מנגנון אנטיקיתרה

מנגנון אנטיקיתרה הוא מכונת חישוב אנלוגית קדומה, שהתגלתה על קרקעית הים סמוך לאי היווני אנטיקיתרה, בין קיתרה לכרתים, וקרויה על שמו. מנגנון זה נבנה, ככל הנראה, על מנת לחשב מיקומים אסטרונומיים של גרמי שמיים, והוא מתוארך לתקופה שבין 150 ל־100 לפנה"ס.

גילוי המנגנון

בשנת 1900 גילה צולל יווני בשם אליאס סטאדיאטיס את שרידיה של אוניית משא עתיקה - הספינה הטרופה מאנטיקיתרה סמוך לאי אנטיקיתרה בעומק 42 מטרים. צוללים שָלו ממעמקים מספר פסלים ושרידים אחרים. המנגנון עצמו התגלה ב-17 במאי 1902, כאשר הארכאולוג ואלריוס סטייס שם לב לכך שעל אחד הסלעים שנחשפו באתר היה גלגל שיניים. בחינה מדוקדקת יותר העלתה כי ה"סלע" הוא למעשה מנגנון חלוד מאוד, אשר התפצל בעת הטביעה לשלושה חלקים ראשיים ועשרות חלקים קטנים. ההתקן עצמו דק, אורכו כ-33 סנטימטרים, רוחבו כ-17 סנטימטרים ועוביו כ-9 סנטימטרים. הוא עשוי ברונזה ובמקור היה מונח בתושבת מעץ. על המנגנון חקוקות כתובות בנות יותר מ-2,000 תווים, שמרביתן פוענחו רק בתחילת המאה ה-21.
המנגנון מוצג כחלק מאוסף הברונזה של המוזיאון הלאומי לארכאולוגיה של אתונה , מלווה בדגם משוחזר. דגם משוחזר נוסף ממוקם במוזיאון האמריקאי למחשוב במונטנה.

סוגיית מקור המנגנון ונסיבות היותו על הספינה

הנסיבות שהביאו להעמסת המנגנון על הספינה נותרו בגדר חידה, כמו גם מקור המנגנון. הספינה הייתה רומית אולם אין ספק שהמנגנון נבנה ביוון. השערה אחת גורסת כי המנגנון נבנה באקדמיה אשר נוסדה על ידי הפילוסוף פוסידוניוס באי היווני רודוס - המרכז לחקר האסטרונומיה והנדסת המכונות באותה תקופה. החוקרים העלו אפשרות שייתכן כי הספינה העבירה את המנגנון לרומא, יחד עם אוצר נוסף אשר נשדד מהאי כדי להיות חלק ממצעד ניצחון שערך יוליוס קיסר.

התקנים דומים בספרות העתיקה

מרקוס טוליוס קיקרו מציין שתי מכונות אשר מזכירות את מנגנון אנטיקיתרה. המכונה הראשונה נבנתה על ידי ארכימדס והובאה לרומא על ידי הגנרל הרומי מרקוס קלאודיוס מרקלוס לאחר מות ארכימדס במצור על סירקוס בשנת 212 לפנה"ס. מרקלוס העריך מאוד את ארכימדס והמכונה הייתה הפריט היחיד שהאיש הצליח להחביא בעת המצור. ההתקן עבר בירושה וקיקרו נחשף אליו על ידי גאלוס כ-150 שנים מאוחר יותר. ההתקן הציג את תנועת השמש, הירח וחמישה כוכבי לכת. גאלוס הסביר לקיקרו את אופן פעולת המנגנון. כאשר גאלוס הזיז את הגלובוס, הירח עקב אחר השמש כפי שמתרחש בעולם הממשי.
אם עדותו של קיקרו נכונה, אזי טכנולוגיה כזו הייתה קיימת כבר במאה השלישית לפנה"ס. ההתקן של ארכימדס מוזכר על ידי סופרים רומיים מאוחרים יותר כמו לקטאנטיוס, קלאודיאנוס ופרוקלוס במאה הרביעית ובמאה החמישית. קיקרו גם מציין שהתקן נוסף נבנה על ידי ידידו פוסידוניוס. הסבירות שאחת ממכונות אלה היא המנגנון שהתגלה בספינה נמוכה. הסיבה לכך היא ששתי המכונות שהוזכרו על ידי קיקרו היו ממוקמות ברומא לפחות 50 שנים מאוחר יותר מהתאריך המוערך של טביעת הספינה. מכאן שקיימים שלושה התקנים. מדענים ששיחזרו את המנגנון של אנטיקיתרה מסכימים שהמנגנון היה מורכב מדי מכדי להיות יחיד במינו.
הסברה שמנגנון אנטיקיתרה לא היה יחיד במינו, תומכת ברעיון שהייתה מסורת יוונית עתיקה של טכנולוגיה מכנית מורכבת; מסורת אשר מאוחר יותר הועברה לעולם המוסלמי, שם נבנו התקנים דומים אך פשוטים יותר במהלך ימי הביניים. ספר מהמאה ה-9 המכונה בערבית "כיתאב אל-היאל" מזכיר מעל מאה התקנים מכניים שנשמרו במנזרים. ייתכן שידע כזה שולב בימי הביניים עם ידע אירופאי בבניית שעונים ועגורנים.

