Starożytny komputer z Antikythiry

Odkryty na początku XX w. nieopodal Krety wysoce zaawansowany technicznie mechanizm, nazywany przez wielu ,,maszyną z Antikythery”, jest jednym z wielu dowodów na to, że nasze podręczniki historii o rozwoju ludzkości posiadają wiele rażących luk. Ignorowane przez dziesiątki lat przez historyków odkrycie, dopiero teraz wyłania na światło dzienne wiele szokujących dowodów. Dowodów na to, że postęp technologiczny naszej cywilizacji nie jest taki, jak go sobie chcemy wyobrażać.

W 1900 r, grecki poławiacz gąbek Elias Stadiatos, nurkując w pobliżu wyspy Antikythera, przypadkiem natknął się na szczątki statku na dnie morza. Odkrycie podyktowane było dużym szczęściem. Nurkowanie odbyło się dwa dni przed Wielkanocą po dość intensywnym sztormie. Silne fale morskie odkryły szczątki zalegającego statku w pobliżu niewielkiej wysepki. Wrak miał 50 metrów długości i zalegał na głębokości 43 metrów pod wodą. Nurkowanie na taką głębokość w tamtych czasach, bez profesjonalnego sprzętu dla nurka, było bardzo niebezpieczne. Znalezisko szybko jednak zainteresowało władze greckie, gdyż w zatopionym statku odkryto wiele drogocennych kosztowności, wśród których znajdowały się skrzynie z monetami, biżuterią i marmurowymi posągami. Datowanie przedmiotów nie było zasadniczo problemem dla archeologów. Statek zatonął w pierwszym stuleciu przed naszą erą, podczas swojego rejsu z Rhodos do Rzymu. Próby wydobycia wartościowych skarbów zakończyły się śmiercią jednego z dziesięciu nurków. Dwaj kolejni przepłacili wykonanie zlecenia poważnym kalectwem. Gdy w to miejsce po wielu latach dotarł słynny żeglarz, Cousteau, praktycznie nie miał już czego szukać. Władze greckie wszystko starannie wyciągnęły z dna wraku. To, co jednak wywołało już w tamtych czasach wiele emocji, zostało zauważono nieco później. Podczas starannego sortowania wydobytych z wraku przedmiotów, archeolog Valerio Stais 17 maja 1902 r. zauważył wapienne kawałki brązu, które do niczego nie pasowały i na pierwszy rzut oka wyglądały jak fragmenty jakiegoś dużego zegara. Stais uznał, że ma do czynienia ze starożytnym zegarem astronomicznym i napisał nawet na jego temat później swoją pracę naukową. Publikacja jego materiału naukowego nie została jednak ciepło przyjęta przez greckie środowisko archeologiczne. Wielu wręcz zarzuciło mu wypisywanie kłamstw, które nie przystają osobie piastującej poważne stanowisko w muzeum.

Krytycy Stais’a po prostu nie mogli obalić obowiązujących wówczas paradygmatów o zastosowaniu w starożytnej Grecji zegarów słonecznych. Nikt nie mógł sobie wyobrazić, że w tamtych czasach istniały urządzenia wyposażone w mechanizm wybierania. Bezdyskusyjny status quo zakładał, że starożytni Greccy konstruowali urządzenia wykorzystywane w nauce wykazując się przy tym dużą wiedzą matematyczną, ale we wszystkich przypadkach podstawy mechanizmów tych urządzeń cechowała prostota. Owszem, wydobyta z dna Morza Egejskiego przekładnia była znana Grekom już w starożytności, ale zastosowanie jej w skomplikowanych pomiarach astronomicznych kłóciło się z wiedzą historyczną.

Odstawiony do lamusa

Fragmenty maszyny

Paradoks naukowej diagnozy z początku XX w sprowadzał się więc do konkluzji, że ,,Grecy mogli to stworzyć, ale jednak nie stworzyli”. Czy zatem szeroko cytowana w prasie wypowiedź Staisa, że ,,jest to najbardziej skomplikowany kawałek maszyny naukowej znanej ze starożytności” możemy dziś uznać  za przejaw naukowej fantazji, gdyż jest to zbyt piękne, żeby było prawdziwe ?

