Теперь о Луне — светиле самом знакомом для жителей Земли, которых она вместе с тем не перестает поражать и которым она дарована в спасение от ночной тьмы[4].
Плиний Старший
Какую историю из XX в. ни рассказывай, любой сюжет совершает резкий поворот из-за Второй мировой войны. Ее темное жерло поглощало всех и вся — и спустя несколько лет выбрасывало в совершенно иных направлениях. Отклонение заметно даже на графиках Прайса. Рост научного знания, который должен быть неуклонным, вдруг на какой-то момент зависает, пока кривая не начинает вновь устойчиво ползти вверх.
Какие-то сюжеты менялись мало, иные уходили далеко в сторону. Но изменений не избежал ни один. Пока антикитерские фрагменты покоились в афинских подземельях, Альберт Рем в Мюнхене вынужден был уйти в отставку, Вирджиния Грейс находилась в изгнании на Кипре, скучая по своим амфорам, а Дерек де Солла Прайс преподавал в Лондоне физику. И будущее их зависело от ученых США и Германии, включившихся в гонку по высвобождению разрушительной мощи атома. Исход ее должен был определить дальнейшие пути героев этой истории, которым, в свою очередь, предстояло пройти через непредсказуемые коллизии, последовательно обретающие смысл возможности, подвергнуться влияниям, распространяющимся как цепная реакция и простирающимся в будущее, чтобы ныне живущим казалось, что иначе и быть не могло.
Точка отсчета всех траекторий — 5 часов 29 минут 16 июля 1945 г., сердце пустыни в штате Нью-Мексико, когда совместные усилия 130 000 американцев, работавших в Манхэттенском проекте, наконец принесли плоды. Находившийся в 30 км оттуда физик Ричард Фейнман проигнорировал официальное требование надеть темные очки, посчитав, что ветровое стекло грузовика защитит его глаза от излучения, и стал, видимо, единственным человеком, увидевшим взрыв во всей его мощи. На его глазах огненный шар в полной тишине изменил свой цвет — от ослепительно белого к желтому и оранжевому, черный дым начал виться по его краям и вырос в облако такой черноты, что кажется, в небе разверзлась дыра. Полторы минуты спустя тишину разорвал оглушительный гром, от которого перехватило дыхание и до костей пробрала дрожь. Так начался атомный век.
Прайс сыграл свою роль в том, что мы смогли понять эту эпоху. Десятки лет считалось, что только Германия и США пытались создать ядерное оружие. Глядя на руины главной японской физической лаборатории, американские офицеры даже подумать не могли, что когда-то там пытались осуществить японский «Манхэттенский проект», а ученые, которых они допрашивали, не сказали ничего, что могло бы вызвать у них подозрение.
Но с помощью своего японского дипломника Эри Яги Сизуме (и следуя совету Джозефа Нидэма выйти за пределы англоязычных источников) Прайс обнаружил неопубликованные исторические заметки и дневниковые записи, из которых стало ясно, что Япония активно разрабатывала свою атомную бомбу в рамках так называемого проекта «Воздушная мощь». Ёсио Нисина, ведущий физик Японии, еще в 1930-х во время поездки в Европу познакомился с Альбертом Эйнштейном и Нильсом Бором. Когда началась война, японское правительство поручило ему разработку атомной бомбы. Он был уже на полпути к строительству экспериментальной установки по обогащению урана-235, необходимого для начала цепной реакции, но в апреле 1945 г. по лаборатории нанесли бомбовый удар.
В 1971 г. Прайс вновь столкнулся с последствиями той ядерной гонки, и на этот раз они дали ему ключ к разгадке тайны Антикитерского механизма. Поддержка Артура Кларка утвердила его в мысли, что эта разгадка будет иметь огромную важность для всей его работы. А реконструкция устройства станет его крупнейшим достижением, пересмотром всей истории техники, если не всей истории нашей цивилизации. Но сохранившихся хрупких фрагментов было явно недостаточно, чтобы понять, как устройство работало. Прорыв случился, когда Прайсу на глаза попался доклад, несколькими месяцами ранее опубликованный группой ученых из Окриджской национальной лаборатории. В нем сообщалось, что гамма-излучение радиоактивных изотопов можно использовать, чтобы заглянуть внутрь металлических предметов большой художественной или исторической ценности, не разрушая их. Долгое ожидание завершилось. Теперь Прайс не мог спать ночами уже не от тоскливых мыслей, а от нетерпения.
