樣的工藝技術,未來還有許多謎題有待解決。

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