Antikytheran kone

Alkuperä

Antikytheran kone on peräisin antiikin Kreikasta hellenistiseltä ajalta noin 100-luvulta eaa. Koneen säilyneissä osissa olevissa kirjoituksissa käytettyjen kirjaintyyppien perusteella se voidaan ajoittaa tarkemmin noin vuosiin 150–100 eaa.
Koneen alkuperäksi ehdotettiin aiemmin usein Rhodosta, joka oli hellenistisellä ajalla merkittävä tähtitieteellisen tutkimuksen keskus. Kaupungissa vaikutti merkittävimpänä tähtitieteilijä Hipparkhos (n. 190–127 eaa.). Koneen tekijäksi Rhodoksella on ehdotettu muun muassa Poseidoniosta (n. 135–51 eaa.). Koneessa olevan kuu-aurinkokalenterin kuukaudet kuitenkin viittaisivat siihen, että sillä olisi joku yhteys Korinttiin tai sen siirtokuntiin luoteisessa Kreikassa tai muualla. Erään ehdotuksen mukaan kone olisi valmistettu Korintin siirtokuntiin kuuluneessa Syrakusassa Sisiliassa. Tällöin se saattaisi pohjautua syrakusalaisen Arkhimedeen (n. 287–212 eaa.) jo aikaisemmin rakentamiin vastaaviin mekaanisiin laitteisiin.
Cicero mainitsee sekä Arkhimedeen että Poseidonioksen valmistaneen vastaavan kaltaisen laitteen. Cicero kertoo, että roomalainen sotapäällikkö Marcellus otti Arkhimedeeltä Syrakusan valtauksen yhteydessä vuonna 212 eaa. jonkinlaisen pronssista tehdyn mekaanisen tähtitieteellisen laitteen, joka mallinsi Auringon, Kuun ja viiden planeetan liikkeet ja esitti auringon- ja kuunpimennykset. Arkhimedeen tiedetään myös kirjoittaneen kadonneen teoksen tähtitieteellisistä koneista. Arkhimedeen tekemä laite saattaa olla jonkinlainen Antikytheran koneen edeltäjä. Se ei kuitenkaan ole sama kone, sillä Antikytheran kone hyödyntää Arkhimedeen kuoleman jälkeen tehtyjä tähtitieteen keksintöjä. Näistä merkittävin on Apollonioksen (n. 262–190 eaa.) ja Hipparkhoksen kehittämä episyklimalli. Se selitti ja mallinsi Kuun kiertonopeuden näennäistä vaihtelua, joka nykytietämyksen valossa on seurausta siitä, että Kuun rata on ympyrän sijasta ellipsi. On ehdotettu, että Arkhimedes olisi joka tapauksessa antanut suunnittelemansa koneen jonkun työpajan valmistettavaksi, ja tällainen työpaja on voinut jatkaa koneiden valmistamista ja jatkokehitystä myös Arkhimedeen kuoleman jälkeen.
Cicero mainitsee myös, että Poseidonios, jonka hän oli itse tavannut Rhodoksella vuonna 79 eaa., oli tehnyt aurinkokunnan mallintaneen koneen. Se käsitti osoittimet Auringolle, Kuulle ja viidelle tunnetulle planeetalle. Tämä Poseidonioksen suunnittelema laite ajoittuu samaan aikaan Antikytheran koneen kanssa. Jos Antikytheran kone mallinsi koko aurinkokunnan, se voisi jopa olla sama laite. Joka tapauksessa Ciceron todistus osoittaa, että antiikin aikana on ollut useita vastaavia mekaanisia tähtitieteellisiä laitteita ja jonkinlainen niiden valmistamisen perinne. Tällaiseen perinteeseen (sfairopoiein, ”pallonrakennus”) viittaa myös Ptolemaios teoksessaan Hypotheseis tōn planōmenōn (”Planeettoja koskevia hypoteeseja”).
Kone on niin monimutkainen, että sen valmistaminen on todennäköisesti vaatinut useita versioita ja prototyyppejä ennen nykyaikaan säilyneen koneen valmistumista. Taustalla on mahdollisesti vuosikymmenten tai jopa satojen vuosien kehitystyö. Ensimmäiset versiot lienevät olleet yksinkertaisempia ja niissä on ollut vähemmän ominaisuuksia. Koneen alkuperäistä käyttötarkoitusta ei tunneta. Se on voinut olla todellisessa käytössä kalenterina ja pimennysten ennustamisessa tai astrologisessa käytössä, tutkimus- ja opetuskäytössä, tai tarkoitettu lähinnä tieteelliseksi ja tekniseksi taidonnäytteeksi. On muun muassa ehdotettu, että Antikytheran koneen kaltaiset laitteet olisivat vaikuttaneet episyklisten aurinkokuntateorioiden syntyyn, sen sijaan että ne olisivat vain mallintaneet kyseisiä teorioita. Toisaalta se, että kone sisältää tavallisen kreikkalaisen kuu-aurinkokalenterin ja olympiadiosoittimen kisakalentereineen, voi viitata siihen, että koneella oli mahdollisesti muutakin kuin puhtaasti tieteellistä käyttöä. Koneen alkuperäiseksi nimitykseksi on ehdotettu nimiä Pinaks (”Taulu”) ja Sfairā (”Pallo”).
Konetta oltiin kuljettamassa roomalaisessa kauppalaivassa noin vuonna 65 eaa. yhdessä monen muun kreikkalaista alkuperää olleen esineen kanssa. Lastia oltiin erään teorian mukaan viemässä mahdollisesti Pergamonista Roomaan, todennäköisesti roomalaisten sotasaaliina. Esineet olivat peräisin Välimeren itäosista, muun muassa Pergamonista, Rhodokselta ja Kosilta. Laiva kuitenkin haaksirikkoutui ja upposi Kytheran ja Kreetan saarten välisellä merialueella sijaitsevan Antikytheran saaren edustalle noin 50 metrin syvyyteen.
Antikytheran koneen ja muiden vastaavien antiikin aikaisten laitteiden edustama tähtitieteellisten hammasrataslaitteistojen perinne vaikuttaa säilyneen arabialaisessa tieteessä läpi keskiajan. Myöhäiskeskiajalla ja uudella ajalla se vaikutti edelleen länsimaiseen kellopelirakentamiseen.

