Der Antikythera-Mechanismus

Die Computertechnologie der alten Griechen

gsz. Vor 60 Jahren wurde in den USA der Eniac, der erste digitale elektronische Computer der Welt, in Betrieb genommen. Da fällt es einem schwer zu glauben, dass schon die alten Griechen hochkomplexe Rechenmaschinen herstellten. Und doch scheint es damals - vor über 2000 Jahren - mechanische Apparate gegeben zu haben, mit denen Astronomen und Astrologen in der Lage waren, die schwierigen Berechnungen zur Bestimmung der Bewegungen der Himmelskörper zu vollbringen. Archimedes soll einen solchen Apparat im 3. Jh. v. Chr. gebaut haben, von dem aber keine Überreste erhalten geblieben sind. Im 1. Jh. n. Chr. erwähnte Cicero einen Freund namens Poseidonius, der mit einem Gerät die relativen Positionen von Sonne, Mond und den fünf damals bekannten Planeten berechnen konnte. Kürzlich konnte durch einen im Mittelmeer gefundenen Gegenstand bestätigt werden, dass ein solcher Mechanismus tatsächlich existiert hat.

Hilfe von Ausserirdischen?

Das rätselhafte Gerät war 1901 von einem griechischen Schwammtaucher vor der Insel Antikythera auf einem im Jahre 80 v. Chr. gesunkenen Schiff gefunden worden. Es handelte sich um einige unscheinbare, überkrustete Teile, die in den 1970er Jahren das Interesse des Wissenschaftshistorikers Derek de Solla Price von der amerikanischen Universität Yale hervorriefen. Der Fund bestand aus den Überresten einer 32×16×10 Zentimeter grossen Holzschachtel, auf der ein Teil einer runden Skala, eines Zifferblattes, ausgemacht werden konnte. Solla Price untersuchte den Fund mit Gammastrahlen, die die Kalkverkrustung durchdringen konnten und etwa 30 ursprünglich aus Bronze gefertigte Zahnräder sichtbar machten.

Beim Abzählen und Schätzen der nicht mehr vollständig erhaltenen Zähne stellte sich heraus, dass die Räder in einem Verhältnis von 254 zu 19 ineinander gegriffen haben müssen, was mit einem Fehler von nur etwa 0,015 Prozent dem Verhältnis der Geschwindigkeiten von Sonne und Mond entspricht. Dies führte zu der Vermutung, dass es sich bei dem rätselhaften Gerät um einen astronomischen Computer gehandelt habe könnte, dessen Zeiger - die nicht gefunden wurden - auf der Skala die Position der Himmelskörper anzeigten. Die Erklärung erregte solches Aufsehen, dass einige Zeitgenossen allen Ernstes behaupteten, es handle sich bei dem Fund entweder um einen Scherz oder das Gerät sei von ausserirdischen Wesen zur Erde gebracht worden.

Im Herbst 2005 unterzogen Wissenschafter der Universitäten Athen, Thessaloniki und Cardiff (England) sowie das amerikanische Unternehmen Hewlett-Packard und die englische Firma X-Tek die Funde einer erneuten Prüfung. Das antike Gerät wurde mit den allerneuesten Apparaten untersucht. Da die antiken Funde wegen ihrer Brüchigkeit nicht transportiert werden durften, kamen die Experten mit hochmodernen, tonnenschweren Röntgengeräten, Computertomographen und Scannern nach Athen. Ende Mai präsentierten die Astronomen, Physiker, Mathematiker, Chemiker, Archäologen und Philologen die Resultate ihrer Auswertungen. Etwa 1000 zusätzliche Schriftzeichen konnten auf der Oberfläche der verkrusteten Holzschachtel ausgemacht werden und verliehen der Hypothese, dass es sich bei dem Fundstück um ein astronomisches Gerät gehandelt habe, weiteres Gewicht. Laut den jüngsten Erkenntnissen soll es nicht nur die Bewegungen von Sonne und Mond, sondern möglicherw eise auch von Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn simuliert haben. Die Apparatur, die ursprünglich etwa siebzig Zahnräder umfasst haben muss - über die Hälfte sind verloren -, wurde wahrscheinlich mit einer Kurbel von Hand angetrieben.

Tagung in Athen

Obwohl man weiss, dass die Griechen Werkzeuge besassen, die zur Fabrikation von Zahnrädern geeignet gewesen wären - sie hatten Feilen, mit denen sie Sägen herstellten -, war bisher nicht bekannt, dass sie technisch derart fortgeschrittene Mechanismen auch tatsächlich realisiert hatten. Geräte von ähnlicher Komplexität sind erst aus der arabischen Welt etwa tausend Jahre später bekannt. Für kommenden Herbst (2006) plant das «Antikythera Mechanism Research Project»* eine wissenschaftliche Tagung in Athen.

Update: Prunkstück der Technikgeschichte

Was der Mechanismus von Antikythera über die feinmechanischen Fähigkeiten der Griechen verrät

Ein antiker Mechanismus zur Berechnung astronomischer Phänomene wirft ein neues Licht auf die technischen Fähigkeiten der Griechen. Wie eine neue Untersuchung zeigt, ist das mechanische Räderwerk weitaus raffinierter, als bisher angenommen wurde.

