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Mecanismo de Anticítera: O computador de 2000 anos

Criado há mais de 2200 anos o primeiro computador da história da humanidade só foi entendido completamente há pouco.

Por | @Evilmaax Ciência 3 comentários

Responda rápido: Qual o primeiro computador criado pelo homem? Se você é ligado nessas coisas de ciência e curiosidades as chances de ter respondido máquina de Turing, máquina diferencial de Babbage ou Eniac são grandes. E o seu chute até que foi bom, pois todas elas estão no rol das primeiras máquinas computadoras modernas.

Maaaas se formos apelar ao sentido literal da palavra computador, ou seja, algo que computa; que faz cálculos, e mais, de maneira automática, pode esquecer esses "pioneiros" da tecnologia e voltar mais uns 2 mil anos.

Conheça hoje o misterioso mecanismo de Anticítera, encontrado após mais de dois milênios escondido no fundo do mar e só recentemente compreendido totalmente, o primeiro computador do mundo.

Descoberta e utilidade

Leia em destaque: Smoot, a piada que virou uma medida do Google.

Diferentemente dos demais posts sobre curiosidades históricas desta vez não vou começar do início e seguir uma ordem cronológica de eventos. A ordem vai ser meio que ao contrário, do seu redescobrimento, estudo e então criação e desenvolvimento.

A redescoberta do mecanismo aconteceu por acaso, em 1901, quando um navio de mergulhadores pescadores de esponjas precisou fazer uma parada não programada na ilha de Anticítera por causa de uma tempestade que se aproximava. Ao passar o perigo um deles resolveu aproveitar a oportunidade e fazer um mergulho por ali mesmo e ver o que encontrava. Foi assim que ele viu algo que parecia ser o braço de uma pessoa em meio a um naufrágio.

Após avisar seus companheiros e eles organizarem mais algumas descidas de reconhecimento eles perceberam que o braço pertencia a uma estátua de mármore que e não a um humano. Eles estavam diante de uma galera romana que afundou por volta de 50 anos antes de Cristo e aquele braço não era a única coisa que eles encontrariam. Para sua surpresa havia diversas estátuas de mármore, estátuas de bronze, joias, ânforas, móveis, moedas de ouro e prata, entre outras coisas que totalizaram mais de 300 toneladas de riqueza.

Mecanismo recebeu o nome da ilha ao qual ele foi encontradoMecanismo recebeu o nome da ilha a qual ele foi encontrado

Maravilhados em meio a tantos tesouros alguns fragmentos estranhos chamaram a atenção por ninguém saber direito o que era ou para que servia.

Colocados de lado por não ter um valor aparente os pedaços de "alguma coisa" só foram revisitados 6 anos depois, em 1907, quando todos as riquezas mais imediatas já haviam sido estudadas e catalogadas. Inicialmente os pesquisadores pensaram que aqueles cacos fossem parte de um antigo astrolábio e, sem muita pesquisa, assim foram expostos no Museu Arqueológico Nacional de Atenas onde ficariam mais de 50 anos sem ninguém desconfiar de nada.

Foi somente em 1959 que o professor Derek De Solla Price notou que o maior dos fragmentos tinha algo especial e que não poderia ser um simples astrolábio. Com a devida autorização ele submeteu a relíquia a testes de raio-x que revelaram algo interessante: Somente aquele pedaço tinha 27 engrenagens em bronze.

Ver engrenagens não fora uma novidade já que engrenagens gregas de madeira já eram conhecidas por toda a antiguidade, porém elas eram rudimentares e sem capacidade de serem empregadas em trabalhos mais precisos do que girar um moinho de grãos. Descobrir que algo de metal era usado há tanto tempo atrás (as moedas encontradas mostravam que o navio transportava mercadorias do primeiro século antes de Cristo) foi surpreendente. Tão surpreendente que os mais empolgados disseram que ela havia vindo do futuro enquanto os mais céticos afirmavam que ela tinha caído de um outro navio, mais de mil anos após a galera romana, e aterrissado no mesmo local.

Mas o professor Price, obviamente, tinha ideias mais elaboradas para o mecanismo e então ele começou a especular qual seria a real utilização daquela máquina tão complexa: talvez um calendário, ou um mecanismo que marque as posições do sol e da lua, quem sabe algo para relacionado aos signos do zodíaco e daí por diante. 

Fragmentos que foram descobertos em 1901 e nas expedições seguintes ao localFragmentos que foram descobertos em 1901 e nas expedições seguintes ao local

Avançando em suas pesquisas o professor empenhou alguns esforços digno de nota: Junto de sua esposa eles contaram todos os dentes possíves das engrenagens através das imagens de raios-x e chegaram a uma conclusão interessante: 235 e 127 dentes, números muito importantes para um astrônomo grego da época e que foram fundamentais para começarmos a desvendar os mistérios da máquina de Anticítera. 