Он обратился к директору Окриджской лаборатории Элвину Вайнбергу с просьбой использовать новую технологию съемки для исследования обломков Антикитерского механизма. Окридж был одной из трех лабораторий, входивших в Манхэттенский проект, и Вайнберг играл в этом проекте ведущую роль. Пока Роберт Оппенгеймер курировал создание бомбы в Лос-Аламосе, Вайнберг в Теннесси занимался очисткой урана-235 и работал над получением плутония из урана (процесс, который позже развернули в большем масштабе на третьей площадке, близ Ричленда в штате Вашингтон). В те времена в Окридже работало очень много людей — около 40 000, — но теперь осталось всего несколько тысяч физиков, задачей которых было найти способы применения знаний, полученных в ходе военных разработок, в мирных целях — в областях от медицины до ядерной энергетики, активным сторонником которой стал Вайнберг. Даже когда в 1979 г. на АЭС «Три-Майл-Айленд» частично расплавился реактор, Вайнберг заявил, что это лишь подтверждает надежность и безопасность ядерной энергетики — ведь в конечном счете ситуацию удалось взять под контроль.
США были не единственной страной, пытавшейся после войны обуздать атомную энергию. Увидев ее потенциал, способный изменить соотношение сил в мире, едва ли не каждое правительство, которое могло себе это позволить, организовало соответствующее ведомство. Не стала исключением и Греция. Так что, получив письмо от Прайса, Вайнберг связал того с греческой Комиссией по атомной энергии. Это привело Прайса к физику Хараламбосу Каракалосу, главе лаборатории радиографии в афинском центре ядерных исследований. Прайс изложил свою просьбу, но Каракалос отнесся к идее скептически: он не слишком верил в ее успех. Его лаборатория находилась в стадии становления и была оборудована лишь самыми элементарными приборами для радиографии. Никто прежде не пытался сделать снимок столь сильно поврежденного объекта, как обломки Антикитерского механизма, — даже не было ясно, сохранились ли внутри какие-то структуры, которые можно рассмотреть.
И все же проект выглядел интереснее всего, над чем Каракалос тогда работал. Поэтому он направился через весь город в Национальный археологический музей с небольшим кусочком радиоактивного туллия-170 и некоторым количеством рентгеновской пленки. В ядре стабильной формы элемента, туллия-169, 69 протонов и 100 нейтронов. В ядре нестабильного туллия-170 на один протон больше. Атомы вещества распадаются, выделяя электроны и высокоэнергетические фотоны, известные как гамма-лучи. В ходе радиоактивного распада туллий превращается в иттрий и эрбий. Количество атомов туллия уменьшается вдвое каждые 128 дней — с точностью часового механизма. Картина прямо противоположная той, что Прайс когда-то заметил в сложенных у стены стопках журналов.
Каракалос как мог затемнил помещение и сделал серию снимков самого большого фрагмента механизма. Он знал, что фотоны, испускаемые туллием, пройдут сквозь обломок и ударят в пленку, помещенную за ним, разбив кристаллы бромида серебра в ее эмульсии на ионы. Любой металлический атом внутри фрагмента остановит фотоны, и на пленке останется тень нетронутых молекул.
Затаив дыхание, в тусклом свете фотолампы Каракалос взял прозрачную зеленоватую пленку и осторожно положил ее в ванночку с проявителем — это обратит подвергшиеся облучению ионы в атомы черного металлического серебра. И вот она — картинка, в одно мгновение стершая 2000 лет. На чернеющей пленке он увидел зубчатые зеленые очертания, прежде скрытые, — четкий рисунок точно сделанных шестерен, одной над другой, явившее себя наконец искусное изделие давно умершего мастера. Но хладнокровный Каракалос был далек от сильных эмоций. Он просто отметил: «Изображения хорошего качества. Во фрагменте А на них видно несколько новых зубчатых колес».
Каракалос вернулся в свою лабораторию, взял два портативных рентгеновских аппарата и побольше пленки и вновь отправился в музей. Рентгеновские лучи — это тоже фотоны, выбиваемые из атомов, когда поток электронов бьет по таким элементам, как вольфрам. Излучение рентгеновских установок обладает куда меньшей энергией, чем гамма-лучи, а это значит, что можно использовать куда более долгую экспозицию и точнее контролировать уровень облучения пленки. За лето 1972 г. ученый сделал сотни снимков механизма, кропотливо регулируя фокусное расстояние, угол съемки и время экспозиции — вплоть до 20 минут, — чтобы получить максимально четкие изображения того, что скрывалось внутри неровных обломков.
