Μηχανισμός των Αντικυθήρων

Ο μηχανισμός των Αντικυθήρων, γνωστός και ως χρονολόγιο των Αντικυθήρων, υπολογιστής των Αντικυθήρων ή αστρολάβος των Αντικυθήρων, είναι ένα αρχαίο τέχνεργο, το οποίο λειτουργούσε ως αναλογικός, μηχανικός υπολογιστής και όργανο αστρονομικών παρατηρήσεων και παρουσιάζει ομοιότητες με πολύπλοκο ωρολογιακό μηχανισμό. Ο μηχανισμός έχει αποφασισθεί πως δεν πρέπει να μετακινηθεί εκτός Ελλάδας λόγω της σημασίας του ως εύρημα αλλά και της ευαίσθητης κατάστασης του.

Η ανακάλυψη

Αποτελεί τον αρχαιότερο γνωστό πολύπλοκο, πλανητικής λειτουργίας, μηχανισμό και αποκαλείται ως ο πρώτος γνωστός αναλογικός υπολογιστής. Τα χαρακτηριστικά κατασκευής του υποδηλώνει ότι είχε κατασκευαστεί κατά τη διάρκεια της Ελληνιστικής περιόδου.
Ανασύρθηκε, από αλιείς, σε ναυάγιο ανοικτά της ελληνικής νήσου Αντικύθηρα, νοτίως της Πελοποννήσου, μεταξύ των Κυθήρων και της Κρήτης. Με βάση τη μορφή των ελληνικών επιγραφών που φέρει χρονολογείται μεταξύ του 150 π.Χ. και του 100 π.Χ., αρκετά πριν από την χρονολογία του ναυαγίου, το οποίο ενδέχεται να συνέβη ανάμεσα στο 87 π.Χ. και 63 π.Χ. Θα μπορούσε να ήταν κατασκευασμένο μέχρι μισόν αιώνα πριν το ναυάγιο. Το ναυάγιο ανακαλύφθηκε το 1900 σε βάθος περίπου 40 με 64 μέτρων και πολλοί θησαυροί, αγάλματα και άλλα αντικείμενα, ανασύρθηκαν από Συμιακούς σφουγγαράδες και βρίσκονται, σήμερα, στο Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο στην Αθήνα. Στις 17 Μαΐου 1902, ο Βαλέριος Στάης, αρχαιολόγος και διευθυντής του Αρχαιολογικού Μουσείου, πρόσεξε ότι ένα από τα ευρήματα είχε έναν οδοντωτό τροχό ενσωματωμένο και εμφανείς επιγραφές με αστρονομικούς όρους.
Ο μηχανισμός είναι το αρχαιότερο σωζόμενο μηχάνημα με γρανάζια και, μάλιστα, ιδιαίτερα πολύπλοκης πλανητικής λειτουργίας. Είναι κατασκευασμένος από μπρούντζο και βρισκόταν εγκιβωτισμένος σε ξύλινο πλαίσιο. Έχει προβληματίσει και συναρπάσει πολλούς ιστορικούς της επιστήμης και της τεχνολογίας αφότου ανακαλύφθηκε. Ήταν ένας αναλογικός υπολογιστής, όσο και ψηφιακός υπολογιστής, σχεδιασμένος για να υπολογίζει και απεικονίζει τις κινήσεις των ουρανίων σωμάτων, τις εκλείψεις ηλίου και σελήνης, καθώς και φάσεις αυτής. Πρόσφατες λειτουργικές ανακατασκευές της συσκευής τεκμηριώνουν αυτή την ανάλυση. Από τις πρόσφατες έρευνες καταρρίφθηκε η θεωρία ότι εμπεριέχει ένα διαφορικό γρανάζι, όμως ο  μηχανισμός της κίνησης της Σελήνης είναι ακόμα εντυπωσιακότερος, καθώς δίνει τη δυνατότητα μεταβλητής γωνιακής ταχύτητας στον άξονα που κινεί τη Σελήνη (δεύτερος Νόμος Κέπλερ).
