天球仪前端的宇宙图，显示太阳、月球和五大行星的位置，以及月球的相位和交点。
天球仪模型，显示了前面和后面的刻度盘以及传动装置的分解图。
天球仪外板上的铭文。
天球仪的碎片。
天球仪（Antikythera Mechanism）是古希腊人用于预测天文事件的一种手动机械设备，也是从古代保存下来的最复杂工程部件。它常常被称为世界上第一台模拟计算机。这台已有2000年历史的仪器曾被用于预测太阳、月球和其他行星的位置，月食和日食，甚至奥运会的日期。
近日，英国伦敦大学学院（UCL）的研究人员在《科学报告》杂志上发表了一篇论文，揭示了天球仪的主要谜团。他们利用这一机械设备前端复杂的传动系统，重新展示了古希腊的宇宙秩序。
研究的领导者、UCL机械工程教授Tony Freeth解释：“我们的模型是第一个符合所有物理证据，且与刻在机械装置上的科学铭文描述相符的模型。”
1901年，希腊潜水员在地中海小岛Antikythera附近的一艘罗马时代沉船中发现了这一仪器。它由30个（现存）青铜齿轮组成。仪器只有三分之一得以“幸存”，并且已经分裂成82块碎片。现存的最大碎片被称为碎片A，具有轴承、柱子和积木的特征；另一块碎片D，包含一个圆盘、63齿齿轮和底板。
在过去的一个世纪里，人们对天球仪的工作原理有了诸多了解。2005年，科学家们使用3D X射线和表面成像，展示了它是如何预测月食并计算月球变化运动的。碎片底板上的铭文包含对宇宙的描述，其中的两个关键数字——462年和442年——分别准确地代表了金星周期和土星周期。“公元前一千年的经典天文学起源于巴比伦，但天文学中没有任何证据表明古希腊人是如何发现金星和土星周期的，”研究人员表示。
使用古希腊哲学家Parmenides所描述的数学方法，研究小组终于找到了该仪器可能的齿轮排列方式。他们不仅借此解释了金星和土星的周期是如何推导出来的，还设法恢复了证据缺失的其他行星的周期。
团队成员David Higgon说：“我们终于将碎片A、D中的证据与模拟金星周期的机械装置进行了精确匹配，那个63齿齿轮起到了关键作用。”
Freeth教授补充：“随后，研究团队为所有行星创造了用于计算高级天文周期的新机械设备，并将整个系统中的齿轮数量减少到最小值，以便适应狭小空间。”
论文合著者、UCL机械工程Adam Wojcik博士总结道：“这是关于如何在机械装置中构建宇宙的关键理论进展，现在我们必须用古老的技术来证明它的可行性。”
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编译：花花
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《科学报告》
期刊编号：2045-2322
原文链接：
https://techxplore.com/news/2021-03-experts-recreate-mechanical-cosmos-world.html
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