Прайс тем летом был в академическом отпуске и проводил его в Европе. Он дважды приезжал в Афины, чтобы узнать, как идут дела, взглянуть на полученные Каракалосом изображения и изучить детали механизма, проявившиеся на снимках. Ему крайне важно было понять, как соединялись шестерни — какая с какой сцеплялась, — и подсчитать количество зубцов на каждой. Это позволило бы ему рассчитать численные соотношения, скрытые в зубчатых передачах, и на их основании раз и навсегда определить, что именно должен был вычислять механизм.
Жена Каракалоса Эмили подсчитывала зубцы — Каракалос полагал, что ее данные будут более точными, поскольку у нее не было никаких предположений относительно их возможного количества. День за днем, положив рентгеновский снимок на негатоскоп, она проводила по нему ладонями, словно смахивая воображаемую пыль, и разглядывала каждое колесико через увеличительное стекло. Не обращая внимания ни на шум, ни на что-либо другое, она сосредотачивалась на крошечных зеленых зигзагах, подсчитывая видимые зубчики и записывая результат. Для малых шестерен она использовала увеличенные черно-белые отпечатки с негативов, рисуя на них аккуратные круги, чтобы отметить окружность каждой из них. Потом она прокалывала каждый зубчик иголкой из своей швейной шкатулки, переворачивала отпечаток и на обороте пронумеровывала отверстия самым тонким карандашом.
Это была скучная работа. Все колеса механизма на снимках накладывались друг на друга, до восьми слоев в глубину, поэтому многие детали были затенены. Каракалос старался варьировать время экспозиции и фокусное расстояние, чтобы выделить детали, но даже при таком подходе не было ни одной шестерни, у которой были бы видны все зубцы. Определить общее число зубцов можно было, подсчитав те, что были видны, измерив видимую часть окружности, а затем масштабировав ее до полноразмерной. Но тут было легко ошибиться — зубцы на некоторых шестернях имели неправильную форму, а точно вычислить размеры некоторых колес мешало то, что неясно было, где их центр. Подсчеты приходилось повторять снова и снова, снимок за снимком, до тех пор пока для каждой шестерни не определилось постоянное количество.
Иногда Эмили отвлекалась, удивляясь иностранному профессору, для которого так много значили эти непонятные изображения. Его энтузиазм был заразителен, но ей ни разу не доводилось видеть человека, чье настроение так быстро менялось бы, буквально день ото дня. Невозможно было предугадать, как он отреагирует, увидев результаты ее работы. Иногда он был доволен, в другие дни хмурился и требовал пересчета. Она не могла понять, почему его не удовлетворяли свидетельства, полученные на основе изображений, столь тщательно сделанных ее мужем, и ее кропотливых подсчетов. К чему смотреть, если не готов принять то, что видишь?
Когда подсчеты были закончены, Прайсвернулся в Йель, закрылся в своем кабинете и продолжил лихорадочно трудиться над реконструкцией механизма. Помимо противоречивых результатов подсчета зубцов, ему сильно мешало то, что на снимках зубчатые колеса накладывались друг на друга. Трудно было не только понять, какая шестерня с какой сцеплялась, но даже отличить шестерню на передней поверхности механизма от шестерни на задней. Чтобы наглядно представить механику устройства, Прайс построил модель. Две картонные пластины держались на четырех деревянных боковинах с помощью гибкой полоски из хлопчатой бумаги. Он нарисовал чертежи существующих фрагментов, затем дополнил свою реконструкцию передними и задними циферблатами, добавив маленькие картонные стрелочки. Внутрь он, словно миниатюрную мебель, вставлял и переставлял картонные шестеренки.
Вначале самое простое. Прайс убедился, что маленькая коронная шестерня приводила в движение механизм, сцепляясь с большим колесом с четырьмя спицами, которое он уважительно назвал «главное приводное колесо», поскольку с его помощью приводились в движение все остальные шестерни. Вал коронной шестерни выходил наружу через отверстие в боковой стенке устройства. Прайс так и не решил, как приводилась в движение сама коронная шестерня — вручную с помощью рукоятки или посредством эффектных водяных часов, подобных тем, что были в Башне ветров.
