【一线探秘】现代科技的雏形 竟然藏在两千年前的文物里?

【新唐人北京时间2026年07月10日讯】今日焦点:人类科技真的进步了吗?两千年前的古人,早就玩懂了纳米、计算机和长晶工艺;

郑之: 黎玉啊,你说如果有一天,考古学家打开一座两千年前的古墓,在里面发现了一部手机、或者是一部电脑你会怎么想?

黎玉:我会觉得可能是盗墓的人掉进去的,喔还有一种可能,就是时光机被发明出来了,项少龙走进现实了。

郑之: 哈哈,这些东西确实不太可能出现在古代,那如果我说现代这些高科技的软件、硬件,在古代就有相关的技术了,你觉得怎么样?

黎玉:古代就有高科技技术?比如说呢?

郑之: 比如在两千多年前,古罗马人的手中啊,就有非常精密的计算机了。

黎玉:等一下!第一台计算机不是1946年美国才发明出来的吗,两千年前连二进制都没有,古罗马人拿什么去计算?这有证据吗?

郑之: 你别急,听着好像是有点离奇,但是这件事可是有真实的出土文物的证据的。

2000年前的计算机

郑之: 事情还要从1900年说起,当时希腊的一些潜水作业的工人,在一个名叫安提基特拉的小岛附近做工,其中一名潜水员突然发现,海底横七竖八地躺着很多人,还有马的身体。

黎玉:这么惊悚,难道是什么海底的墓地吗?

郑之: 不是,这些都是一些文物,在大约四十多米深的海底,沉睡着一艘两千多年前的沉船。这艘船沉没的地方呢,是在当年是罗马和波斯之间往来的的一个很重要的航道上,而这艘船上有很多文物,比如青铜像、雕塑、珠宝等等,还有很多各个国家的钱币,所以这可能就是给罗马运送战利品的船只。因为一些事故,沉没在了安提基特拉岛附近。那后来希腊政府也陆续从这里捞出了大量罗马时期的珍贵文物。

黎玉:然后呢,有什么特别的吗?

郑之: 有一个东西呢是青铜器,但是当年捞出来之后谁也不知道是啥,青铜器嘛,经过这么多年的海水腐蚀,已经变成了一块又黑又绿的青铜疙瘩,但是肯定不是艺术品,因为形状很奇怪,看起来就像一块普通的石头。直到1902年,希腊的考古学家在整理这些文物时,突然从一块裂开的青铜残片里,看到了一个非常清晰的齿轮。

黎玉:齿轮不算很特别吧,中国两千多年前的文物里也有齿轮啊,古人拿它做水车、做指南车都很正常。这和计算机有什么关系呢?

郑之: 当然单独一个齿轮当然说明不了什么。问题是,随着这些残片不断裂开,人们发现里面不是一个齿轮,而是一层又一层相互咬合的青铜齿轮。

黎玉:喔一层又一层.....就是说很精密了。

郑之: 是的,其实这里还有个小插曲,当时发现这个东西的时候是20世纪初1900年,那个时候还没有那么多考古研究成果,人们也根本不相信两千多年前能有这么精密的齿轮系统。所以当年有很多人怀疑,这可能一个近代的钟表,后来不小心掉进沉船遗址里了。但是经过考古、材料和文字铭文的研究,科学家最终确认,这就是一件真正的古代机械,年代在公元前100年左右。然后科学家就以发现这个沉船附近的小岛的,给这个装置命名,叫“安提基特拉机械”。

在安提基特拉机械现存的这些残片里,可以辨认出的青铜齿轮有30个,其他大量零件已经在海水中腐蚀、破碎或者彻底消失了。科学家发现的残片呢,一共只有82块,只有原机械的三分之一左右。

黎玉:那应该没戏了吧,只剩三分之一而且又腐蚀得这么厉害,应该很难辨认了。

郑之: 其实最开始也很棘手,科学家根本不知道内部结构是什么样的,直到CT技术的成熟,才逐渐了解这个机械里面的齿轮结构,然后依靠这些齿轮上的齿数,还有上面的古希腊文字,一点点的破解出来这个机械的用途。