Löytäminen

Antikytheran hylkynä tunnettu hylky löytyi vuonna 1900. Sen löysivät Sýmiltä tulleet merisienensukeltajat, jotka olivat päätyneet Antikytheralle myrskyä pakoon. Myöhemmin sukeltajat palasivat paikalle yhdessä tutkijoiden kanssa. Hylystä nostettiin vuosina 1900–1901 suuri määrä antiikin aikaisia esineitä, mukaan lukien suuria pronssiveistoksia, joista tunnetuimmat ovat niin kutsutut Antikytheran efebi ja Antikytheran filosofi, lasiesineitä, amforoita ja muuta keramiikkaa, jalokiviä sekä lukuisia pronssiesineiden kappaleita. Näin löytö oli yksi meriarkeologian ensimmäisiä suuria sensaatioita. Hylkyä on tutkittu useita vuosia. Se on osoittautunut varsinaiseksi aarreaitaksi ja sieltä on vuosikymmenten kuluessa nostettu paljon lisää esineitä. Hylyn löydöt on sijoitettu pääosin Kansalliseen arkeologiseen museoon Ateenassa, ja Antikytheran koneesta siellä ovat ainakin sen löydetyt pääosat.
Tutkijoiden huomio kiinnittyi alussa hylystä löydettyihin veistoksiin ja muihin selvempiin löytöihin. Sekalaisten pronssiesineiden joukossa ollut Antikytheran kone herätti huomiota vasta vuonna 1902. Tuolloin vielä löydettäessä yhtenä hapettuneena pronssikappaleena ollut kone hajosi useampaan osaan, mikä paljasti osan hammasrataskoneistosta arkeologi Valérios Stáisille. Museo julkaisi koneesta ensimmäisen kuvauksen vuonna 1903. Tätä kautta kone sai enemmän huomiota, ja sen tutkimus alkoi. Kone on saanut nimensä hylystä, eikä sillä ole muuta historiallista yhteyttä Antikytheran saareen.
Sukellukset Antikytheran hylyllä jatkuvat edelleen ja niitä on tehty myös mm. vuosina 2014–2016. Toiveena olisi löytää samalla lisää koneen osia.

