Загадочный Антикитерский механизм много месяцев пролежал в ящике на открытом дворе Национального археологического музея в Афинах, прежде чем его обнаружили. Без всякой обработки, без присмотра, он буквально поедал сам себя. К моменту, когда безвестный служащий музея обратил внимание на ветхий развалившийся ящик и показал его директору музея Валериосу Стаису, внешние слои бронзы полностью разрушились. Иссохшие куски дерева прилипли к бронзовым частям, заставляя предположить, что объект некогда хранился в шкатулке, формой и размером примерно с толстый словарь. Возможно, усыхающее на воздухе дерево буквально разорвало содержимое на части. А может быть, сотрудник музея, желая узнать, что находится внутри, стукнул по шкатулке молотком. Как бы то ни было, теперь перед глазами археолога предстали четыре рассыпающихся куска.
Большую часть внешних поверхностей покрывал слой известняка — в основном карбонат кальция, откладывавшийся по мере того, как умирали кормившиеся на обломках морские организмы. Но там, где шкатулка треснула, яркие разноцветные пятна свидетельствовали о натиске пожирающих бронзу реакций. Преобладали бледно-зеленые и яркие сине-зеленые оттенки разных форм хлористой меди, но сквозь зелень Стаис увидел пятна красно-коричневого окисла меди, черно-коричневые и бело-серые тона разных видов окисляющегося олова и даже желтые и сине-черные сульфиды олова и меди. Хотя в середине и поблескивал металл, поверхность фрагментов покрывал порошкообразный материал, отваливающийся при прикосновении.
Послужной список Стаиса впечатлял. Родом он был с сурового острова Китера, лежащего к северу от Антикитеры. Как и его дядя Спиридон, министр образования, первым узнавший от капитана Контоса об остатках погибшего корабля, Валериос отправился на материковую Грецию полным амбиций молодым человеком. Он изучал медицину, затем археологию и в возрасте всего 30 лет стал директором Национального археологического музея в Афинах, как раз вовремя, чтобы в 1889 году завершить строительство первого постоянного здания музея. С тех пор новые корпуса наполнились античными статуями, инструментами, предметами вооружения, керамикой и — немаловажно — сказочными находками с Антикитеры, которые за несколько минувших месяцев — невероятных, бурных, прекрасных месяцев — принесли всемирную славу и ему, и его музею. Но сколь бы много ценных артефактов ни прошло через музейные двери, ничего подобного Стаис никогда не видел.
Это был часовой механизм. Античный часовой механизм. Самый большой кусок странного объекта шириной и высотой был размером с книжную страницу. Один угол, возможно, когда-то был прямым, но другие оказались неровными и изъеденными. Шероховатый известняковый налет занимал большую часть передней поверхности, хотя сквозь него можно было рассмотреть черты давно погребенных, но все же выглядящих вполне современно зубчатых колес. Впечатление было совершенно сверхъестественное и потустороннее, все равно что увидеть паровую машину на древней, изрытой кратерами поверхности Луны.
Яснее всего видно было большое колесо с квадратным отверстием в центре, возможно, предназначенным для оси, диаметром почти такое же, как весь кусок. В середине колеса были треугольные вырезы, так что получались четыре спицы неодинаковой ширины, образовывавшие подобие креста. А по краю располагались около 200 крошечных неровных зубчиков, которым рука древнего мастера придала треугольную форму. Они были столь малы, что подсчитать их удалось только с помощью увеличительного стекла. Второе, меньшее зубчатое колесо на той же стороне, похоже, соединялось с первым, и был намек на другие, еще меньшие колесики или круги, хотя рассмотреть их было труднее.
С другой стороны самого большого обломка видно было еще несколько шестерен с еще более мелкими зубчиками — открывшихся там, где предмет разломился, поразительно острых и аккуратных. Два колеса средних размеров располагались одно над другим, верхнее слегка под углом от нижнего; кроме того, видны были несколько много меньших колесиков и квадратный штифт. Тонкая бронзовая пластина, крепившаяся к нижнему правому углу, сохранила остатки греческой надписи. Миниатюрные аккуратные буквы были так изъедены, что прочесть их было почти невозможно, но они занимали строку за строкой без единого пробела, как если бы сообщение было слишком важным, чтобы тратить место на промежутки между словами.