תפקיד

המנגנון מציג רמות מיזעור ומורכבות יוצאות דופן. רמות שכאלו ניתן למצוא גם בשעונים שנבנו במאה ה-18. למנגנון יותר מ-30 גלגלי שיניים בעלי שיניים משולשות. כאשר הוזנו תאריכים בעבר או בהווה באמצעות ידית (שלא נמצאה), חישב המנגנון את מיקום השמש, הירח וכן מיקומי כוכבי לכת אחרים. השימוש בגלגלי שיניים דיפרנציאליים איפשר למנגנון לבצע פעולות חיבור וחיסור של מהירויות זוויתיות. ייתכן שהמנגנון מבוסס על עקרונות הליוצנטריים ולא על ההשקפה הגאוצנטרית שאומצה על ידי אריסטו ואחרים. הדבר מצביע על כך שההשקפה ההליוצנטרית באותה תקופה הייתה ככל הנראה שכיחה יותר משסברו בתחילה.
המנגנון מכיל שלוש חוגות עיקריות, אחת בחזית ושתיים מאחור.

חקירת ההתקן ושחזורו

המנגנון הוא אחד ההתקנים המכניים העתיקים ביותר הידועים, והוא עורר סקרנות בקרב היסטוריונים מאז גילויו. לאחר עשרות שנים של עבודה נוקה ההתקן. בשנת 1951 היסטוריון המדע הבריטי דרק דה סולה פרייס ביצע מחקר שיטתי אודות המנגנון.
בשנת 1959, פרסם פרייס, במגזין סיינטיפיק אמריקן, מאמר ראשי בשם "מחשב יווני עתיק". במאמר, קידם פרייס את התאוריה שמנגנון אנטיקיתרה היה התקן שנועד לחשב את תנועת הכוכבים וכוכבי הלכת. אם התאוריה נכונה אזי ההתקן הוא המחשב האנלוגי הראשון שידעה האנושות. עד אותה שנה, כל שהיה ידוע אודות המנגנון היה שהוא סוג כלשהו של התקן אסטרונומי או 
אצטרולב.
בשנת 1971, פרייס, חבר לצ'רלמפוס קאראקלוס, פרופסור לפיזיקה גרעינית במכון היווני לחקר המדע. קאראקלוס ביצע אנליזת קרני רנטגן וקרני גמא על המנגנון. הדבר חשף מידע חיוני אודות הקונפיגורציה הפנימית של ההתקן.
בשנת 1974, הציג פרייס מודל שתיאר כיצד סביר שפעל המנגנון בעבר. פריצות דרך מחקריות שהתרחשו לאחר מכן תמכו בתאוריה של פרייס.

המודל של פרייס

המודל שהציג פרייס, היה הניסיון התאורטי הראשון לשחזר את ההתקן. לפי המודל, החוגה הקדמית מראה את ההתקדמות השנתית של השמש והירח דרך גלגל המזלות לעומת לוח השנה המצרי. החוגה האחורית עליונה מציגה תקופה בת ארבע שנים וכן מחזור מטוני של 235 חודשים סינודיים שמשתווים בערך ל-19 שנים שמשיות. החוגה האחורית התחתונה משרטטת את המחזור של חודש סינודי יחיד. חוגה שניונית מציגה את השנה הירחית של 12 חודשים סינודיים.
אחת הסברות של פרייס הייתה שהמנגנון עשה שימוש בדיפרניציאלים שאפשרו למנגנון לחבר ולחסר מהירויות זוויתיות. הדיפרנציאל שימש לחשב את המחזור הסינודי על חיסור ההשפעות של תנועת השמש מההשפעות של תנועת הירח.