Tutkimus

Saksalainen filologi Albert Rehm oli ensimmäisiä, joka vuonna 1905 ymmärsi laitteen olevan tähtitieteellinen laskulaite. Ioánnis Theofanídis yritti ensimmäisenä rakentaa rekonstruktion koneesta vuodesta 1929 alkaen. Koneen tutkimus oli kuitenkin sen kunnon vuoksi vaikeaa, ja pysähtyi pitkäksi aikaa. Derek J. de Solla Price aloitti koneen tutkimuksen vuonna 1951 ja julkaisi siitä ensimmäisen artikkelin Scientific American -lehdessä vuonna 1959. Hän muun muassa esitti ensimmäisen arvion koneen hammasrattaiden lukumäärästä ja kunkin rattaan hampaiden lukumäärästä. Vuonna 1974 Price julkaisi uuden tutkimuksen, jossa hampaiden lukumäärästä esitettiin korjatut arviot sekä kuvattiin tähän perustuen kunkin rattaan todennäköinen tehtävä koneistossa, sillä hampaiden lukumäärä kertoo sen, millaisen jako- tai kertolaskun kaksi toisiinsa kytkettyä ratasta suorittaa. Uusi tutkimus perustui ensimmäisiin koneistosta otettuihin röntgenkuviin, jotka otti kreikkalainen radiologi Charálampos Karákalos.
Pricen lisäksi konetta ovat tutkineet myös muun muassa Michael Wright sekä Allan Bromley, jotka ottivat koneesta ensimmäiset kolmiulotteiset röntgenkuvat, ja osoittivat Pricen mallinnuksen koneen toiminnasta olevan osin virheellinen. Vuonna 2005 koneen tutkimuksen aloitti Antikythera Mechanism Research Project -tutkimusryhmä (mm. Mike Edmunds, Tony Freeth), joka sai käyttöönsä museon varastosta löytyneitä pieniä, aiemmin tutkimattomia koneen osia. Tutkijat saivat apua myös uusimmasta teknologiasta. Hewlett-Packard suoritti koneen kappaleiden pintojen suuritarkkuuksisen digikuvauksen Polynomial Texture Mapping (PTM) -tekniikalla. X-Tek puolestaan siirrätti vuonna 2005 Ateenaan kahdeksan tonnin painoisen BladeRunner-nimisen suuritehoisen röntgenkuvauslaitteiston kappaleiden kuvaamiseksi. Laitteiston Microfocus X-ray Computed Tomography (CT) -tekniikan avulla koneen möhkälemäiset osat voitiin ikään kuin ”viipaloida” kolmiulotteisesti. Kaikki nämä lisäsivät huomattavasti tietämystä koneen rakenteesta sekä siinä olleista piirtokirjoituksista.
Uusin tutkimus on vahvistanut koneen käyttötarkoitukseksi Kuun ja Auringon liikkeiden ja pimennysten mallintamisen, osoittanut kaikkien koneen etu- ja takapaneelien tunnettujen osoittimien käyttötarkoitukset ja selittänyt yhtä lukuun ottamatta kaikkien tunnettujen rattaiden tehtävän ja sijainnin. Lisäksi esille tulleiden piirtokirjoitusten tutkimus on käytännössä vahvistanut aikaisemmat arvelut siitä, että kone on mitä todennäköisimmin mallintanut koko aurinkokunnan planeettoineen.
Koneen toiminnan selvittyä vähitellen se on osoittautunut sensaatioksi, sillä ilman löytöä antiikin ajan tieteen ja hienomekaniikan ei tiedetty olleen vastaavalla tasolla. Vastaavanlaisia laitteita osattiin valmistaa seuraavan kerran vasta myöhäiskeskiajalla noin 1500 vuotta myöhemmin. Kaikesta edistyksellisyydestään huolimatta kone ei kuitenkaan ollut erityisen tarkka, mikä johtui sekä ajan tähtitieteen teorioiden puutteista, kuten ennen kaikkea vajavaisuudesta maakeskisen maailmankuvan aiheuttamien ongelmien kiertämisessä, että pienistä heitoista toteutuksessa. Tämän johdosta kone vaati oikein toimiakseen uudelleenkalibrointia suhteellisen usein. Tony Freethin ja Alexander Jonesin sanoin, ”Antikytheran kone oli suunniteltu ennustamaan taivaan ilmiöitä oman aikansa hienostuneimpien tähtitieteellisten teorioiden mukaisesti, ja se on ainoa todistuskappale kadonneen insinööritaidon historiasta, puhtaan nerokkuuden ilmentymä ja yksi antiikin maailman suurista ihmeistä — mutta se ei toiminut erityisen hyvin”.

