Antikythera机制 世界上最古老的模拟计算机

神秘的古代齿轮。复杂的天文计算。精确制造。这听起来像电视节目中关于古代外星人的剧本。但这些术语用于描述在爱琴海的Antikythera岛沿岸发现的具有2000年历史的装置。研究员Tony Freeth写道：“如果古希腊科学家能够在2000年前生产这些齿轮系统，那么西方技术的整个历史将不得不被改写。”

发现

沉船是一场两场暴风雨的故事。公元前60年左右，一艘载有巨大财富的巨型货船沉入海中危险区域约100英尺深的水中。海绵潜水员在遭遇危险的风暴后于1900年找到了丢失的宝藏。在9个月内从海床上撤出的调查结果中，有一种复杂的钟状装置，称为Antikythera机制。

考古探险将产生有史以来最伟大的古代海洋文物之一，包括大理石和青铜雕像，硬币，陶器和黄金首饰。但最重要的是多齿轮机械天文计算器，它已被称为世界上最古老的模拟计算机。当从水中拉出时很可能是一块，但不久之后物体就会分解成82个被腐蚀的碎片。它被策划并在雅典考古博物馆展出。(有关早期模拟计算机的更多信息，请参阅分析引擎：回顾巴贝奇的永恒设计。)

历史背景

其余物体的碳测年似乎将它们全部放在公元前一世纪，但此时Antikythera机制可能已经是古董了。据信这艘船是从小亚细亚旅行的，考古学家Brendan Foley博士推测这可能是一个富有的女人的嫁妆。机制本身被认为更老了。(有关旧(但不是很旧)技术的更多信息，请参阅比您想象的旧技术。)

1902年，考古学家瓦列里奥斯·斯泰斯(Valerios Stais)在博物馆进行的初步调查发现了整体存在的齿轮，并认为该机制过于复杂，无法与其他项目同期进行。直到1974年Derek de Solla Price发表了他的论文“来自希腊人的齿轮”之后，才再次接受严肃的治疗。Antikythera机制：一台日历计算机从ca. 公元前80年“科学博物馆的Michael Wright和后来的伦敦帝国理工学院的进一步研究使研究更进一步。目前，由Tony Freeth和其他人领导的Antikythera机制研究项目继续在理解该设备方面取得重大进展。

Antikythera机制由希腊人制作。他们对艺术，哲学和建筑的贡献是众所周知的，但他们在技术上的进步可能会令人惊讶。该设备至少有30个齿轮，可能有多达50或60个。西塞罗(公元前106-43)提到了类似的设备，该技术已归属于数学家阿基米德(公元前287-212)。和其他人的天文学家希帕克斯(公元前190年 - 公元前120年)。该机制注意到的第一次可能的日蚀似乎是指公元前205年的日期，因此有些人认为该装置比这个更早。很明显，在爱琴海发现的机器是多年开发的结果，并且可能是在其建造之前很久就已经成为大型原型机的小型化版本。

功能

该机制具有卓越的能力。它可以显示月球周期，预测月食和日食，并显示太阳，月亮和五个已知行星的位置。它甚至占了四年一次的体育比赛。卡迪夫大学的迈克埃德蒙兹认为这一发现“比蒙娜丽莎更有价值。”根据托尼弗雷斯的说法，这种机制“扰乱了我们对古希腊人的能力的所有想法。它重写了技术史。“

数学有一些调查。该装置的目的是利用周期关系计算天文学，其关键在于交互式齿轮的智能设计和制造。齿轮上的齿数与从巴比伦人获得的知识体对齐。该机制的研究是对天文学的研究。

一些计算的问题是Saros周期(大约6,585.3天，或18年11天8小时，适用于月食和日食)，19年的Metonic周期，76年的Calippic周期和54年的Exeligmos周期。NASA以现代精确度提供了对Saros循环的清晰总结。它是月球轨道周期中三个之间的自然和谐：

