In einem Schiffswrack voller griechischer Kunstschätze fand sich auch ein antiker Analogrechner, der seiner Zeit um mehr als tausend Jahre voraus war. Was wissen wir über den „Antikythera-Mechanismus“?
Mehr Zahnräder!“ Ein seltsamer Trinkspruch, werden sich die Gäste eines Athener Hotels gedacht haben, wo einige Ausländer im September 2005 sich Abend für Abend in dieser Weise zuprosteten. Doch die Gruppe um den britischen Mathematiker und Dokumentarfilmer Tony Freeth feierte nur ihr Tagwerk. Im Akkord durchleuchteten sie damals im Athener Nationalmuseum die Bruchstücke eines Klumpens korrodierter Bronze aus dem Antikythera-Fund (siehe „Bitte einen Hermes …“) mit einem eigens aus England herbeigeschafften, acht Tonnen schweren Röntgentomographen. Und das war es, was ihre hochaufgelösten Bilder hauptsächlich zeigten: Zahnräder.
Nun kannten die Griechen das Prinzip der Übertragung von Drehbewegungen durch Zahnräder spätestens im 4. Jahrhundert v. Chr. Doch das waren vorwiegend grobe Konstruktionen, wie sie vielleicht in Mühlen zum Einsatz kamen. Der Antikythera-Mechanismus dagegen hatte – nach seinem plattgedrückten Rest zu schließen – gerade einmal die Abmessungen eines großen Buches. Und in ihm griffen metallerne Zähne von lediglich anderthalb Millimeter Länge ineinander.
Zu welchem Zwecke allerdings, das war im September 2005 erst ungefähr klar. Zwar hatte der Altphilologe Albert Rehm bereits 1905 erkannt, dass es sich um ein astronomisches Rechengerät handeln muss. Und ein halbes Jahrhundert später analysierte der britische Wissenschaftshistoriker Derek de Solla Price (1922 bis 1983) die ersten Röntgenaufnahmen von einigen der über zwanzig Fragmente, in die der Klumpen inzwischen zerfallen war. Er erkannte, dass das Räderwerk einst in einem flachen Holzkasten montiert war, von einer seitlichen Kurbel in Bewegung gesetzt wurde und mehrere Zeiger auf beiden Seiten des Apparates ansteuerte.
Auf der Vorderseite fand Price eine kreisförmige doppelte Skala, auf der Reste griechischer Namen von Monaten und Tierkreiszeichen zu erkennen waren sowie zwei Zeiger, die offenbar das Datum und die Position des Mondes im Jahreslauf anzeigten. Aus der Anzahl der Zähne einiger Zahnräder leitete Price ab, dass der Erbauer des Mechanismus offenbar die Beobachtung der Babylonier in Mechanik umgesetzt hatte, dass 19 Jahre fast genau 235 sogenannten synodischen Mondumläufen entsprechen, also Zeitspannen von einem Vollmond zum nächsten. Astronomen nennen dies den Metonischen Zyklus.
Eine Himmelstheorie in Bronze …
Nun läuft der Mond aber nicht gleichförmig über den Himmel. Die alten Griechen konnten zwar nicht wissen, warum das so ist – dass Gestirne im Allgemeinen auf Ellipsen laufen, erkannte erst Johannes Kepler im 17. Jahrhundert -, doch beobachten konnten sie es. Die Position des Mondes vor den Tierkreiszeichen im Jahreslauf hätte der Erbauer des Antikythera-Mechanismus aber unmöglich korrekt angeben können, wenn sein Getriebe nur aus verschieden großen Zahnrädern auf festen Achsen bestanden hätte. Daher vermutete Price, wie schon Rehm vor ihm, dass es in dem Apparat auch Zahnräder geben müsse, deren Achsen auf anderen Rädern sitzen, sogenannte Epizykelgetriebe. Bereits Apollonios von Perge (gestorben um 190 v. Chr.) hatte sich die beobachtete Bewegung der Gestirne durch kosmische Epizyklen erklärt, also Kreisbahnen, deren Zentren auf anderen Kreisbahnen verlaufen. Diese Theorie war die allgemein anerkannte, bis Keplers Ellipsen eine bessere lieferten. Sollte der Erfinder des Antikythera-Apparates also die Himmelstheorie des Apollonios in bronzene Feinmechanik übertragen haben?