Ο καθηγητής Ντέρεκ ντε Σόλα Πράις, φυσικός και ιστορικός της επιστήμης που εργαζόταν στο Πανεπιστήμιο του Γέηλ, δημοσίευσε ένα άρθρο για τον μηχανισμό αυτό, στο περιοδικό Scientific American τον Ιούνιο του 1959, όταν ακόμα ο μηχανισμός δεν είχε μελετηθεί πλήρως. Το 1973 ή το 1974 δημοσίευσε τη μονογραφία του με τίτλο «Γρανάζια από τους Έλληνες», βασισμένη σε σάρωση του μηχανισμού με ακτίνες γ που πραγματοποίησε ο ακτινοφυσικός του Ε.ΚΕ.Φ.Ε. «Δημόκριτος» Χαράλαμπος Καράκαλος. Ο Πράις υποστήριξε ότι η συσκευή αυτή θα μπορούσε να είχε κατασκευαστεί από τη Σχολή του Απολλωνίου στη Ρόδο. Τα συμπεράσματά του δεν έγιναν αποδεκτά από τους ειδικούς της εποχής, οι οποίοι πίστευαν ότι οι Αρχαίοι Έλληνες είχαν το θεωρητικό υπόβαθρο αλλά όχι και την απαιτούμενη πρακτική τεχνολογία για μια τέτοια κατασκευή.
Η μελέτη του συνεχίζεται από Άγγλους και Έλληνες ειδικούς των Πανεπιστημίων του Κάρντιφ, των Αθηνών, της Θεσσαλονίκης, του Εθνικού Αρχαιολογικού Μουσείου και του Μορφωτικού Ιδρύματος Εθνικής Τραπέζης, σε μια διαπανεπιστημιακή ομάδα. Η σύγχρονη έρευνα υποστηρίζεται από την τελευταία τεχνολογία με τη βοήθεια μεγάλων εταιρειών, με πρωτοποριακά προγράμματα ψηφιακής απεικόνισης και έναν ειδικό τομογράφο, ο οποίος κατασκευάστηκε ειδικά για την έρευνα του μηχανισμού των Αντικυθήρων. Τα αποτελέσματα την έρευνας επιβεβαίωσαν ότι ο μηχανισμός φέρει 30 οδοντωτούς τροχούς οι οποίοι περιστρέφονται γύρω από 10 άξονες. Η λειτουργία του μηχανισμού κατέληγε σε τουλάχιστον 5 καντράν, με έναν ή περισσότερους δείκτες για το καθένα. Με τη βοήθεια του τομογράφου έχουν διαβαστεί αρκετές από τις επιγραφές που υπήρχαν στις πλάκες και στους περιστρεφόμενους δίσκους, οι οποίες εμπεριέχουν αστρονομικούς και μηχανικούς όρους, και έχουν χαρακτηριστεί από τους ειδικούς ως ένα είδος "εγχειριδίου χρήσης" του οργάνου.
Ο μηχανισμός αυτός έδινε, κατά την επικρατέστερη σύγχρονη άποψη, τη θέση του ήλιου και της σελήνης καθώς και τις φάσεις της. Μπορούσε να εμφανίσει τις εκλείψεις ηλίου και σελήνης βασιζόμενος στον βαβυλωνιακό κύκλο του Σάρου. Οι εγχάρακτες πλάκες-πίνακές του απεικόνιζαν, επίσης, τουλάχιστον δύο ημερολόγια, ένα ελληνικό βασισμένο στον Μετωνικό κύκλο και ένα αιγυπτιακό, που ήταν και το κοινό "επιστημονικό" ημερολόγιο της ελληνιστικής, πτολεμαϊκής εποχής.
Οι παλαιότερες απόψεις που έχουν παρουσιασθεί (κυρίως πριν από τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο) για πιθανές χρήσεις με το όργανο αυτό είναι: αστρολάβος, ή δρομόμετρο, ή αναφορικό ρολόι, ή πλανητάριο, ή αστρονομικό ναυτικό ρολόι ή πλοογνώμονας της αρχαιότητας. Όλες αυτές οι χρήσεις δεν είναι αμοιβαία αποκλειόμενες.

