Вековые обсерватории и механические компьютеры: 12 древних научных артефактов, которые можно увидеть и сейчас

За сотни лет до развития современных наук люди делали грандиозные шаги в исследовании мира вокруг, иногда используя для этого опережающие свое время инструменты. Изготовленные на разных континентах и при разных культурах из примитивных материалов и с ограниченными ресурсами, эти предтечи современных часов, компьютеров и обсерваторий помогали делать удивительно точные и сложные расчеты и наблюдения. При этом некоторым из них более пяти тысяч лет!

Антикитерский механизм обнаружили в 1901 года в обломках затонувшего корабля у берегов греческого острова Андикитира в Средиземном море. На тот момент никто еще не знал настоящей ценности находки. Прибор выставили в музее. Некоторые его исследования проводились с 1902 по 1910 год и с 1925 по 1930 год, однако настоящий прорыв в его изучении случился только в 1950-х. 

Находка оказалась механическим компьютером, собранным приблизительно за 100–200 лет до нашей эры: похожие устройства появились только через тысячу лет. Механизм из 30 бронзовых шестеренок, использовался для точных расчетов, основанных на астрономических и математических знаниях древних греков. Личность создателя прибора остается неизвестной, как и причины, по которым он оказался на корабле. 

Чтобы воспользоваться прибором, нужно с помощью рукоятки на нем установить дату. После того как все шестерни встанут на места, механизм покажет массу информации: положение Солнца, Луны и звезд, фазу Луны, даты ближайших солнечных затмений, скорость движения Луны по небу и даже даты Олимпийских игр. Что особенно впечатляет, механизм учитывал високосные годы, добавляя к расчетам один день на каждые четыре года. Юлианский календарь, в котором учитывалась эта особенность, появился только спустя многие годы. 

Похожие инструменты были описаны в греческих записях тех времен. Некоторые считают, что подобные приборы мог собирать Архимед; другие приписывают авторство астроному Гиппарху. Изобретатель точно был греком — об этом свидетельствуют записи на лицевой стороне инструмента.

Сейчас Антикитерский механизм хранится в Национальном археологическом музее в Афинах. Копия инструмента выставлена в Американском музее компьютеров в Бозмене, штат Монтана. В 1978 году Жак-Ив Кусто нырял к обломкам корабля, где нашли механизм, но не нашел никаких других деталей. Сейчас исследованием прибора занимается греко-британский проект Antikythera Mechanism Research Project, который поддерживают различные университеты и технологические компании. ggg

Армянские монахи могли оценивать силу землетрясений за тысячу лет до появления современных сейсмографов благодаря столпу Гавазан в Татевском монастыре. Столп представляет собой колонну с подвижным основанием, которая наклонялась при колебаниях земной поверхности, вызванных землетрясениями или даже движением войск.

Татевский монастырь был центром науки и философии средневековой Армении. Его построили на древнем капище — месте, где проводились языческие ритуалы. Первая христианская церковь появилась здесь между 895 и 906 годами; покровителями ее были апостолы Петр и Павел. Впоследствии монастырь оказал большое влияние на развитие христианства в Сюникской области.

В XI веке в монастыре построили еще один храм, посвятив его Деве Марии. В период процветания в монастыре жило около тысячи монахов и ремесленников, а в его библиотеке хранилось более десяти тысяч манускриптов. К сожалению, они были утеряны после набега турок-сельджуков в 1170 году. Манускрипты перенесли в крепость в целях безопасности, однако она была разрушена до основания, а сам монастырь разграблен.

Монастырь постепенно начали восстанавливать в XIV и XV веках, с появлением Татевского университета, который во главе с Григором Татеваци стал ключевым центром изучения наук в Армении. В университете обучали в том числе архитектуре, философии и астрономии. Монастырь и университет были автономны: у них имелись собственная мельница, маслоотжимный пресс, а также сады и виноградники в близлежащем Воротанском ущелье. Однако период стабильности закончился, когда Тамерлан начал свои военные кампании в регионе.

В последующие столетия крепость неоднократно была повреждена вражескими набегами и стихийными бедствиями. Особенно монастырь пострадал от землетрясения в 1931 году. Для его восстановления потребовались серьезные усилия. Столп Гавазан все еще находится там, однако он больше не наклоняется от подземных толчков. Также хорошо сохранилась могила Григора Татеваци.