Приводное колесо располагалось прямо за зодиакальной шкалой на лицевой стороне шкатулки и вращалось на одной с ней оси. Солнце обходит зодиак за год, поэтому Прайс решил, что большое колесо двигало стрелку, указывающую положение Солнца на небе. Пять оборотов боковой рукоятки как раз повернули бы колесо и стрелку на один оборот, равный одному году.
С этого момента все стало несколько сложнее. Цикл передавался через три соединенные пары сцепленных шестерен, завершаясь на зубчатом колесе, вращавшемся вокруг того же центра, что и главное приводное колесо. Ось этого второго колеса была тоньше и шла сквозь пустотелый вал приводного колеса к передней стороне механизма, вероятно, приводя в движение вторую стрелку лицевой шкалы.
Что же показывала вторая стрелка? Чтобы судить об этом с уверенностью, Прайсу нужно было знать скорость, с которой она двигалась относительно указателя Солнца. Подсчитывая зубцы на шестернях, он мог вычислить, что происходило со скоростью вращения на каждом уровне. Например, как уже говорилось в главе 2, если шестерня с 20 зубцами приводит в движение шестерню с 10 зубцами, на каждый оборот первой шестерни приходится два оборота второй. Это можно записать математически:
20: 10 = 2.
И в аналогичной паре сцепляющихся шестерен, скажем, с 90 и 30 зубцами каждый оборот первой ведет к трем оборотам второй:
90: 30 = 3.
Обе пары могут быть соединены общей осью, проходящей через вторую шестерню первой пары и первую шестерню второй пары. Поскольку ось одна, они будут вращаться с одинаковой частотой, и таким образом частота вращения ведомой шестерни первой пары в итоге определяет частоту вращения ведомого колеса второй. Это можно записать так:
(20: 10) × (90: 30) = 6.
Другими словами, на каждый полный оборот первого колеса последнее, четвертое, делает шесть оборотов. Конечно, было бы проще достичь такого результата одной парой зубчатых колес — с 60 и 10 зубцами, но соединение двух, трех и более пар зубчатых колес позволяет получить более сложные отношения, чем единственная пара (небольшие колеса проще в изготовлении, и к тому же расположение зубцов на них способствует лучшему сцеплению).
Пытаясь выяснить, каким было общее передаточное число, Прайс тщательно анализировал подсчеты зубцов, которые Эмили и Хараламбос Каракалос сделали для шести колес в первом блоке шестерен. Что пытался вычислить древний мастер? Конечно, напрашивался ответ, что вторая стрелка указывала положение Луны. Но это требовалось доказать.
Вычислить положение Луны исходя из положения Солнца — задача не тривиальная. Напрямую это невозможно. Хотя наш нынешний календарь делит год строго на 12 месяцев, Луна не обходит Землю ровно 12 раз за то время, пока Земля совершает путь вокруг Солнца. Поэтому простой календарь может отражать либо цикл Солнца и сезоны года, либо движение Луны. Но демонстрировать и то и другое он не в состоянии — Солнце и Луна очень скоро разойдутся. Наша современная система подсчета дней основана на движении Солнца, и наш календарь соответствует временам года. Это значит, что ежегодно в каждый конкретный день Солнце будет примерно в одном и том же положении относительно Земли. Январь всегда приходится на зиму (по крайней мере в Северном полушарии), а июль — на лето. Летнее солнцестояние — самый долгий день в году, когда Северное полушарие больше всего наклонено к Солнцу — неукоснительно приходится на 20 или 21 июня.
Ради следования Солнцу пришлось «поплатиться» Луной — наш календарь полностью утратил связь с ее движением. Дни полнолуния варьируются из месяца в месяц, и каждый год картина складывается иначе (вот почему Пасха, дата которой в григорианском календаре отсчитывается от первого полнолуния после 21 марта, блуждает по календарю). Продолжительность месяцев каждый год одинакова — мы знаем, что в марте всегда будет 31 день, а в апреле — 30, но месяцы больше не соотносятся с фазами Луны.
В наши дни это не имеет особого значения. Для большинства из нас в повседневной жизни фазы Луны совершенно не важны. Но для древних греков, как и для других народов того времени, это было необходимо — и для определения сроков религиозных празднеств, и для многого другого, вплоть до возможности что-либо видеть ночью.
Луна обращается вокруг Земли — с нашей точки зрения, движется по небу на фоне звезд — за 27,3 суток. Это так называемый сидерический месяц (от латинского sidus — звезда). Период от полнолуния до полнолуния называется синодическим месяцем. Он немного длиннее — около 29,5 суток. Греки знали, что, хотя движение Луны и не укладывается точно в годовой цикл, каждый 19 лет она занимает в точности такое же положение относительно Солнца и Земли. В каждом 19-летнем цикле 235 синодических месяцев (плюс-минус пара часов), а Луна за это время проходит по небу 254 раза.
