アンティキティラ島の機械

アンティキティラ島の機械とは、木製の箱の中に青銅の歯車を収めた古代ギリシアの機械の残骸である。小さなハンドルを回すことで、使用者は一組の指針を時間の前後に動かし、天文学的な情報を読み取ることができた。黄道十二宮における太陽と月の位置、月の満ち欠け、いくつかの暦における月、そして日食や月食が予測されるかどうかなどである。

これはしばしば知られている中で最古のアナログコンピューターと呼ばれる。それは現代の電子コンピューターのように動作したという意味ではない。空の周期を歯車の回転によって表現していたため『アナログ』なのである。歯車の歯数の比率が、天文学的な周期の間の比率を再現していた。歯車がいったん設定されれば、計算は機械的に行われた。

この物はクレタ島とペロポネソス半島の間にある小さなギリシアの島、アンティキティラにちなんで名づけられた。その沖合の沈没船の中から発見されたためである。現存するのは元の約三分の一にすぎず、82個の破片に分かれているが、現代の画像技術によって研究者たちはその仕組みの多くを復元することができた。

1900年の復活祭のころ、ディミトリオス・コンドス船長に率いられたシミ島出身の海綿採り潜水夫たちが、順風を待つためアンティキティラに立ち寄った。深さ約45メートルまで潜った一人が、海底に青銅像や大理石像が積み重なっているのを発見した。ギリシア海軍の協力を得て、潜水夫たちは1900年末から1901年にかけて多くの遺物を引き揚げた。青銅製の『アンティキティラの青年』像、『哲学者』と呼ばれる青銅の頭像、大理石の彫像、陶器、ガラス製品、宝飾品、貨幣などである。

この機械は1901年に、腐食した青銅と木の塊として引き揚げられ、他の発見物とともにアテネの国立考古学博物館に運ばれた。博物館の職員は彫像の復元作業に追われており、この塊は処置されないまま放置された。乾燥するにつれて、腐食した青銅はひび割れ、縮んでいった。1902年5月17日、考古学者ヴァレリオス・スタイスは、いとこである政治家スピリドン・スタイスとともに、その破片の一つに歯車が埋め込まれているのに気づいた。

この船自体は、紀元前1世紀の第2四半期に沈没したローマ時代の貨物船だった。1976年にジャック・クストーのチームが発見した貨幣は紀元前76年から67年ごろに鋳造されたもので、陶器も同じ時期を示しており、そのため難破は通常、紀元前70～60年ごろとされる。船がどこから来て、おそらくイタリアへ向かっていたのかどうか、どこへ向かっていたのかは依然として不確かである。

機械の正面には、二つの輪から成る大きな円形の目盛り盤があった。内側の輪には黄道十二宮が刻まれており、それぞれが等しく30度ずつの区画を占めていた。外側の輪はエジプト暦の月名をギリシア文字で記した暦であり、そのうちパコン、パイニ、エピフィの三つの月名が現存している。

指針がこの目盛り盤の上を動いて、太陽（同時に日付も示した）と月の位置を示した。月の指針は一定の速度で動くわけではなかった。実際の月が楕円軌道のために速くなったり遅くなったりするのと同じように、指針も速くなったり遅くなったりしたのである。半分が明るく半分が暗い小さな球が回転し、月の満ち欠けを示した。

目盛り盤の周りには、一年を通じて明るい星々が昇り沈む時期を記したパラペグマと呼ばれる星の暦があり、黄道の目盛りにある文字と対応づけられていた。正面の裏蓋にある銘文は、古代に知られていた五つの惑星、すなわち水星、金星、火星、木星、土星についても記述しており、これは正面がかつてそれらの位置も示していたことを強く示唆しているが、それらのための歯車は失われている。

機械の背面には、二つの大きな渦巻き状の目盛り盤といくつかの小さな目盛り盤があった。五巻きの上側の渦巻きはメトン周期を示していた。235の太陰月がほぼ正確に19の太陽年に一致するというものである。これによって、月に基づく暦を季節と合わせておくことができた。そこに記された月名は、コリントス系の暦に属することがわかっている。

四巻きの下側の渦巻きは、223の太陰月、約18年11日にあたるサロス周期を示していた。この周期の後には、食が似たような様式で繰り返される。マス目の中の小さな記号（グリフ）は、日食または月食が予想される月と、その時刻を示していた。その隣にある小さなエクセリグモス目盛り盤は、何時間を加えるべきかを示していた。というのも、サロス周期一つは丸一日の整数倍よりも約8時間長いからである。

