Mecanismo de Antikythera

O mecanismo de Antikythera é o que restou de uma antiga máquina grega feita de engrenagens de bronze dentro de uma caixa de madeira. Ao girar uma pequena manivela, o usuário podia mover um conjunto de ponteiros para frente ou para trás no tempo e ler informações astronômicas: onde estavam o Sol e a Lua no zodíaco, qual era a fase da Lua, em que mês se estava em vários calendários, e se um eclipse era esperado.

Costuma ser chamado de o computador analógico mais antigo conhecido. Isso não significa que funcionava como um computador eletrônico moderno. Era “analógico” porque representava os ciclos do céu pela rotação de rodas: a proporção entre o número de dentes de suas engrenagens reproduzia as proporções entre os períodos astronômicos. Uma vez ajustadas as engrenagens, o cálculo acontecia mecanicamente.

O objeto leva o nome da pequena ilha grega de Antikythera, entre Creta e o Peloponeso, ao largo da qual foi encontrado num navio afundado. Apenas cerca de um terço dele sobreviveu, em 82 fragmentos, mas o imageamento moderno permitiu aos pesquisadores reconstruir boa parte de como funcionava.

Por volta da Páscoa de 1900, mergulhadores de esponjas da ilha de Simi, liderados pelo capitão Dimitrios Kontos, pararam em Antikythera para esperar bons ventos. Mergulhando a cerca de 45 metros, um deles encontrou um monte de estátuas de bronze e mármore no fundo do mar. Com a ajuda da marinha grega, mergulhadores recuperaram muitos objetos entre o fim de 1900 e 1901: estátuas como o Jovem de Antikythera, em bronze, uma cabeça de bronze conhecida como “o Filósofo”, figuras de mármore, cerâmica, vidraria, joias e moedas.

O mecanismo veio à tona em 1901 como um pedaço corroído de bronze e madeira e foi levado ao Museu Arqueológico Nacional de Atenas junto com os outros achados. A equipe do museu estava ocupada remontando as estátuas, e o pedaço não recebeu tratamento; ao secar, o bronze corroído rachou e encolheu. Em 17 de maio de 1902, o arqueólogo Valerios Stais, com seu primo, o político Spyridon Stais, notou uma roda dentada incrustada numa das peças.

O próprio navio era um cargueiro da era romana que afundou no segundo quarto do século I a.C. Moedas encontradas pela equipe de Jacques Cousteau em 1976 foram cunhadas entre cerca de 76 e 67 a.C., e a cerâmica aponta para o mesmo período, de modo que o naufrágio costuma ser datado de cerca de 70–60 a.C. De onde o navio vinha e para onde ia, talvez em direção à Itália, permanece incerto.

A frente do mecanismo tinha um grande mostrador redondo com dois anéis. O anel interno era marcado com os doze signos do zodíaco, cada um ocupando um setor igual de 30 graus. O anel externo era um calendário com nomes de meses do calendário egípcio, escritos em letras gregas; três deles, Pachon, Payni e Epiphi, sobreviveram.

Ponteiros se moviam ao redor desse mostrador para indicar a posição do Sol (que também marcava a data) e da Lua. O ponteiro da Lua não se movia com velocidade constante: acelerava e desacelerava, exatamente como a Lua real faz por causa de sua órbita elíptica. Uma pequena bola, metade clara e metade escura, girava para mostrar a fase da Lua.

Ao redor dos mostradores havia um parapegma, um calendário estelar grego que listava o nascer e o pôr de estrelas brilhantes ao longo do ano, associado a letras na escala do zodíaco. Inscrições na tampa da frente também descrevem os cinco planetas conhecidos na Antiguidade, Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno, o que sugere fortemente que a frente também mostrava suas posições, embora as engrenagens correspondentes tenham se perdido.

A parte de trás do mecanismo tinha dois grandes mostradores em espiral e vários menores. A espiral superior, de cinco voltas, mostrava o ciclo metônico: 235 meses lunares que se encaixam quase exatamente em 19 anos solares. Isso permitia manter um calendário baseado na Lua em sincronia com as estações. Os nomes dos meses nela se revelaram pertencer a um calendário do tipo coríntio.

