姜啟明
姜啟明
【新三才首發編譯】在這個充滿鐘錶的世界中，很容易忽略的是，構成一個手錶運動的齒輪、珠寶、杠杆和螺絲是如此精緻的分類並組合在一起。但是一旦當你邂逅Van Cleef & Arpels的午夜渾天儀，你會情不自禁的慢下腳步。你進而會止住腳步，端詳機械和藝術之間優雅的相互作用，一個幾乎不可能的微小的太陽系圍繞著錶盤精確而和諧的運動著。如果你盯著這個手錶29年，你會看到土星在錶盤周圍完成一個完整的公轉。如果你有幾分鐘，請參加我們這個短暫的旅程，探索午夜渾天儀是如何誕生的。
I.術語的世界
在現代英語中，我們使用術語「Planetarium」來描述太陽系的可動機械模型，有時又稱為「渾天儀」，或是通過光源投影太陽系圖像的劇院，也就是「天文館」。然而，還有一個不太常用的術語：「Orrey」。Orrey一詞源於Orrey的第四個伯爵（查理斯·波義耳），他是一個愛爾蘭的貴族，並在1704年得到了一個太陽系的渾天儀模型。「Orrey」更具體地用於指代太陽系的機械模型，但是這些模型仍然屬於行星天體的範疇。Orrey可以進一步分為地球渾天儀和和月球渾天儀，其中前者關注地球圍繞其軸和太陽（以說明季節的變化）的旋轉，後者顯示月球繞地球的旋轉。
II.渾天儀的典型例子
Antikythera渾天儀碎片，圖片由Antikythera渾天儀研究專案友情提供
在1900年，一個已知最早的天文電腦（即渾天儀，也可能是第一台電腦）是海底潛水夫在希臘海島Antikythera海岸的一個沉船中發現的。值得注意的是，這種裝置，被稱為Antikythera渾天儀，可追溯到西元前80年，比已知的基於齒輪的天文學渾天儀早了1000多年。Antikythera渾天儀能夠跟蹤太陽系的週期，其精密齒輪比非常接近用於天文計算的黃金比率。雖然該模型用於從地球視角展示天體，但它並不傾向於地心（以地球為中心）或日心（以太陽為中心）的行星排列。
太陽系的中心話題當然是頗具爭議的。早在西元前297年，薩摩斯的Aristacrchos就已經正確地說出太陽是太陽系的中心。然而，近兩千年來，「日心說」的支持者為他們的信仰而被迫害。
在Antikythera被發現的時候，歷史學家和科學家懷疑該設備的真實性。它似乎比西元前80年人類能達到的技術能力複雜得多。無論如何，通過對從沉船回收的碎片以及證實類似裝置存在的古文獻的分析，驗證了裝置的真實性。此外，CT掃描顯示裝置內的落款，可以準確地追溯到這一時間段。 （有關Antikythera渾天儀的更多圖片，請參閱HP Labs創建的Antikythera裝置的互動上傳。）
雖然不清楚它對古代海員的用途是什麼，但是相對於那個古老時代的科技發展而言，Antikythera渾天儀呈現出其技術的複雜性。
最近，由前倫敦科學博物館館長邁克爾·懷特（Michael Wright）的努力，使得這台古代天文電腦（渾天儀）再次引起了人們的關注。為了更好地理解它的功能，懷特在他倫敦郊外的家中複製了一台Antikythera渾天儀。通過X射線成像技術，懷特能夠推斷渾天儀內輪的正確排列以及顯示19年的Metonic Cycle（默冬週期），這是一種曾經用於希臘，巴比倫和古代中國的日曆系統 。
Michael Wright展示他的Antikythera渾天儀複製件
懷特和另一組科學家Tony Freeth和Alexander Jones的工作表明了這個設備對於那個時代的科技而言是多麼先進：理論上講，Antikythera渾天儀也能夠預測月蝕週期。
在2014年9月，科學家再次在沉船上探險。科學家利用新的先進的水下輪廓技術，期望找到可能在沉船上存在的另一個複雜的基於齒輪的設備。這個假設是基於在一台設備上發現的多餘碎片，它由不同的金屬合金組成，看似是通過不同工藝製造的。
在Antikythera渾天儀問世很久以後，一個名叫Johannes Campanus（1220-1296）的天文學家領導了一個他前輩Ptolemy提出的天文定理的更關鍵的應用專案。 Campanus使用古代天文學家建立的原則，在一本名為「Tractatus de Sphaera」的書中描述了行星運動，該書專注於天體現象。
對於那個時代而言，這是一個不同尋常的舉動。和過去其他天文學家和科學家一樣，Campanus延續了把天文學未來的發展建立在已有知識基礎上這樣一個傳統。
在天文學領域（1543年），天文學家尼古拉·哥白尼提出了太陽系「日心說」——地球，水星，金星，火星，木星和土星在太陽周圍公轉（海王星，天王星 和冥王星還沒有被發現）。 當時成功運作的渾天儀都嘗試驗證這個理論。
在更近的歷史上，在1774年和1781年之間，皇家Eise Eisinga渾天儀由Eise Eisinga在荷蘭的Franeker建造出來。他本人是一個加工和清潔羊毛纖維的人。 當時，Eisinga建造了渾天儀，以證明太陽系內的行星在稱為兩星漸進的天文事件中不會發生碰撞。
當然，Eisinga是正確的。今天，這個證明可以通過一個精緻的電腦類比相當快速地給出。但是當時，Eisinga建造了一個巨大的結構，由橡木和超過10000個手工釘來固定。 一個擺鐘和九個重物來控制整個機構，花了七年時間來構建。
（待續）
（編譯：方愛德）
（責任編輯：姜啟明）
（文章來源：新三才編譯首發）
