Ο Υπολογιστής των Αντικυθήρων

Λίγο πριν από το Πάσχα του 1900 ένα σφουγγαράδικο από τη Σύμη κατέφυγε σ'έναν όρμο των Αντικυθήρων, για να αποφύγει τη θαλασσοταραχή που είχε ξεσπάσει. Όταν η θάλασσα ηρέμησε και οι σφουγγαράδες βούτηξαν σε βάθος 42 μ. για σφουγγάρια, βρέθηκαν μπροστά σε ένα αρχαίο ναυάγιο, περίπου 50 μέτρων μήκους, γεμάτο μπρούτζινα και μαρμάρινα αγάλματα.Έξι μήνες μετά πραγματοποιήθηκε η επιχείρηση της ανέλκυσης των θησαυρών του αρχαίου ναυαγίου, μεταξύ των οποίων και ο περίφημος «Έφηβος των Αντικυθήρων», που σήμερα βρίσκεται στο Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο της Αθήνας.Η διαδικασία ανέλκυσης των ευρημάτων του ναυαγίου κράτησε σχεδόν 6 μήνες με ανθρώπινες απώλειες έναν νεκρό και δύο μόνιμα ανάπηρους σφουγγαράδες που συνεργάστηκαν στην ανέλκυση. Οι εφημερίδες της εποχής κάλυψαν με ενθουσιασμό την εξαιρετική αυτή ανακάλυψη. Ωστόσο μέσα στο γενικό ενθουσιασμό κανείς δεν υποψιάστηκε το τεράστιο επιστημονικό ενδιαφέρον που θα προκαλούσε, οκτώ μήνες αργότερα και για χρόνια ολόκληρα στη συνέχεια, ένας περίεργος μηχανισμός από οδοντωτούς τροχούς μέσα σε ένα ξύλινο κιβώτιο.Η χρήση του αντικειμένου παρέμεινε άγνωστη για χρόνια. Ο καθηγητής Στάης αντιλήφθηκε πρώτος την χρήση του και ο Ντήν Μέρριττ υπολόγισε την ηλικία του με βάση τον γραφικό χαρακτήρα στον πρώτο αιώνα π.Χ. Στο ερευνητικό κέντρο Δημόκριτος ο καθηγητής Derek de Solla Piere από το πανεπιστήμιο του Yale και ο καθηγητής πυρηνικής φυσικής Χαράλαμπος Καράκαλος ενώνοντας τις δυνάμεις τους, εξέτασαν τον «αστρολάβο» με ακτίνες Χ και Γ και βρήκαν έναν εκπληκτικά περίπλοκο μηχανισμό απροσδόκητο για το 80 π.Χ. που χρονολογήθηκε τελικά η κατασκευή του. Είναι η πιο περίπλοκη γνωστή μηχανική κατασκευή μέχρι το 1200 μ.Χ.!Η πρώτη επαφή του Πράϊς με το μηχανισμό έγινε το 1951, όταν ερευνούσε για διάφορα ιστορικά στοιχεία σχετικά με επιστημονικά όργανα και ιδιαίτερα για αρχαίους αστρολάβους και πλανητάρια.Τα συμπεράσματα της πρώτης αυτής έρευνας δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Scientific American, στο τεύχος του Ιουνίου 1959 υπό τον τίτλο «An Ancient Greek Computer».

Οι ανακοινώσεις αυτές δημιούργησαν αίσθηση στο κοινό και όπως ήταν φυσικό διατυπώθηκαν σκέψεις δυσπιστίας για τη γνησιότητα του ευρήματος. Ο ίδιος ο καθηγητής Πράϊς διαλύει κάθε αμφιβολία για τη γνησιότητα του μηχανισμού σημειώνοντας τα εξής:«Πρέπει να ομολογήσω πως πολλές φορές στη διάρκεια των ερευνών αυτών ξυπνούσα τη νύχτα και αναρωτιόμουν μήπως κάτι δεν ταίριαζε με τα κείμενα, τις επιγραφές, την τεχνοτροπία και το αστρονομικό περιεχόμενο, που όλα υποδηλώνουν καθαρά πως ανάγονται στον 1ο π.Χ. αιώνα. Υπήρχε ακόμη το γεγονός ότι το μηχάνημα είχε φτιαχτεί ολόκληρο από ένα κράμα χαλκού-κασσίτερου και όχι χαλκού-ψευδάργυρου, που χρησιμοποιήθηκε για τα περισσότερα όργανα από τα τέλη του Μεσαίωνα.»Από το 1951 ο καθηγητής Πράϊς συνέχισε για χρόνια τη μελέτη του μηχανισμού, που ήταν εξαιρετικά δύσκολη λόγω της διάβρωσης που είχε υποστεί χιλιάδες χρόνια μέσα στη θάλασσα, χωρίς να μπορεί να λύσει το πρόβλημα, όταν τελικά το 1971 σκέφτηκε ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει τις ακτίνες γ για να ραδιογραφήσει το εσωτερικό των διαβρωμένων τμημάτων του μηχανισμού.