Sprawa odkrycia z Antikythera została – jak to często bywa – odstawiano na lata do lamusa i musiała swoje odczekać, aby ktoś mógł spojrzeć na nią bardziej przychylnym okiem. W 1958 r. historyk Derek J. de Solla Price przypadkiem natknął się na dziwny artefakt i postanowił uczynić go przedmiotem swoich badań naukowych, które opublikował później na łamach naukowego pisma Scientific American. Naukowiec czuł wewnętrznie, że miał do czynienia z czymś niezwykłym, czemu wielokrotnie dawał wyraz w swoich wypowiedziach. Przy udziale grupy specjalistów zainicjował program mający na celu rekonstrukcję obiektu i ustalenie jego przeznaczenia. Dr. Price w wywiadzie wyrażał swój nieprzebrany podziw i świadomość, że ma do czynienia ze znaleziskiem bezprecedensowym. ,,Żaden podobny instrument nie zachował się nigdzie na świecie”. – mówił otwarcie. ,,Nic, co możemy również porównać do niego nie jest znane z żadnego starożytnego tekstu naukowego lub jakiegoś literackiego dzieła. Wręcz przeciwnie. Wszystko, co wiemy o nauce i technologii z wieku hellenistycznego w ogóle zaprzecza istnieniu tak zaawansowanego technicznie urządzenia w tamtych czasach. Odnalezienie rzeczy takiej, jak ta, to niczym znalezienie samolotu odrzutowego w grobowcu Tutenchamona”.

Wstępne wyniki badań dr. Price nie pozostawiały wątpliwości, że urządzenie służyło do wyznaczania krótszych i dłuższych cykli astronomicznych. To już samo w sobie było sensacją. Gdyż jak powszechnie wiadomo w cywilizacji europejskiej mechanizmy różnicowe pojawiły się dopiero w 1575 r. w zegarze Eberharda Baldewina. Starożytne pochodzenie takiego urządzenia było więc trudne do przełknięcia dla świata nauki i dr. Price zdawał sobie z tego sprawę, że jego datowanie jest niebezpieczne. Za to czasy, w jakich prowadził swoje badania były wystarczająco bezpiecznie, żeby nieco bliżej poznać istotę mechanizmu urządzenia i jego funkcje.

Astronomiczne konotacje

Co najmniej dwadzieścia kół zębatych zostało zachowanych, w tym ich wyrafinowane mocowanie, które zostało umiejscowione mimośrodowo na obwodnicy. Dwa obracające się wałki dobrze zachowane w urządzeniu wskazywały ponadto na różnicowany charakter mechanizmu. Poszczególne elementy całej konstrukcji kół były wykonane z jednego kawałka brązu o niskiej zawartości miedzi. Zębatki były przymocowane z jednej strony do brązowej płyty. Z boku obudowy przechodził wał, który obracał koła. Pierwotnie mechanizm znajdował się w niewielkim prostokątnym, drewnianym pudle z montowanymi drzwiczkami.

Przeznaczenie tak wysoce zaawansowanego urządzenia do obliczania ruchu gwiazd i planet, nie były tylko spekulacjami. Price zauważył, że przednia tarcza była na tyle dobrze zakonserwowana, że można było z łatwością sczytać funkcje urządzenia. ,,To ma dwie skale, z których jedna jest stałą i wyświetla nazwy zodiaku”. – wypowiadał się dr. Price. ,,Druga, umieszczona na ruchomym pierścieniu ślizgowym pokazuje miesiące w roku. Obie skale są starannie oznakowane w stopniach (…) Oczywiście ta tarcza pokazuje roczny ruch Słońca w zodiaku. W nawiązaniu do innych oznaczeń na tarczy, można odnieść wrażenie, że urządzenie pokazywało kalendarzowo wschodzenie i zachodzenie jasnych gwiazd i gwiazdozbiorów w skali roku”.

Dr. Price zdawał sobie sprawę, że urządzenie wyprzedzało o wieki swoją epokę i nauka będzie musiała przewartościować wiedzę historyczną o człowieku z przed ponad półtora tysiąca lat. Dowody starożytnego pochodzenia urządzenia wręcz kłuły w oczy. Podstawowym świadectwem historycznym były same zachowane greckie inskrypcje na ,,tajemniczym artefakcie”.

W kwestii tłumaczeń zachowanych napisów, Price’owi pomógł epigrafik George Stamires. Cytując dr. Price’a : ,,Niektóre z płyt były oznaczone ledwo rozpoznawalnymi inskrypcjami napisanymi w języku greckim z czasów pierwszego stulecia p.n.e. Już one same sugerowały astronomiczne przeznaczenie urządzenia”. Środowisko naukowe mogło co najwyżej ostentacyjnie ignorować wyniki badań dr. Price’a lub po prostu udać, że urządzenie nie istnieje.

