ru

Ученые раскрыли секреты древнего «антикитерского механизма»


Цифровая модель показала сложный планетарий на лицевой стороне древнего механизма. «Если он не из космоса, мы должны найти способ, которым греки могли бы его сделать», — говорят учёные.

Весной 1900 года водолазы, охотящиеся за губками у берегов греческого острова Андикитира в Эгейском море, обнаружили затонувшее римское судно, в котором находился артефакт, призванный радикально изменить наше понимание древнего мира.

Ученые раскрыли секреты древнего антикитерского механизма
Изображение: Сведения об авторе отсутствуют или не читаются программно. Предположительно Marsyas (основываясь на заявлении об авторском праве)., CC BY-SA 3.0, через Викисклад

Этот объект, известный как «антикитерский механизм», представляет собой сложнейший астрономический калькулятор, история которого насчитывает более 2 тысяч лет. С момента его извлечения из затонувшего судна в 1901 году поколения исследователей восхищались потрясающей сложностью и непостижимой работой механизма, заработавшего репутацию первого известного аналогового компьютера в мире.

Шестерни и дисплеи устройства в совокупности демонстрируют движения планет и Солнца, фазы лунного календаря, положение созвездий Зодиака и даже время спортивных мероприятий, таких как древние Олимпийские игры. Устройство также отражает очень древнюю идею космоса с Землей в центре.

И хотя за последнее столетие некоторые из загадок калькулятора были разгаданы, ученые из исследовательской команды Antikythera Research Team Университетского колледжа Лондона (UCL) впервые представили «радикально новую модель, которая соответствует всем данным и завершается элегантным изображением древнегреческого космоса», согласно исследованию, опубликованному в Scientific Reports.

Ученые раскрыли секреты древнего антикитерского механизма
Изображение: Tony Freeth

Под руководством Тони Фрита, инженера-механика из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и ведущего мирового эксперта по механизмам, междисциплинарная команда назвала артефакт «древнегреческим астрономическим сборником ошеломляющих амбиций» и «прекрасной концепцией, воплощенной превосходной инженерией в гениальное устройство».

«Это такое особенное устройство, — сказал VICE Адам Войчик, материаловед из UCL и соавтор исследования. — Это настолько необычный мир, учитывая то, что мы знаем или знали о современных древнегреческих технологиях. Оно уникально и нет ничего, что могло бы приблизиться к нему на протяжении столетий, а может и тысячелетий спустя».

«Однако оно существует и все исследования указывают на то, что оно древнегреческое, — добавил Войчик, который был очарован артефактом с детства. — В этом нет никаких сомнений и мы просто должны признать, что есть так много того, что они могли сделать, чего мы просто не знаем и не можем вообразить. Механизм — это окно для этого».

Понимание часового механизма антикитерского механизма было давней проблемой для ученых, потому что только треть артефакта пережила свое многовековое погребение под волнами Средиземного моря. Остатки вычислителя включают 82 фрагмента, некоторые из которых содержат сложные шестеренки и когда-то скрытые надписи, которые помещались между лицевыми и задними дисплеями в ушедшую эпоху, когда артефакт был полностью неповрежденным.

Ученые раскрыли секреты древнего антикитерского механизма
Изображение: Scientific Reports

По мере появления новых экспериментальных методов исследовательские группы смогли объяснить цель и динамику обратной стороны антикитерского механизма, который включает в себя систему предсказаний затмений. В частности, использование визуализации поверхности и рентгеновской томографии высокого разрешения на артефакте, описанное в исследовании 2006 года, также возглавляемом Фритом, выявило множество ранее не встречавшихся надписей, которые услужливо составляют руководство пользователя по механизму.

Теперь Фрит и его коллеги считают, что взялись за недостающий кусок головоломки: сложную зубчатую передачу, лежащую в основе переднего дисплея «Космос» вычислителя. Практически ничего из этой передней части не сохранилось и, согласно исследованию, «ни одна предыдущая реконструкция не приблизилась к сопоставлению данных», которые действительно существуют.

Новая статья «синтезировала работу других людей и рассмотрела все незавершенные дела и неудобные нюансы, которые другие люди просто игнорировали, — сказал Войчик. — Например, в уцелевших частях есть определенные особенности — отверстия, столбы и тому подобное, — о которых люди говорили: «Ну, мы просто проигнорируем это в нашем объяснении. В этом должна быть польза, но мы не знаем, что это такое, поэтому просто проигнорируем это».

