Het Antikythera mechanisme: een wetenschappelijk wonder

Het Antikythera-mechanisme: een wetenschappelijk wonder Jan Dekker en Lisanne Overduin en daarna andere bronsfragmenten. Het war en resten van de lading van een scheepswrak, een Romeins vrachtschip dat vermoedelijk rond 70-60 v.Chr. zonk. Het sch ip bleek een waardevolle lading te hebben gehad, zoals minste ns vijf grote bronzen en 36 marmeren beelden, waaronder de Efebe van Antikythera en de Filosoof, munten, aardewerk en gla s. Lisanne Overduin (student geneeskunde en klassieke talen) en Jan Dekker (student archeologie) hebben dit artikel geschreven op basis van hun profielwerkstuk in Maar de belangrijkste vondst in het schip was waarsc hij nlijk samenwerking met het Pretoch wel een blok kalk. Op het eerste gezicht zag het er niet zo interessant uit, maar röntgenscans lieten zien dat er University-programma van de een Universiteit Leiden. complex mechanisme in de kalk verscholen zat. Dit [antikytheramechanisme@ mechanisme werd het Antikythera-mechanisme gedoopt en gmail.com] het blijkt een van de meest technisch ontwikkelde vondsten uit de oudheid te zijn. De restanten ervan worden bewaard in het Nationaal Archeologisch Museum van Athene. Minstens de helft van de ingegraveerde teksten ontbreekt nog, waardoor een aantal functies niet duidelijk is. Kennis tot nu toe Het onderzoek kwam pas écht op gang na 1974, toen Derek de Solla Price een grote studie over het mechanisme publiceerde op grond van het onderzoek dat hij in 1951 was begonnen. Dankzij de destijds vrij nieuwe röntgentechniek konden van de bekende fragmenten redelijk nauwkeurige foto's gemaakt worden. Hierdoor kon De Solla Price een eerste reconstructie maken van de tandwieltreinen, reeksen van tandwielen die aan elkaar verbonden zijn. Een groot De Efebe van Antikythera, de probleem was echter dat het mechanisme vrijwel direct nadat zogenaamde Paris of Perseus, uit het was gevonden uit elkaar was gevallen en verbrokkeld. Er 340-330 v.Chr. (Nationaal waren slechts fragmenten over, waarvan men niet wist hoe ze Archeologisch Museum, Athene). op elkaar hadden gelegen. Bovendien bleken fragmenten die Door een storm verloren en door een storm gevonden: het noodzakelijk waren voor de reconstructies van bepaalde leven neemt zo nu en dan interessante wendingen. In het planeetbanen te ontbreken. jaar 1900 werden twee boten met sponsduikers gedwongen Met de oprichting van het Antikythera Mechanism Research voor een storm te schuilen bij het eiland Antikythera, dat tussen de Peloponnesos en Kreta ligt. Duikend in de buurt Project (AMRP) in 2005 nam het onderzoek een grote vlucht, Zo werden er nieuwe inscripties en zelfs tandwielen gevonden van het eiland vonden zij op 42 m diepte een bronzen arm, en werden er allerlei belangrijke artikelen gepubliceerd. Ook

Het Antikythera-me anisme (Nationaal Archeolo gisch Museum, Athene, foto: Giovan ni Dall 'Orto). organiseerde men nieuwe duikexpedities, met onder an dere als doel het vinden van nieu we fragmenten. Het onderzoe k wist dankzij de nieuwste beel dvormingstechnieken steeds meer feiten boven tafel te krijgen. Intussen weet men dat er in totaal Een röntgenfoto van het Mechanisme naar schatting zo’n 38 tandwielen waren, waarvan rö ntgenond vastgesteld. De hamvraag blijft Antikythera-mechanisme was. erzoek er 29 heeft echter wat de functie van het Hoe zag het mechanisme eruit? Het Antikythera-mechanisme hee ft parallel. Het is in feite een kastje geen goede moderne met in brons gegraveerde wijzerplaten