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古希腊的盒里乾坤

2007-02-10 13:41 作者:吴戈 2007年第6期
一个2100年前的盒子,发现100余年后才知道是世界第一台天文计算机。不过它并未指明一条技术和文明的简单渐进之路,因为历史总是充满了惊奇。

一个2100年前的盒子,发现100余年后才知道是世界第一台天文计算机。不过它并未指明一条技术和文明的简单渐进之路,因为历史总是充满了惊奇。

杰作之谜

最近英国加的夫大学天体物理学教授麦克·艾德蒙兹带领一个小组,采用先进的三维成像技术,重建了迄今发现的唯一一台“安蒂基西拉机器”内部结构,被称为“最惊人的古代人造物品之一”。在它之前,没有发现任何更早的齿轮装置,在它之后,一千余年也没有出现技术复杂性能与之相当的东西。“9世纪的巴格达出现了有齿轮系的装置,用于显示太阳和月亮之间的相对运动,但要简单得多,只有8个齿轮。”德国科学史专家弗兰西斯·沙雷特说,“这一个有超过30个齿轮,毫无疑问是一个技术杰作。”

根据从发现“安蒂基西拉机器”的沉船上找到的钱币,可以断定这艘船是公元前85年之后不久沉没的。“安蒂基西拉机器”的铭文表明:它可能已经使用了至少15到20年。由此推断,这个装置可能制造于公元前150~前100年。

没人认为“安蒂基西拉机器”是偶然创造,很可能需要好几代人才能积累出这样的经验。可惜的是,丰富的铭文中没有一个是签名,使它的制造者无从查证,但沉船上罗得岛风格的花瓶也许暗示了它的产地。罗得岛正是公元前2世纪到公元前1世纪的天文学胜地。古希腊最伟大的天文学家喜帕恰斯从公元前140年起就在岛上工作,直到公元前约120年去世。正是喜帕恰斯从数学上描述了月球围绕地球公转速度的细微变化。随后哲学家波塞东尼斯在罗得岛建立了学校。曾在罗得岛上学习的古罗马政治家西塞罗写道:波塞东尼斯制造了一种仪器,“每转一圈都再现了太阳、月亮和每天出现的5颗行星的运动”。据说当阿基米得公元前212年在西西里被杀时,罗马将军马凯鲁斯也从他家里抢走了类似装置,当作自家的传家宝。作为马凯鲁斯的朋友,西塞罗可能也见过这台仪器。

沙雷特认为:过去总认为古希腊只有象牙塔里的思想家,从不屈尊亲手制造什么,“安蒂基西拉机器”推翻了这个习惯看法。这样复杂的技术前无古人也许并不奇怪,2000年前的记录和手工制品保存至今的本来就不多。其他的“安蒂基西拉机器”无处可寻也很正常。对历史上的大多数人来说,关于天体运转的模型当然不如将青铜熔化,制造别的东西有价值。至今雅典博物馆也只有10个古希腊青铜像,其中有9个来自沉船。因而,古希腊机械装置“我们还有一个,已经很幸运了。我们只有这一个,就是因为拆毁的人够不着。”伦敦科学博物馆馆长迈克尔·莱特说。

令人不解的是:如此精密的机械,制造必然昂贵而费时,需要天文学家、工程师和工匠的密切协作。既然当时的天文学家已经知道怎样计算太阳和月亮的位置,无需这种仪器就能预测日食和月食的发生,占星学也正处在幼年,占星家平常不大可能使用这个装置,古希腊人为什么要制造它?从今天的角度看,更奇怪的是:制造这样一种精妙机器的能力,何以对历史毫无影响呢?为何没有留下以它为基础的技术传统,甚至没有产生出更好的钟表,流传到全世界?

精神的希腊

虽然实物不多,但还是有证据表明:用齿轮机构模拟天文周期的技术并未在地中海东部完全消失。莱特收集的6世纪拜占庭日晷可能曾有8个齿轮,残存了4个。在公元8~9世纪翻译古希腊文化的过程中,阿拉伯帝国很可能也继承了齿轮装置。大约公元1000年,波斯学者比鲁尼描述了非常类似的“月光宝盒”。牛津科学历史博物馆藏有一个带阿拉伯文铭文的星盘,制造于1221~1222年,也用7个齿轮模拟日月的运动。

显然,与“安蒂基西拉机器”的复杂性相比,后世千余年的传承都无法望其项背。西方的转折契机来自13世纪蒙古人攻陷巴格达,此后阿拉伯世界的多数知识传到欧洲。能与“安蒂基西拉机器”媲美的技术到14世纪才重新出现,当时机械钟表在整个西欧流传开来,很多钟表都有天文显示功能。早期例子包括1330年左右理查德·沃林福德制造的圣阿班斯钟,还有稍后乔万尼·德·顿迪在意大利帕多瓦制造的钟。它们都能指出太阳、月亮和行星的位置,还有日食和月食的时间,报时的功能倒在其次。

不管古希腊的技术是否到中世纪又被重新发明,即使展示天文现象的复杂齿轮机械真的在千余年中幸存下来,成就也乏善可陈,特别是在地中海地区。换句话说,为何一直没有人用它做点更有用的事?

