Der rätselhafte Mechanismus von Antikythera

Ein astronomisches Räderwerk aus der Antike

Ein Report

von Walter Hain

   Kurz vor Ostern des Jahres 1900 fanden Taucher, die auf Schatzsuche aus waren, in der Nähe der griechischen Insel Antikythera, in etwa 40 Meter Tiefe, eine etwa 30 cm große vermoderte Holzschachtel, die einige stark erodierte Metallklumpen enthielt. Sie lag unter zahlreichen anderen Gegenständen, wie Münzen, Statuen und Gefäßen in einem alten Schiffswrack. Die Gegenstände gelangten ins Archäologische Nationalmuseum von Athen, wo sie im Jahr 1902 dem griechischen Archäologen Spyridon Stais in die Hände fielen. Er sah sich den Fund genauer an und kam zu dem Schluss, dass die Metallstücke aus Bronze sind und Teile eines komplizierten Mechanismus aus mehreren Zahnrädern darstellen. Er entdeckte eine Art Zifferblatt mit einer runden Skala und Schriftzeichen in griechischer Sprache. Sie gaben Hinweise auf den in der Antike gültigen Kalender, mit Sonne, Mond und den damals bekannten fünf Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn.

   Im Jahr 1958 entdeckte der Historiker Derek de Solla Price, von der amerikanischen Yale-Universität, den seltsamen Gegenstand im Athener Museum. Er stellte ebenfalls fest, dass es sich um eine astronomische Apparatur handelt. In einem Artikel im "Scientific American" im Jahr 1959 beschreibt der Historiker den Gegenstand erstmals ausführlicher. Der Gegenstand ist eine Art astronomische Uhr mit mehreren Zahnrädern unterschiedlicher Größe. Die auf dem Schiffswrack gefundenen Münzen und die Beschriftungen auf dem Mechanismus und dem Holzkasten deuten auf ein Alter von etwa 80 v. Chr. hin. Im Jahr 1971 konnte de Solla Price mit Hilfe von Röntgen- und Gammastrahlen den Gegenstand  erstmals komplett untersucht. Es stellte sich heraus, dass er ein Differentialgetriebe enthält, das als Ausgleich der Laufgeschwindigkeit der Zahnräder dient. Ein derartiges Getriebe wurde erstmals von Leonardo da Vinci entwickelt, es wurde 1832 wieder entdeckt und zum Patent angemeldet und erst 1896 erstmals in Kraftfahrzeugen eingebaut.

Der Mechanismus von Antikythera.

   Bei dem Mechanismus von Antikythera handelt es sich genauer um eine Art Astrolabium, das vermutlich erstmals vom griechischen Mathematiker Eratosthenes um 250 v. Chr. entwickelt wurde. In Europa war es erstmals 986 n. Chr. in Katalonien in Gebrauch. Ein Astrolabium ist ein System aus drehbaren Scheiben, die den Stand der Himmelskörper wiedergeben. Es wurde früher besonders in der Schifffahrt verwendet. Astrolabien waren aber nicht aus Zahnrädern aufgebaut. Sie funktionierten wie eine moderne handliche Himmelskarte für Amateurastronomen. Erst die wesentlich später entwickelten astronomischen Uhren verwendeten Zahnräder, um den Stand von Sonne, Mond und der Planeten anzuzeigen.

   Astronomische Uhren entstanden erst ab dem 14. Jahrhundert. Eine der ersten Uhren dieser Art baute der italienische Astronom Giovanni de´ Dondi in der Zeit zwischen 1348 und 1364. Leonardo da Vinci hatte davon ebenfalls Zeichnungen angefertigt. Diese Zeichnungen und die Beschreibungen von Dondi zeigen, dass diese Uhr aus 107 Teilen und aus Messing angefertigt war. Im Jahr 1630 ist die Uhr jedoch zerstört worden.

   Astronomische Uhren sind meistens relativ groß und wurden in Gebäuden, Kirchen und Türme eingebaut. Vorerst zeigten sie nur den Sonnenstand und die Mondphasen an, später auch die Positionen von Fixsternen und den Planeten. In den Jahren 1838 bis 1843 baute Jean Baptiste Schwilgué für den Straßburger Münster eine 18 Meter hohe astronomische Uhr, die Tagundnachtgleiche, Sonnenaufgang, Sonnenuntergang, Finsternisse, Planetenstandorte, Sternzeit und auch Schaltjahre wiedergeben kann. Sie war eine der ersten komplexen Rechenmaschinen und nicht mehr bloß eine Uhr als Zeitmesser.