Alkuperäinen laite

Antikytheran kone koostui pronssista tehdystä koneistosta, joka oli sijoitettu puulaatikkoon. Koneisto oli vähätinaista pronssia (95 % kuparia ja 5 % tinaa). Puulatikon koko oli noin 34 x 18 x 10 senttiä. Laite oli käsikäyttöinen, ja sitä käytettiin pyörittämällä sen sivussa ollutta kampea. Tämä laittoi laitteen sisällä olleen hammasrataskoneiston pyörimään, mikä liikutti edelleen laitteen pronssisissa etu- ja takapaneeleissa olleita osoittimia.
Etupaneelin keskellä olleessa näytössä oli kaksi samankeskistä kehää, joista toisessa oli 12 ekliptikan tähdistöä eli eläinradan merkkiä ja toisessa 365-päiväinen egyptiläinen kalenteri. Etupaneelin keskellä oli aurinkokuntamalli eli Kosmos, joka esitti Kuun ja Auringon ja mitä todennäköisimmin myös tunnettujen planeettojen liikkeet taivaalla maakeskisesti nähtynä. Ainakin Auringolla ja Kuulla oli oma osoitin, joka näytti niiden sijainnit taivaalla maasta katsottuna sekä suhteessa toisiinsa että suhteessa eläinrataan. Planeetoilla oletetaan olleen samanlaiset osoittimet. Erillinen päivämääräosoitin osoitti koneeseen kampea veivaamalla asetetun päivän 365-päiväisessä kalenterissa.
Takapaneelin ylälaidassa oli puolestaan spiraalimainen 235 kuukuukautta käsittänyt Metonin jaksoon perustunut näyttö. Sitä käytettiin kuu- ja aurinkokalentereiden synkronoimiseen, sillä nämä kalenterit osuvat yhteen aina 235 kuukuukauden eli 19 aurinkovuoden välein. Metonin jakson näytön yhteydessä oli myös täydentävä Kallippoksen jakson osoitin sekä olympiadit näyttänyt panhelleenisten kisojen kisakalenteri osoittimineen. Takapaneelin alalaidassa oli samoin spiraalimainen 223 kuukuukautta eli noin 18 aurinkovuotta käsittänyt saros-jaksoon perustuva näyttö, joka näytti kullekin jakson kuukaudelle sijoittuvat auringon- ja kuunpimennykset, jotka toistuivat samanlaisina aina jakson välein, sekä siihen liittynyt tarkentava ekseligmos-osoitin.
Sekä etu- että takapaneelin suojana oli pronssiset luukut. Etupuolen luukku on saattanut peittää suljettuna joko koko etupaneelin tai vain keskellä olleen näytön. Takapuolen luukku on peittänyt ilmeisesti koko takapaneelin. Sekä paneeleissa että luukuissa oli paljon kirjoitusta, kuten käyttöohjeet ja erilaista kalenteritietoa. Koneessa arvioidaan olleen kirjoitusta noin 15 000 merkkiä. Näistä noin 3 000 on voitu tunnistaa. Kirjoitusten korkeus vaihtelee 1,2–5,0 mm välillä. Tekstit ovat koinee-kreikkaa.
Freethin ja Jonesin mukaan kone on tehty tarkasti, ja eräät sen osat ovat vaatineet toimiakseen millimetrin kymmenesosan tarkkuutta toteutuksessa. Säilyneissä osissa ei näy merkkejä valmistusvirheistä tai korjausyrityksistä. Kone on hämmästyttävän pienikokoinen, mikä viittaa kannettavuuteen yhtenä keskeisenä ominaisuutena.

