解讀安提基瑟拉天文計算機：《是誰發明了時間 從天文、曆法到時計的時間簡史》書摘

安提基瑟拉島位於希臘最大島嶼克裡特島旁，一個希臘不甚出名的小島，島嶼總面積不過20 多平方公里，人口不過40 餘人，但卻因一次考古作業而聞名。

1901 年，一群採集海綿的船隊在安提基特拉島附近意外發現一個深藏在水下42 米處的沉船遺骸，包含雕像、珠寶、寶劍、硬幣等多樣古希臘時期珍品的大寶藏中，藏著一個幾乎不屬於當代工藝的天文計算機，在歷史文獻或現有出土文物中，都沒有這個機械裝置的紀錄，因此便以發現地為其命名，取為「Antikythera Mechanism」，譯作「安提基瑟拉機構」，或稱「安提基瑟拉天文計算機」。

沉沒於海裡經歷近兩千年的歲月，「安提基瑟拉機構」出土文物的狀態十分糟糕，它曾經被認為僅是一塊腐木而棄置於博物館的一隅，所幸在1902 年迎來轉變，木塊在風乾後崩壞露出了隱藏於其下的青銅製機械裝置，使得人類的科技史重要文物不致於流失，雖已嚴重鏽蝕且不完整，但仍讓世人驚訝其精巧的工藝技術。自此開啟了解密「安提基瑟拉機構」的研究，直至今日相關研究仍在世界各地學者間積極進行。該項出土文物目前保存於希臘雅典的國家博物館，被視為希臘國寶。該出土物件共包含82個碎片，經斷層掃描技術鑑定，碎片中目前已發現有30 個三角形齒輪，其中27 個齒輪位於最主要的A 碎片，可辨識最大齒輪直徑為13 公分，齒數為223 齒，齒形呈現三角形，平均齒深約1.6 公釐，齒輪厚度僅約1.4 公釐，碎片上有許多銘文，是瞭解該機構功能的重要線索。

「安提基瑟拉機構」被定義為一座天文計算機，存在時間可能介於100~205 B.C.，發明人無法確定，推測應為阿基米德學派的傳人。裝置外型是一個尺寸約為長34 公分寬18 公分高9 公分的長方體木盒，轉動側邊的轉盤或曲柄來輸入動力，以此帶動內部複雜的齒輪結構進行運算，並在外254 時間是誰發明的 第七章 | 結合天文觀時與時間測量的古代時計 255部刻盤上顯示出成果。

「安提基瑟拉機構」正面有一組同心圓刻盤，內環不動標註有黃道十二宮，外環可轉動並用來表示古埃及陰陽合曆，分有365 小格表示一年365 日，每30 格（日）表示一個月，多餘的5 格（日）即是古埃及曆法中的慶典或祭祀日，不屬於任何月份，每四年可回調一日以補足曆法和歲實的時間差異。正面刻盤推測有8 個指針，可模擬並顯示日、月、五大行星的運動以及指出日期。在指針上更有一座月相顯示機構，隨太陽和月亮運行同動，透過黑白各半的圓球來在孔洞內顯現月相的盈缺變化，這項月相顯示設計與其他年代已知設計皆不同，如：波斯星盤、伊斯蘭曆法計算器、拜占庭日晷等附加有月相顯示功能的裝置，都是採用平面式圓盤並刻畫有黑圓和白圓來設計。

「安提基瑟拉機構」背面有上下兩組刻盤，上半部刻盤組作為曆法計算，下半部刻盤組可預測日月食的發生時間。上半部刻盤組有一個由5 道螺旋形成的大刻盤，每道螺旋有47 格，因此5 道螺旋共有235 格，表示19 個回歸年等於235 朔望月的「默冬週期（Metonic cycle）」，螺旋刻盤內部中心的左右兩側各配置一個分為四等分的小圓刻盤，右側刻盤指針四年轉動一圈，表示「奧林匹克週期（Olympiad cycle）」，左側刻盤指針為76年轉動一圈，表示「卡利皮克週期（Callippic cycle）」。下半部刻盤組有一個4 道螺旋的刻盤，分為223 格，表示235 個朔望月，用來計算「沙羅週期（Saros cycle）」以預測日月食的發生，螺旋刻盤中心右側有一個分為三等份的圓刻盤，表示「伊利默斯（Exeligmos cycle）」，可將沙羅週期預測日期整數化。

為了產生「安提基瑟拉機構」外部各項功能，其內部配置著一個齒輪系來進行各項天文週期計算（即轉速換算），可區分為日期子系統、曆法換運算子系統、日月食計運算子系統、太陽子系統、月亮子系統、內行星子系統以及外行星子系統等七個子系統，與出土文物相對照，曆法換運算子系統和月亮子系統為不完整或不清楚的部分，太陽子系統、內行星子系統以及外行星子系統則為完全失傳。至於機構外部則還有顯示月相的周轉齒輪系。

從科技發展史的層面來談，「安提基瑟拉機構」是一個相當特異的存在，矗立於科技史的某一時間點。以精湛且精準的製作工藝為實踐，利用精巧的機構設計來完成天文曆法的學理計算，如此複雜的機械裝置一直到14 世紀才出現由喬凡尼（Giovanni Dondi dell’Orologio，1330~1388）設計的天文鐘，在技術水準層面可與之比擬。然而，在「安提基瑟拉機構」之前，或在其之後至天文鐘出現前，西方機械史對於此類型天文計算機構幾乎是一片空白，在齒輪機構的用途上多著重於力量的傳遞和轉動方向的改變，齒輪比（即轉速比）的運用雖可見，如：水輪石磨、水輪鋸木裝置等，但未見有使用於週期變化的設計。由此可見，「安提基瑟拉機構」在齒輪機械裝置發展的重要性，其雖非計時裝置，但實可作為鐘錶機械的鼻祖。

•內容來源：《是誰發明了時間：從天文、曆法、到時計的時間簡史》(墨刻出版)

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