Προσπάθειες ανακατασκευής

Μια μερική ανακατασκευή του μηχανισμού πραγματοποιήθηκε από τον Αυστραλό επιστήμονα των υπολογιστών Άλαν Τζωρτζ Μπρόμλεϋ (Allan George Bromley, 1947-2002), του Πανεπιστημίου του Σίδνεϋ και τον ωρολογοποιό του Σίδνεϋ, Φρανκ Πέρσιβαλ (Frank Percival). Η έρευνα αυτή ώθησε τον Μπρόμλεϋ να επανεξετάσει την ανάλυση ακτίνων Χ του Πράις. Ο Μπρόμλεϋ, με τη βοήθεια του Βρετανού Μάικλ Ράιτ, παρήγαγε επίσης νέες και ακριβέστερες ακτινοσκοπήσεις (απεικονίσεις με ακτίνες Χ) του μηχανισμού οι οποίες μελετήθηκαν από έναν μαθητή του, τον Μπέρναρντ Γκάρντνερ (Bernard Gardner), το 1993.
Αργότερα, ένας Βρετανός κατασκευαστής μηχανικών πλανηταρίων ονόματι Τζων Γκληβ (John Gleave) κατασκεύασε ένα λειτουργικό αντίγραφο του μηχανισμού. Σύμφωνα με την ανακατασκευή του, η ανάγνωση του εμπρόσθιου τροχού υποδεικνύει την ετήσια πορεία του Ήλιου και της Σελήνης διαμέσου του Ζωδιακού Κύκλου κατά το Αιγυπτιακό ημερολόγιο. Η ανάγνωση του επάνω οπίσθιου τροχού παριστάνει μια περίοδο τεσσάρων ετών και συσχετίζεται με άλλες ενδείξεις που παριστάνουν τον Μετωνικό κύκλο των 235 συνοδικών μηνών, ο οποίος ισούται με 19 ηλιακά έτη. Συνοδικός μήνας ονομάζεται η περίοδος που μεσολαβεί ανάμεσα σε δύο νέες σελήνες. Η ανάγνωση του κάτω οπίσθιου τροχού σκιαγραφεί τον κύκλο ενός και μόνου συνοδικού μήνα, ενώ ένας δευτερεύων τροχός καταγράφει το σεληνιακό έτος των 12 συνοδικών μηνών.
Μια ακόμη ανακατασκευή έγινε το 2002 από τον Μάικλ Ράιτ (Michael T. Wright), τότε έφορο μηχανολογίας μηχανικής του Μουσείου της Επιστήμης του Λονδίνου, σε συνεργασία με τον Μπέρναρντ Γκάρντνερ από το Σίδνεϋ. Επίσης, ο μαθηματικός Διονύσιος Κριάρης έκανε το 1999 μια πρώτη ανακατασκευή, βασισμένη στο μοντέλο του Πράις. Ακολούθησε μια ακόμα το 2007 με ακόμη μεγαλύτερη λεπτομέρεια, καθότι βασίζεται στα αποτελέσματα των νέων ερευνών από το Πρόγραμμα Έρευνας για τον Μηχανισμό των Αντικυθήρων.
Το 2014 ο Έλληνας φυσικός Μάρκος Σκουλάτος ολοκλήρωσε έπειτα από διετή έρευνα το δικό του ακριβές λειτουργικό μοντέλο. Το αντίγραφο αυτό του Μηχανισμού των Αντικυθήρων σέβεται πλήρως τις διαστάσεις και γνωστές λειτουργίες του αρχικού. Ενσωματώνει όλες τις έως τότε έρευνες όπως το μηχανισμό πύρου-σχισμής για τη σελήνη, την ένδειξη των Ολυμπιακών αγώνων και τις ακριβείς αναγνώσεις των αρχαίων επιγραφών.
Τα θραύσματα του πρωτοτύπου φυλάσσονται στο Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο της Αθήνας. Στη συλλογή χαλκών βρίσκονται σε προθήκη τα τρία μεγαλύτερα θραύσματα.