Поэтому греки соединили движения Солнца и Луны в повторяющемся 19-летнем календаре, получившем в честь афинского астронома Метона, жившего в V в. до н.э., название Метонов цикл. Он был первым известным нам греком, использовавшим его, хотя почти наверняка почерпнул идею у вавилонян. Их жрецы-астрономы за много веков до того наблюдали за движением светил и были хорошо знакомы с их соотношениями.
В соответствии с этим циклом количество сидерических месяцев в году равно 254/19. Поэтому Прайс понял, что, если у вас есть колесо, вращающееся по мере того, как Солнце движется по небу, вы можете умножить его оборот на это отношение, чтобы вычислить скорость Луны. Подсчеты, которые Эмили и Хараламбос проделали для шести колес этого блока, дали такой результат: 65 (хотя это могло быть и 64 или 66), 38, 48, 24, 128 и 32. Это дает следующую систему зубчатых колес:
(65: 38) × (48: 24) × (128: 32) = 260: 19.
Результат оказался так близок к 19-летнему циклу! Прайс играл с цифрами в надежде, что необходимое ему соотношение вдруг проявится. Допустим, на первом колесе 64 зубца — согласно нижней оценке Каракалосов, — и тогда на выходе получится 256. После этого нужно всего лишь слегка изменить число зубцов на 128-зубцовом колесе — до 127 зубцов, а это в пределах допустимой погрешности. Получается следующая цепочка:
(64: 38) × (48: 24) × (127: 32) = 254: 19.
Откинувшись в кресле, Прайс закуривал трубку и, затягиваясь, смотрел, как дым плывет в свете настольной ламы. Наконец-то механизм начинал открывать свои тайны! И они были прекрасны. Результаты многовековых астрономических наблюдений вначале обратились в математические выражения, а затем воплотились в реальные, точно выточенные колеса из сияющей бронзы. Эта система зубчатых колес напоминала ему компьютерную программу: вводишь Солнце, получаешь Луну. Владельцу прибора достаточно было повернуть рукоятку сбоку шкатулки, приведя в движение главное колесо и указатель положения Солнца — и вторая стрелка указывала положение Луны на небе, перемещаясь по зодиакальной шкале более чем в 12 раз быстрее величавого Солнца.
Но тут была загвоздка. Всякий раз, когда одно зубчатое колесо сцепляется с другим, направление вращения меняется. И цепочка из трех пар передач, которую только что вычислил Прайс, заставила бы Луну двигаться в противоположном Солнцу направлении. А это неправильно. Но Прайс вскоре нашел изобретательное решение. Указатель положения Солнца крепился не к главному колесу, предположил он, а к утраченному колесу того же размера, располагавшемуся прямо перед главным и приводившемуся в движение другой стороной коронного колеса. Утраченное колесо вращалось бы с той же частотой, что и главное, но в противоположном направлении, и указатель положения Солнца двигался бы тем же путем, что и Луна.
Но цепочка передач на этом не кончалась. Прайс полагал, что две полученные скорости вращения — соответствующие движению Солнца и Луны по небосводу — вводились вновь внутрь устройства, в блок зубчатых колес, смонтированных на вращающемся круге. Прайс был в тупике… пока его не осенила сумасшедшая идея.
Делая реконструкцию утраченных часов из Башни ветров, Прайс добился успеха там, где другие потерпели поражение, только потому, что пытался угадать точку зрения античного мастера и взглянуть на вещи его глазами. Звезды над залитым светом Коннектикутом сияют не так ярко, как сияли бы в Древней Греции, но и здесь, взглянув вверх, он наблюдал, как призрачный лунный серп сначала растет, а потом исчезает на фоне стройных звездных сводов. Каждое новолуние становилось началом новой жизни, лунный цикл был самым драматичным событием в ночном небе. Конечно же, создатель прибора хотел запечатлеть это.
Вычисление фаз Луны в основе своей не отличается от вычисления количества прошедших синодических месяцев. Если, например, начать с полнолуния, то между двумя полнолуниями или любыми другими фазами Луны всегда будет синодический месяц и через любое целое число синодических месяцев всегда выпадет полнолуние. Тогда новолуния придутся на середину каждого такого месяца и так далее. Ряд синодических месяцев в любой период времени внутренне связан с рядом сидерических месяцев и лет, поскольку фазы Луны зависят от ее положения как относительно Земли, так и относительно Солнца.