黎玉:所以科学家是靠齿轮结构和这些文字,去反推出这个结果的。

郑之: 对。而且反推出来的结果,让很多研究人员都感到不可思议,发现这是一个齿轮式天文计算机。科学家认为完整的安提基特拉机械,可能被安装在一个木制箱子里,大小大约相当于一本厚厚的大词典。箱子的正面和背面都有刻度盘,侧面还有一个可以转动的手柄。使用者先设定一个日期,然后转动手柄,内部几十个齿轮就会同时运转,最后把计算结果显示在不同的指针和刻度盘上。

黎玉:喔所以设定日期就是我们现在的输入,然后齿轮负责计算,最后刻度盘显示结果。这个操作过程确实有点像计算机了

郑之: 就是这个意思。当然,它不是今天这种使用晶片和电子讯号的数位计算机,而是一台机械式类比计算机。但是它可以用齿轮之间的比例关系,计算复杂的天文周期。

黎玉:这不就是“把公式写进齿轮”吗?现代人是把程序写进芯片,而古希腊人是把天文规律算好,做成齿轮的比例。

郑之: 可以这么理解。这也是为什么它被称为世界上已知最早的机械式类比计算机。

黎玉:哇,真是太让人惊讶了,现代人研究这么长时间的计算机,竟然在两千多年前就有人发明出来了。

郑之: 是的,科学家就说这种反差,基本就相当于在金字塔里发现了战斗机,所以说我们对古人的了解真的差的太远了。

黎玉:哇这太震撼了,那它可以计算些什么呢?

郑之: 首先,它可以显示太阳和月亮在天空中的位置。它的正面有一个大型圆形刻度盘,外面标注日期,里面标注黄道十二宫。当使用者转动手柄,代表太阳和月亮的指针就会移动,显示某一天它们大约位于天空中的什么位置。机械上还有一个小球。随着齿轮运转,这颗小球也会旋转,可以直接显示那一天的月相。

黎玉:也就是说这台机械能看到新月、上弦月、满月和下弦月。

郑之: 对。但是如果只是让一根指针绕圈,还不算最厉害。古希腊天文学家已经知道,从地球上观察,月亮在天空中的运动速度并不是完全不变的,有时候快一些,有时候慢一些。为了模拟这种变化,安提基特拉机械里使用了一套非常巧妙的偏心齿轮和销槽机关,让代表月亮的指针在运行时,也会周期性地加速和减速。

黎玉:那还不是普通的日历了,它连月亮运行的速度,都能模拟出来。

郑之: 没错。它不只是记录时间,同时也在模拟宇宙的运行。而在安提基特拉机械的背面,有两个大型螺旋刻度盘。其中的一个刻度盘,记录的是默冬周期。

黎玉:默冬周期是什么意思呀?

郑之: 简单来说,就是19个太阳年,大约等于235个月相周期,也叫朔望月。我们知道一个太阳年其实不是整数月,所以才有闰月嘛。但是经过19年之后,太阳年和朔望月的循环会大致重新重合。

安提基特拉机械就利用齿轮,把“19年和235个月”之间的比例机械化了。当使用者转动手柄,背面的指针就会沿着五圈螺旋刻度移动,显示每一个月位于整个19年周期的什么位置。

下面另一个刻度盘,功能就更加不可思议了。它可以预测日食和月食。

黎玉:两千年前的人,可以预测日食、月食?这太不可思议了。

郑之: 不但能预测,而且可以一次计算未来很多年的日月食可能性。天文学家发现,每隔223个朔望月,也就是大约18年11天,太阳、地球和月亮会回到相似的相对位置,日食和月食也会按照相似的规律再次出现,这就是沙罗周期。

安提基特拉机械的背面,就把这223个月排列在一个四圈螺旋刻度盘里。其中某些月份旁边还刻有特殊符号,告诉使用者这个月可能发生日食或者月食,大约发生在白天还是夜晚的哪一个时段。

黎玉:所以一个古希腊人只要转动手柄,就可以知道十几年甚至几十年之后,哪个月份可能出现日食?

