O Μηχανισμός Αντικυθήρων, νέα στοιχεία αποκαλύπτουν την πολυπλοκότητα του

 

Το 1900, ο δύτης Ηλίας Σταδιάτης, ντυμένος με ένα χάλκινο και ορειχάλκινο κράνος και ένα βαρύ πάνινο κοστούμι, βγήκε από τη θάλασσα τρέμοντας από φόβο και μουρμουρίζοντας για έναν «σωρό από νεκρούς γυμνούς ανθρώπους». Ήταν ανάμεσα σε μια ομάδα Ελλήνων δυτών από το νησί Σύμη της Ανατολικής Μεσογείου που αναζητούσαν φυσικά σφουγγάρια. Είχαν προφυλαχθεί από μια σφοδρή καταιγίδα κοντά στο μικροσκοπικό νησί των Αντικυθήρων, ανάμεσα στην Κρήτη και την ηπειρωτική Ελλάδα. Όταν η καταιγίδα υποχώρησε, βούτηξαν για σφουγγάρια και έπεσαν σε ένα ναυάγιο γεμάτο ελληνικούς θησαυρούς - το πιο σημαντικό ναυάγιο από τον αρχαίο κόσμο που είχε βρεθεί μέχρι τότε. Οι «νεκροί γυμνοί άνθρωποι» ήταν μαρμάρινα γλυπτά σκορπισμένα στον πυθμένα της θάλασσας, μαζί με πολλά άλλα αντικείμενα. Αμέσως μετά, η ανακάλυψή τους οδήγησε την πρώτη μεγάλη υποβρύχια αρχαιολογική ανασκαφή στην ιστορία.Ένα αντικείμενο που ανακτήθηκε από την τοποθεσία, ένα εξόγκωμα στο μέγεθος ενός μεγάλου λεξικού, αρχικά διέφυγε της προσοχής εν μέσω πιο συναρπαστικών ευρημάτων. Μήνες αργότερα, ωστόσο, στο Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο στην Αθήνα, το κομμάτι έσπασε, αποκαλύπτοντας χάλκινους τροχούς ακριβείας στο μέγεθος νομισμάτων. Σύμφωνα με την ιστορική γνώση της εποχής, τέτοια γρανάζια δεν θα έπρεπε να έχουν εμφανιστεί στην αρχαία Ελλάδα, ή οπουδήποτε αλλού στον κόσμο, παρά πολλούς αιώνες μετά το ναυάγιο. Το εύρημα προκάλεσε τεράστια διαμάχη.

Το εξόγκωμα είναι γνωστό ως ο μηχανισμός των Αντικυθήρων, ένα εξαιρετικό αντικείμενο που έχει μπερδέψει ιστορικούς και επιστήμονες για περισσότερα από 120 χρόνια. Κατά τη διάρκεια των δεκαετιών η αρχική μάζα χωρίστηκε σε 82 θραύσματα, αφήνοντας ένα διαβολικά δύσκολο παζλ για τους ερευνητές να συνθέσουν ξανά. Η συσκευή φαίνεται να είναι μια προσαρμοσμένη αστρονομική μηχανή υπολογισμού τεράστιας πολυπλοκότητας. Σήμερα έχουμε μια λογική κατανόηση ορισμένων από τις λειτουργίες του, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν άλυτα μυστήρια. Γνωρίζουμε ότι είναι τουλάχιστον τόσο παλιό όσο το ναυάγιο στο οποίο βρέθηκε, το οποίο χρονολογείται μεταξύ 60 και 70 π.Χ., αλλά άλλα στοιχεία δείχνουν ότι μπορεί να είχε κατασκευαστεί γύρω στο 200 π.Χ.

Τον Μάρτιο του 2021 η ομάδα μου στο University College του Λονδίνου, γνωστή ως UCL Antikythera Research Team, δημοσίευσε μια νέα ανάλυση του μηχανήματος. Το έγγραφό θέτει μια νέα εξήγηση για τον οδοντωτό τροχό στο μπροστινό μέρος του μηχανισμού, όπου τα στοιχεία δεν είχαν προηγουμένως επιλυθεί. Τώρα έχουμε μια ακόμη καλύτερη εκτίμηση για την πολυπλοκότητα της συσκευής—μια κατανόηση που αμφισβητεί πολλές από τις προκαταλήψεις μας σχετικά με τις τεχνολογικές δυνατότητες των αρχαίων Ελλήνων.

ΑΡΧΑΙΑ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ

Γνωρίζουμε ότι οι Έλληνες εκείνης της εποχής ήταν καταξιωμένοι αστρονόμοι με γυμνό μάτι. Έβλεπαν τον νυχτερινό ουρανό από μια γεωκεντρική προοπτική - κάθε βράδυ, καθώς η Γη γύριζε γύρω από τον άξονά της, έβλεπαν τον θόλο των αστεριών να περιστρέφονται. Οι σχετικές θέσεις των αστεριών παρέμειναν αμετάβλητες, έτσι οι Έλληνες τα αποκαλούσαν «σταθερά αστέρια». Αυτοί οι πρώτοι αστρονόμοι είδαν επίσης σώματα να κινούνται στο φόντο των άστρων: το φεγγάρι κάνει μια περιστροφή ενάντια στα αστέρια κάθε 27,3 ημέρες. ο ήλιος θέλει ένα χρόνο.

