De zon, de maan en de planeten

Het tweeduizend jaar oude Griekse ‘Antikythera Mechanisme’ is veel vernuftiger dan gedacht. Het kon óók de variaties in de maanbeweging weergeven.

Uit een scheepswrak bij het Griekse eilandje Antikythera werd ooit een tweeduizend jaar oud instrument opgevist. Uit nieuw onderzoek van het ding, dat vandaag gepubliceerd is in Nature, blijkt het in technisch opzicht vernuftiger dan elk ander instrument dat in de duizend jaar daarna werd gemaakt. Het multidisciplinaire team van Amerikaanse, Britse en Duitse wetenschappers heeft ook vastgesteld dat dit ‘Antikythera Mechanisme’ gemaakt is tussen 150 en 100 vóór Christus.

Het instrument was in 1901 door sponsduikers gevonden als een gecorrodeerde massa van bronzen tandraderen en fragmenten van bronzen platen. Het zat in een houten kastje van circa 31 x 19 x 10 centimeter, dat met twee deurtjes werd afgesloten. Sommige onderzoekers dachten dat het om een astrolabium ging, een antiek navigatie-instrument, maar anderen meenden dat de oude Grieken nooit zoiets verfijnds hadden kunnen maken. Pas in de jaren vijftig, toen de Amerikaans-Britse wetenschapshistoricus Derek de Solla Price (1922-1983) zich ervoor ging interesseren, kwam er meer duidelijkheid – en verbazing.

De houten delen waren toen al verpulverd, terwijl de rest in stukken uiteen was gevallen. Price liet de fragmenten met röntgen- en gammastraling ‘doorlichten’ om verborgen inscripties te ontcijferen en de inwendige bouw te achterhalen. In zijn klassiek geworden publicatie, Gears from the Greeks (1974), suggereerde Price dat het mechanisme bedoeld was voor het weergeven van de bewegingen van zon en maan, de opkomst en ondergang van heldere sterren en mogelijk ook van belangrijke cycli in de zon-maankalender. Doordat van de tandraderen en inscripties alleen fragmenten waren overgebleven, bleef de specifieke functie van het instrument echter onduidelijk.

In de afgelopen tien jaar hebben andere onderzoekers zich met verfijndere technieken aan een nauwkeuriger reconstructie van het Antikythera-instrument gewaagd. Mike Edmunds en zijn collega’s schrijven nu in Nature dat zij bij het onderzoek van de 82 fragmenten gebruik maakten van driedimensionale röntgen-computertomografie en digitale hogeresolutiefotografie. Hiermee kon tweemaal zoveel tekst worden worden ontcijferd als bij het onderzoek van Price en konden dertig (fragmenten van) raderen worden opgemeten. Zeven hypothetische raderen waren nodig om het geheel ‘sluitend’ te krijgen.

De onderzoekers hebben op de voorzijde van het instrument twee concentrische schaalverdelingen gevonden. Op de binnenste werden via wijzers de positie van zon en maan in de dierenriem aangegeven, terwijl met de maanwijzer mogelijk ook de maanfasen werden getoond. De buitenste schaalverdeling droeg de namen van de maanden in de Egyptische kalender en was bedoeld om het Egyptische jaar van 365 dagen in de pas te houden met het werkelijke (tropische) jaar, dat een kwart dag langer duurt. Deze schaalverdeling kon daartoe worden verdraaid. Op de voorzijde werden verder woorden gevonden die zouden kunnen betekenen dat het instrument ook tandraderen heeft gehad voor het weergeven van de beweging van planeten.

Op de achterzijde van het instrument werden twee wijzerplaten geïdentificeerd waarop belangrijke cycli of perioden in de vroegere zon-maankalender werden weergegeven. Op de bovenste wijzerplaat waren dat de cyclus van Meton (een periode van 19 jaar om de maankalender in te passen in de zonnekalender) en de cyclus van Callippus (vier Meton-cycli die nog beter aansloten bij de lengte van het zonnejaar) en op de onderste de Sarosperiode (een 18-jarige regelmaat in de terugkeer van zons- en maansverduisteringen, ontdekt door de Babyloniërs). Behalve voor het berekenen van de kalender – in de oudheid van groot belang voor de landbouw en religieuze festiviteiten – werd het instrument dus ook gebruikt voor het voorspellen van zons- en maansverduisteringen.

Een van de opmerkelijkste ontdekkingen was die van een ingenieuze pin- en sleufverbinding tussen twee tandraderen die een periodiek veranderende beweging creëerde. Deze constructie zou zijn gebruikt om (aan de voorzijde) de belangrijkste variatie in de beweging van de maan te kunnen weergeven – een gevolg van de elliptische vorm van de maanbaan. Deze variatie was ontdekt door Hipparchus, een astronoom die in de tweede eeuw v.C. op Rhodos werkte. Misschien was Hipparchus wel bij het ontwerp van het instrument betrokken: er zijn aanwijzingen dat het schip dat rond 70 v.C. bij Antikythera zonk van Rhodos was gekomen.

Pas zo’n duizend jaar later zouden in de wereld van de islam vergelijkbare – maar veel eenvoudiger – ‘mechanische kalenders’ verschijnen. Misschien is de Griekse kennis op de een of andere manier doorgesijpeld naar de wereld van de islam, maar het is ook mogelijk dat men hier weer – letterlijk – het wiel heeft uitgevonden.