Ιστορική καταγωγή και εξέλιξη του μηχανισμού

Για την ικανότητα κατασκευής πολύπλοκων μηχανισμών από γρανάζια, έχουμε πολύ λίγες πληροφορίες, γιατί ουσιαστικά σαφή αναφορά στους οδοντωτούς τροχούς έχουμε για πρώτη φορά από τον αλεξανδρινό μηχανικό Ήρωνα. Όμως υπάρχουν ενδείξεις που υποδεικνύουν τον Αρχιμήδη ή και τον Κτησίβιο ως πιθανούς εφευρέτες του οδοντωτού τροχού.
Ο Αρχιμήδης είναι γνωστός για τις πολύπλοκες κατασκευές του που αναπαριστούσαν τις κινήσεις των άστρων και των πλανητών στο στερέωμα, έχουμε όμως πληροφορίες μόνο για το τι λειτουργίες εκτελούσαν και όχι για το πως τις εκτελούσαν. Πιθανότατα όμως ο τρόπος λειτουργίας τους να ήταν παρόμοιος με του μηχανισμού των Αντικυθήρων. Τη σφαίρα του Αρχιμήδη έχουν αναφέρει οι Πάππος, Πρόκλος, Σέξτος Εμπείρικος, Φιρμίκιος, Μαρτιανός Καπέλλα, Οβίδιος και Τερτυλλιανός, όμως την σημαντικότερη μαρτυρία δίνει ο Κικέρων. 
Στα πρώιμα στάδια της εξέλιξης παρόμοιων μηχανισμών βρίσκουμε τα ηλιακά ρολόγια, αρχικά στατικά και αργότερα μεταφερόμενα. Τα μεταφερόμενα ηλιακά ρολόγια είναι κοντινοί πρόγονοι του μηχανισμού των Αντικυθήρων. 
Με τα νεότερα ευρήματα γίνεται φανερό ότι η τεχνολογία των οδοντωτών τροχών διατηρήθηκε εν μέρει και στο Βυζάντιο, δεδομένου ότι έχει βρεθεί ένας απλούστερος μηχανισμός κατασκευασμένος τον 5ο-6ο αιώνα. Μάλιστα αντίστοιχος μηχανισμός περιγράφεται από τον μεταγενέστερο Ιρανό Αλ Μπιρουνί. Ένα μεγάλο ποσοστό των τεχνολογικών κατακτήσεων στον τομέα αυτό αφομοιώθηκε από τους Άραβες. Όπως είναι επίσης γνωστό, πλήθος αρχαίων ελληνικών πραγματειών έχουν διασωθεί μόνο σε αραβικές μεταφράσεις. Οι Άραβες πειραματίστηκαν με διάφορα σχέδια και κατασκευές για να αποδείξουν την ορθότητα των ελληνικών κειμένων. 
Η τεχνολογία των οδοντωτών τροχών εξελίχθηκε μεταξύ άλλων στην ωρολογοποιία που εμφανίστηκε και άνθησε τον 13ο και 14ο αιώνα.

Πρόσφατες έρευνες

Το πρόγραμμα έρευνας του μηχανισμού των Αντικυθήρων (Πανεπιστήμιο Αθηνών, Ξενοφών Μουσάς, Γιάννης Μπιτσάκης, Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Γιάννης Σειραδάκης, Πανεπιστήμιο Κάρντιφ, Mike Edmunds, Tony Freeth) διεξήγε μελέτες και διεθνές συνέδριο στην Αθήνα, στις 30 Νοεμβρίου 2006 και την 1 Δεκεμβρίου, στο οποίο ανακοινώθηκαν τα αποτελέσματα των πρόσφατων πληρέστερων ερευνών. Συμμετείχαν ειδικοί της ιστορίας των μηχανισμών και της αρχαίας ελληνικής αστρονομίας και τεχνολογίας [X-tek, HP]. Ταυτόχρονα, τα αποτελέσματα της πρώτης φάσης της έρευνας δημοσιεύτηκαν στο έγκριτο περιοδικό Nature.
Στις 7 Απριλίου του 2008, σε εκδήλωση που οργανώθηκε στην Αθήνα από την Εταιρεία Μελέτης Αρχαίας Ελληνικής Τεχνολογίας , οι ειδικοί της ελληνοβρετανικής ερευνητικής ομάδας ανακοίνωσαν τα σημεία στα οποία επικεντρώνεται η συνέχιση της έρευνας με τη συνεργασία ειδικών από τον χώρο της Ιστορίας της Επιστήμης.
Παράλληλα, ο Μαικλ Ράιτ, που είναι ο μοναδικός ερευνητής που έχει επεκτείνει το υλικό του μοντέλο έτσι ώστε να περιλαμβάνει τις κινήσεις των 5 πλανητών που ήταν γνωστοί στην αρχαιότητα (Ερμή, Αφροδίτη, Άρη, Δία και Κρόνο), αναθεώρησε το μηχανικό του μοντέλο με βάση τα τελευταία αποτελέσματα των ερευνών. Για τις κινήσεις των πλανητών δεν υπάρχουν άμεσες μηχανικές ενδείξεις από τα θραύσματα του μηχανισμού, παρά μονάχα τα ονόματα δύο πλανητών (της Αφροδίτης και πιθανώς του Ερμή) στις πρόσφατα αναγνωσθείσες επιγραφές. Παρουσίασε το αναθεωρημένο μοντέλο του σε εκδήλωση του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών, στην Αθήνα στις 6 Μαρτίου 2007, στα πλαίσια του προγράμματος: "Επιστήμης κοινωνία". Η πρώτη εμπεριστατωμένη μελέτη παρουσιαστημε από τον Ξενοφώντα Μουσά το 2006[1].
Έρευνα του 2016 εξετάζει τον μηχανισμό με τον οποίο αναπαριστάνονταν οι φάσεις της Σελήνης, με μια μικρή σφαίρα που ήταν η μισή βαμένη μαύρη και η μισή άσπρη. Η ίδια η σφαίρα έχει χαθεί, αλλά σώζεται η ημισφαρική υποδοχή όπου ήταν τοποθετημένη, καθώς και ένας μηχανισμός με οδοντωτούς τροχούς που την κινούσε. Σημαντικό μέρος του μηχανισμού ήταν το σύστημα "πύρου-σχισμής", που επέτρεπε μια ακανόνιστη περιστροφή της σφαίρας της Σελήνης (σαν διαφορικός μηχανισμός), ώστε να προσομοιάζει τη διαφορά που παρατηρείται στη χρονική απόσταση από το πρώτο τέταρτο μέχρι το δεύτερο, και από το δεύτερο μέχρι το πρώτο. Αυτή η χρονική διαφορά σχετίζεται με τη σχέση της απόασταση Ήλιος-Γη / Γη-Σελήνη. Στον μηχανισμό εκτιμάται ότι η διαφορά μεταξύ των δύο αυτών χρόνων είναι περίπου μια ημέρα, το οποίο πλησιάζει την εκτίμηση του Αρίσταρχου. Οι ερευνητές έχουν προτείνει και τον τρόπο με τον οποίο γινόταν η συναρμολόγηση και αποσυναρμολόγηση του μηχανισμού της Σελήνης. Δύο ερευνητές πιστεύουν ότι η θεωρία των επικύκλων, που πρότειναν ορισμένοι αρχαίοι αστρονόμοι και ίσχυε μέχρι τον ύστερο Μεσαίωνα, προήλθε από τη χρήση διαφορικών μηχανισμών πύρου-σχισμής, και όχι το αντίστροφο.