Τα άλλα κινούμενα σώματα είναι οι πλανήτες, που οι Έλληνες ονομάστηκαν «περιπλανώμενοι» λόγω των ασταθών κινήσεών τους. Ήταν το βαθύτερο πρόβλημα για την αστρονομία εκείνη την εποχή. Οι επιστήμονες αναρωτήθηκαν τι ήταν και παρατήρησαν ότι μερικές φορές οι περιπλανώμενοι κινούνται προς την ίδια κατεύθυνση με τον ήλιο - σε κίνηση "προόδου" - μετά σταματούν και αντιστρέφουν την κατεύθυνση για να κινηθούν "ανάδρομα". Μετά από λίγο φτάνουν σε άλλο ακίνητο σημείο και συνεχίζουν ξανά την κίνηση προόδου. Αυτές οι περιστροφές ονομάζονται συνοδικοί κύκλοι των πλανητών - οι κύκλοι τους σε σχέση με τον ήλιο. Οι φαινομενικά περίεργες ανατροπές συμβαίνουν επειδή, όπως γνωρίζουμε τώρα, οι πλανήτες περιφέρονται γύρω από τον ήλιο - όχι, όπως πίστευαν οι αρχαίοι Έλληνες, τη Γη.

Με σύγχρονους όρους, όλα τα κινούμενα αστρονομικά σώματα έχουν τροχιές κοντά στο επίπεδο της κίνησης της Γης γύρω από τον ήλιο - τη λεγόμενη εκλειπτική - που σημαίνει ότι όλα ακολουθούν σχεδόν την ίδια διαδρομή μέσω των άστρων. Η πρόβλεψη των θέσεων των πλανητών κατά μήκος της εκλειπτικής ήταν πολύ δύσκολη για τους πρώτους αστρονόμους. Αυτό το έργο, όπως αποδεικνύεται, ήταν μια από τις πρωταρχικές λειτουργίες του μηχανισμού των Αντικυθήρων. Μια άλλη λειτουργία ήταν η παρακολούθηση των θέσεων του ήλιου και της σελήνης, οι οποίες έχουν επίσης μεταβλητές κινήσεις ενάντια στα αστέρια.

Ένας από τους κεντρικούς ερευνητές στα πρώτα χρόνια της έρευνας των Αντικυθήρων ήταν ο Γερμανός φιλόλογος Albert Rehm, ο πρώτος άνθρωπος που κατάλαβε τον μηχανισμό ως υπολογιστική μηχανή. Μεταξύ 1905 και 1906 έκανε κρίσιμες ανακαλύψεις που κατέγραψε στις αδημοσίευτες ερευνητικές του σημειώσεις. Βρήκε, για παράδειγμα, τον αριθμό 19 χαραγμένο σε ένα από τα σωζόμενα θραύσματα των Αντικυθήρων. Αυτό το σχήμα ήταν μια αναφορά στη 19ετή σχέση της σελήνης, γνωστή ως Μετωνικός κύκλος, που πήρε το όνομά του από τον Έλληνα αστρονόμο Μέτωνα αλλά ανακαλύφθηκε πολύ νωρίτερα από τους Βαβυλώνιους. Στο ίδιο θραύσμα, ο Albert Rehm βρήκε τους αριθμούς 76, μια ελληνική βελτίωση του 19ετούς κύκλου, και 223, για τον αριθμό των σεληνιακών μηνών σε έναν βαβυλωνιακό κύκλο πρόβλεψης έκλειψης που ονομάζεται κύκλος σάρος. Αυτοί οι επαναλαμβανόμενοι αστρονομικοί κύκλοι ήταν η κινητήρια δύναμη πίσω από τη βαβυλωνιακή προγνωστική αστρονομία.

Το δεύτερο πρόσωπο κλειδί στην ιστορία της έρευνας των Αντικυθήρων ήταν ο Βρετανός φυσικός που έγινε ιστορικός της επιστήμης Derek J. de Solla Price. Το 1974, μετά από 20 χρόνια έρευνας, δημοσίευσε μια σημαντική εργασία, «Γρανάζια από τους Έλληνες». Αναφερόταν σε αξιοσημείωτα αποσπάσματα από τον Ρωμαίο δικηγόρο, ρήτορα και πολιτικό Κικέρωνα (106–43 π.Χ.). Ένα από αυτά περιέγραφε μια μηχανή που κατασκεύασε ο μαθηματικός και εφευρέτης Αρχιμήδης (περίπου 287–212 π.Χ.) «στην οποία οριοθετήθηκαν οι κινήσεις του ήλιου και της σελήνης και των πέντε αυτών άστρων που ονομάζονται περιπλανώμενοι... (οι πέντε πλανήτες) .. Ο Αρχιμήδης... είχε σκεφτεί έναν τρόπο να αναπαραστήσει με ακρίβεια με μια ενιαία συσκευή, αυτές τις διάφορες και αποκλίνουσες κινήσεις με τους διαφορετικούς ρυθμούς ταχύτητάς τους». Αυτό το μηχάνημα ακούγεται ακριβώς όπως ο μηχανισμός των Αντικυθήρων. Το απόσπασμα υποδηλώνει ότι ο Αρχιμήδης, αν και έζησε πριν πιστέψουμε ότι κατασκευάστηκε η συσκευή, θα μπορούσε να ιδρύσει την παράδοση που οδήγησε στον μηχανισμό των Αντικυθήρων. Ίσως ο μηχανισμός των Αντικυθήρων βασίστηκε σε σχέδιο του Αρχιμήδη.

