购买
下载掌阅APP,畅读海量书库
立即打开
畅读海量书库
扫码下载掌阅APP

六、古希腊安提凯希拉等天文时钟

(一)古希腊奥林匹克计时器安提凯希拉

奥林匹克计时器,据传是公元前1世纪古希腊的科学装置。它不仅能计算数理、天文中的复杂周期,而且还可以记录古希腊运动会四年一次的周期。这个装置是:一个木盒子,里面不仅有刻度盘,而且有齿轮、嵌齿和传动装置。这台“超级装置”最初是为了观天象,用于绘制有关行星移动和岁月变迁的图表。没想到在它的帮助下,古希腊人可以提前几十年预测到一旬(10天)内将有日食和月食,而且可以记录古希腊发生的有规律的重大事件,像四年一周期的奥林匹克运动会。

大概是公元前100年左右,一艘装有这种“特殊的先进装置”的罗马货船,在希腊安提凯希拉岛海岸沉没。到了公元1900年,喜欢潜水的人无意间发现了这艘沉船。接着考古学家蜂拥而至,他们很快发现一个与16开纸一般大的,虽然已经腐蚀钙化,但仍然清晰可见的神秘的块状刻度盘。随着“超级装置”的曝光,当时的人们已经意识到,它是20世纪最伟大的考古发现之一。这些考古学家就把这个“超级装置”叫作“安提凯希拉装置”。它比此后1000年间所有已知的其他装置都要复杂而且精确。

这个装置最初被放置在一个矩形木框中,木框上有两扇门,上面写有使用说明。位于安提凯希拉装置前端的是一个单独的刻度盘,上面是古希腊人绘制的黄道十二宫图和一个古埃及日历,后面则是两个刻度盘,显示的是有关月球运动周期和月食的信息。整个装置靠一个手动曲柄驱动。装置后面跨度19年的日历上刻有月份名字,月份名字是科林斯式,说明安提凯希拉装置可能是在位于希腊西北部科林斯数学家阿基米德的家乡制造的。

古希腊“安提凯希拉仪”

安提凯希拉仪原有30~70个齿轮,可以安装在长31.5厘米、宽19厘米、厚10余厘米的木箱中。它先进的计算能力和技术含量在制成后千余年内没有其他仪器可以媲美,被研究人员称为“古代计算机”。

(二)宇舶安提凯希拉装置与安提凯希拉腕表

安提凯希拉装置具备高精准度,可显示多种天文周期,包括默冬周期(19年一个周期,等于235个农历月)或卡利巴斯周期(76年一个周期,等于940个农历月或4个默冬周期),并可修正不准确的地方。安提凯希拉装置亦可显示沙罗周期(223个农历月刚好为18年)和转轮周期(等于3个沙罗周期或54年),后者特别用来预测日食及月食。编译大量天文数据所创造之数学模型,能够利用机械轮系简要地表现前述周期,与完全不同规格制造的第一座天文钟相比,整整超前千年之久。

从考古发现获得灵感的第一只腕表在2008年由宇舶表厂仿制出来。此作品在宇舶表重新创作的机芯中央,以传统方式显示小时与分钟。该制表机芯系由传统陀飞轮调校,其框架位于6点钟位置,每旋转一周费时一分钟。此现代复制品的前后两面,忠实地复制了安提凯希拉装置之各种已知标识。在机芯的表面显示出泛希腊比赛的日历(指定主办比赛的城市)、埃及历、太阳在黄道带星座的位置、月相以及恒星年。制表机芯的后面则显示出卡利巴斯周期、默冬周期、沙罗周期和转轮周期。该款表已于2012年春季的巴赛尔钟表珠宝展中展出。

(三)默冬太阳钟和“默冬周期”

位于雅典卫城之西的普尼克斯山,登高望远,朝向卫城方向的那面山坡上是集会的广场,广场西侧背靠山体的是公众集会演讲台,讲台后面最高处是一个方形基址,这是公元前5世纪默冬太阳钟的遗迹。基址大约4米见方,墙体厚约50厘米。方形对角线一为东西指向,一为南北指向。夏至日从这里看过去,太阳正好从卫城与雅典最高山峰——利卡托斯山之间的山谷升起。

默冬通过观测,确定了公元前432年6月27日的夏至,并将这一天定为希腊天文历法推算的起点。基于对太阳的长期观测,他还将一年划分为四季,以夏季为始,每季天数不等,分别是90、90、92和93天。现在的基址有可能是当年默冬进行观测的位置。

所谓“默冬周期”,就是19年周期,即19个回归年中的日数恰好等于235个朔望月中的日数。有了这个周期,就可以较好地安排阳历中回归年和阴历中朔望月的关系。默冬用下面的算式表达了这一关系:

19回归年=235朔望月=110小月+125大月=6940天。其中小月为29天,大月为30天。

“默冬周期”与中国古代的阴阳历年同步,每过几年就要在一年中增加一个月,叫作“闰月”。在19年中置7个闰月,正好可以达到阴阳历同步的目的。所以,中国的“闰月”本质上就是“默冬周期”。

(四)八风塔日晷和水钟

雅典古罗马广场东侧耸立着一座八角形的塔形建筑,高约14米,直径约4米,外观保存良好,这就是著名的八风塔。实际上它是集风向标、水钟和日晷为一体的建筑,因其顶部八边有八个风神的大理石浮雕像,所以被称为八风塔。该塔建造的时间大约是公元前100年至公元前37年之间,当时是雅典城的公共报时工具。

塔顶有一个风向标,可以随风转动,指向八面中的一面,由此人们可以确定风向。在每幅八风浮雕之下均有日晷晷线,晷表早已遗失。从依稀可辨的晷线形状及分布来看,当时对日晷原理的认识已经非常清晰,天文学和几何学都已达到了相当发达的程度,而且已经采用24小时制。

日晷在白天测时,在夜晚或阴天就用水钟计时,水钟也叫漏刻。雅典城邦讲究民主,演讲者的演讲时间必须公平分配,所以他们采用水钟来计量演讲时间。八风塔的水钟设计比较复杂,其基本原理是利用注入容器的水的浮力转动带有时钟表面的转轴。这样的设计需要更多的机械学和水力学方面的知识。塔体南侧矗立着高约6米的圆柱形水塔,水从位于卫城北麓的水钟山泉通过高架引水渠引入,然后沿管道进入水钟上端的一个储水池。下端有一个水箱,用以盛放匀速注入的水,水箱注满的时间为24小时。时间通过水面的浮标来显示,浮标的浮力转动钟面。

在古雅典,这样的水钟早在公元前4世纪就已出现。在古广场的西南角,位于通向普尼克斯山的路上,是公元前4世纪建造的水钟遗迹。这个水钟起初只是一个简单的石制漏壶,壶底有一小铜嘴,当水漏下时,浮标指示时间。到了公元前3世纪,增加了两个辅助水箱,其中之一接受来自主水箱的水并保持水面恒定,此水箱里的水就会以稳定的流速向第二个辅助水箱注水,这样就可以根据注入第二个辅助水箱的水来计时,而不是根据流出主水箱的水计时,因此比较准确。 HhdboiOQRjmK4fVFYaR2IsndmC0u2w7ltMWTJlRxOzi8568kgmDCSdT+cdVkLHYB

点击中间区域
呼出菜单
上一章
目录
下一章
×