A espiral inferior, de quatro voltas, mostrava o ciclo saros de 223 meses lunares, cerca de 18 anos e 11 dias, depois do qual os eclipses se repetem num padrão semelhante. Pequenos símbolos (glifos) nas células marcavam os meses em que um eclipse solar ou lunar poderia ser esperado, com a hora do dia. Um pequeno mostrador ao lado, o mostrador do exeligmos, indicava quantas horas somar, já que cada saros é cerca de oito horas mais longo que um número inteiro de dias.

Outro pequeno mostrador seguia um ciclo de quatro anos de festivais atléticos pan-helênicos: os jogos Olímpicos, Píticos, Ístmicos e Nemeus, além dos menores jogos Naa de Dodona e da Halieia de Rodes. É o único ponteiro que girava no sentido anti-horário. Sua presença mostra que o mecanismo tratava também do tempo humano, dos festivais e dos calendários, e não apenas da astronomia.

A manivela girava uma grande engrenagem de quatro raios (conhecida pelos pesquisadores como b1) uma vez por ano. A partir dela, trens de engrenagens menores acionavam os outros ponteiros em velocidades definidas pelas proporções de seus dentes. Por exemplo, o trem de engrenagens do mostrador metônico dá um período de cerca de 6.939,5 dias para a espiral completa, muito próximo do valor moderno de 6.939,69 dias; o trem do saros dá cerca de 1.646,3 dias por volta do ponteiro, contra os 1.646,33 modernos.

A característica mais notável é a engrenagem lunar. Duas engrenagens estão montadas uma sobre a outra numa plataforma giratória; uma delas tem um pino que se encaixa numa fenda na outra. Como os dois eixos estão levemente deslocados, a saída acelera e desacelera uma vez por mês lunar. Esse dispositivo de pino e fenda reproduz mecanicamente a teoria do movimento lunar associada ao astrônomo Hiparco, e a própria plataforma giratória gira lentamente para modelar o deslocamento gradual da órbita da Lua, um ciclo de cerca de 8,88 anos. É o uso mais antigo conhecido de engrenagem epicíclica.

Os dentes das engrenagens são pequenos triângulos equiláteros cortados à mão, com espaçamento médio de cerca de 1,6 milímetro, em rodas com cerca de 1,4 milímetro de espessura. Sua irregularidade mostra que foram feitos com ferramentas manuais. Engrenagens feitas à mão como essas teriam introduzido folga e atrito que limitavam a precisão das correções mais finas, mas o projeto em si é excepcionalmente sofisticado.

O mecanismo combina duas tradições astronômicas. Da astronomia babilônica vieram relações de longo período, ciclos de números inteiros como o saros e as relações usadas para os planetas, descobertas ao longo de séculos de observação registrados em tábuas de argila. O estudo de 2006 mostrou que as previsões de eclipses se baseavam em ciclos aritméticos babilônicos.

Da astronomia grega vieram modelos geométricos que explicavam movimentos irregulares com círculos e epiciclos, como a teoria lunar de Hiparco. O mecanismo transformou esses modelos em peças móveis, criando um modelo físico de um cosmos grego com a Terra no centro.

Em 2016, pesquisadores leram números na inscrição da tampa da frente, dando ciclos para Vênus (462 anos) e Saturno (442 anos). A reconstrução de 2021, feita pela equipe de Tony Freeth no University College London, argumentou que esses períodos poderiam ter sido obtidos com um método de combinação de relações de período, que os pesquisadores associaram à matemática ligada à Academia de Platão, e os usaram para projetar trens de engrenagens compactos para os cinco planetas.

Nenhum nome de fabricante sobreviveu. As inscrições estão em grego, a astronomia é helenística, e o acabamento sugere uma tradição já estabelecida, e não uma única invenção afortunada: o mecanismo é sofisticado demais para ser o primeiro de seu tipo, então deve ter havido antecessores que hoje se perderam.

Vários lugares foram propostos. Rodes era um centro de astronomia e engenharia, terra natal de Hiparco e, mais tarde, do filósofo estoico Posidônio, a quem Cícero atribui a construção de um dispositivo semelhante; o mostrador dos Jogos inclui a Halieia de Rodes, e o calendário estelar se ajusta a latitudes próximas de Rodes. O calendário do tipo coríntio e a menção aos jogos Naa de Dodona apontam para um usuário no noroeste da Grécia, talvez numa colônia coríntia no Epiro. O estudo de 2008 também levantou a possibilidade de Siracusa, a cidade de Arquimedes, mas trabalhos posteriores mostraram que o calendário não pode ser o de Siracusa. Uma visão de compromisso sugere uma tradição de projeto vinda de Rodes, com este exemplar em particular feito para um cliente no Epiro.