ברומלי ופרסיבל

גרסה שונה של השחזור של פרייס נבנתה על ידי איש מדעי המחשב האוסטרלי אלן ג'ורג' ברומלי מאוניברסיטת סידני ועל ידי השען פרנק פרסיבל מהעיר סידני. ברומלי הצליח לייצר תמונות קרני רנטגן מדויקות יותר בשיתוף עם מייקל רייט. חלק מהתמונות נבחנו על ידי תלמידו של ברומלי ברנארד גרדנר בשנת 1993.

רייט

כל השחזורים הקודמים התבססו על נתונים אשר נלקחו מתוך התאורים של פרייס. מייקל רייט, בעברו אוצר במוזיאון המדע בלונדון, ביצע מחקר חדש לחלוטין אודות המנגנון יחד עם אלן ברומלי. למטרה זו, תכנן רייט התקן עבור טומוגרפיה ליניארית, שאפשר רזולוציה של תמונות רדיוגרפיות בתלת מימד.
הנתונים החדשים שנאגרו עולים באיכותם על אלו של פרייס. בהתבסס עליהם הצליח רייט בין השנים 2002 ו-2005 לפתח שיחזור שונה בתכלית. הסידור של גלגלי השיניים וכן תפקידן של החוגות האחוריות שונים מהסידור שהציע פרייס. קיימות עדויות שחלק מהמנגנון שמתחת לחוגה הקדמית אבד ושתצוגת החוגה הייתה מורכבת בהרבה משסברו קודם לכן. המודל של רייט מדגים את האפשרות שההתקן היה פלנטריום, הדומה לאלו שמוזכרים בספרות העתיקה.
רייט מציין שחשיבותו ההיסטורית של המנגנון עולה על חשיבות פרטי אופן פעולתו. המנגנון מהווה עדות ארכאולוגית מוחשית למסורת הלנית עתיקה של בניית מנגנונים בעלי גלגלי שיניים. מעבר לכך קיימת עדות רק באזכורים בספרות. ניתן למתוח קו התפתחותי ממנגנונים אלה למנגנונים דומים אשר תוארו במקורות הערביים ועד למנגנונים המכניים באירופה המערבית של ימי הביניים.

פרויקט המחקר בנושא מנגנון אנטיקיתרה

בסוף העשור הראשון של המאה ה-21 נחקר המנגנון על ידי קבוצת מחקר פרי שיתוף בין אוניברסיטת קארדיף, האוניברסיטה הלאומית של אתונה, אוניברסיטת סאלוניקי, המוזיאון הלאומי לארכאולוגיה של אתונה, חברת X-Tek Systems הבריטית וכן חברת היולט פקארד האמריקנית בסיוע קרן התרבות של הבנק הלאומי של יוון ובמימון פיקדון לברהולמה. 
עדינותו של המנגנון מונעת את שינועו מהמוזיאון וזו הסיבה שקבוצות המחקר של היולט פקארד ושל X-Tek systems היו צריכות להביא את התקניהם ליוון. היולט פקארד בנתה התקן דימות תלת-ממדי המכונה "כיפת PTM" אשר עוטף את האובייקט הנבחן.‏X-Tek systems פיתחה במיוחד עבור המנגנון מכונת טומוגרפיה ממוחשבת במשקל 12 טון. ב-21 באוקטובר 2005 הוכרז באתונה כי אותרו חלקים חדשים השייכים למנגנון. כיום קיימים 82 חלקים. 
ב-30 במאי 2006, הוכרז שמכונת הדימות מאפשרת להתבונן בחלקים גדולים יותר מהכתב היווני. כך גדל הטקסט הקריא מ-1,000 תווים לכ-2,000 תווים. הממצאים החדשים הטילו אור חדש בנוגע למהות המנגנון. התוצאות הראשונות הוכרזו במסגרת כנס בינלאומי באתונה בין 30 בנובמבר ו-1 בדצמבר 2006.
ב-30 בנובמבר 2006, פרסם עיתון המדע nature קטע אודות שחזור של המנגנון בהתבסס על טומוגרפיה ברזולוציה גבוהה. הגילויים החדשים מאשרים שהמנגנון הוא סוג של מחשב אסטרונומי למטרת חיזוי מיקומם של גרמי השמיים. הסברה שמועלית היא שהמנגנון הכיל במקור כ-37 גלגלי שיניים שמהם נותרו כ-30 בלבד. התגליות החדשות איפשרו לחשב את מידת הדיוק של תחזיות המכשיר ונמצא שהן סוטות בכשתי שניות ליום בלבד. כמו כן ניתן חיזוק במאמר להשערה שהמנגנון יוצר בידי פוסידוניוס על פי ידע אסטרונומי שהתקבל מהיפרכוס.