郑之: 对。而且可能还不止这些。科学家在机械铭文中,还发现了水星、金星、火星、木星和土星的名称。这意味着,完整的安提基特拉机械,很可能还可以显示出当时已知的五大行星位置。

黎玉:可是我们现在看到的复原模型,有的上面有很多代表行星的指针,有的却没有。到底哪一个才是真的?

郑之: 这就是安提基特拉机械至今还没有完全破解的地方。它的背面保存得相对完整,所以默冬周期和日月食预测系统,研究人员已经大致弄清楚了。但是它的正面只剩下很少的零件,负责行星运动的大部分齿轮可能都已经消失了。

2021年的时候,伦敦大学学院的研究团队根据残存的齿轮、铭文以及古希腊的天文理论,设计出一套正面的复原模型,可以模拟五大行星的运动,甚至表现行星在天空中的顺行和逆行。

虽然这套模型只是是一种复原方案。但是我们基本可以确定,行星是这台机械的重要功能之一,但是原来的齿轮究竟怎么排列、有多少个零件,目前还不能百分之百确定。

黎玉:那这台机械是谁设计的?

郑之: 不是很清楚。有人怀疑它可能跟古希腊著名科学家阿基米德有关,也有人认为它可能来自罗德岛的天文学派或者波塞-多尼-奥斯的学术圈有关。总之在两千多年前的人,就已经拥有比肩现代的天文科技水平了。

黎玉:确实啊,现在人飞上太空才搞明白的宇宙运行规律,两千年前的人在地上就已经看明白了,不得不赞叹古人的智慧。其实郑之,这让我想到中国古代也是有不少东西,运用到了现代人的技术,比如说织布机、提花机。

郑之: 织布机?这能有什么技术啊。

黎玉:我们知道织布机从商朝就有了,而到了汉朝,中国就有了提花机,这已经就是在运用现代的二进制,进行信息储存了,只是单纯用在了图案上。但也是有现在这种机械编程的雏形了。

郑之: 你刚才说到二进制,那你知道,人类把二进制用到极致,最具代表性的成果是什么吗?

黎玉:芯片!

郑之: 对,芯片。芯片就是把0和1,变成晶体管的开和关。而芯片发展到今天,最核心的战场,就是怎么在尽可能小的空间里,塞进更多、更快、更省电的晶体管。那现在台积电的2纳米制程已经量产,下一步还在冲击1.6纳米级工艺。到底是什么概念呢?一根头发大约有8万到10万纳米粗,而2纳米只有它的四万分之一左右。也就是一根头发丝的四万分之一。

黎玉:所以纳米技术,就是现代科技的最前沿。

郑之:没错。但奇妙的是,早在一千六百多年前,古罗马人就做出过一件带有纳米材料效应的艺术品。它不是芯片,也不是实验室产品,而是一个玻璃杯。

古罗马的纳米技术

黎玉:什么样的玻璃杯啊,教科书上不是讲的是进化论,说几千年前的人类的科技水平很落后,古人怎么还能掌握纳米技术呢?

郑之: 听起来确实有点让人难以相信啊,但是我说的这件事可是有直接证据的,在大英博物馆里有一件展品,就纪录了古人对纳米技术的应用——莱克格斯杯。这是公元4世纪晚期,古罗马的一件玻璃艺术品,它的特殊点在于这个玻璃是双色的。

黎玉:双色玻璃?但是古罗马本身就非常擅长制造玻璃啊,比如说罗马帝国出现的吹玻璃的技术,后来还结合了模具大规模复制,能制造出双色的玻璃好像也很正常吧?