К одной стороне второго, несколько меньшего фрагмента, также была прикреплена плоская пластина с выгравированной надписью. На обороте ее была вырезана серия концентрических окружностей, походивших на направляющие для вращающейся стрелки. Минеральные отложения полностью скрывали лицевую сторону третьего фрагмента, но на обороте его была часть нечитаемой надписи, а также выпуклое кольцо, пересекавшееся с другим выпуклым искривленным краем. Внутри кольца ясно различалась буква «Т», а нечто, напоминающее движущуюся стрелку, выдавалось из центра. Поверхность четвертого фрагмента была полностью съедена коррозией, но, судя по размеру и форме, он мог быть шестерней. Зубчатые колеса, точность, с которой они были изготовлены, различные шкалы, стрелки и надписи — вероятно, инструкции — заставили Стаиса предположить, что это механический прибор для точных измерений или вычислений.
Но это было невозможно! Кускам, рассыпавшимся в его руках, было не менее 2000 лет, и ничего подобного среди античных древностей никогда не обнаруживали. Считалось, что у древних греков (и их современников) не было ни сложных научных приборов, ни настоящей науки как таковой. Ученые полагали, что часовой механизм был изобретен в средневековой Европе, когда появились часы, что произошло на 1000 лет позже. Это была поистине уникальная находка, ведь до Антикитерского механизма от Античности до нас не дошло ни единой шестерни, ни одного точного прибора со стрелкой или шкалой.
Античные тексты открывают несколько больше, хотя из них трудно понять, как именно работали описанные приборы и существовали ли они когда-либо на самом деле. К тому же часто приходится полагаться на тексты, написанные через много лет после произошедших событий, или на тексты, которые многократно переписывали, а потому в них могли вкрасться ошибки. Но и там встречается лишь несколько упоминаний о зубчатых передачах. Самый ранний из таких текстов — трактат о механике, датируемый примерно 330 г. до н. э. и приписываемый знаменитому философу Аристотелю. В нем говорится о соприкасающихся кругах, вращающихся в противоположных направлениях. Возможно, автор имеет в виду шестерни, но, поскольку о зубцах или выступах ничего не сказано, судить с уверенностью об этом сложно.
Первыми греками, о которых нам достоверно известно, что они использовали шестерни, были два знаменитых изобретателя III в. до н. э. — Ктесибий и Архимед. Сын брадобрея Ктесибий стал величайшим инженером своего времени — после легендарного Архимеда. Он работал в Александрии и, вероятно, был первым заведующим знаменитого Александрийского мусейона. Ни один из текстов Ктесибия не дошел до нас, но мы много знаем о нем из работ позднейших авторов, таких как римский архитектор Витрувий, живший двумя столетиями позже. Витрувий сообщает, что Ктесибий сконструировал водяные часы, в которых поплавок, поднимавшийся вместе с уровнем воды, двигал стрелку с помощью «зубчатой рейки и шестерни». Это устройство, в котором одна шестерня соединена с плоским зубчатым стрежнем, используется для превращения линейного движения во вращательное, и наоборот.
Архимед жил в богатом городе Сиракузы на Сицилии, хотя в юности почти наверняка работал в Александрии с Ктесибием. В числе множества приписываемых ему изобретений — «бесконечный винт», в котором винт с резьбой используется для того, чтобы включить в работу зубчатое колесо с куда большим шагом передачи. Полный оборот винта поворачивает колесо всего на один шаг, то есть множество малых оборотов проворачивают колесо лишь немного, но с куда большей силой, чем прилагалась к винту. Согласно Плутарху, похожее приспособление (полиспаст, система блоков и канатов, в которой выигрыш в усилии идет за счет потери в расстоянии — прим. ред.) позволило Архимеду произвести впечатление на тирана Сиракуз, когда он одной рукой вытащил корабль из моря на сушу, «так легко и гладко, как если бы тот шел по воде».