Ο ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ

Για δεκαετίες οι ερευνητές είχαν κολλήσει προσπαθώντας να αποκρυπτογραφήσουν τη λειτουργία της συσκευής κοιτάζοντας την επιφάνεια των θραυσμάτων της που αποσυντίθενται. Στις αρχές της δεκαετίας του 1970 έφτασαν επιτέλους να ρίξουν μια ματιά μέσα. Ο Price συνεργάστηκε με τον Έλληνα ακτινολόγο Χαράλαμπο Καράκαλο για τη λήψη ακτινογραφίας των θραυσμάτων. Προς έκπληξή τους, οι ερευνητές βρήκαν 30 διαφορετικά γρανάζια: 27 στο μεγαλύτερο κομμάτι και ένα στα τρία άλλα. Ο Καράκαλος, με τη σύζυγό του, Έμιλυ, μπόρεσαν να υπολογίσουν για πρώτη φορά τον αριθμό των δοντιών των γραναζιών, ένα κρίσιμο βήμα για την κατανόηση του τι υπολόγισε ο μηχανισμός. Το μηχάνημα φαινόταν πιο περίπλοκο από ό,τι είχε φανταστεί κανείς.

Οι σαρώσεις ακτινών Χ ήταν δισδιάστατες, που σημαίνει ότι η δομή του γραναζιού φαινόταν πεπλατυσμένη και αποκάλυψαν μόνο μερικές εικόνες των περισσότερων γραναζιών. Οι επιστήμονες μπόρεσαν να συμπεράνουν μόνο τον αριθμό των δοντιών σε πολλά από τα γρανάζια. Παρά αυτές τις ελλείψεις, ο Price εντόπισε έναν συρμό με γρανάζια - ένα σύνολο συνδεδεμένων γραναζιών - που υπολόγιζε τη μέση θέση της σελήνης σε οποιαδήποτε συγκεκριμένη ημερομηνία χρησιμοποιώντας τη σχέση περιόδου των 254 αστρικών περιστροφών σε 19 χρόνια. Οδηγημένος από ένα εξέχον χαρακτηριστικό στο μπροστινό μέρος του μηχανισμού που ονομάζεται κύριος κινητήριος τροχός, αυτό το σύστημα μετάδοσης κίνησης ξεκινά με ένα γρανάζι 38 δοντιών (δύο φορές το 19, καθώς ένα γρανάζι με μόλις 19 δόντια θα ήταν λίγο πολύ μικρό). Αυτό το γρανάζι 38 δοντιών οδηγεί (μέσω κάποιων άλλων γραναζιών) ένα γρανάζι 127 δοντιών (το μισό από 254, ο πλήρης αριθμός θα απαιτούσε πολύ μεγάλο γρανάζι).

Φαίνεται ότι η συσκευή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να προβλέψει τις θέσεις του ήλιου, της σελήνης και των πλανητών σε οποιαδήποτε συγκεκριμένη ημέρα στο παρελθόν ή στο μέλλον. Ο κατασκευαστής του μηχανήματος θα έπρεπε να το βαθμονομήσει με τις γνωστές θέσεις αυτών των σωμάτων. Στη συνέχεια, ένας χρήστης θα μπορούσε απλώς να γυρίσει μια μανιβέλα στο επιθυμητό χρονικό πλαίσιο για να δει αστρονομικές προβλέψεις. Ο μηχανισμός εμφάνιζε θέσεις, για παράδειγμα, σε ένα «ζωδιακό καντράν» στο μπροστινό μέρος του μηχανισμού, όπου η εκλειπτική χωρίστηκε σε δώδεκα τμήματα 30 μοιρών που αντιπροσωπεύουν τους αστερισμούς του ζωδιακού κύκλου. Με βάση τα δεδομένα ακτίνων Χ, ο Price ανέπτυξε ένα πλήρες μοντέλο όλων των γραναζιών στη συσκευή. Τα επιτεύγματα του Price ήταν ένα σημαντικό βήμα στην αποκωδικοποίηση του μυστηρίου των Αντικυθήρων.

Ένα τρίτο πρόσωπο κλειδί στην ιστορία της έρευνας των Αντικυθήρων είναι ο Michael Wright, πρώην επιμελητής μηχανολογίας στο Μουσείο Επιστημών του Λονδίνου. Σε συνεργασία με τον Αυστραλό καθηγητή επιστήμης υπολογιστών Alan G. Bromley, ο Wright πραγματοποίησε μια δεύτερη μελέτη ακτίνων Χ του μηχανισμού το 1990 χρησιμοποιώντας μια πρώιμη τεχνική 3-D ακτίνων Χ που ονομάζεται γραμμική τομογραφία. Ο Μπρόμλεϋ πέθανε πριν αποδώσει καρπούς αυτή η εργασία, αλλά ο Ράιτ ήταν επίμονος, κάνοντας σημαντικές προόδους, για παράδειγμα, στον εντοπισμό των κρίσιμων μετρήσεων των δοντιών των γραναζιών και στην κατανόηση του επάνω καντράν στο πίσω μέρος της συσκευής.

Το 2000 τρίτη μελέτη ακτίνων Χ, η οποία πραγματοποιήθηκε το 2005 από ομάδα ακαδημαϊκών από την Αγγλία και την Ελλάδα σε συνεργασία με το Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο στην Αθήνα. Η X-Tek Systems (που ανήκει τώρα στη Nikon) ανέπτυξε ένα πρωτότυπο μηχάνημα ακτίνων Χ για τη λήψη εικόνων 3-D ακτίνων Χ υψηλής ανάλυσης χρησιμοποιώντας υπολογιστική τομογραφία ακτίνων Χ μικροεστίασης (αξονική τομογραφία ακτίνων Χ). Η Hewlett-Packard χρησιμοποίησε μια εξαιρετική τεχνική ψηφιακής απεικόνισης που ονομάζεται πολυωνυμική χαρτογράφηση υφής για τη βελτίωση των λεπτομερειών της επιφάνειας.

