内容梗概：二十世纪五十年代，距离安提基特拉机械的发现已经过去半个世纪，一个英国人开始了长达数十年对安提基特拉机械的研究，他的研究成果重新激发了人们对这一古老机械的兴趣。是什么原因驱使这个年轻人不远千里来到雅典研究这个机械装置？他有什么新发现？

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一周以后，老师和学生在同一餐厅碰面了。他们刚刚落座，学生就迫不及待地问道。

“上次提到的二战后研究安提基特拉机械的著名人物是谁呢？”

“哦，我想想，他的名字有点长，叫Derek de Solla Price，我们就简单叫他Price先生吧。” 老师说道。

“Price? 他是哪里人？”

“Price 1922年出生于英国。如果Price晚年回顾他的一生，他会发现他见到安提基特拉机械之前的经历都是在或多或少为研究它做准备。”

Price和他重建的安提基特拉机械模型 (Wikipedia)

“哦，为什么这么说呢？”

“Price从小喜欢物理和数学，但家境贫寒，没钱上大学。他于是申请做实验室助理养活自己。他利用业余时间学习，获得了伦敦大学学士学位。在实验室做助理期间，他接触到了示波器、电压表、频谱仪这些一起。他发现有了这些仪器，就能把世界的本来面貌一一展现出来。”

“用这些仪器来测量世界？” 学生问道。

“对，人类天生有一双眼睛，仪器相当于人的第三只眼睛，能看到肉眼看不到的事物的本质。Price喜欢把这些仪器拆开，然后又组装回去，直到完全了解。” 老师说道。

“Price毕业后做什么呢？”

“1946年，二战已经结束。他获得了博士学位，他本想留下来当老师，但是战后很多优秀人才也回到了大学，伦敦大学没有空缺的职位给他，他只好去了新加坡，在一个叫Raffles的学院教书。”

“哦，他在那里也从事研究吗？”

“嗯，新加坡融合了东西方文化，非常适合Price研究东方文化历史。他开始研究科学发展的历史。幸运的是，他在那里看到了完整的《英国皇家学会哲学会刊》。”

“英国皇家学会？好熟悉的名字！”

“是的，这个学会名声显赫，我们熟悉的牛顿、胡克都曾经是这个皇家学会的会员，并且在会刊上发表文章。为了研究科学史，Price借阅了学会历史悠久的会刊，带回家阅读。”

“把这些枯燥的学术文章带回家阅读？恐怕会越读越犯困吧？”

“我想也是，所以Price把这些论文放到床头，用于睡前阅读。”

“要是读困了，一松手就睡着了？这倒是个一举两得的好方法！” 学生笑道。“不过，从牛顿那个时代到现在积累了无数期刊吧？”

“嗯，是很多，2011年10月，皇家学会开放了所有以前的古老期刊的在线访问权限，任何人都可以去访问那些古老的牛顿、达尔文的文章。”

“这么多文章，Price看得过来吗？”

“我猜他是略读而不是精读。”

“嗯，从这些期刊文章里，Price了解到什么新东西了吗？”

“Price了解到科学知识是如何逐渐累积起来的，每一代的科学家如何在已有知识的基础上建立新的知识。”

“他就这样一本一本读下去？”

“对，Price从1665年的第一本会刊开始读起。当他阅读时，他把读完的卷册放到床边的架子上。架子是按年分门别类的，每个架子包含10年的期刊。”

“分门别类，是个好习惯，整齐且容易找。”

“随着他读完的卷册越来越多，堆放在架子上的卷册也越堆越高。过了一段时间后，有一次他瞥了一眼架子上成堆码放的卷册，突然一个想法在他脑海里一闪而过。”

“什么想法？” 学生问道。

“每一个架子上的卷册都是前一个架子上的卷册的两倍高！”

“这么有趣的现象！这是一个普遍的规律吗？”

每一个架子上的卷册都是前一个架子上的卷册的两倍高：指数增加趋势

“Price盯着这些期刊一边看一边想。他曾经在物理圈子里浸淫多年，深知物理的世界是可测量的、可依靠的。物理仪器把不确定的世界转化为数字和曲线，从而显示出它所满足的规律。一旦你知道了规律，你就可以理解它，预测它，操控它，无论是沿着直线滚动的桌球还是飞速移动的电子。”

“嗯，是的。但是科学知识本身的发展规律却不是物理定律可以预测的。” 学生说道。

“是的，你说的有道理。可就在Price的床头，这种情况发生了。科学知识经过数个世纪的累积，在他的床头架子上显示出一条漂亮的指数曲线。”