もう一つの小さな目盛り盤は、汎ギリシア競技祭の四年周期をたどっていた。オリンピア、ピュティア、イストミア、ネメアの各競技祭に加え、ドドナの小規模なナア競技祭やロドスのハリエイア祭も含まれていた。これは反時計回りに動く唯一の指針だった。その存在は、この機械が天文学だけでなく、祭りや暦という人間の時間についてのものでもあったことを示している。

ハンドルは、四本のスポークを持つ大きな歯車（研究者たちがb1と呼ぶもの）を一年に一回転させた。そこから、より小さな歯車の列が、それぞれの歯数の比によって定まる速度で他の指針を動かした。例えば、メトン目盛り盤のための歯車列は、渦巻き全体で約6,939.5日という周期を与えるが、これは現代の値である6,939.69日に非常に近い。サロス列は指針一回転あたり約1,646.3日を与え、現代の値1,646.33日とほぼ一致する。

最も注目すべき特徴は、月の運動を表す歯車装置である。回転盤の上に二枚の歯車が重ねて取り付けられており、一方にはピンがあって、もう一方の溝にかみ合っている。二つの軸がわずかにずれているため、出力は太陰月ごとに一度、速くなったり遅くなったりする。このピンと溝の装置は、天文学者ヒッパルコスに結びつけられる月の運動理論を機械的に再現したものであり、回転盤自体もゆっくりと回転して、約8.88年周期で月の軌道が徐々にずれていく現象を模している。これは知られている限り最古の周転円歯車の使用例である。

歯車の歯は手作業で切り出された小さな正三角形で、平均の間隔は約1.6ミリメートル、歯車の厚さは約1.4ミリメートルである。その不揃いさは、手作業の道具で作られたことを示している。こうした手作りの歯車はがたつきや摩擦を生み、最も細かい補正の精度を制限したはずだが、その設計そのものは並外れて洗練されている。

この機械は二つの天文学の伝統を組み合わせている。バビロニア天文学からは、粘土板に記録された何世紀にもわたる観測によって発見された、サロス周期や惑星に用いられる関係のような整数比の長期周期がもたらされた。2006年の研究は、日食・月食の予測がバビロニア式の算術的周期に基づいていたことを示した。

ギリシア天文学からは、ヒッパルコスの月理論のように、円と周転円によって不規則な運動を説明する幾何学的モデルがもたらされた。この機械は、こうしたモデルを可動部品へと変換し、地球を中心に置いたギリシア的宇宙の物理的模型を作り上げた。

2016年、研究者たちは正面の裏蓋にある銘文の数字を読み解き、金星（462年）と土星（442年）の周期を示すものだと明らかにした。2021年、ロンドン大学ユニバーシティ・カレッジのトニー・フリースのチームによる復元は、これらの周期が周期関係を組み合わせる方法によって導き出された可能性があると論じ、それをプラトンのアカデメイアに関連する数学と結びつけ、これを用いて五つの惑星すべてのための小型の歯車列を設計した。

製作者の名前は残っていない。銘文はギリシア語で書かれ、その天文学はヘレニズム期のものであり、その仕上がりの技巧は、一度きりの幸運な発明ではなく、熟練した伝統を示している。この機械はその種の最初のものとするには洗練されすぎており、したがって今は失われてしまった先行する装置が存在していたに違いない。

いくつかの場所が候補として挙げられている。ロドス島は天文学と工学の中心地であり、ヒッパルコスの故郷であった。後にはストア派の哲学者ポセイドニオスもここに滞在しており、キケロは彼が同様の装置を作ったと伝えている。競技祭の目盛り盤にはロドスのハリエイア祭が含まれ、星の暦の緯度はロドス周辺に合致する。コリントス系の暦や、ドドナのナア競技祭への言及は、ギリシア北西部、おそらくエペイロスにあったコリントスの植民市の利用者を示唆している。2008年の研究はアルキメデスの都市シラクサの可能性も提起したが、後の研究はこの暦がシラクサのものではあり得ないことを示した。折衷的な見方では、この設計の伝統はロドスに由来するが、この個体はエペイロスの顧客のために作られたとされる。