В Древнем Египте разлив Нила или, напротив, падение уровня воды в нем могли привести к серьезнейшим последствиям — буквально на уровне жизни и смерти. Если река разливалась недостаточно, это предвещало голод. Слишком сильный разлив тоже мог погубить урожай. Поэтому задолго до строительства Асуанской плотины, которая позволила контролировать уровень воды в реке, египтяне изобрели ниломер — инструмент, позволявший предсказывать поведение Нила.

Существовало три вида ниломеров — все до сих пор можно увидеть. Самый простой из подобных инструментов представлял собой высокую колонну, расположенную в специальном колодце. Такой ниломер находится на острове Рода в Каире. Восьмиугольную мраморную колонну удерживает деревянная балка шириной с колодец. Вдоль стен колодца проходит лестница, которой пользовались жрецы, ответственные за наблюдение за ниломером. На колонну нанесены отметки, которые показывают уровень воды в тот или иной период. По ним прогнозировали поведение реки в будущем.

Пользоваться ниломером могли только священнослужители и правители, будь то жрецы, фараон или же римские и арабские лидеры. Поэтому эти сооружения строили в храмах. Обычным людям вход туда был запрещен.

Ниломер на острове Рода был построен в 861 году на месте аналогичного древнего сооружения; конструкцию разработал знаменитый персидский ученый Аль-Фергани. Сейчас инструмент находится в относительно современном здании с конической крышей, которая заменила купол, уничтоженный во время французской оккупации в XIX веке. Тоннели, через которые в колодец с ниломером поступала вода, заделали, так что посетители могут спуститься до нижнего уровня сооружения.

На острове Элефантина в черте города Асуана находится ниломер другого вида — широкая лестница, ведущая прямо в реку, с отметками на стене рядом. По сооружению на Элефантине изменения уровня воды предсказывали раньше всех, поскольку оно находилось у южной границы государства.

Третий вид ниломеров, пример которого можно встретить в храме Ком-Омбо чуть севернее Элефантины, представлял собой канал, через который вода из Нила перетекала в специальный резервуар. На стене этого резервуара были нанесены отметки, по которым и оценивали судьбу будущего урожая.

Старая пекинская обсерватория — это одно из старейших мест наблюдения за звездами в мире. Что еще более впечатляет, она работала без единого телескопа.

Обсерватория была построена в 1442 году при династии Мин. Астрономические инструменты, созданные там в этот период, неоднократно похищали. Это случалось при смене политических режимов или набегах из соседних стран. Однако их всегда возвращали на место.

Среди инструментов пекинской обсерватории были как увеличенные версии картографических приборов наподобие секстанта, так и более сложные приспособления — к примеру, теодолит и армиллярная сфера. Оба прибора использовались для измерения межзвездных расстояний настолько точно, насколько позволяла технология, разработанная на стыке восточных и западных наук. Все инструменты были обильно украшены традиционными азиатскими орнаментами: драконами, львами и цветами.

Все инструменты Старой пекинской обсерватории расположены на крыше древнего сооружения, которое раньше называлось платформой созерцания звезд. Это здание относится к Пекинскому планетарию; в нем расположен музей, посвященный китайской астрономии.

На протяжении многих столетий американские индейцы строили круги из камней, которые называются медицинскими колесами. Их использовали в самых различных целях — от ритуальных до научных. Медицинское колесо в Биг-Хорне, штат Вайоминг, относится к последней категории — с его помощью определяли положение солнца и других ярких звезд на небе в день летнего солнцестояния.

Колесо в Биг-Хорне находится на вершине горы, на высоте почти три километра над уровнем моря. Большую часть года камни скрывает снег; круг можно увидеть в летние месяцы.

Радиус колеса составляет около 25 метров. В его центре находится пирамида из камней — достаточно крупная, чтобы на нее можно было сесть. Из пирамиды расходятся 28 лучей. На самой окружности находятся еще шесть каменных пирамид.

Научное назначение колеса выяснил археоастроном (археоастрономия изучает астрономические представления древних людей) Джек Эдди. Ученый обнаружил, что, если встать к одной из пирамид и посмотреть в сторону другой, взгляд уткнется в определенную точку на горизонте. Выяснилось, что две точки, определенные различными положениями пирамид, совпадают с местами восхода и заката солнца в день летнего солнцестояния.