伦敦帝国学院科学史专家塞拉菲纳·库莫认为:这都取决于你认为什么是“有用”。希腊人对精确地计时并不太感兴趣,当时用水滴驱动的钟就足以胜任。但希腊人非常看重知识、权力和威望。多种文献描述过的齿轮、蒸汽或水力机械,都没有走向蒸汽机一类的发明,而是用来显示哲学原理。剑桥大学古典学者大卫·塞德利说:这些机器能加深对宇宙秩序的理解。“毫不奇怪,他们最好的技术被用于展示天文规律。这是他们文化中根深蒂固的东西。”雅典大学的雅尼斯·比查基斯说,“令我着迷的是,我们看到可以用来精确计时和驱动机器的技术,希腊人却只用来显示宇宙之美,用来接近神灵。”

还有一个并不矛盾的理论:像“安蒂基西拉机器”这样的装置也有助于提高个人的社会地位。库莫说:“希腊人热衷于让同类刮目相看,乐此不疲。”所以各种希腊精致器物潜在的市场不光是希腊上层社会,富裕的罗马人也趋之若鹜,如同他们引进希腊哲学家一样历史悠久。沙雷特说:“(安蒂基西拉机器)可能相当于今天为天文馆制造的装置,这是为了激发公众兴趣。或者至少可供夸耀之用,安装在一些罗马富豪的壁炉架上。”埃德蒙兹说:“罗马人精于城镇规划和卫生设施,他们酷爱希腊艺术、哲学和工艺,但对科学兴趣不大。”

这样看来,“安蒂基西拉机器”诱发其他伟大发明的希望就很渺茫了。如果它已经体现了当时最好的天文学,还有什么可开发的呢?地位的象征与科技进步并无关系。更重要的是,对古希腊和罗马这样的奴隶社会,机器也能工作的想法也是格格不入的。塞德利说:“也许认识到可以用机器来节省劳力还需要时间。”当然,动力也是问题。当时已经用水力驱动显示天文现象的齿轮装置,但滴水的力量只能驱动少数齿轮。不用手摇的齿轮装置,直到中世纪欧洲才出现。

“安蒂基西拉机器”如此复杂,又是和大量其他奢侈品一起运输,说明它很可能不止制造了一个。埃德蒙兹相信,说不定第二个就藏在哪个收藏家或博物馆的阁楼上,只是未被认出而已。早期的阿拉伯文手稿只有一小部分得到研究,很可能隐藏着丰富的信息。在目前,它带给沙雷特的启发是:“‘安蒂基西拉机器’再次提示我们,文字史只能告诉我们历史的一小部分,一个时期的细节往往隐藏在实物之中。在公众认识及专家思维中,都有一个普遍观念,技术发展只是循序渐进,其实历史充满了惊奇。”

破解“安蒂基西拉机器”

1900年,一群采海绵的潜水员为躲避风暴,来到荒凉的希腊小岛安蒂基西拉。这个小岛位于克里特岛以北29公里,爱琴海与地中海连接处,海流强劲。风暴停息后,潜水员艾利亚斯·斯塔迪亚托斯潜入42米深的水下。他没有找到海绵,却发现了一艘长近152米的古罗马大货船。

沉船位于爱琴海东部到西部繁忙的贸易航线中段,看样子正向兴盛中的罗马帝国运输希腊各岛屿制造的奢侈品。从这艘已沉没2000多年的货船残骸中,陆续发现了大量青铜和大理石雕像,以及珠宝、陶器、玻璃器皿和钱币。

当博物馆人员忙于拼凑雕像和花瓶时,一个形状模糊、腐蚀严重的青铜和木制物体却无人问津,直到9个月后木质干燥、萎缩,这个物体突然崩裂开来。1902年5月17日,考古学家瓦莱里奥斯·斯泰斯发现它内部有齿轮,显然是一个复杂机械。希腊字母的铭文显示,它似乎与天文有关。此后该装置又有82块碎片被找到,陈列在雅典国家考古博物馆,称为“安蒂基西拉机器”。因为用途费解,拆解难度太大,它被搁置起来。直到1971年,英国的科学史专家德里克·德·索拉·普赖斯和希腊核物理学家哈拉兰波斯·卡拉卡洛斯才通过X光和伽马射线成像,得以一探内部的究竟。

1974年,在长达70页的论文《希腊的齿轮》中,普赖斯宣布:这是一台机械式的天文计算机。虽然他断言:这将引发对古希腊技术,甚至古希腊和罗马文明的重新审视,但他的研究过于复杂,直到他1983年去世,也没有引起重视。

也是在1983年,一个黎巴嫩人带着另一个古代机械残骸走进伦敦科学博物馆。馆长迈克尔·莱特认出这是公元6世纪拜占庭式的日晷,有一个简单的齿轮机构,能指明月亮和太阳的位置。这促使莱特开始研究普赖斯的发现。在计算机专家配合下,莱特在博物馆现场制造了一台简单的X线断层摄影机。拍摄的700幅图像是他复制“安蒂基西拉机器”的起点。担任这家博物馆馆长20余年,莱特复制的文物从阿拉伯的星盘直到20世纪的长号,但“安蒂基西拉机器”模型花掉了他一大半的时间。

同时,英国加的夫大学天体物理学家麦克·埃德蒙兹和数学家、制片人托尼·弗里思也放弃了拍纪录片的想法,加入研究。他们请惠普公司帮助判读盒子上的铭文。该公司开发过一种方法,利用从多个方向拍摄的照片合成一张计算机图像,判读过腐蚀严重的楔形文字。

2005年秋,惠普公司的设备和英国XTEC公司专门开发的、重达12吨的CT机运抵博物馆,证实了莱特的很多猜想。加上一个表盘的关键部分幸运地在博物馆仓库里找到,“安蒂基西拉机器”的秘密终于浮出水面。现在,雅典历史与古文字学中心仍在继续辨认它表面的铭文。

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