   Astronomische Taschenuhren gab es erst ab 1504, als der Nürnberger Peter Henlein den dafür nötigen Federantrieb entwickelte und diesen in eine tragbare Uhr einbaute. Chronometer für die Schifffahrt entwickelten erstmals der Brite John Harrison 1735 und der Schweizer Uhrmacher Ferdinand Berthoud ab 1745. Harrisons erstes Modell war ein futuristisch aussehendes Monstrum, 84 cm hoch und 33 kg schwer und wurde nie eingesetzt. Erst ein weiteres wesentlich kleineres Modell mit 13 cm Durchmesser bewährte sich 1759 auf einer Schiffsreise.

   Wie kann ein derart kompliziertes, relativ kleines Räderwerk für astronomische Zwecke wie jenes das im Jahr 1900 vor der Küste von Antikythera gefunden wurde schon 80 v. Chr. existiert haben? Wo derartige Geräte doch nachweislich erst 1500 Jahre später von Uhrmachern mit präziser feinmechanischer Technik entwickelt wurden. De Solla Price hat vorerst an dem Gerät 27 Zahnräder gezählt, die aus einem Stück Bronzeblech von 2 mm Stärke angefertigt wurden. Die Räder haben Durchmesser von etwa 6 bis 130 mm. Um die entsprechenden astronomischen Ergebnisse zu erzielen, müssen die Zacken der Räder präzise angeordnet sein. Die Anzahl der Zähne und die Größe der Räder müssen genau bestimmt werden. So muss das Verhältnis des Rades für die Sonne zum Rad für den Mond 19 : 254 sein, denn wenn sich die Sonne 19-mal um die Scheibe gedreht hat, dann muss das der Mond 254-mal getan haben. Das erreicht man durch die entsprechende Anzahl der Zähne und die Größe der Räder.

   Die Datierung wurde aufgrund der im Schiffswrack aufgefundenen Münzen, die aus der Zeit um 80 v. Chr. stammen und aufgrund von Besonderheiten am Mechanismus selbst vorgenommen. Das Zifferblatt an der Vorderseite hat einen beweglichen Ring, der verstellt werden kann. Dies deutet darauf hin, dass der Mechanismus nach dem alten ägyptischen Kalender funktioniert, der auf die Schaltjahre keine Rücksicht nimmt und dadurch die Monatsskala jedes Jahr nachjustiert werden muss. Die zwei Skalen der Zifferblätter an der Frontseite sind um 13,5 Grad phasenverschoben. Aus astronomischen Tabellen geht hervor, dass diese Zahl nur im Jahr 80 v. Chr. vorkommen konnte. Auf der Mondskala befindet sich eine Markierung, die wahrscheinlich dazu diente, eine bestimmte Einstellung festzuhalten. Diese Markierung ist exakt um ein halbes Grad entfernt von der derzeitigen Einstellung. Sie entspricht dem Zeitraum von 2 Jahren. Das kann bedeuten, dass die Markierung den Zeitpunkt bestimmt, als das Instrument erstmals benutzt wurde - also 82 v. Chr.

   Im Herbst 2005 starteten mehrere Experten und Astronomen an mehreren Universitäten in Großbritannien, Griechenland und den USA, in einem Projekt unter der Lleitung von Mike Edmunds von der Cardiff-Univesität in Wales, dem Titel "Antikythera Mechanism Research Project", einen erneuten Versuch dem Geheimnis um das Räderwerk auf den Grund zu gehen. Im Nationalmuseum in Athen wurde von Experten der britischen Firma X-Tek eigens dafür ein 7,5 Tonnen schwerer Computertomograph aufgestellt, mit dem der Mechanismus vor Ort mit hochenergetischer Röntgenstrahlung genauestens untersucht wurde. Experten der Firma Hewlett Packard machten dreidimensionale Aufnahmen von den Fragmenten des Geräts. Mehrere Modelle wurden daraufhin von dem Mechanismus samt Gehäuse angefertigt.

   Im Sommer 2006 wurde das Untersuchungsergebnis der Öffentlichkeit präsentiert. Die Zeitschrift "Nature" berichtete im November 2006 ausführlich darüber. Xenophon Moussas, ein Mitglied des Projekt, von der Nationaluniversität in Athen gab bekannt, dass "große Teile der Geschichte der Mathematik und der Astronomie umgeschrieben werden müssten". Der Mechanismus ist weit komplizierter, als bisher angenommen wurde. Es wurde bestätigt, dass damit auch ungefähre Vorraussagen von Mond- und Sonnenfinsternissen gemacht  werden konnten. Sogar Anomalien der Mondbewegung konnten bestimmt werden. Das Werk bestand ursprünglich nicht aus 27, sondern 37 Rädern. Die Menge der auf dem Gerät gefundenen Zeichen konnte auf 2000 verdoppelt werden. Sie sind eine Art Gebrauchsanweisung für das Gerät in griechischer Sprache.