Synodic Month(新月到新月)= 29.530589天= 29d 12h 44m 03s

异常月(近地点到近地点)= 27.554550天= 27d 13h 18m 33s

Draconic Month(节点到节点)= 27.212221天= 27d 05h 05m 36s

一个Saros周期相当于：

223个Synodic Months = 6585.3223天= 6585d 07h 43m

239个异常月= 6585.5375天= 6585d 12h 54m

242个月份= 6585.3575天= 6585d 08h 35m

希腊人非常感谢巴比伦人的大部分宇宙学 - 包括天文日记中粘土片上描述的日食 - 但他们也在天文学研究中寻找他们自己的数学家和学者的创新。雅典的Meton在公元前432年引入了Metonic循环。Metonic循环是希腊历法的基础。在这里，我们谈论的是235个朔望月，或19年，月亮阶段回归到大约同一年的一个时期。Calippic循环延伸到四个Metonic时期，或76年(4×19)。它是由Calippus在公元前330年提出的，并且被认为是对Metonic计算的改进。Exeligmos周期是三重Saros，或54年。这段时期构成了真正的日食重复，或具有相似特性的日食的出现。

我们不会试图在这里运行所有数字。但值得注意的是，有223颗牙齿的齿轮负责计算月亮和太阳的日食。数字19,53,127和223都是素数，并且在计算中起重要作用。该设备甚至使用引脚和插槽机制补偿了行星的本轮和月球的可变运动。为了进一步调查，研究托尼弗雷斯和亚历山大琼斯的“安提基的机制中的宇宙”。您还将受益于计算机历史博物馆关于该主题的视频录制的两个会议。

描述

Antikythera机制是一种古老的便携式计算机。它被放置在尺寸为340 mm×180 mm×90 mm的小木箱中。正如弗雷斯所说：“Antikythera机制小巧轻便。他们设法将几乎所有的天文学知识塞进这个小齿轮装置中。这是一个盒子里的“几乎所有东西的理论”，与今天的现代笔记本电脑非常相似。“

盒子的正面有两个大表盘。外表盘展示了365天的埃及日历。为了解释一年中有365天没有使用闰年这一事实，只需从表盘上取下销钉并将其移动一个档位(相当于一天)即可。内部表盘显示十二生肖日历，包括十二个天体经度。该装置的前部被认为使用了刻度盘来确定五个已知行星的位置：水星，金星，火星，木星和土星。

计算机的背面包含两个螺旋刻度盘。最上面的一个显示了19年的Metonic日历，分为235个阴历月。内部表盘展示了为期4年的Panhellenic Games和76年的Callippic循环。底部刻度盘显示了基于Saros循环的223个月的预测周期。表盘上的雕文进一步预测了月食和日食，包括一天中的时间甚至可能是光芒四射的颜色。在那个表盘内是exeligmos表盘。Michael Wright演示了该设备使用他自己的Antikythera机制模型。手摇曲柄通过各种日历和周期推进所有表盘。令人惊奇的是，在理论上(允许潜在的齿轮滑移)，这台古老的计算机似乎能够计算出Saros，Metonic，Calippic和Exeligmos循环，并以惊人的准确度进行其他测定。

如果没有像我们这样的现代化便利，天空就会为古代世界的公民展示。跟踪太阳，月亮和星星对他们来说非常重要。他们是一个以地心为中心的宇宙，由亚里士多德和托勒密的天体模型所理解。希腊人的探究者渴望了解他们的世界及其中的一切。月亮阶段告诉他们什么时候种植庄稼，打仗，举行宗教节日或晚上旅行。从远古时代起，夜空引导了古人，现在他们能够通过科学手段预测它。研究员亚历山大琼斯用这样的方式总结道：“这里是希腊天才的高度，伟大而神圣的宇宙，通过机制代表，科学家们希望表明他们的能力之外没有任何数学挑战。”

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