Τα νέα δεδομένα μας εξέπληξαν. Η πρώτη σημαντική ανακάλυψη ήταν η ανακάλυψή μου ότι ο μηχανισμός προέβλεπε εκλείψεις εκτός από τις κινήσεις των αστρονομικών σωμάτων. Αυτό το εύρημα συνδέθηκε με την επιγραφή που είχε βρει ο Rehm που ανέφερε τον κύκλο έκλειψης saros διάρκειας 223 μηνών. Οι νέες ακτινογραφίες αποκάλυψαν ένα μεγάλο γρανάζι 223 δοντιών στο πίσω μέρος του μηχανισμού που στρέφει έναν δείκτη γύρω από ένα καντράν που βγαίνει σπειροειδή, κάνοντας τέσσερις στροφές συνολικά που χωρίζονται σε 223 τμήματα, για 223 μήνες. Ονομάστηκε από το συνηθισμένο όνομα του κύκλου της Βαβυλωνιακής έκλειψης, το καντράν saros προβλέπει ποιοι μήνες θα περιλαμβάνουν εκλείψεις, μαζί με χαρακτηριστικά κάθε έκλειψης, όπως περιγράφονται από επιγραφές στον μηχανισμό. Το εύρημα αποκάλυψε ένα εντυπωσιακό νέο χαρακτηριστικό της συσκευής, αλλά άφησε ένα τεράστιο πρόβλημα: μια ομάδα τεσσάρων γραναζιών που βρισκόταν στην περιφέρεια του μεγάλου γραναζιού που φαινόταν να μην έχει καμία λειτουργία.

Χρειάστηκαν μήνες για να καταλάβουμε αυτά τα εργαλεία. Τα αποτελέσματα ήταν εκπληκτικά. Αυτά τα γρανάζια αποδείχτηκαν για να υπολογίσουν τη μεταβλητή κίνηση του φεγγαριού με έναν πολύ όμορφο τρόπο. Με σύγχρονους όρους, το φεγγάρι έχει μεταβλητή κίνηση επειδή έχει ελλειπτική τροχιά: όταν είναι πιο μακριά από τη Γη, κινείται πιο αργά ενάντια στα αστέρια. όταν είναι πιο κοντά, κινείται πιο γρήγορα. Η τροχιά της σελήνης, ωστόσο, δεν είναι σταθερή στο διάστημα: ολόκληρη η τροχιά περιστρέφεται σε μια περίοδο λίγο λιγότερο από εννέα χρόνια. Οι αρχαίοι Έλληνες δεν γνώριζαν για τις ελλειπτικές τροχιές, αλλά εξήγησαν τη λεπτή κίνηση της σελήνης συνδυάζοντας δύο κυκλικές κινήσεις σε αυτό που ονομάζεται επικυκλική θεωρία.

Ο μηχανισμός υπολόγισε την επικυκλική θεωρία βασιζόμενη σε μια αξιοσημείωτη παρατήρηση του Ράιτ. Είχε μελετήσει δύο από τα τέσσερα μυστηριώδη γρανάζια στο πίσω μέρος του μηχανισμού. Είδε ότι ένα από αυτά έχει μια καρφίτσα στο πρόσωπό του που εμπλέκεται με μια σχισμή στο άλλο γρανάζι. Μπορεί να φαίνεται ότι είναι μια άχρηστη διάταξη, επειδή τα γρανάζια σίγουρα θα γυρίζουν μαζί με τον ίδιο ρυθμό. Όμως ο Ράιτ παρατήρησε ότι τα γρανάζια περιστρέφονται σε διαφορετικούς άξονες που χωρίζονται λίγο περισσότερο από ένα χιλιοστό, πράγμα που σημαίνει ότι το σύστημα παράγει μεταβλητή κίνηση. Όλες αυτές οι λεπτομέρειες εμφανίζονται στην αξονική τομογραφία με ακτίνες Χ. Οι άξονες των γραναζιών δεν είναι σταθεροί — τοποθετούνται επικυκλικά στο μεγάλο γρανάζι 223 δοντιών.

Ο Ράιτ απέρριψε την ιδέα ότι αυτά τα γρανάζια υπολόγιζαν τη μεταβλητή κίνηση του φεγγαριού επειδή στο μοντέλο του, το γρανάζι των 223 δοντιών γύριζε πολύ γρήγορα για να έχει νόημα. Αλλά στο νέο μοντέλο, το γρανάζι 223 δοντιών περιστρέφεται πολύ αργά για να γυρίσει το δείκτη για το καντράν saros. Ο υπολογισμός της επικυκλικής θεωρίας του φεγγαριού με επικυκλικά γρανάζια με αυτό το λεπτό και έμμεσο τρόπο ήταν μια εξαιρετική αντίληψη των αρχαίων Ελλήνων. Αυτή η ευρηματικότητα ενισχύει την ιδέα ότι το μηχάνημα σχεδιάστηκε από τον Αρχιμήδη. Αυτή η έρευνα σχετικά με το πίσω καντράν και το γρανάζια ολοκλήρωσε την κατανόησή μας για το πίσω μέρος του μηχανισμού, συμβιβάζοντας όλα τα στοιχεία μέχρι σήμερα. Η έρευνα δημοσιεύτηκε το 2006 στο Nature. Η άλλη πλευρά της συσκευής, ωστόσο, ήταν ακόμα πολύ μυστήριο.