Käyttö

Kampea pyörittämällä käyttäjä saattoi asettaa päivämääräosoittimen osoittamaan tiettyä päivää etupaneelin 365-päiväisessä kalenterissa. Päivämääränäyttöä voitiin kääntää yhdellä päivällä joka neljäs vuosi, mikä korvasi karkauspäivän puuttumisen. Samalla kun päivämäärä asetettiin, mekanismi siirsi koneen kaikki muut osoittimet vastaamaan tilannetta asetettuna päivänä. Aurinko-osoitin näytti Auringon ja Kuu-osoitin Kuun sijainnin 12 tähdistöstä koostuneella eläinradalla. Kuu-osoittimesta saattoi nähdä myös kuun vaiheen. Takapaneelin Metonin jakson näytöstä voitiin puolestaan nähdä vastaava kreikkalaisen kalenterin kuukuukausi, kun taas oheinen olympiadiosoitin näytti, mikä olympiadin neljästä vuodesta oli menossa, ja mitkä panhelleeniset kisat silloin järjestettiin.
Takapaneelin saros-jakson näyttöä voitiin puolestaan käyttää seuraavan auringon- tai kuunpimennyksen ajankohdan tarkistamiseen. Tällöin kampea voitiin veivata lisää, kunnes saros-osoitin osui seuraavan sellaisen kuukauden kohdalle, johon oli merkitty pimennys ja sen alustava kellonaikatieto. Erillinen ekseligmos-osoitin korjasi kellonaikaa. Tarkka päivämäärä saatiin sen tosiseikan avulla, että auringonpimennys tapahtuu aina uudenkuun aikaan ja kuunpimennys täydenkuun aikaan. Päivämäärän saamiseksi kampea piti siis kääntää vielä sen verran, että etupuolen Aurinko- ja Kuu-osoittimet saatiin haluttuun asentoon suhteessa toisiinsa. Tämän jälkeen päivämäärä nähtiin 365-päiväisestä kalenterista (ja vastaava kreikkalainen kuukausi jälleen Metonin jakson osoittimen näyttämästä kuukuukaudesta).

Etukannen ohjetekstit

Koneen etukannen sisä- ja ulkopuolella oli ohjetekstejä koneen toimintaan liittyen. Niistä on säilynyt katkelmia. Niiden perusteella kirjoitukset ovat käsitelleet planeettojen kiertoratoja ja niiden syklien pituuksia Maasta nähtynä suhteessa Aurinkoon ja eläinrataan. Esimerkiksi Venuksen sykliksi annetaan 462 vuotta eli 289 kierrosta ja Saturnuksen sykliksi 442 vuotta eli 427 kierrosta.

Säilyneet osat

Antikytheran koneesta tunnetaan 82 säilynyttä kappaletta. Ne ovat hapettuneita pronssikappaleita, joissa on useita koneen paneeleiden ja rattaiden pronssisia osasia yhteensulautuneena. Myös koneen puulaatikosta on säilynyt vähäisiä jäänteitä osana näitä kappaleita. Alun perin kone löydettiin yhtenä kappaleena, mutta se hajosi löydön yhteydessä. Myöhemmin tutkimuksen aikana se on murentunut pienemmiksi kappaleiksi.

Pienemmät osat

Pääosien lisäksi tunnetaan 75 pienempää kappaletta, jotka on merkitty numeroin 1–75. Merkittävimpiä on kappale 19, jossa on tärkeä katkelma koneen takakannen kirjoituksesta, joka kuvaa takapaneelin osoittimien toimintaa. Myös kappaleissa 20, 21, 22, 24 ja 25 on hieman suurempia kirjoitusten osia. Merkkejä kirjoituksesta on myös monissa muissa kappaleissa. Osalla pienemmistä kappaleista ei kuitenkaan ole erityistä arvoa koneen tuntemisen kannalta.