Эдди выяснил, что расположение лучей и пирамид имеет астрономическое значение. По его версии, колесо, которое 300–800 лет назад построили индейцы Великих равнин, служило для предсказания позиций солнца и других ярких звезд на небе в дни летнего солнцестояния.

Если сесть на одну из пирамид и посмотреть в сторону другой, взгляд уткнется в определенную точку на горизонте. Эдди выяснил, что две точки, определенные различными положениями пирамид, совпадают с местами восхода и заката солнца в день летнего солнцестояния. Другие направления указывают на точки гелиакального восхода Альдебарана, Ригеля и Сириуса.

Гелиакальный восход — это первый после некоторого периода невидимости восход звезды непосредственно перед восходом солнца. По таким событиям можно определять календарные даты. Так, в Биг-Хорне гелиакальный восход Альдебарана происходит за несколько дней до летнего солнцестояния. Через 28 дней (или один лунный месяц) после Альдебарана восходит Ригель, а еще через 28 дней — Сириус.

Число 28 считается священным у некоторых племен из-за его связи с лунным циклом. У колеса в Биг-Хорне 28 лучей. Неизвестно, знали ли строители колеса в Биг-Хорне о 28-дневных интервалах между гелиакальными восходами, упомянутыми выше. Однако это вполне возможно.

По медицинскому колесу в Биг-Хорне и сегодня можно точно предсказать день летнего солнцестояния; так его и используют некоторые группы американских индейцев. Кроме того, круг внесен в Национальный реестр исторических мест США; за его состоянием следят специально прикомандированные археологи. Среди других важных медицинских колес Северной Америки — круг на горе Муз на Аляске и колесо в Мейджорвилле в канадской провинции Альберта. Считается, что последнему пять тысяч лет — примерно столько же, сколько пирамидам Египта.

Важно знать

До колеса в Биг-Хорне можно добраться по трассе US 14A, которая открыта только с мая по сентябрь. С нее нужно свернуть на отмеченную на карте гравийную дорогу Forest Road 12. Поворот расположен примерно в 52 километрах к востоку от Лоуэлла, Вайоминг. Рядом с колесом запрещено движение автотранспорта, поэтому придется оставить автомобиль примерно в двух с половиной километрах от него и дальше идти пешком. Дорога Forest Road 12 часто бывает закрыта из-за снегопадов вплоть до середины июня. Вокруг колеса установлена ограда, на которую индейцы кладут специальные куски ткани и другие религиозные предметы. От туристов ожидают, что они отнесутся к этому обычаю с уважением и не станут трогать эти вещи.

В 20-е годы XVIII века махараджа Савай Джай Сингх II отправил своих эмиссаров по всему миру, чтобы собрать настолько точные астрономические данные, насколько это возможно.

Когда гонцы вернулись, Джай Сингх приказал построить обсерваторию Джантар-Мантар в Нью-Дели. Каменная конструкция основывалась на расчетах французского математика Филиппа де ла Гира. Помимо Джантар-Мантара, по распоряжению Джай Сингха построили еще пять обсерваторий, самая большая из них — в Джайпуре, родном городе махараджи.

По приказу Джай Сингха возвели в том числе 22-метровые солнечные часы Самрат-Янтра, которые считаются самой большой из подобных конструкций. Несмотря на внешнее сходство с аналогичными инструментами того периода, эти часы были куда более точными. Метки, отображающие интервалы по две секунды, у них даже точнее, чем в таблицах ла Гира. В Джантар-Мантаре есть похожий инструмент, меньше размером, но старше.

Расположенная недалеко от Самарканда, эта обсерватория была построена в 1420-х годах правнуком Тамерлана Мирзо Улугбеком. Улугбек был не особенно популярным правителем, поскольку больше интересовался наукой, нежели политикой.

После поражения в Хорасанском походе в 1447 году между Улугбеком и его сыном Абл ал-Латифом возник конфликт, в результате которого отец лишился власти. В 1449 году Улугбек был убит, и обсерватория постепенно пришла в упадок. Десятки ученых, которые работали там, были вынуждены покинуть свои места. Несколько веков обсерватория оставалась заброшенной. В 1908 году ее обнаружил русский археолог Василий Вяткин. Позже по собственному завещанию он был похоронен на территории обсерватории.