Ακρίβεια

Η έρευνα έγινε από τον Τόνυ Φρηθ και τον Αλεξάντερ Τζόουνς και αποκαλύπτουν ότι ο προσομοιασμένος μηχανισμός τους δεν είναι ιδιαίτερα ακριβής, δηλαδή ότι ο δείκτης του Άρη είναι μέχρι -38 ° βαθμούς κατά καιρούς. Αυτό δεν οφείλεται σε έτοιμες ανακριβείς αναλογίες ή όπως το μηχανισμό, αλλά μάλλον στην ελληνική ανεπαρκή θεωρία εκείνη τη στιγμή. Αυτό δεν θα μπορούσε να είχε βελτιωθεί αν ο Πτολεμαίος δεν είχε εισήγαγε το equant περίπου το 150 μ.Χ., και στη συνέχεια, όταν Γιοχάνες Κέπλερ έσπασε από την έννοια της ομοιόμορφης κίνησης των κυκλικών τροχών, αλλάζοντάς τες  σε ελλείψεις το 1609 μ.Χ.. 
Με λίγα λόγια, ο μηχανισμός των Αντικυθήρων ήταν ένα μηχάνημα σχεδιασμένο να προβλέψει ουράνια φαινόμενα, σύμφωνα με τις εξελιγμένες αστρονομικές θεωρίες της εποχής του, ο μοναδικός μάρτυρας στην χαμένη ιστορία της λαμπρής μηχανικής, μια αντίληψη της καθαρής ιδιοφυΐας, ένα από τα μεγάλα θαύματα του αρχαίου κόσμου, αλλά αυτό δεν δούλεψε πολύ καλά!
Εκτός από την θεωρητική ακρίβεια, υπάρχει και το θέμα της μηχανικής ακρίβειας. Ο Φρηθ και ο Τζόουνς σημειώνουν ότι η αναπόφευκτη «χαλαρότητα» στο μηχανισμό λόγω του ότι ήταν φτιαγμένος από χέρι, με εργαλεία από τριγωνικά δόντια (λίμες), και οι τριβές μεταξύ των γραναζιών στην επιφάνεια θα πρέπει πιθανώς να κατακλυστεί ένα περίγραμμα ηλιακής και σεληνιακής διόρθωσης όπου ο μηχανισμός δημιουργήθηκε για αυτό. 
Αν και η τεχνολογία ήταν αξιοσημείωτη για την εποχή του, πρόσφατη έρευνα δείχνει ότι ο σχεδιασμός του υπερέβη την μηχανική ακρίβεια της κατασκευής του από ένα ευρύ περιθώριο, με σημαντική σωρευτική ανακρίβεια στα γρανάζια, στα οποία έχουν ακυρωθεί πολλές από τις λεπτές διορθώσεις στον σχεδιασμό τους.