安提基特拉機械:兩千年前的「電腦」是做什麼用的
安提基特拉機械是一台用手搖動的希臘天文計算器:錶盤顯示太陽與月亮的位置、月相、陰陽合曆、將至的日月食與奧林匹克週期,銘文還描述了一套顯示五大行星的裝置。這些功能都有 82 塊留存碎片為證;行星齒輪部分是現代重建,究竟造於西元前 200 年左右還是一百年後,至今仍有爭議。
安提基特拉機械是做什麼用的
安提基特拉機械是一台希臘的天文計算器,使用者搖動手柄,就能把指針調到過去或未來的任何一天。錶面的指針顯示太陽和月亮在黃道上的位置、月相、陰陽合曆的月份、哪幾個月會發生日月食,還有四年一輪的奧林匹克運動會週期;外殼上的銘文則描述了一套如今已經遺失、用來顯示古代已知五大行星位置的裝置。
曆法用來安排農事與宗教節慶,日食月食與行星運行在當時也常被當作徵兆,2006 年一篇《Nature》研究這麼指出,並形容這台機械的技術複雜程度,往後至少一千年都沒有其他已知裝置能相比。它是「電腦」,但只是機械意義上的電腦:真正在計算的是齒輪比,不是軟體。
考古發現了什麼
1900 年,一群來自敘米島(Symi)的採海綿潛水伕為了躲避風暴,在克里特島與希臘本土之間的安提基特拉島外海發現一艘沉船。1900 到 1901 年,他們在希臘皇家海軍協助下進行的打撈,是史上第一次大型水下考古行動。機械本體在 1901 年被打撈上岸時,只是一塊字典大小、鏽蝕成一團的青銅塊,起初沒有人注意到它。
幾個月後,這塊青銅塊在雅典國家考古博物館裡裂開,露出銅板大小的齒輪。發現的日期定在 1902 年 5 月 17 日,那天考古學家 Valerios Stais 注意到了這塊青銅零件。博物館將沉船年代定在西元前約 60 到 50 年,倫敦大學學院(UCL)的 Tony Freeth 則認為是西元前 70 到 60 年。
機械照片看到的其實是鏽蝕碎片,不是一台能運轉的機器:原本那團鏽塊後來分裂成 82 塊,只有大約三分之一留存下來,最大的一塊「碎片 A」就佔了 30 個齒輪中的 27 個。2005 年,一支英國與希臘組成的團隊用 X 光斷層掃描與表面成像技術,掃描了全部 82 塊碎片,讓齒輪的三維結構,以及兩千多年沒人讀過的上千個文字重新現形。機械目前收藏並展示在雅典的博物館裡。
主流解釋:正面與背面的功能
逐個錶盤來看,機械正面有指針繞著黃道錶盤與一圈標示埃及曆日期的環走動,一顆黑白各半的小球顯示月相;一組銷槽裝置讓月亮指針忽快忽慢,這是西元前二世紀希臘天文學家喜帕恰斯月球理論的機械版本。
背面則有一個以 19 年默冬章為基礎的曆法錶盤,以及一個沙羅週期錶盤:一個 223 齒的齒輪,帶動指針繞著代表 223 個朔望月、繞四圈的螺旋走動,符號標出各月份日月食的種類與時間。這些週期源自巴比倫,機械的設計把它們和希臘的數學天文學融合在一起。
哪些部分是實物,哪些是重建
月亮的位置與月相,靠的是留存下來的實體齒輪。太陽與行星的齒輪已經遺失,證據只剩銘文和主傳動輪上的少數特徵。「後蓋銘文」像一份使用手冊,描述了用小球標示行星位置的錶環;2016 年,研究者在「前蓋銘文」上讀出 462 與 442 這兩個數字:金星是 462 年裡 289 個會合週期,土星則是 442 年裡 427 個。
2021 年,Freeth 領導的 UCL 安提基特拉研究團隊在《Scientific Reports》發表了一套符合這些線索的模型:太陽與行星分布在同心圓環上,還有一根稱為「龍首指針」的指針,用來顯示月球軌道交點。這根指針沒有直接的實物證據,作者自己也說,不能宣稱這套模型就是原件的複製品。
製造年代之謎
機械至少和沉船一樣古老。2006 年《Nature》團隊把製造年代定在西元前二世紀末,2017 年 Live Science 給出的年代則是西元前 85 年或更早。2014 年,Freeth 在《PLOS One》發表的日食錶盤模型,在西元前 250 到前 1 年之間只找到一個吻合的起始日期:西元前 205 年 5 月 12 日的滿月,James Evans 與 Christián Carman 之前也提出過同一個日期。
但 Freeth 提醒,錶盤的起始日期不等於製造日期,機械可能是之後才做的。2022 年他寫道,其他證據顯示它可能製造於西元前 200 年左右。合理的年代範圍,落在西元前三世紀末到沉船發生之間。
流行的另類說法
一種另類說法認為,這台機械的技術超越了它所屬的時代,是失傳知識的證據。這個想法和發現本身一樣古老:以 1902 年的知識水準來看,這樣的齒輪要再過幾個世紀才「應該」出現,發現當時引發了巨大爭議。技術斷層是真的:下一個已知的精密齒輪裝置,是大約西元 600 年一具較簡單的拜占庭日曆式日晷。
