作者│吴俊辉（台湾大学物理系暨天文物理所教授，剑桥大学宇宙学博士）
天时地利人和的巧妙结合
1900年的一场连续狂风，将一艘海绵采集船意外地吹到隶属古希腊帝国的安提基瑟拉岛（Antikythera），当渔工们穿上1837年甫发明、引发史上首例潜水夫病的新型负重潜水衣，准备一探这不明水域的海底世界时，赫然发现一大批沉水腐坏多年的古物。诸多大型铜像及古物经修复后，旋即成为雅典国立考古学博物馆中的新焦点，但其中有只小木箱被冷落在角落长达 数个月，直到箱壳乾裂才掀起百年来的科学史震撼教育。
跨越时空的天文齿轮
多年前我曾在希腊见过安提基瑟拉仪几块较大的残片，它的齿轮表徵以及与黄道十二宫有关的铭文，让许多学者一开始就认为它源自两千多年前，且和天文有关，但也有人认为那是较近代的航海仪器。它经拼凑后的总高度大约是二十公分，传统的Ｘ光透视摄影显示它内含许多齿轮，后来经过碳14定年测定及考证铭文等多方面研究，确定它大约是西元前二世纪左右的天文仪器，於西元前一世纪时，随著一艘由亚洲驶往义大利、约三百吨的商船沉没。
但这有什麼特别的吗？
史载最早的天文仪器大概非日晷莫属，在中国、古埃及、希腊等都有记载及出土，但这些千年仪器都没有齿轮！安提基瑟拉仪算是目前西方所发现最早「有齿轮」的天文仪器。
带有齿轮的天文仪器中第二早的，是晚它约七百年（约西元五世纪）的拜占庭日晷仪，再来是西元十一世纪、伊斯兰文化中的齿轮日历，而钟表科技在欧洲盛行则已是西元十三、十四世纪了。显然这期间有数百年的历史竟都无据可考！虽然西元前四世纪的亚里斯多德及西元前三世纪的阿基米德就曾提及齿轮，但当时的文献上都不见齿轮在天文上的应用。
古今高科技的对决
拜二十一世纪的现代科技之赐，特殊X光机的3D透视技术精确地定位出这个锈蚀甚深的铜制品内部的齿轮组，它们的结构远比想像中复杂。目前该研究已有两篇论文先后於2006及2008年在国际顶尖期刊《自然》上发表，揭露该仪器不可思议的精密程度（可参见http://www.antikythera-mechanism.gr）。
安提基瑟拉仪内部共有三十个齿轮，再搭配上五个被认为已遗失的齿轮，科学家相信它能如同极复杂的计算机般运作，以指针精确显示日、月以及两者间复杂的关系，例如日月蚀发生的时机、十九个阳历年间所含的七个阴历闰月、月球椭圆轨道拱点线近九年的退行周期等，甚至能指出每四年一次的奥运举办地。它堪称是两千年前的高科技，也因此被冠上「史上首台计算机」的美名。然而由於齿轮数甚多，因此推导出以上结果的过程，就像在解一道由古人所出的难题，相当考验当今科学家的联想力。
齿轮间的玄机
它的齿轮组颇为复杂，有差速轮，也有非同轴轮以呼应月球在椭圆轨道上忽快忽慢的行为。众齿轮中有两个的齿数分别为235及127， 分别就是十九个阳历年的朔望月总数（12×19+7）、以及恒星月总数（235+19）的一半。科学家也发现，若再外加数个齿轮，便能让它再计算出其他行星的运行。若非熟稔天文，绝不可能找到这些关联！该仪器的精巧程度，显然和已知的西方科学史有至少千年的落差，这实在令人兴奋无比，也重新开启了古希腊天文知识之窗。
洋人真的比较聪明？
讲到这里，当然要拿东方文明中的天文成就来交叉比对一下。
中国早在西元前四世纪（战国时代）即发明浑象（又称浑天仪），可演示天体的运行；而在西元二世纪初，张衡更以水力驱动齿轮组，让浑象能与天地同步运行。东方创造的是可以自动运行的3D版仪器，安提基瑟拉仪则较像是手动的2D版。此外，关於每十九年有七个闰月的规律，在西方最早是由希腊数学家默冬（Meton，西元前五世纪）所发现，据此所制定的历法因此称做默冬历；而东方则是在大约同一时期（中国的战国时代）的阴阳历中，出现相同的规范。所以你说是谁比较聪明呢？
安提基瑟拉仪虽已出土一百多年，但我们得以深入研究它，则是在二十一世纪拜科技之赐才真正开始，目前由跨领域团队所领导的AMRP计画（Antikythera Mechanism Research Project）正在持续探索中，好戏才正要开始！
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●本文选自《BBC知识国际中文版》第23期（2013年7月号）。版权所有，转载请注明出处。