Antikytheran mekanismi

AntikytAntikytheran mekanismi on ikivanha mekaaninen, analoginen tietokone, joka suunniteltiin laskemaan astronomisia asemia. Mekanismi löytyi uponneen rahtilaivan hylystä kreikkalaisen Antikythera-saaren läheltä.

Kreikkalainen pesusienten sukeltaja Elias Stadiatos löysi ennen pääsiäistä 1900 Kytheran ja Kreetan välissä sijaitsevan Antikytheran saaren läheltä 42 metrin syvyydestä muinaisen rahtilaivan hylyn, josta saatiin nostettua talteen mm. useita patsaita. Antikytheran mekanismiksi kutsuttavaa laitetta ei havaittu ennen kuin 17. toukokuuta 1902, jolloin arkeologi Valerios Stais huomasi, että hylystä talteen otettuun kiveen oli kiinnitetty hammasratas. Pian havaittiin, että kivi olikin vahvasti hajonnut ja syöpynyt laite, joka oli selvinnyt haaksirikosta kolmena suurempana osana ja useina pienempinä.

Laite on erittäin ohut, vain 33 cm korkea, 17 cm leveä ja 9 cm paksu. Se on tehty pronssista ja istutettu alun perin puiseen kehikkoon. Laitteeseen on kaiverrettu yli 2 000 merkkiä tekstiä, josta suuren osan merkitys on selvitetty.

Mekanismin rakennusajankohdaksi arvioidaan 150-100 eKr.


Tuttu juttu jo Cicerolle

Mekaniikan alkuperää ja sen päätymistä rahtilaivaan ei ole vielä kyetty selvittämään. Laiva oli roomalainen, mutta mekanismi on peräisin Kreikasta. Yhden teorian mukaan laite koottiin akatemiassa, jonka perusti muinainen stoalainen filosofi Posidonius Rhodoksella, joka tunnettiin tuohon aikaan astronomian ja mekaanisen suunnittelun keskuksena.

On esitetty, että mekanismi on saattanut olla Rhodoksella esillä julkisella paikalla, kuten museossa. Rhodos tunnettiin mekaanisen suunnittelun saavutuksista ja erityisesti automatiikan saavutuksista, joita oli esillä eri paikoissa. Tutkijoiden mielestä on mahdollista, että laiva kuljetti Roomaan Antikytheran mekanismia ja muita saaresta kerättyjä aarteita Julius Caesarin kunniaksi pidettävään voitokkaaseen paraatiin.

Cicero mainitsee kaksi laitetta, jotka muistuttavat Antikytheran mekanismia. Ensimmäisen rakensi Arkhimedes, ja sen toi Roomaan kenraali Marcus Claudius Marcellus Arkhimedeen kuoleman jälkeen 212 eKr. Marcellus piti Arkhimedestä suuressa arvossa. Laitetta pidettiin perhekalleutena, ja Gallus näytti sen Cicerolle noin 150 vuotta myöhemmin. Cicero on teksteissään maininnut Galluksen havainnoineen hänelle laitteen toimintaperiaatteita. Laite näytti auringon, kuun ja viiden planeetan liikkeet. Jos Ciceron todistus pitää paikkansa, tämä myös Arkhimedeen käyttämä teknologia keksittiin jo 300 eKr.

Ciceron mukaan toista samanlaista laitetta rakensi myös hänen ystävänsä Posidonius. Silti on epätodennäköistä, että kumpikaan näistä laitteista olisi se laite, joka löydettiin haaksirikkoutuneesta laivasta ja nimettiin Antikytheran mekanismiksi, koska molemmat Ciceron mainitsemat laitteet olivat Roomassa ainakin 50 vuotta laivan haaksirikkoutumisen jälkeen. Näin ollen laitteita oli ainakin kolme. Nykyajan tutkijoiden mukaan Antikytheran mekanismi on myös niin pitkälle kehittynyt, että laitteita on täytynyt olla enemmän kuin yksi.