年代についても諸説がある。デレク・デ・ソラ・プライスは紀元前87年ごろを提案し、他の研究者は紀元前150～100年を主張している。2014年の研究は、食の目盛り盤の起点を紀元前205年とし、2022年のある提案は最初の較正を紀元前178年に置いた。較正の年代が必ずしも製作年代であるとは限らない。すべての研究者が一致しているのは、船が沈んだ紀元前70～60年ごろより前に作られたということだけである。

古代の著述家たちは、天の運行を示す装置について言及している。キケロは対話篇『国家について』（紀元前54～51年）の中で、ローマの将軍マルケッルスが紀元前212年のシラクサ包囲の後に持ち帰った、アルキメデスが作った二つの天球状の模型について記述している。そのうちの一つは太陽、月、惑星を示すことができたという。キケロはまた、友人のポセイドニオスが最近、太陽、月、五つの惑星の日々の運動を再現する回転を持つ装置を作ったとも述べている。

数世紀後に著述したアレクサンドリアのパッポスは、アルキメデスが『天球の製作について』という現在は失われた書物を著したと伝えている。ラクタンティウスからプロクロスに至る後代のラテン語・ギリシア語の著述家たちも、アルキメデスの天球について言及し続けた。これらのテキストは、そうした器具が知られ、称賛されていたことを示しているが、アンティキティラ島の機械そのものをこれらのいずれかと同一視することはできない。

現存する遺物の中で、同程度の複雑さを持つ機械が再び現れるのは、約1500年後、14世紀ヨーロッパのリチャード・オブ・ウォリングフォードやジョヴァンニ・デ・ドンディによる天文時計になってからのことである。古代からこれらの時計へと歯車装置の連続した伝統がつながっていたかどうかは、その間の証拠が乏しいため、不確かである。

スタイスによる発見の後も、多くの学者は、あまりにも複雑に見えることを理由に、この物体が古代のものであるはずがないと疑っていた。ドイツの文献学者アルベルト・レームは、これが天文計算機であると明確に主張した最初の人物だった。本格的な研究は、科学史家デレク・J・デ・ソラ・プライスが1951年にこの問題を取り上げたことで再開された。彼は1971年、ギリシアの物理学者ハラランボス・カラカロスとともにX線・ガンマ線画像を撮影し、1974年には『ギリシア人からの歯車（Gears from the Greeks）』を出版して、最初の全体的な復元案を提示した。

2002年、機械技師マイケル・ライトは、既知の歯車と自ら提案した惑星表示装置を組み込んだ、初めて実際に動く模型を製作し、月相の仕組みも発見した。2005年からは、マイク・エドマンズが率いるカーディフ大学のチームがギリシア人研究者たちと協力して立ち上げたアンティキティラ機械研究プロジェクトが、高解像度の表面画像技術とマイクロフォーカスX線コンピュータ断層撮影を用いて、破片の内部を観察した。その成果は2006年と2008年に『ネイチャー』誌に発表され、解読された銘文の数を倍増させ、背面の目盛り盤を明らかにした。

その後の研究は、失われた正面の歯車装置に焦点を当ててきた。2021年、UCLアンティキティラ研究チームは惑星表示装置の完全な復元モデルを発表し、それ以前の復元案はすべての証拠に適合していなかったと主張した。他の研究者たちも、例えば正面の暦の輪の目盛りの数といった問題について、代替案を検証し続けている。

この機械は、古代の技術についての私たちの認識を変えた。この機械が解読される以前、歴史家たちは、精巧な歯車機械は中世の時計仕掛けから始まったと考えていた。この機械は、ヘレニズム期の職人たちが複雑な歯車列を小型化できたこと、そして天文学者たちが自らの理論を目に見える形にし、実際に使えるものにしたいと望んでいたことを示している。

またこの機械は、古代の科学がいかに文化を横断して機能していたかも示している。バビロニアの数値天文学、ギリシアの幾何学的モデル、エジプトとギリシアの暦が、一つの物体の中に集約されたのである。競技祭の目盛り盤や暦は、天文学が祭りや宗教的な日取りを定めることから、おそらくは占星術や教育に至るまで、社会生活に奉仕していたことを思い起こさせる。