W poszukiwaniu greckich uczonych

Zadziwiający mechanizm z Antykithiry – mimo, że bezprecedensowy – niejako wpisywał się w ramy historyczne, do których urządzenie można było przypisać podobieństwo. O instrumentach badawczych, jakie miały zastosowanie w astronomii, wspominał w swoich dziełach Cyceron i Owidiusz. Ten pierwszy pisząc w pierwszym wieku p.n.e. mówił o instrumencie ,,skonstruowanym przez Poseidonosa, które było rekonstrukcją planetarium replikujące układy Słońca, Księżyca i pięciu planet. Podobny mechanizm został rzekomo skonstruowany przez Archimedesa i prawdopodobnie skradziono go w 212 r. p.n.e. przez rzymskiego wodza Marcellusa, kiedy Archimedes został zamordowany w sycylijskim mieście Syrakoza. Przez wiele lat urządzenie było przechowywane jako pamiątka w rodzinie Marcellus.

Dr. Price i jego rekonstrukcja maszyny

Jednak mimo tych literackich konotacji, naukowcy mieli dość poważne wątpliwości i dr. Price wyraził to następująco: ,,Nawet najbardziej skomplikowane urządzenia opisane przez starożytnych kronikarzy opierały się na budowie prostej przekładni. Przykładowo taksometr używany przez Greków do pomiaru odległości wykorzystywał do swojej pracy proste pary kół zębatych w celu osiągnięcia wymaganego współczynnika przepływu. Można argumentować, że jeśli Grecy znali wówczas podstawy mechaniki napędowej, to czy byli w stanie skonstruować mechanizm tak skomplikowany technicznie jak przekładnia planetarna ?”.

Nie wiemy, jak wyglądały machiny skonstruowane przez Archimedesa, ale z opisów literackich możemy wnioskować, że urządzenia te nie miały charakteru kompaktowego. Bardziej spełniały funkcję dekoracyjną, niż obliczeniową. Mechanizm z Antikythiry to na pewno aparat naukowy, który wykorzystywał wiedzę techniczną. Urządzenie wykraczało daleko poza konstrukcyjne zdolności starożytnych Greków. Price dość trafnie to skonstatował stwierdzając, że nawet dzisiaj sens działania mechanizm takiego urządzenia trudno wyjaśnić współczesnym ludziom.  

Mimo tych kontrowersji nie ulegało wątpliwości, że ktoś posiadał na tyle rozwiniętą wiedzę, którą potrafił wykorzystać do budowy tak skomplikowanego urządzenia. Kto mógł więc stworzyć konstrukcję tak zaawansowaną technicznie ? Jednym z podejrzanych mógł być Geminus – astronom, matematyk i filozof w jednej osobie, jak również uczeń i następca Poseidoniusa. Geminus żył od 135 do 51 r. p.n.e.; był stoikiem i wywodził się z filozoficznej szkoły założonej przez Zenona. Placówka ta mieściła się na wyspie Rodos i była bardzo ważnym greckim ośrodkiem badań astronomicznych. Urządzenie z Antikythera wpisuje się teoretycznie idealnie w kontekst wiedzy, jaką zbudowała filozofia stoicka, szczególnie w kwestii matematyki. Geminus był więc idealnym kandydatem. Co najważniejsze, żył on we właściwym do tego czasie. Istotna jest tutaj data, na którą było ustawione urządzenie z Antikythiry, co sugerowało paru badających urządzenie uczonych w nawiązaniu do ustawieniu jego wskazówek i tarcz. Był to rok 86 p.n.e. Rok szczególny w kontekście tematyki astronomicznej. Gdyż w tym czasie doszło aż do pięciu koniunkcji planet. To był więc idealny czas do skonstruowania jakiegoś kalendarza astronomicznego. Nie wiadomo jednak, czy kalkulator nie został ustawiony na taką datę znacznie wcześniej.

Teorie prowadzą do Egiptu ?

Teoria astronomicznego zegara była ciekawa, ale dla badacza Maurice’a Chataleain’a w tym wszystkim brakowało czegoś bardzo istotnego: logiki. Chatelain twierdził: ,,jeśli ktoś chce zbudować urządzenie astronomiczne w postaci kalkulatora działającego w oparciu o zazębiające się koła zębate, pierwszym warunkiem jest znalezienie liczby cykli niezbędnych do uzyskania dokładnej liczby dni. Niektóre z tych cykli można łatwo ustalić, ale wiele jest prawie niemożliwe”.