郑之: 双色玻璃是很常见啦,但如果是通过变色来达到双色的呢(喔?)?这个玻璃杯在正面照射光线的时候,呈现出的是黄绿色,就是玉石的那种绿色,而如果光线是从玻璃杯背后透过来的话,呈现出的就是半透明的酒红色。

黎玉:很神奇。

郑之: 是的,在相当长的一段时间里,人们都不明白罗马人是怎么做到让玻璃随着光线而变色的,直到科学家用电子显微镜观察,才发现原来是因为玻璃里掺杂了金银合金微粒,每一个微粒的直径只有50纳米左右,而且罗马可能已经实现对这种技术的量产了,考古学家发现了很多这种玻璃碎片,不过全世界只保留下这一只完整的艺术品,现在收藏在大英博物馆。

黎玉:喔,所以说古罗马人在那个时候就已经学会运用纳米技术制造艺术品了,但是有没有可能是他们在烧制玻璃的过程中,发现加入一些材料或者是控制温度,就会产生这种效果的玻璃呢?或许也可能是某种经验摸索吧。

郑之: 是有这种可能,但是因为这种技术已经失传了,当时的人具体是怎么实现的,我们并不知道。研究人员用六十多年的时间,直到2021年才通过二次加热的办法,才复刻、仿制出这种双色玻璃的样品。

黎玉:现代科技水平竟然都要这么长时间才能只做出一个样品,古罗马人的工艺水平确实是不容小觑啊。不过郑之,我也知道中国有一个出土文物,身上也有一些制造芯片的技术。

勾践剑上的芯片工艺

郑之: 喔?中国古代也有计算机械或者纳米技术吗?

黎玉:不是,我要说的这个东西可以说是大名鼎鼎了,就是越王“勾践剑”。

郑之: 勾践剑我知道啊,是春秋战国时期铸剑师欧冶子铸造的一对雌雄,出土的时候保存的十分完好,全身没有丝毫锈迹、仍旧锋利如初。

黎玉:是的,答对了。那我说的这个芯片的技术就在这把剑的剑刃上,简单来说就是至今都没能完全揭开的长晶之谜!

郑之: 长晶?这个好像是制造硅晶圆的工艺啊。

黎玉:对。芯片在制造过程中,第一步不是直接做晶片,而是先要种出一根纯度极高的硅晶棒。工程师会拿一小粒硅晶当作“种子”,在极其严格的超高温环境下,让它像春笋一样慢慢长成一根巨大的单晶硅棒。把这根硅棒像切吐司一样,切成一片片薄薄的晶圆,最后才能送去进行光刻、蚀刻和封装。简单来说,这就是芯片的“地基”。

郑之:所以说要先让晶体“长”出来。

黎玉:没错。这个过程就叫长晶。问题是,科学家后来在勾践剑的剑刃上,竟然也看到了类似的金属结晶现象。

郑之: 这个有什么说法吗?

黎玉:这就是越王勾践剑五大未解之谜之一。你前面也提到了,这把剑出土的时候,剑身保存得非常完整,表面有菱形暗纹,剑格上还镶嵌着蓝色琉璃和绿松石。而且剑身几乎没有严重锈蚀,剑刃依然非常锋利。据说当时有人用它轻轻一划,二十三层纸就被割开了。

郑之: 是的,所以很多人说它是“千年不锈”的神剑。

黎玉:为了探询这个真相,在1977年的时候,科研团队用粒子加速器对勾践剑进行了成分检测,结果发现,这把剑主要是铜锡合金,也就是青铜。但是它和普通青铜器不一样,整把剑几乎不含铅,材料非常纯净,而且合金比例非常的完美。

郑之: 哎呦,纯铜、纯锡的完美比例合金非常不简单啊。

黎玉:更不简单的是,它的剑脊和剑刃,铜锡比例竟然不一样。

郑之: 什么意思?