Ciceron kirjoitusten perusteella on todennäköistä, että Antikytheran mekanismi ei ollut ainutlaatuinen. Vaikuttaa siltä, että jo muinaisessa Kreikassa oli pitkälle kehittynyttä mekaanista teknologiaa, joka myöhemmin levisi muslimimaihin, joissa rakennettiin jo keskiajalla samankaltaisia, mutta yksinkertaisempia laitteita. 800-luvulla kirjoitettu Kitab al-Hiyal kuvailee kreikkalaisissa luostareissa säilyneissä teksteissä yli sataa mekaanista laitetta.


Tietoa taivaankaaren tapahtumista

Tutkijoilla on ollut monenlaisia arvauksia Antikytheran mekanismin tarkoitusperästä. Muinaisessa maailmassa astrologiaa käytettiin laajalti. Jotta pystytään luomaan astrologinen kartta, tarvitaan tiedot taivaankappaleiden asemista tiettynä ajanjaksona. Koska tämä vie aikaa ja on vaikeaa tehdä käsin, on tarvittu mekanismi. Antikytheran mekanismin kaltaisilla laitteilla on kyetty laskemaan auringon ja kuun pimennykset. Tällainen laite olisi kuitenkin vain osoittanut pimennyksen päivät, ja tarkemmat ajankohdat olisi yhä pitänyt laskea käsin.

Laite on myös saattanut auttaa pitämään uskonnolliset juhlat tiettyjen astronomisten tapahtumien aikaan ja säätämään kalentereita, jotka perustuivat kuun kiertoon ja aurinkovuoteen.


Tarkkaa hienosäätöä

Antikytheran mekanismista tekee huomattavan sen tarkkuus ja osien monimutkaisuus, jota voi verrata 1700-luvun kelloihin. Siinä on yli 30 hammasratasta, joiden hampaat on muodostettu tasasivuisista kolmioista. Mekanismi on yksi maailman vanhimmista tunnetuista hammasrattailla varustetuista laitteista.

Kun menneitä tai tulevia ajankohtia syötettiin laitteeseen sittemmin kadonneen kammen kautta, mekanismi laski auringon, kuun ja esimerkiksi planeettojen asemat. Tasauspyörästöjen käyttö mahdollisti sen, että mekanismi saattoi lisätä tai vähentää kulmikkaita nopeuksia. Tasauspyörästöä käytettiin laskemaan synodisen kuun kierto vähentämällä auringon liikkeen vaikutukset sideerisen kuun liikkeiden vaikutuksesta. On mahdollista, että mekanismi perustuu heliosentrisiin periaatteisiin eikä aikanaan vallalla oleviin geosentrisiin näkemyksiin, joita Aristoteles ja muut kannattivat.

Antikytheran mekanismissa on kolme päävalitsinta, yksi edessä ja kaksi takana. Etummainen valitsin on merkitty egyptiläisen kalenterin jaksotuksella tai sothisen vuoden jaksotuksella, joka perustuu sothiseen kiertoon. Sen sisällä on toinen valitsin, johon on merkitty aurinkoradan kreikkalaiset merkit. Tämä toinen valitsin on liikutettavissa, joten se voidaan säätää suhteessa sothiseen valitsimeen kompensoimaan karkausvuosia.

Etummaisessa valitsimessa oli todennäköisesti ainakin kolme viisaria, joista yksi näytti päivämäärää ja kaksi auringon ja kuun asemia. Kuun indikaattori on luottavaisesti säädetty osoittamaan kuun kiertoradan ensimmäistä solmukohtaa. On mahdollista, että auringon indikaattorilla oli samankaltainen säätö, mutta siihen liittyvät osat ovat kadonneet. Etummaiseen valitsimeen sisältyy myös toinen mekanismi, jossa on pallomainen malli kuusta, joka osoittaa kuun menossa olevan vaiheen.