O primeiro deles, 235, era a chave para monitorar os ciclos da Lua. Os gregos sabiam que um ciclo lunar completo (medido de uma lua nova até a outra) tem um tempo médio de 29.52 dias (29 dias, 12 horas e alguns minutos). Porém se o construtor quisesse colocar esse dado no seu mecanismo ele teria um enorme problema já que o 29 dias e meio multiplicados pelos 12 meses do ano resultariam em 354 dias, ou seja, 11 dias a menos do que o ano solar "normal", o que logo deixaria o mecanismo desatualizado.

Representação da disposição das engrenagensDisposição das engrenagens do maior fragmentoPara contornar o homem que o construiu teve uma brilhante ideia: Usar uma medida com baixo índice de distorção em um longo tempo de exposição. Por exemplo: 19 anos solares resultam em 6939 dias e 18 horas (contando com o dia extra dos anos bissextos) e 235 ciclos lunares resultam em 6939 e 16 horas e meia. Uma diferença de apenas algumas horas a cada 19 anos!! Assim, precisaria de 304 anos para que o calendário lunar ficasse defasado em 1 dia.

Como os gregos eram excelentes astrônomos, a ideia destes 235 ciclos lunares já era conhecida a pelo menos 200 anos quando o mecanismo de Anticitera fora criado, aproximadamente em 215 antes de Cristo (falaremos sobre isso mais a frente). Já o Ciclo Metonico (nome que vem do seu criador, o grego Meton) surgiu em 430 anos de Cristo, mais ou menos. Agora pare um segundo e reflita na precisão dos números...

Manter um cronograma certinho das fases da Lua era de extrema importância ao pessoal naquela época. As luas permitiam saber o momento exato para plantar, a época em que seria possível viajar à noite (por causa da claridade da lua cheia), o melhor momento para entrar em guerra, quando organizar festivais para o seu Deus preferido, a mudança de cargos públicos, quando as dívidas seriam ser pagas (geralmente era na lua nova) e assim por diante.

Já o segundo número que vimos acima, 127 dentes, era necessário para acompanhar a órbita da Lua em volta da Terra com exatidão. Assim como 29.52 dias eram necessários para que a lua se encontrasse novamente com o sol fechando um ciclo lunar, eram precisos 27.3 dias (ou 27 dias e 8 horas) para que a Lua voltasse a se alinhar com uma mesma estrela no céu, ou seja, dar uma volta completa e precisa em torno da Terra.

Numa conta rápida percebemos que em 19 anos solares cabem 254 órbitas da Lua, porém, encaixar uma engrenagem com 254 dentes a uma engrenagem pequena (já que ela deveria encaixar com a anterior) era uma tarefa muito difícil - até mesmo para a mente genial por trás do mecanismo. A saída foi utilizar a metade, 127 dentes, portanto, e fazer com que o dobro fosse simulado através de um outro conjunto de engrenagens.

E assim o professor Price achou que já tinha descoberto tudo sobre as engrenagens, porém, suas descobertas não contemplavam algumas todas as engrenagens conhecidas, principalmente uma enorme que ficava em suas costas. Mas tudo bem, era o que a tecnologia de 50 ~ 70 anos atrás oferecia. E assim os fragmentos voltaram para a exposição do museu por onde ficaram mais cinco décadas até que um novo grupo de cientistas formado no ano de 2000 por astrônomos, matemáticos e historiadores resolvesse estudá-los novamente.

Munidos de avanços tecnológicos recentes eles conseguiram convencer, em 2006, uma fábrica de máquinas de raio-X 3D na Inglaterra a criar um modelo especial para analisar a máquina de Anticítera. Como as relíquias nunca haviam saído do museu desde que haviam chegado - há mais de 100 anos atrás - o mais prudente foi transportar a máquina (que pesava míseras 8 toneladas e tinha o tamanho de um carro) até o porão do museu, em Atenas, e lá realizar milhares de fotografias para então montar um modelo digital e em 3 dimensões do que foram as relíquias um dia.

Resultado da análise 3D no maior dos fragmentos mostram engrenagens até então desconhecidasResultado da análise 3D no maior dos fragmentos mostra engrenagens até então desconhecidas

De posse do modelo 3D o que eles viram foi além das expectativas. A maneira como as engrenagens se acomodavam em camadas e se apertavam em um espaço tão pequeno sem tocar umas às outras era impressionante. Além das 27 engrenagens do maior fragmento os pesquisadores concluíram que em perfeitas condições a máquina deveria ter 50 ou 60 delas. Entre elas a maior das engrenagens, aquela que falamos acima e que o professor Price não conseguiu explicar.

