Mechanismus von Antikythera

Überblick und Fund

Der Mechanismus von Antikythera ist ein antikes Gerät, das einer astronomischen Uhr vergleichbar ist. Zahnräder und Zifferblätter stellten astronomisch-kalendarische Zusammenhänge dar: vor allem die beobachtbaren Bewegungen von Sonne und Mond, vermutlich auch die der fünf damals bekannten Planeten. Er ist bedeutend, weil ein so komplexes Zahnradgerät aus der Antike lange nicht für möglich gehalten wurde.

Schwammtaucher fanden ihn 1900 in einem Schiffswrack vor der griechischen Insel Antikythera. Das Wrack lag etwa 42 Meter tief; Münzen aus Pergamon und Ephesus sprechen für einen Untergang zwischen 70 und 60 v. Chr. Der unvollständige und nicht mehr funktionsfähige Fund besteht aus 82 Fragmenten und befindet sich im Archäologischen Nationalmuseum in Athen. Die größten sieben Fragmente heißen A–G; Fragment A misst 18 cm × 15 cm. Der gesamte Mechanismus war vermutlich etwa 31,5 cm × 19 cm × 10 cm groß.

Der Fund war zu einem korrodierten Metallklumpen zusammengewachsen und später zerbrochen. Einige Zahnräder sind vollständig erhalten, aber keine Skala; nur ein Zeiger blieb weitgehend erhalten. Rekonstruktionen beruhen deshalb auf Materialresten, Wellen- und Zeigerspuren, Befestigungen, Hohlräumen sowie unvollständigen Inschriften.

Einordnung, Aufbau und Funktionsprinzip

Der Mechanismus wurde früher als eine Art Astrolabium bezeichnet. Gemeinsam mit einem Astrolabium hat er die handbetriebene Modellierung der Sonnenbewegung. Anders als ein gewöhnliches Astrolabium bildete er aber auch die Mondbewegung nach; Fixsterne stellte er nicht dar. Astrolabien enthalten meist keine Zahnräder.

Derek de Solla Price nannte ihn 1958 einen „Computer“. Genauer ist er ein analoger Rechner: Eine seitliche Kurbel oder ein Drehknopf setzte die Zahnräder stufenlos in Bewegung. Allerdings verrechnet das Gerät nicht unabhängige Größen zu einer neuen Größe. Es zeigt feste Beziehungen zwischen periodisch veränderlichen Größen: Wird ein Zeitpunkt eingestellt, erscheinen automatisch die passenden Werte der anderen Anzeigen.

Er ähnelt auch astronomischen Kunstuhren durch Zahnräder, Zeiger und runde Skalen. Im Unterschied zu späteren Uhren hatte er keinen eigenen Antrieb; die Stellung wurde von außen eingestellt. Seine Spiralenskalen hatten Schieber und konnten nicht ohne Rücksetzen dauerhaft weitergedreht werden.

Zahnräder, Zeiger, Anzeigen und vermutete Abdeckplatten bestanden aus Bronze mit 95 % Kupfer und 5 % Zinn. Sie waren aus 1 bis 2 mm dickem Blech ausgeschnitten und ursprünglich in einem Holzrahmen oder einer Holzkiste untergebracht. Erhalten sind 30 Zahnräder; für die sieben rekonstruierten Anzeigen werden acht nicht erhaltene Räder angenommen. Fast alle Räder waren Stirnräder. Ihre dreieckigen Zähne waren etwa 1,5 mm hoch. Mindestens eine Speiche des Hauptantriebsrades wurde repariert, möglicherweise auch ein Zahnradzahn; dies gilt als Hinweis auf häufige Nutzung.

Astronomische Grundlagen und Vorderseite

Der Mechanismus verband mehrere astronomische Perioden. Grundperioden sind das Sonnenjahr von etwa 365 Tagen, der siderische Monat des Mondes von etwa 27 1⁄3 Tagen für einen Umlauf gegenüber den Sternen und der synodische Monat von etwa 29 1⁄2 Tagen zwischen gleichen Mondphasen.

Vorn befanden sich eine innere Tierkreisskala mit 12 Tierkreiszeichen und eine äußere Skala mit ägyptischen Monatsnamen. Neuere Forschungen ergaben für die äußere Skala 354 statt der früher angenommenen 365 Teilungen; dies entspricht 12 synodischen Monaten zu je 29 1⁄2 Tagen. Über den beiden Skalen liefen mindestens zwei koaxiale, also auf derselben Achse angeordnete Zeiger.

Der Sonnenzeiger zeigte annähernd das Datum und die Stellung der Sonne im Tierkreis. Der Mondzeiger zeigte die Stellung des Mondes im Tierkreis und lief 254⁄19 = 13,368… Mal so schnell wie der Sonnenzeiger, denn 19 Sonnenjahre enthalten 254 siderische Monate. Eine umlaufende Kurbelschleife – ein Stift, der in einem Schlitz gleitet – erzeugte zusätzlich eine Schwankung. Damit wurde der ungleichmäßige Mondlauf auf seiner elliptischen Bahn und die Apsiden-Drehung, also die langsame Drehung dieser Bahn im Raum, nachgebildet; sie dauert etwa 8,9 Jahre.