ΤΟ ΜΕΤΩΠΟ ΤΟΥ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ

Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό του μπροστινού μέρους του μεγαλύτερου θραύσματος είναι ο κύριος κινητήριος τροχός, ο οποίος σχεδιάστηκε να περιστρέφεται μία φορά το χρόνο. Δεν είναι επίπεδος δίσκος όπως τα περισσότερα άλλα γρανάζια. Αυτό έχει τέσσερις ακτίνες και καλύπτεται από αινιγματικά χαρακτηριστικά. Οι ακτίνες δείχνουν ότι κρατούσαν ρουλεμάν: υπάρχουν κυκλικές τρύπες σε αυτές για άξονες περιστροφής. Η εξωτερική άκρη του γραναζιού περιέχει έναν δακτύλιο από κολόνες—μικρά δάχτυλα που κολλούν κάθετα, με ώμους και τρυπημένα άκρα που προορίζονταν σαφώς για τη μεταφορά. Τέσσερις κοντές κολόνες κρατούσαν μια ορθογώνια πλάκα και τέσσερις μακριές κολόνες κρατούσαν μια κυκλική πλάκα.

Ακολουθώντας τον Price, ο Wright πρότεινε ένα εκτεταμένο επικυκλικό σύστημα -η ιδέα των δύο κύκλων που χρησιμοποιούσαν οι Έλληνες για να εξηγήσουν τις περίεργες αντιστρεπτικές κινήσεις των πλανητών- είχε τοποθετηθεί στον κύριο κινητήριο τροχό. Ο Ράιτ κατασκεύασε ακόμη και ένα πραγματικό σύστημα γραναζιών από ορείχαλκο για να δείξει πώς λειτουργούσε. Το 2002 δημοσίευσε ένα πρωτοποριακό μοντέλο πλανητάριου για τον μηχανισμό των Αντικυθήρων που εμφάνιζε και τους πέντε πλανήτες που ήταν γνωστοί στον αρχαίο κόσμο. (Η ανακάλυψη του Ουρανού και του Ποσειδώνα τον 18ο και τον 19ο αιώνα, αντίστοιχα, απαιτούσε την εμφάνιση των τηλεσκοπίων.) Ο Ράιτ έδειξε ότι οι επικυκλικές θεωρίες μπορούσαν να μεταφραστούν σε επικυκλικά γρανάζια με μηχανισμούς καρφίτσας και σχισμής για την εμφάνιση των μεταβλητών κινήσεων των πλανητών .

Το μοντέλο του Wright διέθετε ακόμη και οκτώ ομοαξονικές εξόδους —σωλήνες που επικεντρώνονταν όλοι σε έναν μόνο άξονα— που έφερναν πληροφορίες στην μπροστινή οθόνη της συσκευής. Ήταν πραγματικά εύλογο ότι οι αρχαίοι Έλληνες μπορούσαν να φτιάξουν ένα τόσο προηγμένο σύστημα; Η αντίληψη του Ράιτ για τις ομοαξονικές εξόδους πρέπει να είναι σωστή, αλλά το σύστημα μετάδοσης του δεν ταιριάζει με την οικονομία και την εφευρετικότητα των γνωστών γραναζιών. Η πρόκληση που αντιμετώπισε η ομάδα στο UCL ήταν να συμβιβάσει τις ομοαξονικές εξόδους του Wright με όσα γνωρίζαμε για την υπόλοιπη συσκευή.

Ένα κρίσιμο στοιχείο προέκυψε από τη μελέτη CT ακτίνων Χ του 2005. Εκτός από την εμφάνιση των γραναζιών σε τρεις διαστάσεις, αυτές οι σαρώσεις έκαναν μια απροσδόκητη αποκάλυψη—χιλιάδες νέους χαρακτήρες κειμένου κρυμμένοι μέσα στα θραύσματα και αδιάβαστοι για περισσότερα από 2.000 χρόνια. Στις ερευνητικές του σημειώσεις από το 1905 έως το 1906, ο Rehm πρότεινε ότι οι θέσεις του ήλιου και των πλανητών εμφανίζονται σε ένα ομόκεντρο σύστημα δακτυλίων. Ο μηχανισμός είχε αρχικά δύο καλύμματα - εμπρός και πίσω - που προστάτευαν τις οθόνες και περιλάμβαναν εκτενείς επιγραφές. Η επιγραφή στο πίσω εξώφυλλο, που αποκαλύφθηκε στις σαρώσεις του 2005, ήταν ένα εγχειρίδιο χρήστη για τη συσκευή. Το 2016 ο Alexander Jones, καθηγητής της ιστορίας της αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης, ανακάλυψε οριστικά στοιχεία για την ιδέα του Rehm μέσα σε αυτή την επιγραφή: μια λεπτομερή περιγραφή του τρόπου με τον οποίο ο ήλιος και οι πλανήτες εμφανίζονταν σε δαχτυλίδια, με σφαιρίδια μαρκαδόρων για να δείχνουν τις θέσεις τους.