Każda z przekładni to jeden cykl; tak działa każdy mechanizm zegara. Sekundy zmieniają się w minuty, a te w godziny i później w dni, bądź w dłuższe cykle. Aby stworzyć taki zegar, jego konstruktor musi nie tylko znać poszczególne cykle, ale również stosunki między cyklami, czyli to, ile sekund ma minuta (60:1), minuta godzin (60;1) i ile godzin ma jedna doba (24;1), itp. Sporo utrudnień przysparza konstrukcja takiego kalendarza w oparciu o rok słoneczny, a należy tutaj podkreślić, że kalkulator z Antikythiry liczy cykle także Księżyca i pięciu najbliższych planet. Nic dziwnego więc, że naukowcy odnosili się sceptycznie do twierdzenia, że urządzenie to było tylko… urządzeniem.

Geniusz konstruktora maszyny z Antikythiry wykraczał więc daleko poza umiejętności starożytnej greckiego gremium naukowego i wielu innych cywilizacji starszych niż Grecja, gdyż potrafił obliczać cykle astronomiczne wielu ciał niebieskich. Stosowany przez Greków tzw. cykl Metona – zdaniem Chatelain’a w niczym nie dorównywał poziomem wiedzy zastosowanym w kalkulatorze z Antikythiry.

Zdaniem Chatelain’a tylko egipski kalendarz nadaje się do zastosowania dla takiego kalkulatora i – być może – był jednym z tych, które posłużyły do opracowania maszyny z Antikythery.

Nie wszyscy jednak podzielali zdanie Chatelain’a. Wątpliwości budzi jeden z zachowanych napisów na urządzeniu: ,,76 lat, 19 lat”. To odnosi się do cyklu Calippusa, który jest wartością czterokrotności dziewiętnastoletniego cyklu Metona bez jednego dnia. Innymi słowy, 76 – letni cykl składa się z 940 lunacji i 27759 dni. Kolejny wiersz zawiera numer ,,223”, który odnosi się do zaćmienia 223 miesięcy księżycowych. Sam dr. Price uznał, że ,,za pomocą cyklu Metona można było łatwo zaprojektować przekładnię, gdzie jej jeden obrót odzwierciedlałby roczny cykl na tarczy i jednocześnie generowałby obrót tarcz będących całością całego mechanizmu i odnoszących się do kalendarza gwiazdowego, synodycznego i diatonicznego”. Podobne cykle były znane w wielu innych kulturach. Arytmetyczne obliczenia miały swoje zastosowanie m.in. w babilońskiej astronomii. Wiedza ta została później zaszczepiona w hellenistycznym światopoglądzie jeszcze p.n.e. Nie ulegało więc wątpliwości, że zastosowane cykle nie były greckiego pochodzenia, pytanie pozostawało, czy twórcami urządzenia byli Egipcjanie, czy Babilończycy ?

Badania dr. Price wstrzyknęły w odkrycie z Antikythery zastrzyk zainteresowania innych uczonych. Wraz z postępem technologicznym i narodzinami ery komputerów, próby rekonstrukcji urządzenia w następnych latach wyglądały już znacznie bardziej obiecująco.  

W 1993 r. australijski informatyk, Allan George Bromley z University of Sydney, przy współpracy z zegarmistrzem Frankiem Prcivala zaczęli rekonstruować obudowę maszynerii. Dużo w tej kwestii dopomogły zdjęcia rentgenowskie wnętrza urządzenia wykonane przy współpracy z Michaelem Wrightem z Imperial College w Londynie. Już wówczas Bromley i Percival były zaskoczeni niezwykłą precyzją mechanizmu. Szokiem było odkrycie mechanizmu blokady w urządzeniu, który zapobiegał prześlizgiwaniu się i klinowaniu zębatek w czasie ruchu. Ciekawy był również odkryty mechanizm opóźnienia, mający zastosowanie przy symulowaniu nieregularnej orbity Księżyca.