Во времена своего расцвета обсерватория представляла собой трехэтажное цилиндрическое строение. Внутри находился огромный угломер радиусом около 40 метров — секстант Фархи, который остался почти нетронутым. Его использовали для определения положения ярких звезд на небе.

Через окно свет падал на определенную точку на секстанте — таким образом можно было определить высоту подъема звезды. С помощью этого инструмента ученые из обсерватории Улугбека смогли определить длину года с точностью до 25 секунд и измерить угол наклона земной оси на уровне, сопоставимом с современными данными. Такой точности им удалось добиться благодаря тому, что секстант, которым они пользовались, был самым большим из когда-либо построенных. Точность такого огромного инструмента составляла 1/600 градуса.

Возможно, главным достижением Улугбека стал звездный атлас, в который вошло как минимум 1 018 светил с данными об их расположении на ночном небе. Составленный почти за 200 лет до появления телескопов, этот удивительно подробный справочник едва не исчез вместе с обсерваторией. К счастью, он попал в руки астронома Али аль-Кушчи, который впоследствии его и опубликовал.

На первый взгляд, в этой достопримечательности нет ничего особенного — всего лишь семиметровая железная колонна, медленно ржавеющая посреди пустой площади в Дели. Однако возраст этой колонны гораздо больше, чем можно было бы ожидать, — около 1 600 лет. Металлические предметы аналогичного возраста давно превратились в пыль.

Из-за необычной стойкости колонну отнесли к «неуместным артефактам» (OOPArt, out-of-place-artifacts). Так называют объекты, которые не соответствуют своей эпохе — как будто их создали в другом месте и в другое время. Некоторые из этих предметов оказались подделками — к примеру, «Артефакт из Косо», автомобильная свеча зажигания, которую якобы нашли в куске скалы возрастом более 500 тысяч лет. На самом деле скала вокруг свечи марки Champion 1920-х годов оказалось конкрецией, которая образуется в результате быстрого окисления, происходящего в земле с железными и стальными предметами. Другие артефакты относили к «неуместным», недооценив развитие цивилизации на момент их появления. К таким относится упомянутый уже Антикитерский механизм, механический компьютер, собранный приблизительно за 100–200 лет до нашей эры.

Железная колонна в Дели относится скорее ко второй категории. Ранее ошибочно считалось, что она на 99,9999% состоит из чистого железа и была отлита по утерянной древней технологии; некоторые даже приписывали ей внеземное происхождение. Однако на самом деле колонна представляет собой просто пример высочайшего мастерства древних кузнецов.

Колонна состоит из кричного железа, в котором имеются примеси угля и шлака, образующиеся при плавке на низких температурах. Для ее изготовления, скорее всего, были использованы угольные печи, которые дают тепло, необходимое для плавки такого железа. Колонну выковали из кусков железа (криц) весом, предположительно, не более 36 килограммов.

Необычная стойкость колонны к коррозии связана не с магией или утерянными технологиями, а с явлением пассивации металлов, в результате которого на поверхности материала образуется оксидная пленка, препятствующая возникновению ржавчины. Пленка возникла случайно, благодаря повышенному содержанию фосфора в металле колонны, а также низкой влажности воздуха в Дели.

Чхомсондэ — это древнейшая обсерватория в Восточной Азии. Она была построена в VII веке в государстве Силла на территории современной Южной Кореи.

Обсерватория, название которой переводится как «башня для наблюдения за звездами», представляет собой башню из 362 гранитных блоков. Некоторые связывают это число с 362 днями лунного года. В башне 27 уровней кладки. Считается, что это связано с 27-м правителем Силлы — королевой Сондок, при которой она была возведена. В центре башни находится смотровое окно; сверху и снизу — по 12 уровней вкладки, что, как считается, отсылает к 12 месяцам в году и 12 знакам зодиака. Если вам еще недостаточно символизма, вот еще: башня стоит на четырехугольной основе, которая, как считается, символизирует четыре времени года.

Впрочем, Чхомсондэ интересна и без скрытых нумерологических посланий. Будучи одним из древнейших научных строений в мире, обсерватория помогает понять, как сотни лет назад была устроена астрономия. В те времена грани между наукой и астрологией почти не было, и ученые докладывали обо всех своих наблюдениях властям, которые часто принимали решения, руководствуясь предсказаниями небесных тел.