aan de voor- en ac hterkant. De voorkant heeft een ring met de Egyptische kalend er van 365 dagen en op de wijzerplaat staat het hemelgewel f, dat door de sterrenbeelden in twaalf gelijke delen is ver voorkant geven wijzers de plek aa n aan de hemel innemen. deeld. Nog aan de die de zon en de maan De achterkant heeft twee wijzerplaten . Eén geeft de Meton-kalender weer, de ander de Sar os-cyclus. De Meton-kalender is een cyclus van nege ntien jaar, die het mogelijk maakt tussen de zon- en maanka le nder te rekenen. Na elke Meton-cyclus staan de zon en maan weer op precies dezelfde plek. De namen van de maanden zijn in Korinthisch dialect en hebben dus betrekking op die metropool of ee n van haar kolonies. De Saros-cyclus is ongeveer achttien jaar lang (223 maanmaanden) en was ontworpen om eclipsen te voorspellen. Binnen de Saros-wijzerplaat bevindt zich nog een kleinere wijzerplaat van de Exeligmos-cyclus (met de duur van

drie Saros-cycli, dus totaal 669 maanmaan Binnen de wijzerplaat van de Meton-cyclus bevind en zich nog twee andere wijzerplaten: één geeft de Kalippos-cyc lus van 76 jaar weer, de andere is de zogenoemde Olympisch e plaat, die aangaf welke van de vier Panhelieense spelen (Olymp ia, Pythia, Isthmia en Nemea) dat jaar plaatsvond. Werking Door aan een knop aan de zijkant van het mechanisme te draaien werd het in gang gezet. Het tandwiel van de Egyptische kalender staat in direct contact met de draaiknop €n wordt ook wel het centrale tandwiel genoemd. Van daar vertrekken drie tandwieltreinen. De eerste trein zet de wijzers op de wijzerplaat van de Saros- en Exeligmos-cyclus in Fig.1. Een digitale reconstructie van het Antikythera-mechanisme (Uit: Freeth, 2014). werking, de tweede zorgt voor het ronddraaien van de wijzers op de Kalippos- en Meton-wijzerplaat en de derde verbindt de Baan om de zon a eerste en tweede met elkaar. Deze laatste tandwieltrein heeft het zogeheten pin-slotmechanisme, dat ervoor zorgt dat de B veranderende baansnelheid van de maan meegenomen wordt in de ‘berekeningen’ van het mechanisme. De maan volgt immers een ellipsvormige baan rond de aarde (zie figuur 2) C | Lage Voerstraal snelheid u en gaat dus sneller op bepaalde stukken (in dit geval bijvoor- D Zo : X | beeld AB) ten opzichte van andere stukken (in dit geval Hoge NN Gelijk oppervlak e Planeet snelheid A bijvoorbeeld CD), volgens de Perkenwet van Kepler.* Hierdoor doet de maan even lang over het volbrengen van deel AB als over het volbrengen van deel CD. Het pin-slotmechanisme Fig.2. Weergave van een willekeurige ellipsvormige baan. werkte als volgt. Er waren twee tandwielen die met elkaar in verbinding stonden. Het ene tandwiel had een pin, het andere een gleuf. De pin zat afwisselend wel en niet in de Moon position/phase Sun position gleuf, waardoor de afstand tussen de twee centra van de twee tandwielen steeds verschillend was. Dit zorgde voor een verschil in draaisnelheid van de tandwielen, waardoor de elliptische beweging van de maan weergegeven kon worden. m Ld Functie Waarom creëerden de Grieken nu zo’n complex mechanisme? Het is een vraag die veel onderzoekers bezighoudt, maar die CN NN ul wellicht nooit beantwoord zal kunnen worden. Er is veel speculatie over de functie van het mechanisme, maar geen enkele theorie kan hard gemaakt worden. We zullen hier de meest waarschijnlijke functies van het mechanisme bespreken. CU aD Calippic Olympiad Saros Exeligmos Fig.3. Schematische weergave van de tandwieltreinen in het mechanisme (Uit: Freeth e.a., 2006).