Johna Gleave, który przyłączył się do zespołu, wykonał ostateczny projekt urządzenia. Jego rekonstrukcja pokazywała roczny ruch słońca i księżyca zodiakalnie zgodnie z egipskimi kalendarzami. Jednak aby zachować neutralność w debacie o pochodzenie mechanizmu, John uznał, że górne tylne pokrętło odnosi się do okresu czterech lat i integralnie wiąże z cyklem Metona. Niższe tylne pokrętło  oznaczało pojedynczy synodyczny miesiąc, zaś dolna skala na pokrętle odnosiła się do księżycowego roku składającego się z dwunastu synodycznych miesięcy.

Kolejna rekonstrukcja została wykonana w 2002 r. przez Michaela Wright’a, pracownika Muzeum Nauki w Londynie. W listopadzie 2006 r. spod pióra Wright’a wyszedł artykuł, który ukazał się w naukowym piśmie Journal Nature, w którym potwierdził on zastosowanie instrumentu do przewidywania słonecznych i księżycowych zaćmień. Wright dość mocno wyakcentował wkład dr. Price w badanie mechanizmu z Antikythery, ale uznał również, że ,,jego interpretacja nie jest możliwa do końca do zaakceptowania”.

Orginalna ekspozycja fragmentu urządzenia w Narodowym Muzeum Archeologii w Atenach

Nowe badania potwierdzają, że maszyna do skomplikowanych astronomicznych obliczeń posiadała na przodzie główną tarcze, funkcjonującą według dwóch koncentrycznych skali: greckiego i egipskiego kalendarza. Z tyłu dwie kolejne tarcze wyznaczały cykle księżycowe i zaćmienia. Wcześniejsze twierdzenia, jakoby urządzenie służyło m.in. do przewidywania zaćmień było tylko hipotezą. Dziś, po rekonstrukcji, symulacji komputerowych, nie ulega wątpliwości, że tak – w rzeczy samej – było. Co więcej, badania wykazały, że mechanizm cechuje złożoność inżynieryjna bardzo wysokich lotów. Otóż przykładowo przedstawiony cykl Księżyca wiernie odzwierciedla jego orbitę z zachowaniem jego złożonej ekliptyki typowej dla satelity. Żeby osiągnąć tak wymierne obliczenia, konstruktor tego urządzenia musiał zastosować bardzo zaawansowane układy wariacyjne w położeniu kół zębatych.

Zespół uczonych był w stanie także odczytać więcej tekstów na maszynie, takich jak ,,Wenus” i ,,stacjonarny”, co oznacza narzędzie było w stanie patrzeć na ruch wsteczny planet.

Wright doszedł do wniosku, że maszyna z Antikythery nie była urządzeniem jednorazowym. Mogło być produktem o charakterze masowym. Być może nawet konstrukcją, będącą ulepszonym modelem wcześniejszych generacji. To, że poprzednie konstrukcje zaginęły gdzieś w mrokach dziejów jest zupełnie zrozumiałe. Zastanawia jedynie fakt, iż tak zaawansowana technika nie znalazła ciągu dalszego w następnych epokach i paradoksalnie proces rozwoju takich maszyn analitycznych zatrzymał się w miejscu, by móc znów zaistnieć dopiero ponad tysiąc lat później.

Autor: Derek Price

Źródło: http://www.philipcoppens.com/antikythera.html

Przekład i tłumaczenie: DK

Nota od tłumacza:

Prace nad osławioną machiną z Antykithiry wciąż trwają. W ostatnich latach datę ,,produkcji” tajemniczego urządzenia uczeni sukcesywnie cofają do tyłu. Obecnie uważa się, że ,,starożytny komputer” może liczyć ponad 2,5 tyś lat. Mimo prób przypisania mu greckiego, egipskiego lub babilońskiego pochodzenia, wciąż utrzymuje się w mocy pytanie, w jaki sposób człowiek w tamtych czasach był w stanie skonstruować coś tak ze wszech miar doskonałego. Aby choć trochę uchylić rąbka tajemnicy urządzeniu, uczeni w 2010 r. skonstruowali replikę maszyny z klocków lego. Oczywiście nie wiemy tego, czy urządzenie faktycznie tak wyglądało. Wiadomo jednak, że konstrukcja składała się z co najmniej 37 przekładni i była w stanie precyzyjnie obliczać pozycje Księżyca, Marsa, Merkurego i Wenus. Był to więc – być może pierwszy w historii – komputer analogowy, który wyprzedzał swoje czasy o ponad dwa tysiące lat. Już sam ten wniosek powinien wystarczyć, aby schować do lamusa wszechogarniający sceptycyzm i po raz kolejny przewartościować historię ludzkiego rozwoju.