Ela ficava nas costas da máquina e tinha 223 dentes, o que só foi possível de ser descoberto através das inscrições gregas gravadas nos fragmentos. O número, 223, significa o número de ciclos lunares no ciclo de Saros, conhecido desde a época dos Babilônios, seus criadores. Após muitas observações os babilônios descobriram que os eclipses se repetiam a cada período de 223 meses sendo assim possível prever os eclipses solares e lunares. Ou seja, a máquina calcula mecanicamente e com exatidão quais as datas dos próximos eclipses. Isso não é pouca coisa não.

Prever eclipses era importante mais por motivos sociais do que práticos já que esses fenômenos, geralmente, representavam um mau sinal. Evitar de guerrear durante um eclipse era tão importante para eles do que levar armas prontas para a guerra. Na Mesopotâmia, por exemplo, quando um eclipse previsto pelo ciclo de Saros se aproximava o rei abdicava do seu trono e um criminoso era colocado em seu lugar. Assim o eclipse acontecia, o criminoso atraía todas as coisas ruins, era deposto, morto e então o antigo rei voltava a reinar com tranquilidade. Ou seja, controlar a ocorrência de eclipses não era brincadeira para os antigos.

Por conta disso não é nenhum exagero dizer que a máquina podia prever o futuro em um sentido estrito. Tudo calculado mecanicamente pelo primeiro computador da história. E a previsão era tão certeira que não se restringia apenas à data do fenômeno, mas sim à data, HORA, direção que a sombra iria ser projetada e qual seria a cor do sol ou da lua durante o eclipse. 

O mecanismo continha mais de 80 inscrições que serviam como um manual de instruçõesO mecanismo continha mais de 3500 inscrições que serviam como um manual de instruções

Além disso o complexo mecanismo era colocado dentro de uma caixa de madeira para então receber os ponteiros e tudo mais. Cada planeta era um ponteiro com uma pedra preciosa que o representava enquanto que a lua era uma bolinha de mármore metade branca e metade preta para assim ir representando visualmente as suas fases.

Mas não era só de complexidades que era feita a máquina de Anticítera. Ela também fazia coisas mais "simples" como marcar em um pequeno "relojinho" o ciclo de quatro anos que separava uma edição dos Jogos Olímpicos da outra, além de também dispensar o dia extra dos anos bissextos em seus cálculos. Hoje, em nosso calendário atual, precisamos adicionar 1 dia a cada quatro anos, basicamente, para que as coisas não saiam do controle. Mas a máquina de Anticítera era tão preciso que esse ajuste só era necessário a cada 76 anos. Ou seja, as contas eram quase 20 vezes mais precisas que as que utilizamos hoje.

E se você está pensando que, provavelmente, ninguém se lembraria de quando foi o último e quando seria o próximo ajuste o criador das engrenagens teve a mesma ideia. Por isso ele criou um mecanismo para que a cada 76 anos a engrenagem atrasasse o montante de 1 dia.

A inteligência de seu criador era tanta que até mesmo um mecanismo no formato de um pino fora criado para controlar o movimento não-uniforme da Lua. Por exemplo: a lua (e todos os planetas) tem um movimento elíptico em torno do astro o qual rodeiam, o que significa que tem pontos em que está mais próximo e pontos em que está mais distante. E isso é muito importante de se considerar, pois a gravidade do corpo o qual está orbitando faz com que o movimento do satélite seja mais rápido quando está mais próximo e mais devagar quando está mais longe. 

Tal engenhosidade leva a perguntas do tipo: quem poderia ter criado uma invenção tão sofisticada e inteligente?

O criador

Certamente não tinha como ser um qualquer, mas mesmo assim isso não resolveria muito as coisas, já que a Grécia estava cheia de brilhantes filósofos, matemáticos, astrônomos, ensaístas, engenheiros, inventores, etc. Mas uma série de pistas apontem para o homem que se destacava entre todos eles e que, provavelmente, tenha sido o mais inteligente de seu tempo: Arquimedes.

Arquimedes representado por Domenico Fetti com a mão sobre a Esfera de ArquimedesArquimedes representado por Domenico Fetti com a mão sobre a Esfera de ArquimedesO que leva a crer que tenha sido ele o inventor da máquina de Anticítera vão desde suas demais contribuições: Como astrônomo ele determinou a distância até a Lua, como matemático demonstrou como calcular o volume de uma esfera e também o valor de Pi, como físico cravou as bases da hidrostática e da estática e descobriu a lei do empuxo e a lei da alavanca, só para citar algumas; até fatos e depoimentos históricos. 