As datas também variam. Derek de Solla Price propôs cerca de 87 a.C.; outros defendem 150–100 a.C.; um estudo de 2014 situou a data inicial do mostrador de eclipses em 205 a.C., e uma proposta de 2022 colocou a calibração inicial em 178 a.C. Uma data de calibração não é necessariamente uma data de construção. Todos concordam apenas que foi feito antes de o navio afundar, por volta de 70–60 a.C.

Autores antigos mencionam dispositivos que mostravam os movimentos do céu. Em seu diálogo Sobre a República (54–51 a.C.), Cícero descreve dois modelos em forma de esfera feitos por Arquimedes, que o general romano Marcelo trouxe de volta depois do cerco de Siracusa em 212 a.C., um dos quais podia mostrar o Sol, a Lua e os planetas. Cícero também diz que seu amigo Posidônio havia recentemente construído um dispositivo cujas revoluções reproduziam os movimentos diários do Sol, da Lua e dos cinco planetas.

Papo de Alexandria, escrevendo séculos depois, diz que Arquimedes escreveu um livro perdido chamado Sobre a Construção de Esferas. Autores latinos e gregos posteriores, de Lactâncio a Proclo, continuaram a mencionar a esfera de Arquimedes. Esses textos mostram que tais instrumentos eram conhecidos e admirados, embora o próprio mecanismo de Antikythera não possa ser identificado com nenhum deles.

Entre os objetos sobreviventes, máquinas de complexidade semelhante aparecem novamente apenas cerca de 1.500 anos depois, nos relógios astronômicos europeus do século XIV de Richard de Wallingford e Giovanni de' Dondi. Se alguma tradição contínua de dispositivos com engrenagens ligou a Antiguidade a esses relógios é incerto, já que as evidências no intervalo são escassas.

Depois da identificação de Stais, muitos estudiosos duvidaram que o objeto pudesse ser antigo, por parecer complexo demais. O filólogo alemão Albert Rehm foi o primeiro a argumentar claramente que se tratava de uma calculadora astronômica. O estudo sério foi retomado quando o historiador da ciência Derek J. de Solla Price assumiu o problema em 1951; com o físico grego Charalampos Karakalos, ele fez imagens de raios X e raios gama em 1971, e em 1974 publicou Gears from the Greeks, propondo uma primeira reconstrução geral.

Em 2002, o engenheiro mecânico Michael Wright construiu o primeiro modelo funcional, incorporando as engrenagens conhecidas e seu próprio mostrador planetário proposto; ele também descobriu o mecanismo da fase da Lua. A partir de 2005, o Antikythera Mechanism Research Project, com uma equipe da Universidade de Cardiff liderada por Mike Edmunds trabalhando junto com colegas gregos, usou imageamento de superfície de alta resolução e tomografia computadorizada de microfoco por raios X para ver o interior dos fragmentos. Seus resultados, publicados na Nature em 2006 e 2008, dobraram o número de inscrições decifradas e esclareceram os mostradores de trás.

Trabalhos posteriores se concentraram nas engrenagens perdidas da frente. Em 2021, a UCL Antikythera Research Team publicou um modelo completo proposto do mostrador planetário, argumentando que reconstruções anteriores não se ajustavam a todas as evidências. Outros pesquisadores continuam testando alternativas, por exemplo sobre o número de divisões do anel do calendário frontal.

O mecanismo mudou nossa imagem da tecnologia antiga. Antes de sua decifração, os historiadores presumiam que máquinas de engrenagens finas haviam começado com a relojoaria medieval. Ele mostra que os artesãos helenísticos conseguiam miniaturizar trens de engrenagens complexos e que os astrônomos queriam tornar suas teorias visíveis e utilizáveis.

Também mostra como a ciência antiga funcionava entre culturas: a astronomia numérica babilônica, os modelos geométricos gregos e os calendários egípcio e grego foram reunidos num único objeto. Seu mostrador de jogos e seus calendários nos lembram que a astronomia servia à vida social, desde fixar festivais e datas religiosas até, possivelmente, a astrologia e o ensino.