“也就是说，科学知识的进步也有规律可循的？”

“嗯，你看：每10年，论文的数量翻倍，这就像钟表一样可以预测。”

“他一定非常激动吧？”

“对，Price冲到图书馆，查看他所能找到的所有期刊，他用颤抖的手把每个学科的杂志堆在一起，看看其它学科的期刊是不是也有类似的规律！”

“结果呢？”

“每个学科都一样，这些杂志堆都符合同样的模式，从牛顿时代到卢瑟福的原子时代，毫无例外：文章的数量随着时间呈现指数增加的趋势！”

“哇，不可思议！这可以叫科学本身的科学吧？”

“嗯，Price觉得，他发现了一条知识本身发展路径的定律。他打开了一扇窗户，通过这扇窗户科学家可以用指数增加来预测未来不确定的世界发展。”

“这一时刻他一定激动不已！”

“嗯，他把这个想法分享给他最好的朋友，然后他迫不及待地想研究科学史。于是他离开了新加坡，回到了剑桥大学。”

“在剑桥做什么呢？”

“他注册了人生第二个博士研究生。”

“哇！又一个博士！博士可不是那么容易就能读下来的，这可是真爱啊！那他的第二个博士论文准备研究什么呢？”

“他的博士论文延续了他对科学仪器的偏爱，继续研究科学仪器的历史。他认为，那些科学仪器--从示波器到显微镜-- 是科学进步的关键。要是没有加速器来轰击微粒，卢瑟福就不可能分裂原子、发现电子，要是没有望远镜就不可能发现土星上的卫星不是绕着地球旋转、从而颠覆地心说。回到牛顿时代，也是如此，仪器的作用非常关键。Price决定把这些研究清楚。”

“嗯，听起来有点道理。”

“在剑桥安顿下来后，Price碰巧认识了李约瑟博士，他讲述了自己的想法。”

“哦，就是大名鼎鼎研究中国古代科技史的李约瑟博士？”

“对，李约瑟博士当时已经在研究中国科技史方面成就斐然。我们知道李约瑟之前是生物化学学家，直到1930年代来了一位中国留学生鲁桂珍，激发起他对中国古代科技的热爱。”

“李约瑟对Price说了什么？”

“李约瑟告诉Price，为了了解某一个学科，应该尝试去了解关于这个学科所有已知的东西。不要仅仅局限于英文文献，而要去阅读任何所有可能的文献，不管它是用德语、中文还是阿拉伯语撰写的。”

“哦，看来掌握几门外语很重要。”

“于是Price开始了他的研究。他埋头于古代文献中，发掘科学仪器的历史。他偶然发现了一个关于行星定位仪的古籍。基于星象仪相同的原理，行星定位仪能够显示天空中五大行星和太阳、月亮的位置。从此他对天文仪器开始发生了兴趣，并且考证出了一个长久被人误解的发现。之后他又和李约瑟博士合作，研究中国古代的科学仪器。”

“哦，是吗？”

“细想一下，这倒也并不意外，一个是中国古代科技史专家，一个是仪器专家，他们合作研究中国古代的科学仪器也很正常。”

“那他们具体研究什么呢？”

“他们合作研究了中国11世纪由一个叫苏颂的人制作的塔，研究结果发表在1956年的《Nature》杂志上。”

苏颂原书中的水力时钟

“苏颂？中国的？我居然没有听说过他、还有他制作的塔！真是羞愧死了！这个塔是做什么用的？”

“简单说是一个时钟，这个塔上放置着一个巨大的水力驱动的天文钟。水流匀速地流入一个大水斗中，每次花费同样的时间注满水斗，一旦注满水，水斗的重力让机械装置反转从而释放掉水斗里的水，拉动轮子重新开始一轮注水的循环。这样就形成了一个周而复始的过程，可以精确地计时。”

“哦，也就是说可以指示时间吗？”

“对，这个机械钟里用到的技术领先西方数百年。除了指示时间，这座塔还能模拟出天空中行星的运动。”

“哇，这么先进！只有想不到，没有做不到。我太佩服这个苏颂了。”

“李约瑟、Price在文章中认为，关于机械钟的发展，历史学家曾经都弄错了。”

“弄错什么了？”