Στο σημείο αυτό έρχεται η αποφασιστική συμβολή του καθηγητή της Πυρηνικής Φυσικής Χαρ. Καράκαλου, ο οποίος αρκετό χρόνο πριν ο Πράϊς αποφασίσει να ραδιογραφήσει το μηχανισμό, είχε ξεκινήσει αυτήν ακριβώς την εργασία μέσα σε ειδική αίθουσα του Αρχαιολογικού Μουσείου των Αθηνών.Έτσι, όταν ο Πράϊς ζήτησε από το Αρχαιολογικό Μουσείο να του επιτραπεί η ραδιογράφηση του υπολογιστή των Αντικυθήρων, πληροφορήθηκε ότι ήδη ο καθηγητής Καράκαλος είχε ξεκινήσει αυτή την έρευνα..Ο καθηγητής Πράϊς αναφέρει στο σύγγραμμά του τα εξής:«Όπως θ' αποδειχθεί στην τεχνική ανάλυση που ακολουθεί, ο μηχανισμός μπορεί πια να θεωρηθεί ως ημερολογιακό υπολογιστικό μηχάνημα του Ήλιου και της Σελήνης, που μπορεί να κατασκευάστηκε γύρω στο 87 π.Χ. και να χρησιμοποιήθηκε ένα δύο χρόνια, στη διάρκεια των οποίων του έγιναν αρκετές επισκευές. Ισως να κατασκευάστηκε από μηχανικό που να είχε κάποια σχέση με τη σχολή του Ποσειδώνιου στη νήσο Ρόδο, και να βρέθηκε στο ναυάγιο του πλοίου που κατευθυνόταν για τη Ρώμη, περίπου την εποχή που ο Κικέρωνας επισκέφθηκε τη σχολή εκείνη, γύρω στα 78 π.Χ. Το σχέδιο του μηχανισμού μοιάζει ν' ακολουθεί ακριβώς την παράδοση που είχε ξεκινήσει ο Αρχιμήδης στην κατασκευή των πλανηταρίων. Η παράδοση αυτή συνεχίστηκε στη σχολή της Ρόδου, μεταδόθηκε στο Ισλάμ, όπου κατασκευάστηκαν παρόμοια μηχανήματα με οδοντωτούς τροχούς και τελικά άνθησε στον ευρωπαϊκό Μεσαίωνα, με την παράδοση των μεγάλων αστρονομικών ρολογιών και συναφών μηχανικών οργάνων, που υπήρξαν ζωτικά για τη μεταγενέστερη επιστημονική και βιομηχανική επανάσταση.Η πιο εντυπωσιακή ίσως πλευρά του μηχανισμού είναι το ότι περιέχει το πολύ περίπλοκο σύστημα ενός διαφορικού γραναζιού που δέχεται δύο διαφορετικές περιστροφές και θα πρέπει να υποθέσουμε πως ένα τέτοιο περίπλοκο σύστημα οδοντωτών τροχών είναι πολύ πιο χαρακτηριστικό του επιπέδου της ελληνορωμαϊκής μηχανικής απ' όσο νομιζόταν μέχρι τώρα με βάση μόνο τα κείμενα που υπάρχουν.Έτσι, το περίεργο αυτό τεχνούργημα, το αρχαιότερο δείγμα επιστημονικής τεχνολογίας που διαθέτουμε, μοναδικό περίπλοκο μηχανικό όργανο που διασώθηκε από την αρχαιότητα, αλλάζει ριζικά τις απόψεις μας σχετικά με τους Έλληνες και φανερώνει μια πολύ μεγαλύτερη συνοχή στην ιστορική εξέλιξη ενός από τους σημαντικότερους επιστημονικούς κλάδους που οδήγησαν στη δημιουργία του σύγχρονου πολιτισμού μας.»