Представим Землю в виде кончика часовой стрелки на гигантском космическом циферблате, в центре которого Солнце. Земля движется по циферблату, а Луна, в свою очередь, вращается вокруг Земли. В полнолуние все три тела выстроены в линию с Землей посередине, солнечные лучи проходят мимо нас и подсвечивают лунный диск. Когда Луна завершает полный оборот вокруг Земли, она занимает точно такое же положение на фоне звезд. Но, поскольку Земля сама движется вокруг Солнца, одного оборота Луны недостаточно, чтобы тела снова выстроились в одну линию. Земля уходит вперед по отношению к Солнцу. А потому следующее полнолуние не наступит, пока Луна не пройдет лишнюю одну двенадцатую часть круга. За год этих двенадцатых частей набирается на один дополнительный сидерический месяц. Соотношение в целом таково: количество сидерических месяцев в определенный период времени равно количеству прошедших синодических месяцев плюс количество лет. В одном 19-летнем периоде, например, 235 +19 = 254.
Совершенно не обязательно греки рассуждали об этом с гелиоцентрической точки зрения, но благодаря вавилонянам и их 19-летнему циклу они знали об этих соотношениях. И точно так же, как можно сложить количество лет и прошедших синодических месяцев, чтобы получить количество сидерических месяцев, можно вычесть годы из числа сидерических месяцев и получить число синодических месяцев (например, 254 – 19 = 235).
Прайс вглядывался в систему зубчатых колес, в которой две скорости вращения — одна, представляющая скорость движения Луны, и другая, в обратном направлении, скорость Солнца — вводились в блок соединенных между собой шестерен, смонтированных на вращающемся круге, таким образом, что их относительное движение поворачивало диск. Два ввода, один вывод.
И ответ пришел к нему. Это должна была быть дифференциальная передача — конструкция, уже знакомая ему по астрономическим часам Европы эпохи Возрождения. Если параллельно соединенные зубчатые колеса могли умножать и делить частоту вращения в соответствии с отношением количества зубцов, дифференциальная зубчатая передача могла складывать и вычитать.
Дифференциальная зубчатая передача — сложное устройство, совершенно новый уровень работы с зубчатыми колесами, и просто поразительно, что ее удалось обнаружить в столь древнем устройстве, как Антикитерский механизм. Если Прайс был прав, ничто не мешало рассматривать механизм как раннюю попытку подойти к механическому счетному устройству, начало линии развития технологии, погибшей почти сразу после зарождения. Чтобы подойти к дифференциальной передаче, нужен талант как математика, так и ремесленника, и она должна была быть кульминацией опыта поколений.
Намеки на то, что дифференциальная передача была известна в древности, уже встречались: по легенде, около 2600 лет до н.э. у китайского «Желтого императора» Хуан-Ди была колесница, украшенная деревянной фигурой, которая всегда указывала на юг. Дифференциальная передача теоретически могла бы здесь сработать, вычитая обороты одного колеса из оборотов другого и таким образом отслеживая любые перемены направления. Но это, вероятно, только легенда. Вплоть до III в. не встречается ни одного сохранившегося текста с описанием работающей модели, и до XI в. не обнаруживается никаких описаний того, как она могла бы работать.
Первая дифференциальная передача, известная на Западе — и первая в мире, использовавшаяся для вычислительных целей, — появилась в XVIII в. Происхождение ее неясно, но, скорее всего, ее изобрел британский часовщик Джозеф Уильямсон, написавший в 1720 г., что сконструировал ее для применения в часах, которые должны были не только показывать время, но и отображать меняющуюся скорость движения Солнца по небосводу.
Дифференциальная передача — впечатляющее изобретение, поскольку движение различных ее частей относительно друг друга определяется точным математическим отношением. Два колеса, движущихся независимо друг от друга, соединены с третьим таким образом, что оно вращается со скоростью, составляющей половину суммы скоростей входных колес. В обломках Антикитерского устройства Прайс увидел треугольник из трех маленьких колес, смонтированных на большем вращающемся диске. Он решил, что одно из этих колес, вращавшееся со скоростью Солнца, приводилось в движение непосредственно главным валом, а другое вращалось в противоположном направлении со скоростью Луны. Третье представляло собой шестерню, соединенную с двумя другими таким образом, чтобы, вращаясь относительно друг друга, они приводили в движение вращающийся круг, на котором были закреплены. В результате движение Солнца по небосводу вычиталось из движения Луны. Умножьте результирующее движение поворачивающегося диска на два — и машина вычислит фазу Луны.