1. Astrologie Ten tijde van het Antikythera-mechanisme bestond er nog geen strikte scheiding tussen astrologie en astronomie. Sterker nog, ze overlapten elkaar behoorlijk. Het is daarom niet onwaarschijnlijk dat de toepassing van het mechanisme zich binnen de astrologie bevond. De Grieken gebruikten horoscopen om de levensloop van een persoon of om de afloop van een bepaalde gebeur- De astronomische context Tot nu toe ging het meeste onderzoek over het Antikythe ramechanisme uit naar de technische kant, naar de vraag hoe de tandwieltreinen in elkaar zaten en hoe het mechanisme precies werkte. Aan de andere aspecten is veel minder aandacht besteed, zoals de astronomische theorieën waarop het mechanisme is gebaseerd. Het Antikythera-mechanisme leert ons niet alleen veel over de technische vaardigheden tenis te voorspellen. Voor het maken van deze van de Grieken, maar ook over hun begrip van het heelal. horoscopen was een overzicht van de stand van de In de Griekse en Babylonische astronomie waren cycli erg hemellichamen nodig. Het Antikythera-mechanisme kan belangrijk: alle astronomische fenomenen kwamen na een dit overzicht geboden hebben, zonder dat het nodig was bepaalde periode weer terug. Deze cycli zijn cruciaal voor het om de hemel zelf te bestuderen. begrip van het Antikythera-mechanisme en vormen de basis voor de mechanismes van de tandwieltreinen. Scheepscomputer De Griekse astronomie had de traditie het universum te Met een direct overzicht van de positie van de maan en beschrijven in geometrische modellen (zie figuur 4). In het de zon op een bepaald tijdstip kon je je goed oriënteren begin bestonden deze uit een platte aarde omringd door en zo je schip navigeren. Aan de ene kant lijkt het verschillende lagen met daarin de hemellichamen. Later mechanisme hiervoor bij uitstek geschikt. Anderzijds was ontwikkelden deze modellen zich tot ingewikkelde technische het hiervoor juist een zeer onpraktisch voorwerp. complexen zoals een armillarium. De astronoom wiens Bovendien werd het weliswaar in een scheepswrak kennis waarschijnlijk het meest heeft bijgedragen aan het gevonden, maar is het zeer waarschijnlijk dat het tot de Antikythera-mechanisme is Hipparchos, een astronoom in de lading heeft behoord en niet tot de scheepsapparaten. 2de eeuw v.Chr. uit Nicaea. Hipparchos bracht volgens sommige onderzoekers de Griekse astronomie op haar Wetenschap/onderwijs Een andere optie is dat men het mechanisme gebruikte hoogtepunt. Zijn beroemdste prestatie is de ontdekking van voor de astronomische wetenschap. Bovendien kon k uit erover worden onderwezen: het was immers makkelij tekend elkaar te halen en het leende zich daarom uits voor demonstraties aan publiek. Sociaal/ politiek Panhelleense De ontdekking van de wijzerplaat met de erpretatie van de Spelen had grote gevolgen voor de int hadden immers functie van het mechanisme. De Spelen meenschap, die een duidelijke sociale functie in de ge in het dankzij de wijzerplaat ook tot uiting komt menselijke acties en nn ku ier man e dez Op . me is an ch me hemelse gebeurte(de Spelen) gerelateerd worden aan . nissen (de stand van de hemellichamen) Tir: HERMENEUS 89-2 precessie, het fenomeen van het veranderen van de oriëntatie van de aardas ten opzichte van het heelal. Hipparchos stelde ook theorieën op voor de bewegingen van de zon, maan en planeten. Hij liet daarbij de hemellichamen op epicycli