Arquimedes havia nascido em Siracusa, segunda maior cidade-estado da Grécia e lar dos maiores matemáticos e engenheiros gregos. Arquimedes ainda morava em Siracusa quando os romanos sitiaram a cidade para tentar tomar o controle do sul da península itálica e dominar completamente a Sicília.

Após 2 anos de cerco os romanos, finalmente, conseguiram invadir a cidade sob o comando do general Marcus Claudius Marcellus com ordem expressa para saquearem e roubar o que quisessem, mas poupar a vida do matemático (as realizações de Arquimedes lhe davam fama mundial e até os imperadores e generais inimigos eram seus admiradores).

No dia em que a cidade foi tomada Arquimedes foi encontrado por um legionário desenhando círculos na areia que o mandou parar o que for que estivesse fazendo. Ele disse que só pararia quando tivesse terminado sua demonstração. Infelizmente o legionário não era muito paciente e, sem saber que se tratava do protegido de Marcellus, atravessou-lhe com sua espada. Arquimedes morreu em 212 antes de Cristo, aos 75 anos de idade. 

Após o desenrolar do saque todos os tesouros de Siracusa foram levados para Roma sendo que o general Marcellus ficou com apenas dois deles: "máquinas que pertenciam a Arquimedes", segundo ele próprio teria relatado. Acredita-se que tenham sido as versões iniciais da máquina de Anticítera. Um século e meio depois o cônsul e orador Cícero - uma das principais fontes sobre a história de Roma antiga - escreve que viu uma das "máquinas de Arquimedes" na casa do neto do general Marcellus.

Segundo Cícero, "Arquimedes havia descoberto uma forma de representar com precisão através de um único dispositivo os vários movimentos dos cinco planetas com suas taxas de velocidade únicas garantindo que o mesmo eclipse mostrado no aparelho aconteça de fato." Cícero diz ainda que o imperador romano Júlio César estava prestes a receber uma carga com um objeto único, que poderia vencer guerras e prever o cosmos, tudo em apenas um aparelho. Muito provavelmente ele se referia ao navio naufragado que ia da Grécia até Roma já que quando ele naufragou, provavelmente, Júlio César era o imperador romano. 

Mas então talvez você pense: Se Arquimedes morreu em 212 A.C. e sua máquina foi levada para Roma imediatamente, como poderia uma nova versão do mecanismo ter sido encontrada em uma galera que ia da Grécia à mesma Roma que afundou no ano de 70 A.C? A caixa encontrada no fundo do mar não é a mesma de Arquimedes e, possivelmente, nem mesmo seja igual a dele, mas sim uma versão melhorada, contendo todas as funções, porém em uma caixa menor. Em aproximadamente 150 anos é bem possível que tais melhorias tenham sido empregadas 

Arquimedes representado coordenando as defesas de SiracusaArquimedes representado coordenando as defesas de Siracusa

Mas e o que aconteceu depois? Como o conhecimento se perdeu?

Na verdade, ele não se perdeu. É bem provável que após a queda do império grego e a divisão do império romano a tecnologia das engrenagens de metal e conhecimentos matemáticos tenha migrado para o oriente e chegado até os estudiosos árabes, assim como praticamente todas as demais áreas de estudo.

Como se sabe a ciência islâmica fora a mais avançada do mundo durante um período que durou mais de mil anos enquanto o ocidente sofria com a Idade Média. E é justamente daquele canto do mundo que vem o segundo mecanismo engrenado mais antigo que se conhece depois do próprio mecanismo de Anticítera. Datado de 520 trata-se de um dispositivo com engrenagens mecânicas que mostra as fases da Lua e que chegou até o Museu de Ciência de Londres através de um colecionador de astrolábios que comprou de um negociante libanês nos anos 80.

A tecnologia só voltaria para este lado do mundo, de fato, quando os mouros invadem a península Ibérica no século XIII e os conhecimentos milenares desembarcam em Portugal e Espanha.

Daí para a frente as técnicas se espalharam pela Europa e além através das navegações e rapidinho o mundo ocidental estava utilizando engrenagens em tudo que era possível, com destaque para os relógios que começaram a surgir no século seguinte, no início do Renascimento. Todas as complexas engrenagens que deixavam as pessoas apavoradas já haviam sido empregadas por Arquimedes há mais de 1500 anos atrás.

