Антикитерский механизм. Самое загадочное изобретение Античности

В отличие от Солнца и Луны планеты движутся по небосводу неравномерно. Они меняют скорость, делают зигзаги, остановки, во многом поэтому их так и назвали: греческое слово planetes означает «блуждающая». Эти беспорядочные движения в небесах смущали греков классической эпохи, которым нравилось видеть во Вселенной совершенство, а совершенное движение – это равномерное движение по кругу. Устройство Вселенной отражало природу богов, а потому не могло быть и мысли о каких-то отклонениях или нерегулярности. Увязка хаотичного движения планет с идеей о совершенных окружностях стала тогда одной из самых насущных философских проблем.

В IV в. до н. э. один из учеников афинской школы Платона – Евдокс – выступил с идеей концентрических сфер. Те, по которым двигались планеты, скользили над остальными, все вращаясь в разных направлениях, а Земля была в центре. В результате путь каждой планеты представлял кривую, напоминавшую восьмерку. Идея была хитроумной, но не слишком точно отображала реальное движение планет. Тогда в III в. до н. э. математик Аполлоний, работавший в Александрии, придумал нечто лучшее – эпициклы. В его представлении планеты описывали петли – другими словами, описывали круг, центр которого двигался при этом вокруг Земли.

Это объясняло, почему планеты время от времени замедляют и ускоряют свое движение и почему иногда кажется, что они движутся в обратном направлении.

Теория работала, потому что и в самом деле имела некоторое отношение к реальности. Когда мы наблюдаем планету, она обращается вокруг Солнца одновременно с Землей, и видимое ее движение есть сочетание двух окружностей – орбиты планеты и нашей собственной орбиты. Когда мы смотрим на Меркурий или Венеру, которые ближе нас к Солнцу, видимое их движение есть комбинация нашего пути вокруг Солнца (больший круг) и орбиты планеты (меньший круг). Когда мы смотрим на планеты, которые находятся дальше от Солнца, чем Земля, – Марс, Юпитер и Сатурн, – то мы сами делаем петлю. Наш путь вокруг Солнца накладывается на больший круг – орбиту планеты. Аполлоний ничего этого, конечно, не знал. Он просто пытался выстроить геометрическую модель, которая могла бы объяснить видимые с Земли пути планет.

Можно довольно просто перевести эту модель на язык зубчатых колес. Если вы хотите смоделировать, скажем, движение Венеры, вам нужен большой диск, который вращается со скоростью Земли вокруг Солнца (или Солнца вокруг Земли с геоцентрической точки зрения). Еще вам нужна меньшая шестерня, которая вращается вокруг этого диска, – она изображает путь Венеры вокруг Солнца. Размер и скорость вращения этой меньшей шестерни относительно большого диска определяются величиной орбиты Венеры и скоростью ее движения по ней по сравнению с орбитой и скоростью Земли. Вообразите шпильку, торчащую на краю меньшего колеса: ее перемещение вокруг центра большого колеса и будет видимым движением Венеры. В астрономических часах эпохи Возрождения применялись рычаги с прорезью, чтобы передать это движение к стрелке зодиакального циферблата. Стрелка циферблата приводилась в движение валом, который поворачивался с помощью рычага с прорезью на конце, внешне слегка напоминавшего камертон. В эту прорезь входил штифт эпициклического колеса (большое центральное зубчатое колесо с внутренними зубьями. – Прим. ред.). Когда эпициклическое колесо описывало петлю, штифт скользил вверх и вниз по прорези, двигая рычаг и соединенную с ним стрелку с переменной скоростью.

Все необходимые скорости и размеры циклов и эпициклов могут быть выведены из прямых наблюдений за движением планет по небосводу. Птолемей, работавший в Александрии во II в., вывел соответствующие математические уравнения. Но и до него другие древнегреческие астрономы мыслили в сходном направлении, хотя их записи не сохранились.

Так могла ли в Антикитерском механизме для моделирования движения всех или некоторых планет использоваться эпициклическая передача? Надписи, которые Прайс первоначально отметил (но пренебрег ими) в «Передаточных механизмах греков», указывали в этом направлении: в них прямо упоминалась Венера, а также несколько «стационарных позиций» – моментов, когда планеты останавливаются и начинают двигаться в обратном направлении. Но это не все. Райт заметил, что выступ на большом колесе с четырьмя спицами представлял собой прочную квадратную трубку, прикрепленную к металлической пластине позади нее. Прямоугольная форма предполагала, что на нее насаживалось какое-то колесо с квадратным отверстием, не позволявшим ему проворачиваться вокруг центральной трубки. Именно этого и можно было ожидать, если предположить наличие эпициклической передачи на большом колесе – фиксированное колесо в центре, поворачиваясь, приводило в движение эпициклические шестерни. Это объясняет также и размер колеса с четырьмя спицами – оно должно было быть большим, потому что к нему крепились другие зубчатые колеса.