Проследовав по цепи передач, Прайс пришел к выводу, что эта частота вращения передавалась далее на кольца нижней задней шкалы, показывая 235 синодических месяцев 19-летнего цикла, причем положение стрелки внутри каждого сегмента соответствовало фазе Луны. Вспомогательная шкала должна была отображать 12 синодических месяцев лунного года.
Итак, оставалась задняя верхняя шкала. Он видел, что она представляла собой последовательность концентрических окружностей со вспомогательной шкалой, разделенной на четыре части, но зубчатая передача, ведущая к ней, сохранилась лишь частично. Перебрав те цифры, что были в его распоряжении, Прайс предположил, что шкала должна была показывать месяцы четырехлетнего цикла, вероятно, для того, чтобы пользователь мог следить за сменой сезонов по 365-дневному календарю. Для чего предназначались различные окружности, он не знал. И это было не так уж важно. Он расшифровал поразительную дифференциальную систему передач и наконец понял суть Антикитерского механизма. Это был, как он заявил, «календарный компьютер». Устройство вычисляло движение Солнца и Луны в соответствии с тем, как они видятся с Земли, чтобы можно было отслеживать дни и месяцы года, а с помощью текста парапегмы предсказывать соответствующее расположение звезд.
Прайс также сумел обнаружить, откуда взялись сведения, закодированные в механизме. Любопытно, например, что 19-летний цикл, который в нем использовался, изначально пришел от вавилонян. Они записывали астрономические данные на глиняных табличках, содержавших бесконечные ряды цифр, которые фиксировали последовательные изменения в положении Луны, и, используя простые алгоритмы, предсказывали по ним ее положение в будущем — что-то вроде компьютерной программы, записанной на глине.
При всей их любви к точности, вавилонян мало занимало, как на самом деле устроена Солнечная система. Ночное небо было для них чем-то вроде светового шоу. Греки, однако, были захвачены идеей о геометрических моделях неба. Они хотели не просто предсказывать движения небесных светил, но и объяснить их: что, вокруг чего и каким образом вращается. Однако на самом деле и они не слишком заботились о точности наблюдений. Устройство небес было вопросом философским, и о предполагаемых моделях судили исходя из их красоты, а не из точного соответствия реальности.
Точные шкалы и указатели Антикитерского механизма, хотя и, несомненно, греческого, говорили об опоре на цифровые соотношения, куда более близкие арифметическому образу мыслей вавилонян. Кто бы ни изобрел прибор, ему пришлось соединить две традиции, и они явно были связаны с Востоком.
Прайс описал свои открытия в 70-страничной работе «Передаточные механизмы греков», опубликованной в июне 1974 г. Обломки Антикитерского устройства к тому времени уже считались старейшим сохранившимся механизмом — тем более с зубчатыми колесами — и, таким образом, самым сложным устройством, дошедшим до нас с древних времен. Но от открытия дифференциальной передачи и вовсе захватывало дух. В ней соединялись астрономические познания, абстрактное математическое мышление и мастерство изготовления — ничего подобного не делали вплоть до самой эпохи Возрождения. При этом Антикитерский механизм был исполнен так искусно, что все это казалось очень простым.
Прайс был убежден, что эта технология не исчезла. Когда в первые века нашей эры греко-римская цивилизация рухнула, многие знания, в том числе математические и астрономические, вначале переместились в исламский мир и через многие века вернулись в Европу. В своей работе Прайс утверждал, что знание о зубчатых передачах Антикитерского механизма каждый раз удавалось сохранить.
В качестве доказательства Прайс цитировал трактат знаменитого мусульманского астронома Абу Рейхана аль-Бируни, написанный около 1000 г. В нем речь шла о механическом календаре, который Бируни называл «Ловушка для Луны». Его можно было прикреплять к обратной стороне астролябии. В нем система из восьми зубчатых колес вычисляла положение Солнца и Луны в зодиаке, а также фазы Луны. Астролябия с очень похожим календарем, сделанная в Иране в XIII в., дошла до наших дней и хранится в Музее истории науки в Оксфорде. Прайс утверждал, что эти инструменты, созданные в исламском мире, — прямые потомки Антикитерского механизма и когда это знание вернулось в Европу, оно вызвало внезапный расцвет астрономических часов. Это объясняет, почему первые механические часы так быстро распространились и почему у них были столь сложные циферблаты, изображавшие небо, — технология создания таких циферблатов существовала уже несколько столетий.
