人文科普:2100年前的计算机什么样?科学家已接近完美复原
发布时间:2021-03-15
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计算机是上个世纪的伟大发明,极大地提高了人类智识和生产效率,带领人类文明飞跃发展,进入了现代社会和信息社会,并将在可以看见的未来发挥更大的作用。

恐怕没有人会把计算机和古代社会联系起来,然而确实有一件2100年前的古希腊机械设备残骸,被称为世界上第一台计算机,目前科学家们正在对其进行研究,已完成了数字模型的制作,即将制造出一个现实的物理版本,和古希腊文明的智者在不同的时空中交流切磋。这个所谓的古希腊计算机残骸就是举世闻名的安提基特拉机械(Antikythera mechanism),它的发现纯属偶然。上世纪1900年,一位希腊潜水员在安提基特拉岛附近潜水时,发现了一艘古老货船的残骸,他和其他潜水员一起将里面的文物打捞了起来。一年后,沉船上一块被认为是岩石的东西到了一位名叫瓦雷里奥斯·斯塔伊斯(Valerios Stais)的考古学家手里,他发现上面镶嵌了了一个齿轮,从而认为这是一个古老的青铜机械装置。

到上世纪50年代,这些碎片才被完全清理出来,英国的科学家开始对其进行研究,并用X射线和伽马射线扫描,以了解其内部结构,最终确认这个装置被用于计算太阳、月亮及已知5个行星的运动,因而被认为是世界上第一台模拟计算机。

由于该装置残缺不全,此后科学家们一直不断潜入沉船寻找该装置的其它部分,到2005年的时候,一共找到并确认了该装置的82个碎片,包括轴承、支柱、齿轮、铜盖等,不过也只占整个装置的三分之一左右。其中铜盖上刻了两千多个字母,通过造影技术已有95%被辨识出来,证明是该机械装置的使用手册,里面包括描述行星运动的文字,及准确的金星、土星周期等。研究表明,该装置诞生于公元前150年到100年之间,和阿基米德制造的天象仪和太阳系仪类似,而且可能有关联,很可能起源于古希腊的罗德岛,该岛以机械制造而闻名。这个机械计算机代表了古希腊非凡的天文、数学成就和制造技术,类似复杂的工艺要到14世纪才在欧洲出现,因而卡迪夫大学的麦可·埃德蒙教授赞叹说,这个机器如此非凡,而且仅此一件,它设计美丽,天文周期极为精确,让所有人都惊掉了下巴……在历史性和稀有度上,必须承认这个机械比蒙娜丽莎更有价值。

安提基特拉机械的发现让科学家们如获至宝,很多机构都在对其进行研究,先后在重要期刊上发表了很多论文,也制造出多个重建品,为世界上很多博物馆收藏,但并不能完全和数据相匹配。

由于该装置已在海底躺了约两千年的时间,结构极为脆弱,因而只能通过扫描技术窥探其内部。随着技术水平的不断进步,科学家们研制出了更加先进的成像系统来对其进行研究,获得了越来越多的细节,因而可以进行更精细准确的复原重建。最新的重建由伦敦大学学院(UCL)的一个跨学科团队展开,他们根据破译的古希腊文字和此前的研究,建立了一个新的计算模型,该模型基于目前科学家们从现存残骸中收集的所有知识,符合所有物理学证据,并与刻在机器上的铭文精确匹配,有望成为迄今为止对安提基特拉机械最准确的重建。

我们不得不佩服古人渊博的知识和精湛的技术,在2000多年前就能制造出如此复杂如此精妙的机械计算机设备,并用于预测未来的天象。2010年,一位苹果公司的软件工程师安迪·卡罗(Andy Carol)甚至用1500个乐高积木,制作了该机械的复制品,并准确预测了2024年4月8日的日食。

最令人疑惑的是,古希腊人具有如此精湛的制造工艺,所用的金属也寻常可见,为什么我们现在没有发现更多这样的装置,甚至连其它类似的机械,比如钟表都没有制造出来呢?难道古希腊人仅仅限于制造可以追踪行星运动和日食、月食的齿轮计算机就已经心满意足了?

这项研究发表在3月12日的《科学报告》杂志上。

Scientific Reports/A Model of the Cosmos in the ancient Greek Antikythera Mechanism
来源:徐德文科学频道


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