Οποιοδήποτε μοντέλο για τη λειτουργία του μηχανισμού θα πρέπει να ταιριάζει με αυτήν την περιγραφή - μια εξήγηση κυριολεκτικά εγγεγραμμένη στο πίσω κάλυμμα της συσκευής που περιγράφει πώς εμφανίζονταν ο ήλιος και οι πλανήτες. Ωστόσο, τα προηγούμενα μοντέλα είχαν αποτύχει να ενσωματώσουν αυτό το σύστημα δακτυλίων λόγω ενός τεχνικού προβλήματος που δεν μπορούσαμε να λύσουμε. Ο Ράιτ είχε ανακαλύψει ότι η συσκευή χρησιμοποιούσε μια ημιασημένια μπάλα για να δείξει τη φάση του φεγγαριού, την οποία υπολόγιζε μηχανικά αφαιρώντας μια είσοδο για τον ήλιο από μια είσοδο για τη σελήνη. Αλλά μια τέτοια διαδικασία φαινόταν να είναι ασύμβατη με ένα σύστημα δακτυλίου για την εμφάνιση των πλανητών, επειδή οι έξοδοι για τον Ερμή και την Αφροδίτη εμπόδισαν τη συσκευή φάσης σελήνης να έχει πρόσβαση στην είσοδο από το σύστημα ηλιακού γραναζιού. Το 2018 ο Higgon, ένας από τους μεταπτυχιακούς φοιτητές της ομάδας στο UCL, σκέφτηκε μια εκπληκτικά απλή ιδέα που διόρθωσε προσεκτικά αυτό το τεχνικό πρόβλημα και εξήγησε ένα μυστηριώδες τρυπημένο μπλοκ σε μια από τις ακτίνες του κύριου κινητήριου τροχού. Αυτό το μπλοκ θα μπορούσε να μεταδώσει την περιστροφή του «μέσου ήλιου» (σε αντίθεση με τη μεταβλητή περιστροφή του «πραγματικού ήλιου») απευθείας στη συσκευή φάσης σελήνης. Αυτή η ρύθμιση επέτρεψε ένα σύστημα δακτυλίου για το μπροστινό μέρος του μηχανισμού των Αντικυθήρων που αντικατόπτριζε πλήρως την περιγραφή στην επιγραφή του οπισθόφυλλου.

Στην προσπάθεια αποκρυπτογράφησης του μπροστινού μέρους της συσκευής, ήταν επιτακτική ανάγκη να προσδιοριστούν οι πλανητικόι κύκλοι που είναι ενσωματωμένοι στον μηχανισμό, επειδή καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο τα τρένα γραναζιών υπολόγιζαν τις πλανητικές θέσεις. Προηγούμενες έρευνες υπέθεταν ότι θα βασίζονταν στις σχέσεις της πλανητικής περιόδου που προέκυψαν από τους Βαβυλώνιους. Αλλά το 2016 ο Jones έκανε μια ανακάλυψη που μας ανάγκασε να απορρίψουμε αυτή την υπόθεση.

Η αξονική τομογραφία ακτίνων Χ της επιγραφής του μπροστινού εξωφύλλου δείχνει ότι είναι χωρισμένη σε τμήματα για καθέναν από τους πέντε πλανήτες. Στην ενότητα Venus, ο Jones βρήκε τον αριθμό 462. στην ενότητα του Κρόνου, βρήκε τον αριθμό 442. Αυτοί οι αριθμοί ήταν εκπληκτικοί. Καμία προηγούμενη έρευνα δεν είχε υποδείξει ότι οι αρχαίοι αστρονόμοι τους γνώριζαν. Στην πραγματικότητα, αντιπροσωπεύουν πιο ακριβείς σχέσεις εποχής από αυτές που βρήκαν οι Βαβυλώνιοι. Φαίνεται ότι οι κατασκευαστές της συσκευής των Αντικυθήρων ανακάλυψαν τις δικές τους βελτιωμένες σχέσεις περιόδου για δύο από τους πλανήτες: 289 συνοδικούς κύκλους σε 462 χρόνια για την Αφροδίτη και 427 συνοδικούς κύκλους σε 442 χρόνια για τον Κρόνο.

Ο Τζόουνς δεν κατάλαβε ποτέ πώς οι αρχαίοι Έλληνες άντλησαν και τις δύο αυτές περιόδους. Ξεκινήσαμε να δοκιμάσουμε τον εαυτό μας. Ο Dacanalis, ο άλλος μεταπτυχιακός φοιτητής μας στο UCL, συγκέντρωσε μια ολοκληρωμένη λίστα με τις σχέσεις της πλανητικής περιόδου και τα εκτιμώμενα λάθη τους από τη Βαβυλωνιακή αστρονομία. Θα μπορούσαν οι συνδυασμοί αυτών των προγενέστερων σχέσεων να είναι το κλειδί για τις πιο ακριβείς σχέσεις της περιόδου των Αντικυθήρων; Τελικά βρήκαμε μια διαδικασία, που αναπτύχθηκε από τον φιλόσοφο Παρμενίδη (6ος έως πέμπτος αιώνας π.Χ.) και αναφέρθηκε από τον Πλάτωνα (πέμπτος έως τέταρτος αιώνας π.Χ.), για το συνδυασμό γνωστών σχέσεων εποχής.

Η μέθοδος που χρησιμοποιούσαν οι δημιουργοί των Αντικυθήρων θα απαιτούσε τρία κριτήρια: ακρίβεια, παραγοντοποίηση και οικονομία. Η μέθοδος πρέπει να είναι ακριβής ώστε να ταιριάζει με τις γνωστές σχέσεις περιόδου για την Αφροδίτη και τον Κρόνο και πρέπει να είναι παραγοντοποιήσιμη, ώστε οι πλανήτες να μπορούν να υπολογιστούν με γρανάζια αρκετά μικρά ώστε να χωρούν στον μηχανισμό. Για να γίνει το σύστημα οικονομικό, διαφορετικοί πλανήτες θα μπορούσαν να μοιράζονται γρανάζια εάν οι σχέσεις περιόδου τους μοιράζονταν πρωταρχικούς παράγοντες, μειώνοντας τον αριθμό των εργαλείων που χρειάζονται. Αυτή η οικονομία είναι ένα βασικό χαρακτηριστικό των επιζώντων τρένων ταχυτήτων. Με βάση αυτά τα κριτήρια, η ομάδα μας εξήγαγε τις περιόδους 462 και 442 χρησιμοποιώντας την ιδέα του Παρμενίδη και χρησιμοποίησε τις ίδιες μεθόδους για να ανακαλύψει τις περιόδους που λείπουν για τους άλλους πλανήτες όπου οι επιγραφές χάθηκαν ή καταστράφηκαν.