Funcionamento 

Ok, a máquina é mesmo sensacional e funciona através de um intrincado sistema de engrenagens, mas ainda assim fica uma questão (Obrigado pelo toque nos comentários, Oliboni): Como a máquina era movida? Como as engrenagens giravam? Molas? Sistemas de corda como os relógios antigos? Sol? Água?

A pergunta nunca poderá ser respondida com certeza, pois a chave que solucionaria este mistério foi perdida com o tempo e não está entre os achados no naufrágio para confirmar ou desmentir a teoria vigente.

Tal teoria afirma que nenhuma das respostas do parágrafo inicial deste capítulo estavam corretas. A Máquina de Anticítera era mesmo movida através da boa e velha força manual aplicada em uma manivela. Após ser rotacionada, a manivela passaria o impulso a uma engrenagem principal que, por sua vez, distribuiria a força necessária para movimentar os demais mecanismos respeitando as particularidades acerca das velocidades de cada um deles, seja algum planeta, a lua, os eclipses, etc. 

E nem mesmo os antigos são capazes de solucionar essa para nós. Plutarco - historiador e filósofo romano – por exemplo, conta sobre o Planetário de Arquimedes, conhecido como o precursor da Máquina de Anticítera, porém não de uma forma muito esclarecedora.

Mostradores da máquinaMostradores traseiros da máquinaNas palavras dele "Arquimedes merecia admiração especial por ter pensado em uma forma de representar com precisão em um único dispositivo o mundo e seus variados e divergentes movimentos e suas diferentes velocidades [...] Arquimedes tinha o cosmos em sua mão".

Mas o motivo exato da admiração de Plutarco não é bem certo. A conjectura mais óbvia após estudos serem feitos nos pedaços retirados do mar apontam que o truque seria feito através de um disco giratório diferencial aliado a um mecanismo engrenado, mas não há qualquer evidência documental sobrevivente que confirme isto.

No artigo intitulado The Antikythera Mechanism: Still a mystery of Greek astronomy? o autor – M. G. Edmunds – analisa a reconstrução feita pelo professor Price e como o movimento poderia ter sido transferido da manivela para as engrenagens e acionado os cálculos:

"Há 30 engrenagens preservadas e conhecidas no mecanismo. Cada engrenagem foi cortada a mão a partir de uma única folha de bronze. Os dentes foram todos cortados em um ângulo de 60° e são aproximadamente do mesmo tamanho em todas as engrenagens. De Solla Price especula que o mecanismo é acionado por uma manivela, agora perdida, que rotacionava uma engrenagem contrária (ainda não identificada) e que então girava o mostrador de posição do Sol e a engrenagem principal. O mecanismo seguia então três “caminhos” conhecidos nas engrenagens e um indeterminado.

Em um deles a força gerada passava por um eixo interno da engrenagem principal e girava o mostrador de posição da Lua. Enquanto isso, em outro caminho (que seguia pelo discogiratório do diferencial) a força seguia até chegar no mostrador de mês lunar e depois no mostrador do ano lunar. Price especula que o terceiro caminho conhecido leva a um mostrador de quatro anos". Este mostrador de quatro anos, provavelmente, seja aquele mostrador que calculava o período dos jogos olímpicos que mais tarde fora descoberto.

Edmunds ele continua sua análise:

“É o diferencial do disco giratório que o torna único perante todas as outras engrenagens conhecidas até o século XVI. O diferencial moderno é mais conhecido como um dispositivo que permite que a roda interna de um carro viaje mais devagar que a externa ao virar uma esquina, mas que mantenha a potência para ambas as rodas. O ‘drive’ gira duas rodas em diferentes velocidades. Esse processo pode ser revertido, de modo que dois ‘drives’ girando em velocidades diferentes podem ter como saída a soma das duas entradas. Os dois ‘drives’ neste caso vêm das engrenagens do sol e lua: Um gira no sentido anti-horário de acordo com a velocidade do satélite, enquanto o outro gira no sentido horário com a velocidade do Sol."

Abaixo uma imagem explodida com os caminhos, manivela, etc. (clique nela para ampliar), e no final do texto dê play numa representação computadorizada magnífica que mostra a máquina em operação passando desde suas engrenagens até os ponteiros.

Clique para ampliarClique para ampliar

Réplicas

Hoje o mecanismo não é mais um mistério para nós e, se alguém lhe disser que ele foi trazido por alienígenas ou é fruto de uma viagem no tempo é só mostrar esse post ou qualquer um dos vídeos ou réplicas que reproduzem exatamente o mecanismo de Anticítera.

Diversas universidades e curiosos já criaram as suas versões para estudos, como esta logo abaixo que mostra como deveria ser a máquina de Anticítera em seu potencial máximo. Repare nos detalhes dos planetas, ponteiros e tudo mais.

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