«Фактически то, что мы сделали — это то, что мы ничего не игнорировали, — добавил он. — Итак, загадочные столбы и отверстия внезапно обрели смысл в нашем решении. Все это собрано вместе и соответствует письменным свидетельствам».

Надписи из исследования 2006 года предполагают, что отсутствующий дисплей «Космос» представлял собой набор движущихся колец, отображающих движение планет Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна, каждая из которых представлена маленьким драгоценным камнем, вместе с траекторией Солнца, фазой Луны и положением созвездий Зодиака. Помимо изучения этих надписей, учёные создали компьютерные симуляции и частичные копии устройства, чтобы проверить свою новую модель.

Ученые раскрыли секреты древнего антикитерского механизма
Изображение: Scientific Reports

Один из самых важных намеков появился в результате проведенного в 2016 году анализа, который выявил надписи на передней панели, включающие пару значений, 462 года и 442 года, которые создатели механизма связывали с Венерой и Сатурном. Исследователи смогли определить возможный источник этих чисел, взятый из работ досократического философа Парменида.

Согласно исследованию, эти значения являются древнегреческими расчетами синодических периодов планет, что означает, что они представляют время, которое требуется планетам для возвращения в то же видимое положение в небе, если смотреть с Земли.

Использование циклов осложнялось древней верой в то, что Земля находится в центре Солнечной системы. Такой геоцентрический уклон потребовал изобретения сложных моделей для объяснения ретроградного движения планет: явления, при котором кажется, что планеты движутся случайными обратными петлями. Эффект представляет собой оптическую иллюзию, которая возникает, когда более быстро движущиеся планеты обгоняют более медленные планеты во время их орбитальных периодов вокруг Солнца, но греки изобрели сложные механизмы и циклы, чтобы найти альтернативные объяснения.

Синодические циклы, выявленные для Венеры и Сатурна, позволили команде реконструировать систему шестерен с нужным количеством зубцов для создания планетарного движения, описанного в надписях, в комплекте с ретроградными движениями, которые показывались на лицевой стороне. Это было бы относительно простой задачей для одной планеты, но для представления всех 5 известных планет потребовались чрезвычайно изобретательные инженеры.

«Если вы собираетесь показать все планеты, вам нужно будет правильно указать все их положения, — объяснил Вольчик. — Когда вы вращаете ручку сбоку механизма, все эти маленькие планеты начинают вращаться, как часы в таком мини-планетарии, и иногда одна из них поворачивается назад, а затем снова движется вперед, а затем другая, дальше, начнет поворачиваться назад».

«Но в любой момент, когда вы останавливаете машину, она должна дать вам точное воспроизведение неба, потому что это и есть цель машины», — сказал он.

Для воссоздания такого эффекта в своей модели команда вычислила циклы для других планет на основе данных Венеры и Сатурна, а затем разработала сложную систему шестерен, которая могла их воспроизвести. Весь шестеренчатый привод был тщательно оптимизирован, чтобы поместиться в небольшое пространство между передней и задней пластинами.

Ученые раскрыли секреты древнего антикитерского механизма
Изображение: Scientific Reports

Новая работа демонстрирует впечатляющую визуализацию всего механизма, которая ближе к соединению всех причудливых частей головоломки, чем любая предыдущая модель. Но это не значит, что артефакт раскрыл все свои тайны — даже близко.

Сейчас Фрит, Войчик и их коллеги надеются воспроизвести весь механизм в своей модели, используя технологии, доступные его греческим создателям, что представляет собой одновременно огромную проблему и волнующую новую главу в продолжающейся саге об антикитерском механизме.

«Он настолько примечателен с точки зрения требований к точности и производственным возможностям, что не соответствует тому, чего, по нашему мнению, могли бы достичь греки, — сказал Вольчик. — Но мы должны признать, что именно так работала машина, и греки сделали это».

«Если он не из космоса, нам нужно найти способ, которым греки могли бы его сделать, — заключил он. — Это следующий этап, и самое захватывающее, я думаю — последняя часть головоломки».