Kaiverruksissa viitataan Marsiin ja Venukseen, ja mekanismin suunnittelija olisi hyvin voinut lisätä vaihteiston, joka osoittaa näiden asemat. Mekanismilla on saattanut olla omat indikaattorinsa kreikkalaisten tuntemille viidelle planeetalle, mutta yhtään tällaista vaihteistoa yhtä selittämätöntä hammaspyörää lukuun ottamatta ei ole säilynyt.

Etummainen valitsin sisältää myös parapegman (nykyajan almanakan edeltäjän), jota käytettiin merkitsemään erityisten tähtien nousuja ja asemia. Mekanismiin kaiverrettujen kreikkalaisten kirjainten uskotaan viittaavaan eri tähtiin.

Takana sijaitsevista valitsimista ylimmäinen on spiraalin muotoinen ja siinä on 47 jaksoa yhdessä kierroksessa, ja ne merkitsevät 19 vuoden metonisen kierron 235 kuukautta. Tämä valitsin sisältää pienemmän alavalitsimen, joka osoittaa 76 vuoden kallippista kiertoa. (Metonisia kiertoja on neljä, kallippisia yksi). Molempia kiertoja tarvitaan suunnittelemaan kalentereita.

Myös takana oleva alempi valitsin on spiraalin muotoinen, ja siinä on 223 jaksotusta osoittamaan Saros-kiertoa. Siinä on myös pienempi alavalitsin, joka osoittaa 54 vuoden Exeligmos-kiertoa. (Yhden Exeligmos-kierron sisällä on kolme Saros-kiertoa.)


Pricen malli

Laitetta puhdistettiin vuosikymmeniä, ja 1951 englantilainen tiedehistorioitsija Derek J. de Solla Price aloitti mekanismin systemaattisen tutkimisen.

Kesäkuussa 1959 Price julkaisi artikkelinsa An Ancient Greek Computer (Muinainen kreikkalainen tietokone) Scientific American -lehden pääjuttuna. Price kehitti edelleen teoriaa, jonka mukaan Antikytheran mekanismi oli laite, jolla laskettiin tähtien ja planeettojen liikkeet, mikä taas tarkoittaisi, että laite on ensimmäinen tunnettu analoginen tietokone. Tuohon asti laitteen käytöstä ei tiedetty paljoa, vaikka sen oli päätelty olevan jonkinlainen astronominen laite.

Pricen ja Charalampos Karakalosin, kreikkalaisen ydinfyysikon, yhteistyön tuloksena mekanismista saatiin 1971 gamma- ja röntgensädeanalyysi, joka antoi tärkeää tietoa laitteen sisäisestä rakenteesta.

Kolme vuotta myöhemmin Price kirjoitti mekanismista artikkelin (Gears from the Greeks: the Antikythera mechanism – a calendar computer from ca. 80 B.C.), jossa hän esitti mallin laitteen toimintaperiaatteesta. Pricen malli oli mekanismin ensimmäinen rekonstruointiyritys. Mallin mukaan etuvalitsin näyttää auringon ja kuun vuotuisen edistymisen eläinradan kautta ja pohjautuu egyptiläiseen kalenteriin. Ylävalitsin näyttää nelivuotiskauden ja siihen liittyy myös toisia valitsimia, jotka näyttävät 235 synodisen kuukauden metonisen kierron, mikä vastaa suunnilleen 19 aurinkovuotta. Alempi valitsin näyttää yhden synodisen kuukauden kierron, ja siihen liittyvä toinen osoitin näyttää kahdentoista synodisen kuukauden kuuvuoden.


Luultua älykkäämpi laite

Australialainen tietokoneisiin perehtynyt tiedemies Allan George Bromley ja maanmiehensä kellontekijä Frank Percival rekensivat Pricen mallista nerokkaan muunnoksen. Bromleyn onnistui luoda uusia ja tarkempia röntgenkuvia yhdessä Michael Wrightin kanssa.