A cultura popular às vezes trata o mecanismo como um mistério que precisa de alienígenas, viagem no tempo ou supercivilizações perdidas para ser explicado. Os estudiosos o veem, em vez disso, como o produto de um mundo intelectual conhecido, cujos outros exemplos simplesmente não sobreviveram; o bronze costumava ser derretido e reaproveitado, então um naufrágio preservou o que a história comum destruiu. Ele já apareceu em documentários e, de forma ficcionalizada, no filme Indiana Jones e a Relíquia do Destino (2023).

Os mostradores de trás hoje são bem compreendidos, mas a frente continua sendo contestada porque a maior parte de suas engrenagens está faltando. O espaço entre a engrenagem principal e a placa frontal, características na roda de quatro raios e as inscrições sugerem todos mais engrenagens. O modelo de Wright, de 2002, acrescentou um ponteiro de “Sol verdadeiro” e ponteiros para os cinco planetas. Evans, Carman e Thorndike (2010) interpretaram, em vez disso, o espaçamento irregular da escala do zodíaco como evidência de um mostrador solar excêntrico e sugeriram mostradores mais simples para os planetas. Freeth e Jones (2012) propuseram trens planetários compactos usando dispositivos de pino e fenda semelhantes ao mecanismo lunar; o modelo da UCL de 2021, com um total de dezenas de engrenagens e oito saídas coaxiais, deriva o número de engrenagens de relações de período com pequenos fatores primos, compartilhando engrenagens entre os planetas.

As reconstruções precisam satisfazer restrições físicas rígidas: a espessura das placas sobreviventes, as posições dos mancais e pinos, e os textos do “manual do usuário” da tampa de trás, que descrevem um mostrador em anéis com os planetas como “pequenas esferas” e o Sol como uma “pequena esfera dourada”. Os críticos notam que qualquer modelo completo envolve suposições sobre partes perdidas, de modo que nenhum pode ser provado; os modelos são melhor entendidos como hipóteses que se ajustam mais ou menos bem às evidências.

O anel do calendário frontal é outro caso. Por muito tempo se presumiu que tinha 365 divisões para o ano solar egípcio, mas análises estatísticas dos furos sobreviventes sob o anel (Budiselic e colegas em 2020, seguidos por estudos independentes) sugerem cerca de 354 intervalos, apontando para um calendário lunar. Se correto, isso muda como o mostrador frontal era usado, embora os nomes dos meses egípcios continuem intrigantes.

Datar o mecanismo combina vários tipos de evidência. O naufrágio dá um terminus ante quem: suas moedas (cunhadas por volta de 76–67 a.C.) e a cerâmica situam o afundamento por volta de 70–60 a.C., enquanto uma datação por radiocarbono de madeira do casco (220 a.C. ± 43 anos) é considerada reflexo de madeira antiga. A datação astronômica tenta encontrar o momento em que os mostradores foram calibrados: Carman e Evans argumentaram, em 2014, que o padrão de eclipses do mostrador saros se ajusta melhor a um início em 205 a.C.; outros preferem 204 ou 178 a.C. Essas datas identificam uma época embutida no projeto, que poderia ter sido copiada de um modelo mais antigo.

Os argumentos de proveniência dependem de calendários e festivais. O artigo da Nature de 2008 identificou todos os doze nomes de meses do calendário metônico como coríntios, o que apontava para colônias coríntias no noroeste da Grécia ou em Siracusa. O estudo de Paul Iversen, de 2017, sobre o calendário e o mostrador dos jogos, argumentou que o protótipo veio de Rodes, mas que este exemplar foi adaptado para um cliente no Epiro, usando um calendário epirota, e foi feito no máximo uma geração antes do naufrágio, uma visão apoiada por Alexander Jones no mesmo ano.

Do ponto de vista metodológico, o mecanismo é uma vitrine da colaboração entre arqueologia, epigrafia, história da astronomia, engenharia e ciência de imageamento. Boa parte do texto era invisível até que a tomografia computadorizada por raios X permitisse aos pesquisadores ler letras de poucos milímetros dentro das camadas corroídas. Ao mesmo tempo, a história da pesquisa é uma advertência: reconstruções confiantes foram repetidamente revisadas quando surgiram novas leituras, e alguns fragmentos ainda podem esperar identificação em depósitos de museus, como aconteceu com o Fragmento F até 2005.