Luminescent

Rage, rage against the dying of the light.

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天保定尔,以莫不兴

  从德尔菲的神谕到占卜师中烧出的龟甲,从东方到西方,人类对自然的神意虔诚尊奉。1月29日,刚刚从克里特岛返回雅典的希腊小队, 就按照与雅典大学莫萨斯教授(Prof. Xenophon Moussas)的约定,在希腊国家考古博物馆中,探寻古代希腊天文水平的辉煌。

日居月诸,胡迭而微

  《诗经》里,记录了现今最早的有明确时间的日食记录。而在欧亚大陆的另一端,埋藏在水下的一件两千多年前的“超级天文计算机”——安提凯希拉装置(Antikythera Mechanism)在能够精准预测日月食之外,还有多种天文学意义,如指示包括沙罗周期、默冬周期、卡利巴斯周期在内的一系列天文周期,明确太阳、月亮乃至行星位置及显示指定日的天象信息(月亮的位置和月相、可见的星座、恒星的出没、日月食、行星位置等)。这一装置在实际用途之外,也是当时的教育、娱乐设施和城邦实力的象征。
  安提凯希拉装置是在1900年至1901年间安提凯希拉附近的一艘罗马沉船中发现的。研究人员认为,装置制成于公元前150年至公元前100年,于公元前65年左右随船沉入42米深的水中。据信,该艘沉船是一艘从希腊向罗马运送宝物的船只,因当时动荡的局势在安提凯希拉岛附近遭遇海盗。在莫萨斯教授带领我们认识安提凯希拉装置后,他也向我们介绍了博物馆内有关爱琴海的古代藏品。据其自述,他在幼年时期就对博物馆非常感兴趣。这或许也是其在天文学研究中对安提凯希拉装置复原投入大量精力与时间的兴趣来源。
  当时,打捞出了该装置的82片大小不一的残片,现全部收藏于希腊国家考古博物馆。本世纪初,利用现代X射线断层扫描成像技术,才对该装置的组件和精细结构有了清楚的认识,使得对该装置的复原研究取得重大突破。
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  在古代希腊,对天象的认识没有仅仅停留于神意和随机性上,而是提出了众多理论和学说。散居所带来的贸易需要和航海技术发展的要求,也使得希腊人对天文的研究处在一个极高的水准上。这也与古希腊的数学和工程学发展起了良好的互动作用。安提凯希拉装置就是对此的一个极好的说明
  研究人员认为,装置原有37个齿轮,前后钟面各一个,可以安装在长31.5厘米、宽19厘米、厚10余厘米的木箱中。据信,在当时这种装置曾经有多个,而在之后逐渐失传。直到现在,复原这种齿轮以达到安提凯希拉装置所有的紧密和精确程度仍然难度不小。如今也已有多个对其的复制品。
  安提凯希拉装置是一个可运算的日历,按一年365天计算。设计巧妙的是,它每4年还包括1个闰年。这是从欧多克斯(Eudoxus of Cnidus)提出的有关天体运动的同心球几何模型中发展出来的“本轮—均轮”模型的实际应用。据信,为了推算日月五星的运动,“本轮-均轮”几何体系十分复杂,推到极致,竟有几十个本轮。从这个意义上说,这件仪器是古希腊高度发达的几何模型数理天文学的机械化再现,也能够帮助我们解开古希腊天文学计算之谜。这种数学上的模拟与实在之间的差别,也成为天文学在此后不断发展的动力所在。四年一闰的设计也为古希腊举行奥林匹克运动会提供了时间参考。
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  在交流的最后,莫萨斯教授还向我们推荐了位于雅典古罗马广场的八风塔(The Tower of te Winds)和位于普尼克斯山(Mt. Pnyx)上的默冬太阳钟。第二天的自由活动时间里,笔者与刘未沫老师和高瑾老师一起去探访这两处遗迹。

天似穹庐, 笼盖四野

  雅典卫城山脚的古罗马广场上,耸立着一座八角形的塔式建筑,高约14米,径约4米,外观至今仍保持完好。它是集风向标、水中和日晷为一体的建筑,称为风之塔。风之塔八面的檐壁上各有一个风神像,分别是:玻瑞阿斯(北)、开甲斯(东北)、欧洛斯(东)、阿珀利俄忒斯(东南)、诺托斯(南)、利瓦斯(西南)、仄费洛斯(西)和史凯隆(西北)。这与中国古代的“八风”也有相似之处。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,而且已经采用一日24小时制。
  风之塔中的水钟也有着复杂的设计: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。下端有一主两辅三个水箱,主水箱盛放从管道中注入的水,一个辅助水箱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。该水箱注满的时间为24小时,时间则通过水面浮标的浮力转动钟面来显示。可以想象在这种计时的技术之下,雅典公民大会中发言人的时间能够部分在形式上保证民主制度的公平性。中国古代的三级漏壶也是采用同样的原理。

经始灵台, 经之营之

  周文王时的灵台将古代天文观测的科学活动与占星术的迷信活动掺杂在一起。而位于普尼克斯山上的默冬太阳钟,则是默默见证了雅典民主黄金时期的辉煌。
  默冬太阳钟如今只剩下基址,方形基址大约四米见方,墙体厚约半米。方形对角线一为东西指向,一为南北指向。夏至日从太阳钟中心看去,太阳正好会从战神山的山顶升起(一说从卫城和雅典地最高峰利卡托斯山(Lykavittos Hill)之间的山谷升起)。默冬(Meton)是公元前五世纪希腊著名天文学家,发现了“默冬周期”,即一种月亮历,确定了“十九年七闰”的阳历回归年和阴历朔望月之间的关系。也或许就在这里,默冬通过观测确定了一年四季和公元前432年的夏至,并将这一天定为希腊天文历法推算的起点。这一历法直到今天仍然是复活节日期确定的标准。
  普尼克斯山上,还能看到雅典国家天文台的身影。修筑于1842年的天文台是近代希腊最早的研究机构之一,也是南欧最早的研究机构之一,正对着卫城和古罗马集镇。冥冥之中似乎是种传承。台内的第一座建筑是希纳斯建筑,修建于1846年,呈十字形,四边分别对应着东南西北四个方向。圆形屋顶的设计,便于在内部安置望远镜进行观测。德国天文学家施密特(Julius Schmidt,1825年~1884年)曾在这里担任台长,在他领导下进行过7万多次的变星观测,发现了两颗新星。另外,施密特还对火星和木星进行了研究,画出了这两颗行星表面的变化,并对1860年的彗星进行了观测。
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图片来源:https://www.gaisma.com/en/location/athens.html

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  天保定尔,以莫不兴。在东西方古代宇宙发展过程中的高度相似性和东西各自独立所取得的辉煌的成果之中,能看到头顶上的那片星空,从古至今都是如此明亮。


参考资料:

  1. https://www.xzbu.com/8/view-3839725.html
  2. https://baike.baidu.com/item/%E5%AE%89%E6%8F%90%E5%87%AF%E5%B8%8C%E6%8B%89%E8%A3%85%E7%BD%AE
  3. X. Moussas, The Antikythera Mechanism: A Mechanical Cosmos and an Eternal Prototype for Modelling and Paradigm Study, to be published in Adapting Historical Knowledge Production to the Classroom, by P.V. Kokkotas, K.S Malamitsa, A.A. Rizaki (eds.), Section A, Sense Publishers, Rotterdam, 2010
  4. 徐嘉映:《从希腊天学到哥白尼革命》,云南大学学报(社会科学版),第六卷第一期。

February 26, 2019
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