“传统观点认为机械钟是十三世纪以后欧洲人发明的，然后再传到世界其它地方。而其它地方的人们都是用非机械的方式来计时，例如蜡烛燃烧速度，日晷，简单的水钟等。然后欧洲人13世纪发明了基于齿轮机械钟。”

“就是现代机械钟的鼻祖了，那这种机械钟的核心部件是什么？”

“它的核心部件叫做擒纵装置，由一个不知名的工匠发明。擒纵装置用来把持续不断的能量--不管是发条还是重力--转化为一些列独立而等时的小步，也就是时钟有规律的滴答走动。例如，钟摆的每一次摆动，转化为机械齿轮的循环运动。”

钟表的核心部件：擒纵装置。它把持续不断的能量---不管是发条还是重力---转化为一些列独立而等时的小步，也就是时钟有规律的滴答走动。

“之后的所有机械钟包括手表都是同样的原理吗？”

“对。所以机械钟在欧洲的出现是技术史上最重要的事件。之后机械钟越做越小，出现了我们现代人比较熟悉的钟表和手表，但是基本原理都是基于擒纵装置。”

“哦，看来这些机械装置和齿轮非常重要。”

“对，因为正是这些精准的机械装置和齿轮保证了工业革命时代的机器的快速发展。例如汽车里的差速齿轮就是一种十分精密的齿轮组合，用来输出两个齿轮的速度差，可以很好地控制汽车转弯时轮子不打滑。最初这项技术用于时钟，后来这个技术被用于纺织机。这样棉花可以大量纺织成布匹，造成了工业和经济革命。之后这些技术又被应用到蒸汽机车上，让机车轮可以更容易驱动。西方历史学家把这些都归功于欧洲，尤其是天文钟的发展。”

“李约瑟和Price不同意这个观点？”

“嗯，是的。例如苏颂的天文钟，虽然不是机械力驱动，而是水力驱动，但是轮子起到了擒纵装置的作用，把连续的水流减速，控制水流变成独立分散的周期时间步长。他们认为，机械钟里的许多知识中国人已经掌握。”

“能在《Nature》 上发表文章一定非常了不起，这对Price后来的研究产生了什么影响吗？”

“Price发表在Nature 上的文章激发了他雄心，他决定继续研究古代机械。他读到了前人Rados, Rehm等人关于安提基特拉机械的文章，决定乘胜追击、搞个究竟。”

“哦，终于回到安提基特拉机械了。可是这方面的研究已经停滞很久了吧？”

“对。那时这装置到底是做什么用的还没弄清楚，但是Price知道这个装置里包含的齿轮比之后1400年间的机械装置都复杂。”

“既然这么复杂，Price为什么还要去研究呢？”

“因为Price发现他过去所研究的科学仪器、天文知识和时钟，都可以为他进一步研究这个机械装置打下了牢固的基础，彷佛这样一个装置在海底沉睡了2000年就是为了等待他的出现。他坚信，这个独特的装置包含着整个技术传统起源的秘密，这个传统直接导致了第一个机械时钟的发明以及最终发展成为科学和工业革命。”

“哦，有这么大的意义吗？”

“在许多人的印象里，希腊出了很多伟大的哲学家，他们是一个善于思辨的民族，但是并不像东方人精于具体的技术发明。可是这个机械装置颠覆了传统上对古希腊人的看法。如果这个装置真的是古希腊人的作品，我们就可以证明希腊人精于技术，并且在欧洲人发明机械时钟1000多年前就已经掌握并发明了这样一个机械计算装置。所以Price意识到，安提基特拉机械是古代科技幸存下来为数极少的稀有装置，这对理解现代科学的出现至关重要。”

“哦。看来做研究需要Price那种强烈的使命感。”

“Price于是展开研究，1953年他才三十岁出头，他写信给雅典的国家考古博物馆所要了最新的机械碎片的照片。他写了几篇文章发表在杂志上面。但是仅仅几张照片是满足不了他强烈的好奇心的。他必须对实物进行研究。”

“怎么研究实物呢？”

“于是1958年夏天，他终于来到雅典，在雅典考古博物馆外面的小街上转悠。同时展开他的个人魅力，说服了馆方让他进入博物馆举行研究。他终于如愿以偿得以研究这个古老的机械。他在炎热的夏天穿梭于博物馆的地下室里，反反复复地研究琢磨安提基特拉的残块。”

“他是怎么开展研究的？”

“Price把机械装置拿在手上掂量了一下，虽然个头不大，但重量不轻。他反复观察，仔细查看。前面板上有一个很大的中央拨盘，后面板上有上下两个相同宽度的拨盘。前面和后面板上都有古希腊语铭文。”