Spe. Die Astronomie erreichte im antiken Griechenland einen vorläufigen Höhepunkt. Schon die Babylonier besassen ein erstaunliches astronomisches Wissen. Aber erst die Griechen machten den Schritt, die überlieferten Beobachtungen durch geometrische Modelle zu deuten. So nahmen sie an, die Sonne, der Mond und die Planeten kreisten auf konzentrischen Kugelschalen um die im Zentrum sitzende Erde. Dieses geozentrische Weltbild hatte immerhin bis Mitte des 16. Jahrhunderts Bestand. Dass die Griechen nicht nur durch ihre astronomischen Erkenntnisse Massstäbe setzten, sondern auch über ein bisher nicht für möglich gehaltenes technisches Know-how verfügten, belegt eine neue Entschlüsselung des antiken Mechanismus von Antikythera, die vergangene Woche an einer Konferenz in Athen vorgestellt und gleichzeitig in der Fachzeitschrift «Nature» publiziert wurde.1

Ein verkannter Fund

Beim Mechanismus von Antikythera handelt es sich um ein mechanisches Räderwerk, das bereits 1901 vor der griechischen Insel Antikythera aus einem 2000 Jahre alten Schiffswrack geborgen worden war. Die Bedeutung des archäologischen Fundes blieb zunächst unerkannt, da der etwa schuhschachtelgrosse Mechanismus nur noch bruchstückhaft erhalten und zudem stark korrodiert war. Erst Ende der 1950er Jahre begann man damit, die Bruchstücke genauer zu analysieren. Von dem Wissenschaftshistoriker Derek De Solla Price wurde dann in den 1970er Jahren die Hypothese aufgestellt, der Mechanismus von Antikythera habe dazu gedient, die Bewegung des Mondes und der Sonne um die Erde zu berechnen und darzustellen. Seine Rekonstruktion des Mechanismus blieb allerdings umstritten. Die neue Untersuchung durch ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Mike Edmunds und Tony Freeth von der Cardiff University in Wales bestätigt nun die Grundthese des Wissenschaftshistorikers. Sie zeigt aber auch, dass das aus mindestens 30 Zahnrädern bestehende Rechenwerk noch viel raffinierter und ausgeklügelter war, als Price es vermutet hatte. Wie die Wissenschafter in ihrer Publikation schreiben, dauerte es mehr als tausend Jahre, bis wieder ein ähnlich komplexer Mechanismus gebaut wurde.

Um dem antiken Rechenwerk seine (verwitterten) Geheimnisse zu entlocken, fuhren die Forscher schweres Geschütz auf. So schafften sie einen mehrere Tonnen schweren hochauflösenden Computertomographen ins Archäologische Nationalmuseum in Athen, um einen Blick unter die Oberfläche der 82 Fragmente zu werfen und ausserdem die zahlreichen Inschriften zu entziffern, die sowohl auf den Fragmenten als auch auf dem Holzgehäuse zu finden sind, in dem der Mechanismus einst aufgehoben wurde. Im Vergleich zu früheren Untersuchungen gelang es den Forschern, rund doppelt so viele Schriftzeichen lesbar zu machen. Das erlaubte es ihnen, den Bau des Rechenwerks auf 150-100 v. Chr. zu datieren, etwas früher, als bis dahin angenommen worden war. Ausserdem lieferte der Text zusammen mit den detaillierten Schichtbildern der Fragmente neue Erkenntnisse über die Funktionsweise des Rechenwerks.

Unterschätzte Komplexität

So war man bisher davon ausgegangen, dass eine Untereinheit des Rechenwerks die 235 Monate des sogenannten metonischen Zyklus zählt. Diesem Zyklus liegt die Erkenntnis zugrunde, dass nach 235 Mondmonaten ziemlich genau 19 Jahre vergangen sind. Die Diskrepanz beträgt rund 2 Stunden, so dass sich erst nach 219 Jahren ein Fehler von einem Tag ergibt. Wie die Forscher jedoch feststellten, registriert die Untereinheit sogar den genaueren kallippischen Zyklus, der sich über eine Dauer von 76 Jahren erstreckt. Mit diesem Zyklus ergibt sich erst nach 553 Jahren eine Diskrepanz von einem Tag. Die Forscher konnten noch eine weitere Untereinheit aus Zahnrädern und Zeigern identifizieren, die den sogenannten Saros-Zyklus darstellt. Dieser wurde in der Antike benutzt, um Sonnen- und Mondfinsternisse vorherzusagen.

Die aufregendste Erkenntnis betrifft allerdings einen dritten Mechanismus, der die Bewegung des Mondes nachstellt. Der bedeutende griechische Astronom Hipparchos von Nikaia hatte bereits im zweiten Jahrhundert vor Christus erkannt, dass die Bewegung des Mondes am Himmel kleine Unregelmässigkeiten aufweist, die auf seine elliptische Umlaufbahn zurückzuführen sind. Durch eine clevere Anordnung von zwei durch einen Stift verbundenen Zahnrädern trug der Mechanismus von Antikythera dieser Anomalie Rechnung. Das lässt die Forscher vermuten, Hipparchos könnte am Entwurf des antiken Rechenwerks beteiligt gewesen sein.

1 Nature 444, 551-552; 587-591 (2006).

Quelle: NZZ 6. Dez. 2004, Forschung und Technik S. 67

• http://antikythera-mechanism.gr/
• http://de.wikipedia.org/wiki/Mechanismus_von_Antikythera