Video: Rekonstruktion des Antikythera-Mechanismus
Das Vorhandensein eines Epizykelgetriebes für die Anzeige der Mondphasen konnte Michael Wright nachweisen, ein Kurator am Londoner Science Museum, der 1989 die ersten tomographischen Röntgenaufnahmen der Fragmente auswertete. Außerdem fand Wright Näheres über die obere der beiden Anzeigen auf der Rückseite des Apparates heraus: Ihre Skala war nicht etwa konzentrisch, wie Price geglaubt hatte, sondern spiralförmig aufgewickelt. Wright vermutete auch, was dort angezeigt wurde: die Abfolge der 235 Monate des Meton-Zyklus.
… oder ein tragbares Planetarium?
Anderes deuteten sowohl Price als auch Wright nach heutigem Kenntnisstand falsch oder unzureichend. Und auch der genaue Funktionsumfang des Gerätes blieb unklar. Auf der vorderen Anzeige war noch Platz für heute verlorene Zeiger und Zahnräder zum Stand der Sonne und der fünf in der Antike bekannten Planeten. War der Apparat demnach dazu da, die Position der Gestirne zu einem Zeitpunkt im Meton-Zyklus anzuzeigen? Handelte es sich also um eine Art Taschen-Planetarium?
Wozu der Mechanismus tatsächlich imstande war, wurde erst mit den Analysen Tony Freeths deutlich. Sein Team konnte zuvor unbekannte Fragmente untersuchen, die inzwischen im Magazin des Athener Museums aufgetaucht waren, und mit einer Ausnahme die Funktion aller 30 erhaltenen Zahnräder klären. Danach bestand kein Zweifel: Der Schöpfer des Apparates muss ein Genie gewesen sein.
Eine Gebrauchsanweisung war auch dabei
Denn es bestätigte sich nicht nur, dass tatsächlich ein Epizyklen-Mechanismus den Mondzeiger periodisch schneller und langsamer antrieb. Es fand sich dabei auch eine Vorrichtung, die diese Änderung noch einmal leicht variierte. Damit erfasste der Apparat nicht nur die Folgen der Elliptizität der Mondbahn, sondern auch der Tatsache, dass auch die Lage dieser Ellipse sich langsam verschiebt.
Aber es kam noch besser. Dank einer Spezialkamera, die das Freeth-Team ebenfalls nach Athen geschafft hatte, sowie einer aus der Computerspieltechnik stammenden Software zur Oberflächenmodellierung vervielfachte sich die lesbare Menge des eingravierten griechischen Textes. Teile davon gehörten offenbar zu einer Gebrauchsanweisung auf der Vorderseite des Apparates, was belegt, dass dies kein Instrument für Spezialisten war, sondern ein Hightech-Produkt für wohlhabende astronomische Laien.
(Drei der 82 bekannten Bruchstücke des Antikythera-Mechanismus. Das größte Fragment (Mitte) misst 18 mal 15 Zentimeter und enthält die meisten Getriebeteile)
Kurbeln bis zur nächsten Finsternis
An einer Stelle des neuen Textes auf der Rückseite fand sich zum Beispiel das Wort „heliki“, der Dativ von „helix“ (Spirale), und weiter „tmemata 235“ (235 Einteilungen). Das bestätigte Wrights Interpretation einer aufgewickelten Skala für die 235 Monate des Meton-Zyklus. Ein kleines Ziffernblatt daneben zeigte zudem an, welche der vier panhellenischen Wettkämpfe – darunter auch die Olympischen Spiele – gerade anstand, wenn der aktuelle Monat eingestellt war.