om de aarde bewegen. Een epicyclus is een cirkelvormige baan, waarbij het middelpunt een denkbeeldig punt is dat zelf ook beweegt in een cirkelvormige baan rond een tweede middelpunt — in het geval van astronomie is dat de aarde. De bewegingen van objecten op een epicyclus lijken sterk op het gedrag van objecten die een elliptische baan volgen. Omdat modellen gebaseerd op epicycli zo goed de eeuw werkelijkheid weerspiegelden werden ze tot in de 16de die gebruikt. Hipparchos was overigens niet de eerste epicycli gebruikte. Die eer komt toe aan Apollonios Perga, een astronoom uit de 3de eeuw v.Chr, van geboren in het huidige Turkije. die astronomie De Grieken waren echter niet de enigen

eeuw Aristoteles 3° e eeuw v.Chr. —e Herakleides Aristarchos rest Seleukos (MED ED Mechanisch - Aarde draait om as wereldbeeld - Venus en Mercurius eliocentrisme Heli i Eratosthenes - Eee En a draaien om de zon “| 2e - 18 eeuw v.Chr 3° eeuw v.Chr. rn A ei, i van Hipparchos i Posidonios | ee ee sf - Berekening afstand zon-aarde - Maakte machine die bewegingen ne / zon, maan en planeten weergaf Apollonios van Myndos > - berekening omtrek aarde |- Deferent-epicyclus - Excentrisch - Maan-theorie - Precessie - Excentrische - Kometen in excentrische baan rond de aarde theorieën Fig.4. Het Griekse wereldbeeld. De Babyloniërs hadden een eigen traditie bestudeerden. enstelling tot teg In e. eks Gri de n da fs zel r de ou d, ontwikkel omie niet gebaseerd de Grieken was de Babylonische astron een op rekenkunde. Ze op geometrische modellen, maar all res over astronomie: schreven in vier verschillende gen , efemeriden en ten eks art lja doe n, ke oe gb da e ch astronomis e dagboeken procedureteksten. De astronomisch zijn het belangrijkst. Zoals de het wel ien sch mis en re gen te ouds jkse observaties van de eli dag het n zij t eer ger sug al naam de eerste en laatste eld rbe voo bij j rbi waa el, hem nachtelijke d bijgehouden. Dit wer g ldi gvu zor en net pla n va zichtbaarheid d voor een vrijwel org gez ft hee het t da om k rij genre is belang het jaar waarin , hr. v.C 8 74 af van a dat van continue stroom werd. Veel Griekse n ylo Bab van ing kon ar ss Nabona k van al deze data. Het rui geb ag gra n te ak ma en astronom bestond uit voorspellingen , ten eks art lja doe de re, gen tweede een bepaald jaar. r voo n ne me no fe e sch van astronomi worden gedaan Efemeriden zijn teksten waarin voorspellingen en. Ze zijn erg over de posities en bewegingen van planet de Babylonische belangrijk geweest voor ons begrip van en zien dat de astronomie, omdat deze teksten liet n van de planeten Babyloniërs theorieën voor de beweginge ten slotte zijn — n ste tek ure ced pro De . eld est opg den had het opstellen van r voo n nge idi dle han — egd gez dig eenvou basis waarvan de op e ori the de en att bev Ze n. efemeride Helaas is er geen n. kte maa en ing ell rsp voo hun Babyloniërs enkele proceduretekst compleet teruggevonden. Grieks en Babylonisch bewegingen van de zon in de t da en ek bl ge is k oe rz de on Uit or het model van do jk li jn hi sc ar wa me is an ch me het systeem worden h sc ni lo by Ba n ee or do of os ch Hippar lonische systemen is by Ba re ba ng ga ee tw de n Va . ld uitgebee onden in het t teruggev bovendien juist de simpelere varian