Kaikki aiemmat rekonstruoinnit pohjautuivat Pricen kuvaukseen. Wright tutki alkuperäisen mekanismin säilyneet osat uudelleen Bromleyn kanssa. Tätä varten Wright suunnitteli ja valmisti laitteen lineaarista tietokonetomografiaa varten, jolla saatiin radiograafisten kuvien resoluutio kolmessa ulottuvuudessa.

Tutkimuksen tulokset ylittivät Pricen tulokset. Vuosien 2002-2005 aikana Price on kehittänyt täysin erilaisen mallin, jossa esitetään Antikytheran mekanismille hyvin erilainen vaihteisto. Molempien takavalitsimien funktio on myös toisenlainen. On olemassa todistusaineistoa, jonka mukaan etuvalitsimeen liittyvä muu mekanismi on kadonnut sen alta ja kokonaisuudessa se on ollut taidokkaampi kuin aikaisemmin luultiin. Wrightin malli osoittaa, että etuvalitsin on voinut olla hyvin monimutkainen astronominen laite niin kuin muinaisessa kirjallisuudessa on kuvailtu.

Wright painottaa, että laitteen yksityiskohdat ovat vähemmän tärkeitä kuin sen merkitys ihmiskäden työnä – todiste hammasrattaalla varastetun mekanismin käytöstä jo hellenistisellä aikakaudella.

Ateenassa sen näkee

Antikytheran mekanismia tutkitaan nyt kansainvälisessä yhteisprojektissa. Laitteen hauraus on estänyt sen siirtämisen pois museosta, joten projektin tutkijat ovat vieneet Kreikkaan paikan päälle omia tutkimuslaitteitaan. Lokakuussa 2005 Ateenassa ilmoitettiin, että mekanismista oli löydetty uusia osia, jotka mukaan lukien se koostuu nyt 82 osasta. Suurin osa uusista osista oli saatu vakautettua, mutta ne odottivat konservointia.

Toukokuussa 2006 kerrottiin, että tutkijat olivat kyenneet selvittämään 95 % mekanismissa säilyneistä kaiverretuista sanoista. Saman vuoden marraskuussa tiedelehti Nature julkaisi mekanismista uuden rekonstruointimallin. Samalla vahvistettiin, että mekanismi on astronominen tietokone, jota käytettiin ennustamaan taivaankappaleiden sijaintia. Näyttää siltä, että mekanismissa oli 37 hammasratasta, joista 30 on säilynyt, ja sitä käytettiin ennustamaan auringon, kuun ja mahdollisesti planeettojen asemia.

Laitteen etuosassa oli yhteinen asteikko auringon kierrolle ja eläinradalle sekä valitsin, joka näytti auringon ja kuun asemat sekä kuun vaiheet. Kaiverrettu teksti mainitsee planeettojen muuttumattomat asemat, joten tutkijoiden mukaan etuasteikko on voinut antaa osviittaa myös planeettojen asemista.

Mekanismin takaosassa kaksi spiraalimaista valitsinta tai viisaria näyttää kahden astronomisesti tärkeän kierron tilan: Saros-kierron (noin 18 vuoden ajanjakso, joka erottaa auringon, kuun ja maan paluun samoihin suhteellisiin asemiinsa ja on tärkeä seikka pimennystä ennustettaessa) ja kalippisen kierron, joka käsittää 940 kiertoa 76 vuoden aikana.

Antikytheran mekanismi on esillä Ateenan kansallisessa arkeologisessa museossa, ja siitä on siellä nähtävänä myös rekonstruoitu versio. Toinen rekonstruointi on esillä Montanassa Amerikan Tietokonemuseossa (American Computer Museum).


Laitteesta on kuvia alla olevassa Wikipedian osoitteessa. Kaikkiin termeihin emme ole löytäneet suomenkielisiä vastineita.

Lähteet:

http://en.wikipedia.org/wiki/Antikythera_Mechanism

Pricen artikkeli:

http://www.giant.net.au/users/rupert/kythera/kythera3.htm