Αρχικά, όταν ανασύρθηκε από το ναυάγιο, ο μηχανισμός περιβαλλόταν από ένα ξύλινο κιβώτιο, που όμως εξ αιτίας της κακής του κατάστασης διαλύθηκε εντελώς.Ωστόσο από τα υπάρχοντα στοιχεία είναι δυνατή μια αρκετά λεπτομερής περιγραφή του πρωτότυπου μηχανισμού. Στις πλάκες του κιβωτίου, που το περιέβαλλαν εξωτερικά, υπάρχουν διαβαθμισμένες πλάκες, καθώς και μία κινητή κλίμακα σε δακτύλιο που έδειχνε τους μήνες καθώς και τις ώρες ανατολής και δύσεως των τότε γνωστών αστέρων.Στον εσωτερικό μηχανισμό, που αποτελείται από τριάντα οδοντωτούς τροχούς μεγάλης ακριβείας από ορείχαλκο, διαμέτρου από 132 μέχρι 9 χιλιοστά, υπάρχει κυκλικός δίσκος και γύρω από αυτόν δακτύλιος με μαθηματικές υποδιαιρέσεις που αντιστοιχούν στους μήνες του έτους. Επίσης πολλές από τις λέξεις που διακρίνονται καθαρά είναι ονομασίες αστερισμών, όπως πλειάς, ταύρος, Αφροδίτη, δίδυμοι κ.α. Αλλος δίσκος με αντίστοιχες υποδιαιρέσεις χρησίμευε για να σημειώνεται η ετήσια κίνηση του ηλίου μέσα στο ζωδιακό κύκλο. Από την αναδιάταξη των τεσσάρων τμημάτων που έχουν βρεθεί είναι φανερό ότι πρόκειται για ένα πολυσύνθετο σύστημα.

Πιο συγκεκριμένα ολόκληρος ο μηχανισμός φαίνεται ότι αποτελείτο από τα εξής μέρη:
α) Πλάκα μπροστινής θυρίδας
β) Μπροστινός ωρολογιακός δίσκος
γ) Πλάκες Ηλίου - Σελήνης
δ) Διαφορικός τροχός Α και κινητήριο ακροαξόνιο
ε) Κύριος κινητός τροχός στον άξονα Β
στ) Κύρια μπροστινή πλάκα
ζ) Κύρια πίσω πλάκα
η) Διαφορικός περιστροφικός μηχανισμός
θ) Πίσω ωρολογιακός δίσκος και
ι) Πλάκα πίσω θυρίδας.


Ολόκληρο το όργανο πιθανόν να ήταν φορητό, να χρησιμοποιούταν οριζόντια και να είχε σχεδιαστεί για να ρυθμίζεται με έναν εξωτερικό στρόφαλο. Έτσι συμπεραίνεται ότι λειτουργούσε σαν αποδεικτικός υπολογιστής των ημερολογιακών κύκλων που βρίσκονται ενσωματωμένοι στους ωρολογιακούς δίσκους και τους οδοντωτούς τροχούς.Υπάρχει όμως και το ενδεχόμενο να ήταν στερεωμένο σε κάποια βάση σε κάθετη θέση για να λειτουργεί όπως περιγράφτηκε παραπάνω και μάλιστα να κινείται αυτόματα, καθώς ο κεντρικός του άξονας θα ήταν συνδεδεμένος με ένα υδραυλικό ρολόϊ, έτσι ώστε να μετακινούνται ένα-ένα τα γρανάζια κάθε μέρα.Εξετάζοντας τους οδοντωτούς τροχούς (γρανάζια) στα οποία αντιστοιχούν τα γράμματα Α, B1-B2-B3-B4, C1-C2, D1-D2, E1-E2-E3-E4-E5, F1-F2.G1-G2, H1-H2, I,J,K1-K2, L1-L2, M1-M2, N, O1-O2, προκύπτει ότι: Ο τροχός Β1 που σώζεται σχεδόν ανέπαφος είναι το πιο σημαντικό μέρος του μηχανισμού. Ο αριθμός των δοντιών του είναι από 223 ως 226 και αποτελεί τη βάση κάποιας υπερκατασκευής συναρμολογημένης πάνω του.Το γρανάζι D2 έχει 127 δόντια γεγονός που επιτρέπει να ερμηνευτεί ότι χρησίμευε για να αποδώσει 254 αστρικές περιστροφές της Σελήνης σε 19 ηλιακά χρόνια. Το γρανάζι Ε5 είναι συνδετικό των άλλων.Ενας κεντρικός άξονας συνδέει το μπροστινό τμήμα του μηχανισμού με το πίσω και μετά το βασικό δίσκο υπάρχει το πιο θεαματικό τμήμα του μηχανισμού, μία διαφορική περιστροφική πλάκα (Ε3), αρκετά περίπλοκη και χωρίς παρόμοιο προηγούμενο.Το γρανάζι αυτό δέχεται από δύο διαφορετικές εισόδους αντίστοιχες περιστροφές, έτσι ώστε είτε προσθέτει τις περιστροφές του ήλιου(19) με εκείνες των συνοδικών φαινομένων(235), οπότε δίνει σαν έξοδο τις περιστροφές της σελήνης (235+19=254), είτε αφαιρεί τις περιστροφές του ήλιου από εκείνες της σελήνης οπότε δίνει σαν έξοδο τους κύκλους των συνοδικών μηνών (254-19=235).Πιο αναλυτικά οι τροχοί που συνδέονται με το διαφορικό γρανάζι Ε3 κινούνται με διαφορετική ταχύτητα ο καθένας, έτσι ο ρυθμός περιστροφής του ισοδυναμεί με το μισό της διαφοράς των δύο εισόδων του, δηλαδή ½(254-19) = ½235.