Οπλισμένοι με τις σχέσεις εποχής για τους πλανήτες, μπορούσαμε τώρα να καταλάβουμε πώς να προσαρμόσουμε τα τρένα εργαλείων για τους πλανήτες στους στενούς διαθέσιμους χώρους. Για τον Ερμή και την Αφροδίτη, θεωρητικοποιήσαμε οικονομικούς μηχανισμούς πέντε γραναζιών με συσκευές καρφίτσας και σχισμής, παρόμοιους με τους μηχανισμούς του Ράιτ για αυτούς τους πλανήτες. Βρήκαμε ισχυρά αποδεικτικά στοιχεία για την ανακατασκευή μας σε ένα θραύσμα διαμέτρου τεσσάρων εκατοστών. Μέσα σε αυτό το κομμάτι, η αξονική τομογραφία ακτίνων Χ δείχνει έναν δίσκο προσαρτημένο σε ένα γρανάζι 63 δοντιών, το οποίο περιστρέφεται σε μια πλάκα σχήματος d. Ο αριθμός 63 μοιράζεται τους πρώτους παράγοντες 3 και 7 με 462 (την περίοδο της Αφροδίτης). Ένας μηχανισμός μετάδοσης που χρησιμοποιεί το γρανάζι 63 δοντιών θα μπορούσε να σχεδιαστεί για να ταιριάζει με ένα ρουλεμάν σε μία από τις ακτίνες του κύριου κινητήριου τροχού. Ένα παρόμοιο σχέδιο για τον Mercury ταιριάζει με τα χαρακτηριστικά της απέναντι ακτίνας. Αυτές οι παρατηρήσεις μας έδωσαν μεγάλη σιγουριά ότι ήμασταν στο σωστό δρόμο για τον Ερμή και την Αφροδίτη.

Για τους άλλους γνωστούς πλανήτες - τον Άρη, τον Δία και τον Κρόνο - η ομάδα μας σχεδίασε πολύ συμπαγή συστήματα που ταιριάζουν στον διαθέσιμο χώρο. Αυτά τα σχέδια ήταν μια ριζική απόκλιση από τα συστήματα του Wright για αυτούς τους πλανήτες. Δουλεύοντας ανεξάρτητα, ο Christián C. Carman του Εθνικού Πανεπιστημίου του Quilmes στην Αργεντινή και εγώ είχαμε δείξει ότι το λεπτό έμμεσο σύστημα μετάδοσης κίνησης για τη μεταβλητή κίνηση του φεγγαριού θα μπορούσε να προσαρμοστεί για αυτούς τους πλανήτες. Η ομάδα μας στο UCL απέδειξε ότι αυτά τα συστήματα ταχυτήτων θα μπορούσαν να επεκταθούν για να ενσωματώσουν τις σχέσεις νέας περιόδου για τους πλανήτες. Αυτό το σύστημα επέτρεψε στους κατασκευαστές των Αντικυθήρων να τοποθετήσουν πολλά γρανάζια στην ίδια πλάκα και να τα σχεδιάσουν ώστε να ταιριάζουν με ακρίβεια στις σχέσεις περιόδου.

Αυτά τα οικονομικά τρένα των επτά ταχυτήτων θα μπορούσαν να παρεμβάλλονται περίπλοκα μεταξύ των πλακών στις κολώνες του κύριου κινητήριου τροχού, έτσι ώστε οι εξόδους τους να συμφωνούν με τη συνηθισμένη κοσμολογική τάξη των ουράνιων σωμάτων - σελήνης, Ερμής, Αφροδίτη, ήλιος, Άρης, Δίας και Κρόνος - που καθορίζει τη διάταξη του συστήματος δακτυλίου. Οι διαστάσεις των διαθέσιμων χώρων μεταξύ των πλακών ήταν ακριβώς κατάλληλες για να χωρέσουν αυτά τα συστήματα, με κάποια πλεονάζουσα χωρητικότητα και κάποια στοιχεία ακόμα ανεξήγητα.

Προσθέσαμε έναν μηχανισμό για τη μεταβλητή κίνηση του ήλιου και έναν επικυκλικό μηχανισμό για τον υπολογισμό των «κόμβων» της σελήνης - τα σημεία στα οποία η τροχιά του φεγγαριού διασχίζει το επίπεδο της εκλειπτικής, καθιστώντας δυνατή μια έκλειψη. Οι εκλείψεις συμβαίνουν μόνο όταν ο ήλιος βρίσκεται κοντά σε έναν από αυτούς τους κόμβους κατά τη διάρκεια μιας πανσέληνου ή της νέας σελήνης. Οι αστρονόμοι του Μεσαίωνα και της Αναγέννησης ονόμασαν έναν δείκτη διπλού άκρου για τους κόμβους της σελήνης "χέρι δράκου". Το επικυκλικό γρανάζι για αυτό το χέρι δράκου εξήγησε επίσης επακριβώς μια προεξέχουσα έδραση σε μια από τις ακτίνες που προηγουμένως φαινόταν ότι δεν είχε καμία λειτουργία. Είχαμε επιτέλους εξηγήσει όλα τα χαρακτηριστικά στον κύριο κινητήριο τροχό. δημοσιεύσαμε τα ευρήματά μας τον Μάρτιο του 2021 στο Scientific Reports.

ΜΙΑ ΟΜΟΡΦΗ ΣΥΝΟΨΗ

Τώρα καταλάβαμε πώς η μπροστινή οθόνη ταίριαζε με την περιγραφή στο εγχειρίδιο χρήσης του πίσω εξωφύλλου, με τον ήλιο και τους πλανήτες να εμφανίζονται με χάντρες σε ομόκεντρους δακτυλίους. Το μπροστινό εξώφυλλο έδειχνε επίσης τη φάση, τη θέση και την ηλικία της σελήνης (ο αριθμός των ημερών από τη νέα σελήνη) και το χέρι του δράκου που έδειχνε χρόνια και εποχές έκλειψης.