Fast noch wichtiger aber war die Entdeckung und Entzifferung von Zeichengruppen auf der unteren, ebenfalls spiralförmigen Skala: Sie verteilen sich darauf in einem Muster, das gut zu einer Abfolge von Sonnen- und Mondfinsternissen passt, die nach 223 lunaren Monaten annähernd wiederkehrt, dem sogenannten Saros-Zyklus. Dies war also kein bloßes Planetarium, sondern ein analoger Computer zur Vorhersage von Finsternissen: Man setzte per Kurbeldrehung den Zeiger der metonischen Skala auf den aktuellen Monat, drehte dann weiter, bis der Zeiger der Saros-Skala auf eine Finsternis zeigte. Die Inschrift dort verriet einem Art und Stunde dieses Ereignisses. Nun drehte man weiter, bis auf der Vorderseite Sonnen- und Mondzeiger zur Deckung kamen oder in entgegengesetzte Richtungen zeigten, und las an dem Datumszeiger den Tag der Finsternis ab.
Video:
Die Spur führt nach Syrakus
Doch es bleiben Fragen: etwa die nach Herkunft und Alter des Wunderwerks. Die verwendeten Monatsnamen deuteten auf Korinth oder eine ihrer Kolonien, darunter Syrakus, die Heimat des großen Archimedes (um 287 bis 212 v. Chr.). Aufgrund der Buchstabenform hielt man lange ein Baujahr zwischen 100 und 150 v. Chr. für wahrscheinlich. Doch 2014 zeigten zwei amerikanische Forscher, dass die Finsternisvorhersage am besten für eine Saros-Periode funktionierte, die im Jahr 205 v. Chr. begann. Tony Freeth kam wenig später zu einem ähnlichen Ergebnis. Das rückt den Apparat in die Lebenszeit des Apollonios von Perge und provoziert die Frage, ob die Epizyklentheorie wirklich eine theoretische Idee war oder eher eine, die der mechanischen Nachahmung des Himmelsgeschehens entsprang. Und es rückt ihn näher zu Archimedes, der sich antiken Quellen zufolge auch mit astronomischen Mechaniken befasst hat.
Doch außer vagen Erwähnungen ist von Archimedes’ Geräten ebenso wenig erhalten wie von denen anderer altgriechischer Ingenieure. Das Antikythera-Gerät ist überhaupt das einzige Stück antiker Zahnradmechanik, das auf uns gekommen ist. Umso verblüffender, was es uns über den Stand der antiken griechischen Technologie verrät. Zwar gibt es Belege für – viel einfachere – mechanische Realisationen etwa des Meton-Zyklus im spätantiken Byzanz und im islamischen Mittelalter. Doch Geräte, die es an Komplexität und Präzision mit dem Antikythera-Mechanismus aufnehmen können, sollten erst im spätmittelalterlichen Europa wieder gebaut werden. „Hätte dieses Exemplar nicht überlebt“, schrieb Tony Freeth, „würden die Historiker denken, es hätte damals gar nicht existieren können.“
Aber wie konnte eine solche Technik in Vergessenheit geraten? Hätten die alten Griechen die Fertigkeiten, die der Antikythera-Mechanismus verrät, nur konsequent weiterentwickelt, meinte einmal der Science-Fiction-Autor Arthur C. (Suche nach weiteren Überresten des Mechanismus von Antikythera (Videos))
Video:
Clarke, hätte die industrielle Revolution tausend Jahre früher beginnen können – „und anstatt am Mond herumzudümpeln, wären wir nun bei den näheren Sternen“.
Literatur:
Atlantis und Lemuria: Legenden und Mythen oder versunkene Hochkulturen der Vergangenheit? von Heinrich Kruparz
Die Entschlüsselung des Himmels: Der erste Computer – ein 2000 Jahre altes Rätsel wird gelöst von Jo Marchant
Die Evolutionslüge. Die Neandertaler und andere Fälschungen der Menschheitsgeschichtevon Hans-Joachim Zillmer
Quellen: PublicDomain/faz.net vom 28.09.2015
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