黎玉:就是说,它的剑脊,也就是中间那条支撑整把剑强度的地方,含铜量更高;而两侧的剑刃,含锡量更高。这样的话,剑脊铜多,韧性好,不容易折;剑刃锡多,硬度高,刃口更锋利。

郑之: 那这么说的话,可就有点奇怪了,因为青铜太软,所以青铜剑都是铸造出来的,一炉铜水倒进模具里,然后再抛光打磨,这种金属液体是没办法让某一种金属元素定向流动的,这个东西在物理学界有个名词,叫做“麦克斯韦妖”。如果能实现麦克斯韦妖,就能实现永动机,这在物理学界显然是不可能的呀。那你说这会不会是分开铸造的呢?先铸剑脊,再铸剑刃。

黎玉:科学家刚开始也是这么想的,但是问题很快又来了。检测发现,勾践剑的剑刃不是简单的“含锡量高”而已,而是越靠近真正的刃口,含锡量越高。

郑之: 也就是说,这是渐变的呀,那这不就是现代材料科学里的梯度材料吗,两千多年前的铜剑,没有显微镜,没有材料分析仪,怎么能达到这种程度呢?

黎玉:所以这就成了一个谜,但是后来,随着显微检测技术进步,专家把剑刃放大到大约500倍观察,才看到了真正关键的,就是我们刚刚说的“长晶”工艺,科学家在剑刃上看到了金属锡的结晶,而且不是普通的结晶,而是一种非常特殊的形态,叫做树枝晶,就是像树枝一样的晶体。这种形态,在现代的金属材料学里是很重要的研究对象。

郑之: 其实古代还有很多神奇的剑,有些是在传说当中,还没有被发现的,有些是已经出土的文物,比如说干将莫邪剑,传说中干将铸剑的时候,铜水迟迟达不到火候,莫邪以身祭剑才最终铸成神兵,这两柄剑出土的时候,还展现出了记忆金属的特性,这种金属特性也是现代人在二十世纪中叶才发现的。

黎玉:是,而且干将莫邪还是欧冶子的徒弟和女儿,可见两千多年前的春秋战国时期,古人就已经掌握了这些神奇的锻造技术,只是后来没有流传下来。

郑之:诶黎玉,不知道你发现没有,包括我们前面提到的古希腊天文计算机,还有中国古代这些神乎其神的兵器锻造技术,差不多都是在两千年前左右出现的。而且很多技术,后来又因为战乱、文明断裂而失传。这真的只是巧合吗?

黎玉:你这么一说,还真是。好像历史并不是我们想像的那样,古代一定落后,现代一定先进。也许人类文明曾经走过很多条不同的路,只是有些路后来被战火、灾难或者时间掩埋了。可能很多事情都是冥冥之中自有天定吧,可能如果按照古代的路线发展下去,世界或许会是另外一番景象,也未必会比现在差,甚至可能是一条截然不同的路。

郑之: 所以古代科技真正震撼人的地方,不只是它有多先进,而是它让我们重新思考:人类到底从哪里来?文明又到底是怎么出现的?

黎玉:没错。如果一切只是偶然,如果古人真的像某些教科书里说的那么原始,那两千年前那些精密到不可思议的天文计算、纳米材料效应、金属锻造工艺,又该怎么解释呢?也许答案并不只是“古人也很聪明”这么简单。

郑之:是啊。它更像是在提醒我们,人类不应该太傲慢。现代科技很了不起,但现代人未必比古人更接近真相。也许在我们看不见的历史深处,曾经存在过更高的智慧、更完整的文明,甚至是一种和天地、自然、神性更相通的生活方式。

黎玉:所以啊,也许真正值得探秘的,不只是那些失落的古代技术,而是人类自己。好的,那今天这期《一线探秘》,就先到这里了。那朋友们,你们觉得古代还有哪些不该被低估的高科技呢?也可以在评论区留言。

郑之: 如果您有什么感兴趣的话题也欢迎在评论区留言,我们下期接着聊,感谢大家收看《一线探秘》,我是郑之。

黎玉:我是黎玉。我们下期再会。

《新闻第一线》制作组

(责任编辑:李红)