Een van de vele reconstructies van het mechanisme (Nationaal Archeologisch Museum, Athene, foto Giovanni Dall'Orto). Antikythera-mechanisme, terwijl men eigenlijk de complexere Het Antikythera-mechanisme is dus duidelijk een Griekse variant had verwacht, omdat die realistischer is. Een uitvinding, met een sterke Babylonische invloed. Het is een verklaring hiervoor is dat de simpelere variant eenvoudigweg geometrisch model en daarom in zijn kern Grieks. De makkelijker was om na te bootsen in een mechanisme. Babylonische invloed is belangrijk voor de data waarop het Het pin-slotmechanisme is een duidelijke indicatie dat voor Antikythera-mechanisme gemodelleerd is. Naast deze de bewegingen van de maan het model van Hipparchos is Babylonische invloed is ook de invloed van de theorieën van gebruikt. Parameters die Hipparchos heeft vastgesteld, Hipparchos duidelijk. De oorsprong van de astronomische worden namelijk zo goed als exact weerspiegeld door het kennis van het Antikythera-mechanisme ligt dan ook bij een pin-slotmechanisme. De wijzerplaat van de Saros-cyclus is mengeling van Griekse (voornamelijk Hipparchos) en waarschijnlijk gebaseerd op een Babylonisch model, want de Babylonische bronnen. voorspellingen van het Antikythera-mechanisme bleken Vanwege de Korinthische maandnamen op de Meton-cycius daarbij beter te passen dan bij een Grieks model. meenden sommige onderzoekers dat Archimedes een rol in

de bouw van het Antikythera-mechanisme had. Zoals boven vermeld gebruikt het Antikythera-mechanisme de modellen van Hipparchos, die pas ruim een halve eeuw na de dood van Archimedes actief werd in de astronomie. Dit sluit enige invloed van Archimedes in het Antikythera-mechanisme uit. Tot slot Maar wat betekenen deze conclusies eigenlijk? Het feit dat er zoveel Babylonische invloed terug te vinden is in een Grieks mechanisme geeft aan dat er kennisuitwisseling tussen de Griekse en Babylonische wereld plaatsvond. Verder toont de invloed van Hipparchos aan dat het mechanisme na diens dood is gemaakt. Het onderzoek naar het Antikythera-mechanisme is al een halve eeuw stevig aan de gang, maar veel vragen, zoals over een precieze datering, blijven nog onopgehelderd. Nieuwe data zijn vereist om deze vragen te beantwoorden. Duikexpedities naar het Antikythera-scheepswrak zijn nog recent uitgevoerd in een poging nieuwe fragmenten van het Antikythera-mechanisme te vinden. Literatuur Lt À D. De Solla Price, Gears from the Greeks: the Antikythera mechanism, a calendar computer from ca. 80 BC % Re w , \ À re B di a” à i a ay % of Ke à L) . Lit “ ETW er (Philadelphia 1974). J. Evans, The History and Practice of Ancient Astronomy (Oxford 1998). t Greek T. Freeth, Y. Bitsakis e.a., Decoding the ancien ra astronomical calculator known as the Antikythe Mechanism, Nature (2006) 587-591. play and eclipse T. Freeth e.a., Calendars with Olympiad dis ure (2008) prediction on the Antikythera Mechanism, Nat 614-617. Detail van de inscripties op het mechanisme, Noten 1 bijvoorbeeld www.fisme.science.uu.nl/nwd/ nwd2006/ ity (Kopenhagen O. Neugebauer, The Exact Sciences in Antiqu 1957). cal Astronomy O. Neugebauer, A History of Ancient Mathemati Zie voor uitgebreidere uitleg van de wetten van Kepler 2 handouts/Roelens.pdf. Zie Freeth e.a. (2008) 614-617. (Heidelberg & New York 1975). a, Antike Welt 5 Das Schiffswrack von Antikytera, Titelthem (2015) 8-36. tes, and Societies S, Stern, Calendars in Antiquity: Empires, Sta (Oxford 2012). chanism.gr Website van het AMRP: www.antikythera-me