Еще одно, более сложное приспособление, которое описывает Витрувий, — это одометр, измеритель пройденного пути. Его действие основано на том, что колесо повозки диаметром около 1,2 м совершает, проезжая одну римскую милю, 400 оборотов. С каждым оборотом выступ на оси колеса цепляет шестерню с 400 зубцами, поворачивая ее на один шаг, так что с каждой милей механизм совершает оборот. Это колесо сцепляется с другой шестерней с отверстиями по окружности, в которых закреплены камешки, и, по мере того, как шестерня поворачивается, камешки один за другим падают в ящик. Количество камешков соответствует милям пути.
Возможно, римским возничим платили помильно. Но мы не можем с уверенностью сказать, было ли это изобретение реализовано на практике. Однако общая идея выражена достаточно ясно, и подобные механизмы могли появиться задолго до времен Витрувия. В IV в. до н. э. Александра Македонского в азиатском походе сопровождали «бематисты», у которых была, наверно, самая скучная работа в античном мире — считать шаги, чтобы измерять расстояние. Точность их подсчетов даже в походах на сотни миль (ошибка часто составляла менее одного процента) наводит на мысль, что они, возможно, пользовались механическими одометрами.
Но вершины в изобретении зубчатых колес в Древней Греции достиг механик Герон, еще один последователь Ктесибия, преподававший в Александрийском мусейоне в I в. Герон писал о принципе, который начал разрабатывать Архимед, применяя зубчатые колеса разной величины, чтобы изменить силу приложенного воздействия.
В частности, он описал подъемную машину и нарисовал ее, показав, как последовательность зубчатых колес все большего размера позволяет поднимать тяжелый груз, прилагая относительно небольшое усилие. Нет никаких свидетельств в пользу того, что это изобретение было не чисто теоретическим — многие ученые считали, что зубцы оказались бы недостаточно прочны, чтобы приспособление работало на практике, — но само описание показывает: принцип взаимодействующих зубчатых колес в те времена понимали. Другой инструмент, детально описанный Героном, — диоптр, прибор для измерения углов, в котором для точной настройки применялись бесконечный винт и зубчатое полукольцо.
Итак, мы знаем, что греки использовали зубчатые колеса в простых механических устройствах начиная с 300 г. до н. э. Но большинство этих приспособлений включали лишь одну-две шестерни, соединявшиеся с винтом или зубчатым стержнем. От них не требовалось особой точности — лишь передать усилие или поднять груз. И тем не менее Герона считали гением, опередившим свою эпоху, писавшим о невозможных устройствах, которые находились за пределами понимания его современников. В одной заметной работе 1950-х годов о диоптре Герона говорится как об изобретении «уникальном, без прошлого и без будущего, прекрасном, но преждевременном, сложность которого превосходила технические возможности того времени».
В отличие от подъемного механизма и диоптра, — которые, как считалось, далеко опередили свое время, — система зубчатых колес в Антикитерском механизме не оставляла сомнений в своей реальности, а от ее сложности захватывало дух. Это были точно выточенные бронзовые шестерни, явно предназначенные для каких-то вычислений. Подсчитать количество зубчатых колес в разрушенных фрагментах было нелегко, но Стаис и его коллеги разглядели только на источенных коррозией поверхностях по меньшей мере 15 шестерен. Похоже, они соединялись так, чтобы производить какие-то математические операции, результат которых на шкале указывали стрелки.
Сложность этого механизма наводила на мысль, что это могли быть часы или механический калькулятор, нечто вовсе не похожее на то, что, как предполагалось, могли создать древние греки. Но если так, то он почти на 2000 лет опередил свое время. Механические часы столь малого размера требовали изящных пружин и регулирующих устройств, и появились они в Европе только в XV в., а до первых механических калькуляторов, сложных хитроумных машинок, использующих шестеренки для того, чтобы складывать, вычитать, умножать и делить, не додумались и в следующие 200 лет.
Перевод с английского Петра Дейниченко