Eine zweifarbige Kugel auf dem Mondzeiger zeigte die Mondphasen. Wegen des Geschwindigkeitsunterschieds von Sonnen- und Mondzeiger drehte sie sich einmal je synodischem Monat; beim Zusammentreffen von Sonne und Mond zeigte sie Neumond. Für Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn werden fünf weitere Zeiger vermutet. Untersuchungen von 2021 ordnen fünf der neun vorderen Ringanzeiger mit hoher Wahrscheinlichkeit den Umläufen und synodischen Phasen dieser Planeten zu.

Rückseite: Kalender, Olympiaden und Finsternisse

Die obere große Spiralanzeige auf der Rückseite stellte die Meton-Periode dar: 235 synodische Monate entsprechen ungefähr 19 Sonnenjahren. Ihre fünf Spiralumgänge enthielten Monatsnamen eines korinthischen Mondkalenders. Der Zeiger zeigte das passende Monddatum und machte sichtbar, welche Kalenderjahre einen 13. Monat als Schaltmonat benötigten. Ein Schieber griff in die Spiralnut und musste am Ende wieder an den Anfang gesetzt werden.

Eine kleine Anzeige ergänzte dies um die Kallippische Periode. Sie umfasst vier Meton-Perioden, also 76 Sonnenjahre. Nach der damaligen Korrektur entsprechen diese 27.759 Tagen, nämlich (4 × 6940) − 1. Eine weitere kleine Anzeige stellte die vierjährige Olympiaden-Periode dar. Sie nannte Panhellenische Wettkampfspiele in Olympia, Delphi, Korinth, Nemea und Dodona.

Die untere große Spiralanzeige war ein Finsterniskalender für die Saros-Periode: 223 synodische Monate zu je 29,53 Tagen oder 18,03 Sonnenjahre. In dieser Zeit wiederholen sich Sonnen- und Mondfinsternisse nach ähnlichem Schema; die Skala hatte vier Umläufe und markierte die betreffenden Monate. Erhaltene Kürzel bezeichneten Mondfinsternis (Σ, Selene), Sonnenfinsternis (Η, Helios), Tag (Η\Μ, Hemeras), Nacht (Ν\Υ, Nyktos) und die Stunde (ω\ρ, ora).

Die kleine Exeligmos-Anzeige erweiterte den Finsterniskalender auf drei Saros-Perioden: etwa 54 Jahre oder 19.756 Tage. Nach dieser Zeit fällt eine Finsternis ungefähr wieder auf dieselbe Tageszeit. Ihre drei Sektoren gaben 0., 8. oder 16. Stunde an.

Forschung, Inschriften und Gebrauch

1903 wurde der Fund zunächst als Astrolabium gedeutet. Albert Rehm entdeckte 1905/1906 den Monatsnamen Pachon und verwarf diese Deutung. Price führte ab 1958 die erste umfassende Rekonstruktion durch und ließ 1972 Röntgen- und Gammaaufnahmen anfertigen. Er erkannte wesentliche vordere Anzeigen, rekonstruierte Teile der Rückseite aber fehlerhaft.

Michael T. Wright und Allan G. Bromley nutzten später tomographische Schichtenaufnahmen. Wright erkannte unter anderem die obere Spiralskala, ein zusätzliches Zwischenrad für den Mondzeiger und die Mondphasenkugel. Das seit etwa 2002 arbeitende Antikythera Mechanism Research Project um Mike Edmunds und Tony Freeth untersuchte die Fragmente 2005 mit Computer-Tomographie und Oberflächenverfahren. Es bestätigte viele Zahnradfolgen, deutete aber vor allem zusätzliche Inschriften. So wurde die untere Skala überzeugend als Saros-Anzeige erkannt; 2021 kamen Hinweise hinzu, dass die Vorderseite Sonne, Mond und alle fünf bekannten Planeten als altgriechischen Kosmos darstellte.

Von vermutlich etwa 15.000 Buchstaben sind ungefähr 3.000 erhalten. Die Texte sind überwiegend in Koiné verfasst und enthalten offenbar Bedienungsanweisungen; die korinthischen Monatsnamen auf der oberen Rückseite haben dorische Merkmale. Dies stützt die Annahme eines Ursprungs in Korinth oder einer korinthischen Kolonie wie Syrakus, während früher häufig Rhodos angenommen wurde. Die Herkunft bleibt eine Rekonstruktion aus Indizien.

Zum Gebrauch wurde ein Datum eingestellt und die synchronen Zeiger zeigten die Himmelskörper im Tierkreis sowie rückseitig Mondkalender, Olympiaden und Finsternisse. Das jeweilige historische Jahr musste der Benutzer jedoch kennen. Das Kalenderdatum war bis etwa einen Tag ungenau, weil der Sonnenzeiger gleichförmig lief, Kalenderjahre aber 365 oder 366 Tage haben können. Der Finsterniskalender konnte nach rund 54 Jahren wiederverwendet werden, sofern bekannt war, auf welchen historischen Zeitraum er bezogen war.