   Aufgrund der Komplexität des Gerätes können berechtigte Zweifel aufkommen, dass dieses aus der Zeit um 80 v. Chr. stammt. Es sind bisher keine vergleichbaren Instrumente aus dieser Zeit gefunden worden. Allein einige Beschreibungen von griechischen Ingenieuren sind erhalten geblieben. Heron von Alexandria beschreibt z.B. in seinen Lehrbüchern Hebekräne, die mit Zahnrädern ausgesttattet sind und Instrumente zur Winkel und Entfernungsmessung. Man weiß auch, dass die Griechen exzellente Mechaniker waren und mit Metallwerkzeugen wie Feilen gut umgehen konnten. Auf der Insel Rhodos gab es entsprechende Instrumentenbauer. Xenophon Moussas meint, der Mechanismus sei wohl vom Astronom Poseidonius auf Rhodos konstruiert worden. Allgemein aber schreibt man den Mechanismus von Antikythera dem griechischen Astronom und Mathematiker Geminos von Rhodos zu, der im 1.Jahrhundert v. Chr. auf der Insel geboren wurde und um 70 v. Chr. in Rom lebte.

   Die Bronzeteile des Mechanismus sind angeblich radiochemisch auf das Alter um 80 v. Chr. datiert worden. Von einer Datierung des Holzkastens ist nichts bekannt. Die Datierung beschränkt sich auf die aufgefundenen Gegenstände im Schiffswrack und auf bestimmte Hinweise im Mechanismus. Schon aus der Veröffentlichung von De Solla Price im "Scientific American" von 1959 geht hervor, dass die Form der griechischen Buchstaben auf dem Gerät erkennen lässt, das dieses nicht älter als 100 v. Chr. und nicht jünger als nach Christus sein kann. Die Wörter die benutzt werden und ihr astronomischer Sinn, sind alle aus diesem Zeitraum. Sie sind in dem Terminus verfasst, den auch Geminos von Rhodos in seinen Schriften benutzt. "Wir können damit billigerweise sicher sein, dass der Mechanismus seinen Weg in das Wrack nicht bei irgendeinem späteren Zeitraum fand", heißt es in dem Bericht.

   Dennoch bleiben viele Fragen offen. Das Gerät ist offensichtlich nicht für die Schifffahrt, sondern höchstwahrscheinlich für astronomische Zwecke eingesetzt worden. Das Gerät muss vor der Entdeckung der Planeten Uranus (1781), Neptun (1846) und Pluto (1930) gebaut worden sein. Es sagt nichts darüber aus, ob die Benutzer das geozentrische oder das heliozentrische System kannten, da das Gerät lediglich die Positionen der Himmelskörper am Nachthimmel vom Boden aus bestimmt und nicht deren Umlaufbahnen. Die Umlaufbahnen von Planeten wurden mit so genannten Armillarsphären bestimmt bzw. simuliert, die aus mehreren Metallringen bestehen, die insgesamt eine Kugel bilden. Der Antikythera-Mechanismus hat damit nichts zu tun. Armillarsphären mit der gedachten Erde im Zentrum (geozentrisch) benutzten bereits die Babylonier. Aristoteles und Aristarch von Samos hielten bereits ein heliozentrisches Weltbild für möglich und schon im 9. bis 8. Jahrhundert v. Chr. deuten vedische Sanskrit-Texte darauf hin, doch erst Mitte des 16. Jahrhunderts waren, durch die Arbeiten von Nikolaus Kopernikus und Johannes Kepler Armillarsphären mit der Sonne im Zentrum in Gebrauch.

   Der Mechanismus von Antikythera wird auch als Analogcomputer angesehen, der mechanische Teile benutzt um Berechnungen zu speichern. "Es handelt sich um den ersten Rechner der Welt", meint Wolfram Lippe, Professor am Informatik-Institut der Universität Münster. So läuft das Gerät auch unter der Bezeichnung "Computer von Antikythera". Die mit den Untersuchungen betrauten Experten und Wissenschaftler sind sich weitgehend einig, dass mit dem Mechanismus von Antikythera zumindest die Geschichte der astronomischen Instrumente umgeschrieben werden muss. Weitere Untersuchungsergebnisse wurden  angekündigt. Wir können darauf gespannt sein.

Quellen:

Wissenschaftsmagazin "Nature" (30. Nov. 2006, Bd. 444, S. 587).

De Solla Price, Derek J.: "An Ancient Greek Computer", Scientific American, June 1959.

Hain, Walter: Irrwege der Geschichte, Wien 1981.

Im Internet:

http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,451192,00.html

http://www.etl.uom.gr/mr/Antikythera/price.htm

http://de.wikipedia.org/wiki/Astronomische_Uhr

http://blog.wired.com/gadgets/2006/11/imaging_the_ant.html

http://www.antikythera-mechanism.gr/

http://www.xtekxray.com/antikythera_de.htm

http://cs.uni-muenster.de/Studieren/Scripten/Lippe/geschichte/pdf/Kap2.pdf

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