但這個物件本身其實符合它那個時代的科學水準:銘文用希臘文寫成,週期來自巴比倫,西塞羅也曾描述過阿基米德製作的一具裝置,能顯示太陽、月亮與五大行星的運行。Freeth 認為,這不可能是同類裝置中僅有的一具,其他的很可能因為青銅珍貴而被熔掉了。
至於是不是阿基米德設計的,並沒有定論。照 Freeth 的看法,阿基米德死於西元前 212 年,在機械造出來之前,他可能開創了背後的傳統,或提供了設計。2014 年 Freeth 寫道,把設計歸功於阿基米德或佩爾加的阿波羅尼奧斯,純屬臆測,因為完全可能是某個不知名的人做的。
還沒解開的部分
今天留下的謎團,比它的名聲要小得多。沒有人知道是誰造的,也不確定確切年代。UCL 團隊自己也不敢肯定重建完全正確;Freeth 認為它的日食預測不算完全準確,但以那個年代而言已經很驚人。為什麼往後好幾百年都沒有同樣複雜的裝置,仍然無解,歷史紀錄留下不少空白。
常見問題
世界上最古老的電腦是什麼?
一般被稱為「世界上最古老的電腦」的,是古希臘的安提基特拉機械:一台約 2,000 年前、內含複雜齒輪的青銅手搖裝置,被視為第一台類比電腦,用來預測行星位置和日月食。它在 1901 年從希臘一座島嶼外海的沉船中被發現,只有約三分之一留存下來。雅典國家考古博物館也提到,科學史家 Derek de Solla Price 根據裡面的多個齒輪,把它形容為一台古希臘的電腦。
結論
真假檔案把安提基特拉機械歸檔為「已證實」:這是一台真實的希臘天文計算器,收藏在雅典,已經被研究超過 120 年,它的曆法、月相與日月食功能,都建立在留存的齒輪與銘文上。還沒定論的有兩點:行星顯示裝置是重建的,確切的製造年代也仍有爭議。
出處
- Nature,2006-11-30:T. Freeth, Y. Bitsakis, X. Moussas et al., Decoding the ancient Greek astronomical calculator known as the Antikythera Mechanism, Nature 444, 587–591
- PLOS One,2014-07-30:Tony Freeth, Eclipse Prediction on the Ancient Greek Astronomical Calculating Machine Known as the Antikythera Mechanism, PLoS ONE 9(7): e103275
- Scientific Reports,2021-03-12:Tony Freeth, David Higgon, Aris Dacanalis, Lindsay MacDonald, Myrto Georgakopoulou & Adam Wojcik, A Model of the Cosmos in the ancient Greek Antikythera Mechanism, Scientific Reports 11, 5821
- Scientific American,2022-01-01:Tony Freeth, An Ancient Greek Astronomical Calculation Machine Reveals New Secrets
- Live Science,2017-05-17:Jeanna Bryner, Antikythera Anniversary: Astronomical Computer Still Puzzles After 115 Years
- National Archaeological Museum, Athens:“The Antikythera Shipwreck: The ship - the treasures - the Mechanism” (temporary exhibition from April 2012)
- National Archaeological Museum, Athens:The Mysteries of the Mechanism of Antikythera (digital project)
- European Commission CORDIS,2021-03-18:Scientists solve mysteries of the world’s oldest computer
- National Archaeological Museum, Athens:Science historian – The Mysteries of the Mechanism of Antikythera