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Kosmos des Antikythera-Mechanismus enträtselt

Forscher rekonstruieren Mechanik hinter der Planetenuhr des antiken Himmelscomputers

Antikythera-Mechanismus
Einem Forscherteam ist es gelungen, die Funktion und Mechanik der Frontseite des Antikythera-Mechanismus zu entschlüsseln. © Juanxi, 2020 Tony Freeth

Genial und einzigartig: Der Antikythera-Mechanismus war noch komplexer und astronomisch ausgefeilter als bislang vermutet. Darauf deutet nun die Rekonstruktion seines vorderen Räderwerks hin. Sie enthüllt erstmals, wie der antike Himmelscomputer die Bewegungen der Planeten am Himmel nachvollzog und welche mechanischen Lösungen dahintersteckten. Dies liefert ganz neue Einblicke in das kosmische Weltbild und die Technologie der antiken Griechen.

Der 1901 in einem antiken Schiffswrack entdeckte Antikythera-Mechanismus gilt als das komplexeste Gerät der Antike – und er gibt bis heute Rätsel auf. Klar scheint, dass dieses Ensemble aus mehr als 30 Zahnrädern, Zifferblättern und Zeigern eine Art analoger Himmelscomputer war – es zeigte auf seiner Rückseite die Zyklen und Finsternisse von Mond und Sonne, kalkulierte Daten olympischer Spiele und des Kalenders. Das bestätigen 2016 auch Tomografien, die Teile von Inschriften auf der Innenseite der Fragment sichtbar machten.

Rätsel um die Frontseite

Doch ein Rätsel bleibt: die Vorderseite des schuhkartongroßen antiken Geräts. Aus den rekonstruierten Inschriften geht zwar hervor, dass dort die Bewegungen von Mond, Sonne und den fünf in der Antike bekannten Planeten aus geozentrischer Sicht angezeigt wurden. Wie präzise diese Anzeige aber war, welche Merkmale der Bahnbewegungen sie erfasste und wie das Ganze mechanisch umgesetzt wurde, war bislang unklar. Existierende Nachbauten gingen daher von einer eher einfachen und generalisierten Darstellung aus.

Das Problem: Von der Frontseite des Antikythera-Mechanismus sind nur wenige Teile erhalten. Das große A-Fragment besteht primär aus dem radförmigen Hauptgerüst des Räderwerks, verrät aber nur wenig über das mechanische Innenleben. Das kleinere Fragment D besteht aus einer Scheibe, einem Zahnrad mit 63 Zähnen und einer Platte mit jeweils unklarer Funktion. Hinzu kommt: Der Raum für Zahnräder im Inneren des Kastens ist extrem begrenzt.

Inschrift
Mittels Röntgen sichtbar gemachte Inschrift mit Informationen zu den Planeten. © 2005 X-Tek Systems

Ringe statt Zeiger

Jetzt könnten Tony Freeth vom University College London und sein Team das Geheimnis der Planetenanzeige des Antikythera-Mechanismus gelüftet haben. Durch eine Kombination von tomografischen Analysen der Fragmente und Inschriften, mathematischen Berechnungen und astronomischen Daten gelang es ihnen, die mögliche Struktur des Front-Räderwerks zu rekonstruieren.

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Den ersten Hinweis dazu lieferten Textfragmente einer Art Bedienungsanleitung der Planetenanzeige. In dieser waren die Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn erwähnt, aber auch, dass sie nicht über Zeiger, sondern über ein System von Ringen auf der Frontseite dargestellt wurden. Ausgehend von dieser Information versuchten Freeth und sein Team, die mechanischen Gegebenheiten mit dem astronomischen Himmelsmodell der antiken Griechen zu vereinbaren.

Inschrift verrät antikes Wissen über Planetenbewegung

Das Problem dabei: Weil die Griechen von einem geozentrischen Weltbild ausgingen, vollführten die Planeten aus ihrer Sicht Schleifen und Kehrtwenden am Himmel. Die antiken Astronomen erkannten, dass sich diese Zyklen durch die Kombination von zwei Kreisbewegungen annähernd reproduzieren ließen – eine kleinere Kreisbahn bewegt sich dabei um einen auf einer größeren Kreisbahn rotierenden Punkt. „Das war eine Erkenntnis von bemerkenswerter Tragweite“, erklärt Freeth.

Den entscheiden Hinweis für die Rekonstruktion erhielten er und sein Team aus einer 2016 entzifferten Inschrift auf der Innenseite der Frontabdeckung. Dort tauchten die Planetennamen jeweils in Kombination mit Zahlen auf – beispielsweise für die Venus 442, für Saturn 462. Diese Zahlen kennzeichnen Abschnitte in den synodischen Perioden der Planeten – Intervalle, in denen sich bestimmte Positionen oder Begegnungen der Himmelskörper wiederholten.

Räderwerk
Neue Rekonstruktion der komplexen Mechanik im Inneren des Antikythera-Mechanismus. © 2020 Tony Freeth

Komplexes Schaltgetriebe

Mithilfe dieser Zahlen konnten Freeth und sein Team nun mathematisch ausrechnen, auf welche Weise und mit wie vielen Zahnrädern und Zähnen der Antikythera-Mechanismus diese Intervalle reproduzierte und anzeigte. Wie sie herausfanden, waren dafür die große Zahlen der Planeten auf geniale Weise in Primzahlfaktoren zerlegt, die wiederum durch einzelne Zahnräder repräsentiert waren.

„Wir konnten beispielsweise Teile der Fragmente A und D einem Mechanismus für die Venus zuordnen, der die 462-Jahres-Periode des Planeten exakt wiedergibt“, berichtet Freeths Kollege David Higgon. „Das 63-zähnige Zahnrad spielte dafür eine entscheidende Rolle.“

Das Ergebnis ist ein komplexes System aus sieben Zahnrädern mit Arretierungen und Verbindungsstreben, die ein variables und sowohl direktes wie indirektes Ineinandergreifen des Räderwerks ermöglichte – vergleichbar einem komplexen Schaltgetriebe. Das mechanische Ensemble ist zudem so kompakt, dass es problemlos in den zur Verfügung stehenden Platz im Gehäuse gepasst hätte, wie die Forscher erklären.

Der antike Kosmos auf einen Blick

Damit könnte nun die Vorderseite des Antikythera-Mechanismus ihr Geheimnis preisgegeben haben. „Frühere Forschung hat die Genialität der hinteren Skalenscheiben enträtselt, wir zeigen nun die Fülle des auf der Vorderseite gezeigten Kosmos“, sagt Freeth. „Unseres ist das erste Modell, dass alle physischen Belege mit den Beschreibungen der Inschriften auf dem Mechanismus in Einklang bringt.“

Konkret zeigte die Frontseite demnach die Phasen des Mondes und die Position der Sonne an, aber auch die Umläufe und synodischen Phasen der Planeten – beispielsweise wann die Planeten in Opposition zur Sonne stehen, ihre scheinbare Richtung wechseln oder einander begegneten.


The Antikythera Cosmos from Tony Freeth on Vimeo.

„Unsere Arbeit enthüllt den Antikythera-Mechanismus als wunderschönes Konzept, das durch überragende Ingenieursleistung in ein geniales Gerät übersetzt wurde“, konstatieren die Wissenschaftler. „Dieses Gerät stellt all unsere Vorannahmen über die technologischen Fähigkeiten der alten Griechen in Frage.“ (Scientific Reports, 2021; doi: 10.1038/s41598-021-84310-w)

Quelle: University College London

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