大衆文化では、この機械を、宇宙人や時間旅行、失われた超古代文明を持ち出さなければ説明できない謎として扱うことがある。しかし学者たちはむしろ、これを既知の知的世界の産物であり、たまたま他の実例が現存していないだけだと見ている。青銅は通常、溶かされて再利用されたため、通常の歴史が破壊してしまったものを、この難破船が偶然に保存したのである。この機械はいくつかのドキュメンタリーに登場し、フィクション化された姿で映画『インディ・ジョーンズと運命のダイヤル』（2023年）にも登場した。

背面の目盛り盤は今ではよく理解されているが、正面はその歯車装置の大部分が失われているため、なお議論の対象となっている。主歯車と正面の板の間の空間、四本スポークの車輪に見られる特徴、そして銘文は、いずれもさらに多くの歯車が存在していたことを示唆している。ライトの2002年の模型は『真の太陽』を示す指針と、五つの惑星すべてのための指針を加えた。エヴァンズ、カーマン、ソーンダイク（2010年）はこれに対し、黄道目盛りの不規則な間隔を離心的な太陽表示の証拠と解釈し、惑星についてはより単純な目盛り盤を提案した。フリースとジョーンズ（2012年）は、月の機構と同様のピンと溝の装置を用いた小型の惑星歯車列を提案し、2021年のUCLモデルは、合計で数十個の歯車と八つの同軸出力を持ち、小さな素因数を持つ周期関係から歯数を導き出し、惑星同士で歯車を共有させている。

復元案は厳しい物理的制約を満たさなければならない。現存する板の厚さ、軸受けや支柱の位置、そして裏蓋の『使用説明書』のテキストである。それは、惑星を『小さな球』として、太陽を『小さな金色の球』として、輪の中に配置した表示について記述している。批判者たちは、いかなる完全なモデルも失われた部分についての仮定を含んでいるため、証明することはできないと指摘する。これらのモデルは、証拠にどれほどよく適合するかによって評価される仮説として捉えるのが最も適切である。

正面の暦の輪もまた、そうした一例である。これは長い間、エジプトの太陽年のために365の区画を持つと想定されてきたが、輪の下に残る穴についての統計分析（2020年のブディセリッチらの研究、それに続く独立した研究）は、約354の区間を示唆しており、これは太陰暦を指し示している。もしこれが正しければ、正面の目盛り盤がどのように使われていたかについての理解が変わることになるが、エジプト式の月名は依然として謎のままである。

この機械の年代を特定するには、いくつもの種類の証拠を組み合わせる必要がある。難破船は年代の下限（テルミヌス・アンテ・クエム）を与える。その貨幣（紀元前76～67年ごろ鋳造）と陶器は、沈没の時期を紀元前70～60年ごろと定めており、船体の木材から得られた放射性炭素年代（紀元前220年±43年）は、古い木材を反映しているものと考えられている。天文学的な年代測定は、目盛り盤が較正された瞬間を見つけようとする試みである。カーマンとエヴァンズは2014年、サロス目盛り盤の食のパターンが紀元前205年を起点とする場合に最もよく合致すると論じ、他の研究者は紀元前204年や紀元前178年を支持している。こうした年代は、設計に組み込まれた基準時点を特定するものであり、それはより古い模型から複製された可能性もある。

来歴に関する議論は、暦と祭りに依拠している。2008年の『ネイチャー』論文は、メトン暦の十二の月名がすべてコリントス系であることを明らかにし、ギリシア北西部のコリントス植民市、あるいはシラクサを示唆した。ポール・アイヴァーセンによる2017年の研究は、暦と競技祭の目盛り盤を分析し、原型はロドスに由来するが、この個体はエペイロスの暦を用いる同地の顧客のために改変されたものであり、難破の一世代以上前に作られたものではないと論じ、同年、アレクサンダー・ジョーンズもこの見解を支持した。

方法論的に見て、この機械は考古学、金石学、天文学史、工学、画像科学の協働を示す好例である。テキストの多くは、X線CTによって腐食層の内部にあるわずか数ミリの高さの文字を研究者が読み取れるようになるまで、見ることができなかった。同時に、この研究の歴史は一つの警鐘でもある。自信を持って提示された復元案が、新たな読み取りが現れるたびに繰り返し修正されてきたのであり、2005年まで確認されずにいた断片Fのように、いまだ博物館の収蔵庫で識別を待っている断片があるかもしれない。