Με τους ομόκεντρους δακτυλίους για τους πλανήτες, συνειδητοποιήσαμε ότι πλέον μπορούσαμε να βγάλουμε νόημα και από την επιγραφή του μπροστινού εξωφύλλου. Αυτή η γραφή είναι μια τυπική λίστα των συνοδικών γεγονότων κάθε πλανήτη (όπως οι σύνοδοι με τον ήλιο και τα ακίνητα σημεία του) και τα διαστήματα σε ημέρες μεταξύ τους. Στην πίσω πλάκα, οι επιγραφές της έκλειψης είναι ευρετηριασμένες σε σημάδια στο καντράν του saros. Στην μπροστινή πλάκα, επιγραφές σχετικά με την ανατολή και τη ρύθμιση των αστεριών είναι ευρετηριασμένες στο καντράν του ζωδιακού κύκλου. Η επίγνωσή μας ήταν ότι οι επιγραφές στο μπροστινό μέρος θα μπορούσαν να αναφέρονται σε γράμματα ευρετηρίου στους πλανητικούς δακτυλίους: εάν ο δείκτης του ήλιου βρίσκεται σε ένα από αυτά τα γράμματα, τότε η αντίστοιχη καταχώρηση επιγραφής περιγράφει τον αριθμό των ημερών για το επόμενο συνοδικό γεγονός. Επειδή η αριστερή πλευρά της επιγραφής, όπου θα περιμέναμε να βρίσκονται αυτά τα ευρετήρια, λείπει, δεν μπορούμε να αποδείξουμε την υπόθεση — αλλά είναι μια συναρπαστική εξήγηση.

Η συσκευή είναι μοναδική μεταξύ των ανακαλύψεων από την εποχή της. Ξαναγράφει από μόνο του τις γνώσεις μας για την τεχνολογία των αρχαίων Ελλήνων. Ξέραμε ότι ήταν πολύ ικανοί—έχτισαν τον Παρθενώνα και τον Φάρο της Αλεξάνδρειας ακόμη νωρίτερα από τον μηχανισμό των Αντικυθήρων. Είχαν υδραυλικές εγκαταστάσεις και χρησιμοποιούσαν ατμό για να λειτουργήσουν εξοπλισμό. Αλλά πριν από την ανακάλυψη του μηχανισμού των Αντικυθήρων, τα αρχαία ελληνικά γρανάζια θεωρούνταν ότι περιορίζονταν σε ακατέργαστους τροχούς σε ανεμόμυλους και νερόμυλους. Εκτός από αυτήν την ανακάλυψη, ο πρώτος γνωστός μηχανισμός με γρανάζια ακριβείας είναι ένα σχετικά απλό -αλλά εντυπωσιακό για την εποχή- γραναζωτό ηλιακό ρολόι και ημερολόγιο βυζαντινής προέλευσης που χρονολογείται περίπου το 600 μ.Χ. ρολόγια. Ο μηχανισμός των Αντικυθήρων, με τα γρανάζια ακριβείας του που φέρουν δόντια περίπου ένα χιλιοστό, είναι εντελώς διαφορετικός από οτιδήποτε άλλο από τον αρχαίο κόσμο.

Γιατί χρειάστηκαν αιώνες για να επανεφεύρουν οι επιστήμονες οτιδήποτε τόσο εξελιγμένο όσο η συσκευή των Αντικυθήρων και γιατί οι αρχαιολόγοι δεν έχουν αποκαλύψει περισσότερους τέτοιους μηχανισμούς; Έχουμε ισχυρούς λόγους να πιστεύουμε ότι αυτό το αντικείμενο δεν μπορεί να ήταν το μόνο μοντέλο του είδους του - πρέπει να υπήρχαν πρόδρομοι για την ανάπτυξή του. Αλλά ο μπρούντζος ήταν ένα πολύτιμο μέταλλο, και όταν ένα αντικείμενο σαν αυτό σταμάτησε να λειτουργεί, πιθανότατα θα είχε λιώσει για τα υλικά του. Τα ναυάγια μπορεί να είναι οι καλύτερες προοπτικές για την εύρεση περισσότερων από αυτά. Όσο για το γιατί η τεχνολογία φαινομενικά είχε χαθεί για τόσο πολύ καιρό πριν αναπτυχθεί εκ νέου, ποιος ξέρει; Υπάρχουν πολλά κενά στα ιστορικά αρχεία και οι μελλοντικές ανακαλύψεις μπορεί κάλλιστα να μας εκπλήξουν.

Με τον μηχανισμό των Αντικυθήρων, σαφώς δεν είμαστε στο τέλος της ιστορίας μας. Πιστεύουμε ότι η δουλειά μας είναι μια σημαντική πρόοδος, αλλά υπάρχουν ακόμα μυστήρια που πρέπει να λυθούν. Η ερευνητική ομάδα του UCL Antikythera δεν είναι βέβαιη ότι η ανακατασκευή μας είναι απολύτως σωστή λόγω της τεράστιας απώλειας στοιχείων. Είναι πολύ δύσκολο να αντιστοιχίσετε όλες τις σωζόμενες πληροφορίες. Ανεξάρτητα από αυτό, μπορούμε τώρα να δούμε πιο καθαρά από ποτέ τι πανύψηλο επίτευγμα αντιπροσωπεύει αυτό το αντικείμενο.

Πηγή