“面板上都还剩下什么？”

“前面板的上半部分幸存保留下来，他查看了拨盘上的刻度，有一个内圈、一个外圈。内圈刻度把圆周分成12份，每份30度，总共360度。上面有一个单词意思是黄道十二星座之一。”

“所以这360度的内圈代表黄道12星座？”

“对，Price猜测应该有一个指针在一年当中指示太阳所经过的黄道12宫的位置，虽然这个指针已经被腐蚀掉了。”

“嗯。那外圈呢？”

“外圈被分成365份。上面可以辨认出两个连续月份的古埃及名称。”

“这意味着这是一个太阳历？”

“对。这应该是个埃及年历，一年12个月，每个月30天，再加上额外的5天。”

“这个内圈和外圈有什么用呢？”

“当指针移动时，内圈指示太阳在恒星背景天空中的位置，而外圈指示出当前的日期。”

“那它的一年只能是整数天、而不是实际的365又1/4天？”

“对。这种日历一年固定365天，所以每过4年，要把外圈拿下来，向后移动一天，代表这是一个闰年。”

“有意思。那Price在后面板上发现了什么呢？”

“Price发现后面板有上下两个拨盘。每个似乎由一系列同心圆组成，上面有5个，下面有4个同心圆。每个圆分割成更小的弧，每段弧大约6度。”

“这是做什么的？”

“Price也不知道。尽管Price不知道这个两个拨盘是做什么的，他猜测它们与月亮、太阳甚至形象的周期运动关系有关。”

“他最终得到了什么结论吗？”

“很遗憾，由于缺少更多证据，Price不能证明自己的结论，因为他无法得知机械内部结构。这些猜测和尝试渐渐被人忽略。”

“后来呢？”

“1958年的暑假结束后，Price在普林斯顿高等研究院获得了一份职位。他跨过大西洋，去了美国。他在那里做了一场关于安提基特拉机械研究的讲座，引起研究人员的关注。有人鼓励他写一篇文章投稿给《科学美国人》，这篇文章引起了大众对安提基特拉机械的关注。”

Price发表在《科学美国人》上的关于安提基特拉机械的文章

“再后来呢？”

“两年后，Price去了耶鲁大学，成为那里的第一位科学史方面的教授。但是他在安提基特拉机械研究方面几乎没有进展。之后他又在1967年受《国家地理杂志》指派去了雅典，研究古希腊的水钟。”

“有什么新的发现吗？”

“他发现了更多关于水钟的秘密。我们刚才说了，水流匀速的流动可以让计时更准确。希腊人掌握了如何让容器里的水位时钟保持在恒定的水位线上，这样水压就保持不变，因此水流也可以保留不变，从而让计时更稳定和准确。”

“嗯，可是水钟毕竟与安提基特拉机械不同啊。”

“虽说如此，但Price确信水钟与安提基特拉机械背后的科学原理和精神是紧密关联的。他们都与计时相关，都与周期性变化有关，都是用来揭示周期性的规律。所以古希腊人和我们现代人应该会产生很相似的想法。”

“这意味着什么呢？”

“如果古希腊人那时就能够在他们知识的基础上不断累积新的知识，根据Price之前的知识按指数增长的规律推算，那么工业革命可能要提前1000年到来！”

“他的雄心壮志不小，可是他必须先弄清楚安提基特拉机械的秘密才可以。” 学生说道。

“是的，他必须另辟蹊径，想办法看到机械的内部构造才有可能揭示出更多的秘密。”

“但是不能破坏机械的整体结构！”

“对，这一点至关重要。”

“他是怎么做到的呢？”

“哦，今天的时间不多了，我们下次再聊吧。”

“好吧，老师再见！”

“再见！”

参考文献：

• Jo Marchant, "Decoding the Heavens: A 2,000-Year-old Computer and the Century Long Search to Discover Its Secrets", November 2008, William Heinemann Ltd.

• 英国皇家学会开放的期刊文献：http://rstl.royalsocietypublishing.org/content/by/year

• 关于苏颂的介绍：Encyclopaedia Britannica, https://www.britannica.com/biography/Su-Song

• Needham J, Wang L, Price D J. Chinese Astronomical Clockwork[J]. Nature, 1956, 177(4509):600-602.

• Price, Derek J. De Solla. "An Ancient Greek Computer." Scientific American 200.6(1959):60-67.

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