Впрочем, Чхомсондэ использовалась не только в астрологических целях. Здесь вели и более традиционные астрономические исследования: ученые наблюдали за небом круглые сутки 365 дней в году. Со временем они научились предсказывать затмения и отслеживать движение комет. Значение Чхомсондэ для истории Кореи и развития астрономии было оценено в 1962 году, когда обсерваторию признали национальным сокровищем. Ее изображение можно найти даже на корейских монетах.

В 1928 году один любитель часов посетил печально известный теперь Солсберийский собор и заметил нечто необычное: в башне с часами был еще один большой механизм, который, вероятно, простаивал целые поколения. Предположительно, это были первые механические часы собора, изготовленные в 1386 году, то есть самые старые в мире.

Часы установили на башне еще относительного молодого собора, снесенной в 1789 году. У них не было циферблата. Единственным назначением механизма было звонить в колокол ко времени службы в соборе. Сейчас часы уже не бьют, однако работают так же, как и 600 лет назад.

Появление этих часов в Солсбери ознаменовало переход к относительно новой концепции стандартизированного времени — при использовании солнечных часов длительность часа менялась в зависимости от времени года. Часы заводили вручную, поднимая специальные гири. Спускающиеся гири тянули канаты, которые приводили механизм в движение.

В 1956 году часы разобрали и отреставрировали. После этого их возраст неоднократно подвергался пересмотру. Тот факт, что в 1386 году в Солсберийском соборе были часы, не ставят под сомнение, однако сам механизм считают собранным в более позднее время. Похожие часы, датируемые XIV веком, находили по всей Великобритании. Впрочем, похожий механизм в Уэльском соборе некоторые относят к XII веку.

Важно знать: Старый часовой механизм находится в северном нефе собора недалеко от входа.

Обсерваторию Эль-Караколь в древнем городе майя Чичен-Ица на территории Мексики, можно назвать не только памятником архитектурному мастерству древних индейцев, но и их неожиданно продвинутому пониманию астрономии.

Эль-Караколь, что можно перевести как «спиралевидная» или буквально «улитка», названа так из-за винтовой лестницы, которая опоясывает внутреннюю часть центральной башни обсерватории. Полуразрушенный купол здания удивительно напоминает современные обсерватории.

С башни Эль-Караколь открывался 360-градусный обзор на звезды. Древние астрономы отслеживали солнцестояния, равноденствия и затмения. Окна в башне устроены будто бы специально для наблюдения за движением Венеры по небу. Помимо религиозного значения, это помогало измерять более длинные интервалы земной орбиты.

Обсерватория расположена недалеко от пирамиды Кукулькана, которую считают одним из новых семи чудес света. До нее легко добраться, так что она стала одной из главных туристических достопримечательностей Мексики.

Лампа Дендеры — это фрагмент барельефа в храме Хатхор, расположенном в одноименном египетском городе. Она стала предметом многочисленных споров историков, некоторые из которых увидели в барельефе свидетельство использования в Древнем Египте современного освещения, в частности газоразрядных светильников.

Эта теория предполагает, что использование электрического света могло бы объяснить отсутствие следов сажи от факелов во многих открытых гробницах. Лампу Дендеры часто упоминают вместе с багдадской батарейкой, настаивая на том, что древние культуры были куда более развиты, чем считается сейчас.

Большинство египтологов, однако, считают, что на барельефе изображены цветок лотоса, столб Джед (древнеегипетский символ плодородия) и змея, которая поднимается из цветка через утробу богини Нут. Найденные вокруг лампы Дендеры надписи подтверждают эту точку зрения, поскольку отсылают к восходящему солнцу, которое вырастает из цветка лотоса в форме змеиного бога Сематауи.

Напоминающая лампу форма символизирует утробу богини неба Нут, считают египтологи. Утроба Нут, в свою очередь, является распространенным символом ночи. Таким образом, барельеф может символизировать восходящее после ночи солнце. Несмотря на то что отсутствие электричества в древнем Египте было доказано, лампа Дендеры все еще является аргументом псевдоученых, которые настаивают на существовании продвинутых технологий у древних людей.