Зубчатые колеса древних грековпоказали, что, полагаясь на несколько технических рукописей и артефактов, дошедших до наших дней, историки ошибались относительно того, на что были способны древние. Технологии, которые связывали с Европой средних веков, эпохи Возрождения и более поздними временами, на самом деле были созданы древними цивилизациями. По мнению Прайса, именно эти знания в конечном счете вызвали бум технических новшеств в Европе, который и привел к нашей современной цивилизации. Десятилетия его поисков окупились сполна. Он наконец был готов переписать историю.
Но этого не произошло. Конечно, специалисты по истории техники приветствовали работу Прайса. Немецкий ученый Ааге Драхманн назвал исследование Прайса «исчерпывающим и безукоризненным», а его британский коллега Джон Норт писал: «…читатель… едва ли может отрицать, что механизм этот — самый важный научный артефакт эпохи классической Греции». Артур Кларк также продолжал подчеркивать значение Антикитерского механизма и включил сюжет о нем в первую серию снятого в 1980 г. фильма «Таинственный мир Артура Кларка».
Но вне этого узкого круга энтузиастов ничего особо не изменилось. Античную историю обсуждали, трактовали и преподавали так же, как и раньше. Греков по-прежнему считали философами, авторами множества идей, не слишком интересовавшимися техникой, тогда как более приземленные римляне преуспели в демонстрации собственной мощи, возводя акведуки и амфитеатры, но не обладали интеллектуальным воображением греков. А все заслуги в формировании нашего технического опыта приписывали основателям современной европейской науки эпохи Возрождения.
Одной из проблем было то, что между Антикитерским механизмом и следующим известным упоминанием зубчатой передачи образовался разрыв длиной более 1000 лет. Прибор вроде бы доказывал, что греки изобрели часовой механизм, но требовалась немалая вера, чтобы утверждать, будто сохранившиеся исламские инструменты принадлежали к той же технологической линии, несмотря на мнение Прайса. И его работа, хотя и блестящая в той части, где обсуждался исторический контекст и значение прибора, была непоследовательна в той части, где обсуждалась собственно система передач, изобилуя логическими натяжками. Никто не оспорил его выводы, но никто и не принял их во внимание.
Не способствовало признанию и то, что весьма спорный швейцарский автор Эрих фон Дэникен представил Антикитерский механизм в книге «Колесницы богов» (1968), утверждая, что инопланетные пришельцы, побывавшие на Земле тысячи лет назад, передали древним цивилизациям передовые технологии, такие как батарейки или не поддающийся коррозии металл, а также послужили источником вдохновения для древних религий. Антикитерский механизм, заявлял фон Дэникен, подтверждает, что греки пользовались технологиями, которые не могли разработать сами (в более поздней книге он даже развил эту идею, написав, что пришельцы использовали такие механизмы в своих космических кораблях, чтобы прокладывать путь между звездами).
«Колесницы богов» разошлись многомиллионным тиражом, став международным бестселлером, и поставили Антикитерский механизм в ряд эксцентричных загадок — тех, что серьезные историки всерьез не воспринимают. Даже после того как Прайс опубликовал свою работу, в механизме видели неудобное отклонение, о котором можно самое большее упомянуть в примечании. В полной мере это пренебрежительное отношение проявилось, когда принстонский наставник Прайса Отто Нейгебауэр опубликовал в 1975 г. свой огромный, исчерпывающий труд «История античной математической астрономии», в котором отвел Антикитерскому механизму довольно уничижительное примечание. В последующие десятилетия, хотя детали реконструкции Прайса в целом были приняты, более широкие выводы игнорировались. Но и то и другое оказалось неверным.
Однако по крайней мере в Афинском музее остатки устройства были теперь выставлены на обозрение публики. Отношение к ним со стороны научных сотрудников музея не слишком переменилось, но в 1980 г. механизм привлек внимание Ричарда Фейнмана, который за время, прошедшее с испытаний первой атомной бомбы в Нью-Мексико, стал одним из самых знаменитых американских физиков. Он приехал в Афины на несколько дней, в промежутке между лекциями. 20 июня Фейнман писал родным письмо, расп