Συγκεκριμένα η κατασκευή του μηχανισμού βασίζεται στο 19ετή κύκλο του Μέτωνα, ο οποίος παρατήρησε το 433 π.Χ., ότι 19 ηλιακά έτη (365,25 19 = 6.939,60 ημέρες) είναι ίσης διάρκειας με 235 σεληνιακούς συνοδικούς μήνες (29,53235 = 6.939.69 ημέρες), έτσι που κάθε 19 έτη επαναλαμβάνονται ακριβώς οι ίδιες φάσεις της Σελήνης τις ίδιες ημερομηνίες.Οποτε ο συνδυασμός των οδοντωτών τροχών καθορίζει την κίνηση δύο χαραγμένων με υποδιαιρέσεις δίσκων όπου πλέον ήταν εύκολο να προσδιοριστούν οι θέσεις του Ήλιου και της Σελήνης. Επίσης δύο άλλοι δίσκοι δείχνουν τον συνοδικό μήνα και το σεληνιακό έτος.Ακόμη σε τμήμα του που διασώθηκε υπάρχει ημερολόγιο βασισμένο στους χρόνους ανατολής και δύσης λαμπρών άστρων, είτε αστερισμών του ζωδιακού κύκλου, είτε ακόμη χαρακτηριστικών αστρικών ομάδων. Θεωρείται πιθανό, επίσης, να ήταν σημειωμένες πάνω του ενδείξεις για τον καιρό και άλλα μετεωρολογικά φαινόμενα βασισμένα σε κλιματικά δεδομένα.Έτσι η χρήση του συστήματος των διαφορικών τροχών δίνει τον επιθυμητό αριθμό στροφών σε έναν τροχό, ώστε ο μηχανισμός αυτός να επιτυγχάνει την αυτόματη πρόσθεση και την αφαίρεση δύο γωνιακών ταχυτήτων, με αποτέλεσμα τον ακριβή καθορισμό του ημερολογίου, την πρόβλεψη εκλείψεων αλλά πιθανώς και την εύρεση των θέσεων των πλανητών.Από τα ελάχιστα αρχαία κείμενα που σώζονται δεν έχουμε τη δυνατότητα να μιλήσουμε με βεβαιότητα για τα επιτεύγματα των αρχαίων Ελλήνων στη Μηχανική και την Τεχνολογία.

Από σκόρπιες αναφορές-ενδείξεις μάλλον, παρά αποδείξεις, όπως στον Τίμαιο του Πλάτωνα και αλλού, υποψιαζόμαστε το μέγεθος των επιτευγμάτων αυτών.Οπως είναι γνωστό χιλιάδες βιβλία και συγγράμματα έχουν καταστραφεί, παράδειγμα η καταστροφή της περίφημης βιβλιοθήκης της Αλεξανδρείας, όπου πιθανότατα θα υπήρχαν πλήρεις περιγραφές και επεξηγήσεις των διαφόρων μηχανών.Ο μηχανισμός των Αντικυθήρων έρχεται να καλύψει ένα σημαντικό κενό όσον αφορά τις γνώσεις μας για τα επιτεύγματα των αρχαίων Ελλήνων στον τομέα της μηχανολογίας. Επίσης αυτή η ανακάλυψη συμπληρώνει το φαινομενικό κενό που υπήρχε στην ιστορική εξέλιξη της μηχανολογίας.Τέλος, όπως περιγράφεται παραπάνω το όργανο αυτό δεν ήταν απλά ένας αστρολάβος, αλλά ένας μηχανισμός υπολογισμού των εκλείψεων και των θέσεων των πλανητών, ανάλογα με τα χρονολογικά δεδομένα που του εδίδοντο (input) και γι’ αυτό δίκαια θεωρείται ο πρώτος «υπολογιστής».