公元前100年
機(jī)器能預(yù)測(cè)未來(lái)嗎？

研究員：

不詳

主題領(lǐng)域：

天文計(jì)算

結(jié)論：

該機(jī)制幫助古希臘人預(yù)測(cè)日食和其他事件

天球儀是如何計(jì)算行星運(yùn)行的？

1900年，船長(zhǎng)季米特里奧斯·康托斯派了一隊(duì)海綿潛水員[1]在希臘安提凱希拉島的海岸邊工作，當(dāng)時(shí)他們?cè)诖系却粓?chǎng)春季風(fēng)暴到來(lái)。潛水員伊利亞斯·斯塔迪提斯浮出海面，帶回了一個(gè)青銅雕像的手臂，他說(shuō)下面還有很多。

他發(fā)現(xiàn)了公元前1世紀(jì)一艘商船的殘骸。在被帶到地表的珍寶中，有一個(gè)鈣化的塊狀物，里面裝滿了古老的齒輪。很少有古物能與安提凱希拉機(jī)械裝置的神秘程度相媲美。在過(guò)去的120年，安提凱希拉機(jī)械裝置由幾塊碎片慢慢組裝而成。這種神秘的發(fā)條裝置直到現(xiàn)在才接近被完全理解，它經(jīng)常被稱為“世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)”。

研究人員花了一些時(shí)間才意識(shí)到他們的發(fā)現(xiàn)的重要性。該裝置內(nèi)部齒輪的復(fù)雜性在古代世界是完全無(wú)法想象的，直到1 000年后建造第一座大教堂的時(shí)鐘時(shí)才有所改變。

安提凱希拉裝置研究組匯集了研究該裝置的不同團(tuán)隊(duì)。該項(xiàng)目組表示，最初，因?yàn)閾?dān)心過(guò)于熱情的研究人員夸大了它的復(fù)雜性，所以這臺(tái)機(jī)器在一定程度上被忽視了。事實(shí)上，情況恰恰相反。

像鐘表裝置一樣

這一發(fā)現(xiàn)引出了一系列問(wèn)題。為什么從來(lái)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)類似的東西？這個(gè)裝置究竟能做什么？研究人員知道該裝置的功能與天文學(xué)有關(guān)，但花了幾十年時(shí)間才弄清楚這些功能具體是什么。

從古典學(xué)者到天文學(xué)家再到計(jì)算機(jī)科學(xué)家，這個(gè)裝置已經(jīng)讓各個(gè)行業(yè)的研究人員著迷。他們對(duì)這個(gè)不完整的裝置中可能存在的其他部件進(jìn)行了復(fù)原，試圖了解它的工作原理。

通過(guò)X射線，人們發(fā)現(xiàn)這臺(tái)裝置包含了第一套已知的科學(xué)表盤和30個(gè)齒輪。它由青銅板制成，上面布滿了希臘銘文，這些銘文顯示它曾被用作一種天文日歷。

人們相信，一個(gè)中央軸（已丟失）連接控制轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)大的主齒輪，每轉(zhuǎn)一圈就是一個(gè)太陽(yáng)年。有一個(gè)大表盤顯示太陽(yáng)和月亮的位置，還有一個(gè)球顯示月相。這臺(tái)裝置可以幫助古希臘人預(yù)測(cè)日食等天文事件。

最后幸存者

根據(jù)安提凱希拉裝置研究項(xiàng)目成員的說(shuō)法，像它這樣的其他物品沒(méi)能流傳下來(lái)的原因相當(dāng)簡(jiǎn)單。在那個(gè)時(shí)代，青銅不僅極具價(jià)值，而且可回收利用，還被用來(lái)鑄造錢幣。因此，大多數(shù)幸存的古代青銅器來(lái)自水下，只有那里的金屬?zèng)]有機(jī)會(huì)被熔化和重新加工成其他東西。

研究人員認(rèn)為一定還有其他類似裝置的另一個(gè)原因是：不僅現(xiàn)存的古希臘著作中描述了其他復(fù)雜的機(jī)器，而且這種機(jī)械裝置在建造時(shí)沒(méi)有顯示出被修改的跡象，這表明制造者一定有制造類似裝置的經(jīng)驗(yàn)。

這臺(tái)裝置激發(fā)了粉絲們自制復(fù)刻品的熱情，包括蘋果工程師安迪·卡羅爾用樂(lè)高積木制作的一臺(tái)可使用的復(fù)刻品。卡羅爾的機(jī)器看起來(lái)并不完全像這個(gè)裝置（由于樂(lè)高的局限性），但他認(rèn)為其功能非常相似。

“這是一臺(tái)模擬計(jì)算機(jī)，這意味著它不能執(zhí)行程序，”卡羅爾說(shuō)，“安提凱希拉裝置和我的樂(lè)高版本都只是簡(jiǎn)單的機(jī)械計(jì)算機(jī)：當(dāng)你以一種速度轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄時(shí)，所有的輪子以另一種速度轉(zhuǎn)動(dòng)。這種校準(zhǔn)的速度具有特定的意義——在這臺(tái)裝置中就是預(yù)測(cè)天體的周期。”

重制裝置

卡羅爾說(shuō)，該裝置的模擬計(jì)算能力類似于第二次世界大戰(zhàn)中戰(zhàn)艦上用于計(jì)算距離的機(jī)器。其他人也制作了安提凱希拉裝置的部分復(fù)刻品，包括倫敦科學(xué)博物館的邁克爾·賴特。2021年，倫敦大學(xué)學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)首次重建了該裝置前端的齒輪系統(tǒng)。2005年的X射線研究已經(jīng)揭示了該裝置如何預(yù)測(cè)月食和計(jì)算月球的運(yùn)動(dòng)。但該團(tuán)隊(duì)利用X射線，對(duì)內(nèi)部銘文進(jìn)行解讀，進(jìn)一步重建了宇宙圖景，其中的標(biāo)記珠可顯示行星在環(huán)上的運(yùn)動(dòng)軌跡。研究小組使用了哲學(xué)家巴門尼德描述的一種古希臘數(shù)學(xué)技術(shù)，計(jì)算出了機(jī)械裝置的制造者是如何準(zhǔn)確地表示金星462年和土星442年的行星周期。

機(jī)械工程教授托尼·弗里思說(shuō)：“我們的模型是第一個(gè)符合所有物理證據(jù)并與刻在機(jī)械裝置上的銘文描述相匹配的模型。這臺(tái)裝置展示了古希臘人對(duì)太陽(yáng)、月亮和行星研究的輝煌成就，是古希臘文明輝煌的杰作。”

該團(tuán)隊(duì)希望利用當(dāng)時(shí)工匠可以使用的工具來(lái)重建該裝置。但是，包括安提凱希拉裝置研究項(xiàng)目組在內(nèi)的許多人認(rèn)為，這臺(tái)裝置可能藏有更多秘密待人發(fā)現(xiàn)。