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设计气象仪器 值得“如琢如磨”
发布时间:2018-10-31 07:10:24    来源:中国气象报    编辑:chenjing    作者:埃夫西米奥斯·尼可拉狄斯

安提凯希拉装置之精巧,改变了人们对古希腊哲学和历史的认识,也给现代气象工作者以思考:气象仪器的精进空间,到底有多大?

古希腊哲人西塞罗、数学家阿基米德,都制作过一些反映天体运行的装置。2000多年后,1900年,希腊安提凯希拉的渔民在潜水时偶然寻到一种洗涤剂原料,意外发现了一艘罗马沉船。

当发现这是一艘约于公元前65年沉没的货船时,希腊当局立即组织打捞抢救,最先是组织渔民进行打捞,几个月后,希腊海军也加入进来。打捞出的宝物十分丰富,包括著名的“哲学家之颅”。除此之外,还打捞出一个底部有齿轮的器皿,以及它的82个残片。它被命名为安提凯希拉装置。但当时人们关注的焦点在雕塑上,它没有引起重视。

多年之后,陆续有些科学家注意到这个被放置在博物馆角落里的装置,开始研究它到底是什么。1905年,德国人艾伯特·雷姆认为这是一个天体仪器;上世纪三十年代起,一位海军军官和他的孙子持续研究,确认它是天文仪器。上世纪五十年代,科学家德里克·普赖斯通过光线照射,发现装置内部还有齿轮,并对照该装置制作了模型,撰写了《古希腊齿轮》。自此,这个设备扬名海外,被很多人称为“机械宇宙”。

2005年,由天文、考古科学家以及企业界组成的跨学科研究团队,通过三维成像技术,做出安提凯希拉装置的原型。

它是个约为A4纸大小的盒装装置。正面有一个表盘,显示黄道带,可以展示到1947年太阳和月亮的位置。其中一根指针指着古埃及太阳历,旋转侧面把手,转到指定的一天,黄道带上就会显示那天的太阳和月亮状态。另外还有5根指针,能够显示5大行星的运动位置。很多天体运行的轨迹并不是有规律的圆形,怎样能用齿轮反映呢?通过探查内部金属,科学家发现,一些齿轮被做成不规则形状,以此可以展示天体椭圆形的运动轨迹。

在这一面,还有很多铭文字符。这些历史记载竟然还包括日历与天气的关系。比如12月开始变冷,风从北边吹来,6月开始变热,风从南边吹来等。科学家推测,那时的人们据此组织农事活动。

装置另一面有两个表盘,其中一个是一种基于太阴周期的月历。太阴周期以19年(235个朔望月,即阴历月)为一循环,可以进行阴历和阳历转换,以此可以判断季节转换。这个表盘中还有个更小的刻度盘,用以显示哪一年可以开奥运会。当时运动会并不是每四年一次,而是需要计算,把指针拨到指定年份,就可以看到还有几年开奥运会。另一个表盘是螺旋形的,用以预测和记录日食、月食,上面的铭文还显示出日食、月食几时开始几时结束。

残片上有很多字母和铭文,但仅有五分之一能够辨识。这些字母和铭文包括装置的说明书。科学家依稀辨识出“地球”一词。的确,在残片中,还有个大轮盘,科学家猜测它应该连接着展示地球的系统。可惜,没有更多残片可供研究了。

去年,一支国际团队又奔赴现场开始打捞。最新的进展是,他们找到了一个可以和现有残片匹配的残片,通过X射线,发现残片上有太阳神的信息,具体功能还在研究中。

我们以前认为古希腊文明很高超,但并没有想到他们竟有如此精密的仪器。安提凯希拉装置改变了人们对古希腊哲学和历史的认识。19世纪之前,大家普遍认为古希腊文史哲工作者瞧不起手工工作者,但看到当时的手工业,竟然能把理论如此炉火纯青地运用到实践中,人们开始重新认识古希腊。

更重要的是,安提凯希拉装置的发现,让人类科技史的研究几乎向前推进了500年。包括基于天文周期的气象预测,也令人叹为观止。同时期的考古还发现公元前古希腊就有测风塔,在没有望远镜的情况下,他们并不是基于科学观测来预测风,而是基于天文周期进行预测,同样令人惊叹。

这也给现代气象工作者以启示,除了大气机理、气象预报业务的不断研究和精进,气象仪器也值得花大力气研发和打磨。(作者系国际科技史学会前主席、国际科学史研究院院士 中国气象报记者孙楠整理报道)

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