Antike Automaten: Die erstaunlichen Maschinen der alten Welt
Bereits in der Antike gab es die ersten Automaten, die Mechanik, Wasser- oder Dampfdruck nutzten, um Dinge in Bewegung zu setzen. Wir schauen uns neun dieser Maschinen an.
Während es von dem meisten Automaten allenfalls Zeichnungen und schriftliche oder mündliche Überlieferungen gibt, wurden von der Antikythera zumindest Fragmente am Meeresboden gefunden. Forschende haben daraus ein Modell entwickelt, das die Funktionsweise der Maschine zeigt.
Foto: University College London / Tony Freeth
Die Vorstellung, dass Maschinen und Automaten nur moderne Erfindungen sind, trügt. Schon lange bevor Dampfmaschinen die industrielle Revolution einläuteten, arbeiteten Gelehrte an Automaten. So gab es in der Antike eine Vielzahl spannender technischer Konstruktionen, die heute als Vorläufer moderner Maschinen gelten.
Oft waren sie ihrer Zeit weit voraus, weshalb sie mit der Zeit in Vergessenheit geraten sind, weil es keine richtige Verwendung für sie gab. Die wichtigsten Erfinder waren Persönlichkeiten wie Heron von Alexandria, der zum Beispiel eine automatisch öffnende und schließende Tempeltür erfunden hat und Ktesibios, dem wir unter anderem Wasseruhren und Wasserorgeln zu verdanken haben. Schauen wir uns einige Automaten der Antike genauer an.
Inhaltsverzeichnis
- Was bedeutet Automat?
- In Alexandria tüftelten die Gelehrten
- Erfindung #1: Automatisch öffnende Tempeltüren
- Erfindung #2: Ktesibios und die Wasserorgel
- Erfindung #3: Weihwasser auf Knopfdruck
- Erfindung #4: Der Orakelautomat
- Erfindung #5: Der Äolsball als Vorläufer der Dampfmaschine
- Erfindung #6: Die Katapulte für die Pharaonen
- Erfindung #7: Die Wasseruhr von Ktesibios
- Erfindung #8: Die Taube des Archytas
- Erfindung #9: Die Antikythera-Maschine
Was bedeutet Automat?
Ein Automat ist ein Gerät, das durch mechanische oder elektronische Steuerung selbstständig Arbeiten ausführt. Diese führen zu einer abrufbaren Leistung, die auf einer zuvor definierten Aufgabe basiert. Das Wort „Automat“ leitet sich aus dem Altgriechischen ab und bedeutet so viel wie „sich selbst bewegend“ oder „von selbst geschehend“. Es setzt sich aus „autos“ (selbst) und „men“ (denken, wollen) zusammen.
Ein Automat ist also eine Vorrichtung, die bestimmte Handlungen automatisch ausführt, sobald ein Auslöseimpuls gegeben wird. Dabei können die Abläufe je nach Anforderung mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch gesteuert werden – entweder unabhängig oder mit einer Form der Überwachung. Aus dem Begriff „Automat“ wurden zahlreiche Wortbildungen geschaffen, etwa „Automatisierung“, die den selbsttätigen Ablauf technischer Prozesse nach einem festgelegten Plan beschreibt, oder der „Automatisierungsgrad“, der den Umfang der Automatisierung misst.
In Alexandria tüftelten die Gelehrten
Alexandria war zu Zeiten des Hellenismus (336-30 v. Chr.) eine der wichtigsten Städte der antiken Welt. Hier trafen sich Gelehrte aus aller Welt, und Wissen wurde in der berühmten Bibliothek Alexandrias gesammelt und verbreitet. Gelehrte und Mathematiker arbeiteten an neuen Geräten und Mechaniken und entwickelten Techniken, die die religiösen Riten, aber auch die Unterhaltung in der Gesellschaft revolutionierten.
Im Museion, einer Art Forschungs- und Bildungsstätte, erarbeiteten die schlauesten Köpfe der Antike ihre Theorien und entwickelten Automaten. Heron von Alexandria, der sich selbst als Schüler von Ktesibios bezeichnete, schrieb mehrere Werke, darunter die „Pneumatika“ und die „Automata“, die detaillierte Beschreibungen seiner Automaten enthalten.
Erfindung #1: Automatisch öffnende Tempeltüren
Eine der faszinierendsten Erfindungen von Heron waren automatisch öffnende Tempeltüren. Diese Apparate waren so konstruiert, dass sie durch das Feuer eines Altars in Bewegung gesetzt wurden. Unter dem Feuer befand sich ein mit Wasser gefüllter Behälter. Die Wärme dehnte die Luft aus, sodass das Wasser in einen zweiten Behälter floss. Dieser wurde immer schwerer, sank ab und zog über Seile die Türen auf. Wenn das Feuer erlosch, kühlte die Luft ab, und der Wasserstand im Behälter änderte sich erneut, wodurch sich die Türen wieder schlossen.
Für Gläubige muss diese Türöffnung wie ein Wunder gewirkt haben – als würden die Götter selbst sie willkommen heißen. Tatsächlich war das Ganze eine sorgfältig konstruierte Technik, die auf physikalischen Prinzipien basierte. Herons Türöffner ist ein frühes Beispiel für mechanische Automatisierung, bei der Bewegung durch Wärme und Wasserdruck ausgelöst wird.
Erfindung #2: Ktesibios und die Wasserorgel
Ktesibios, ein Lehrer von Heron, entwickelte eine hydraulische Orgel, die als eine der ersten bekannten Musikinstrumente gilt, die auf Luftdruck basierten. Diese Wasserorgel funktionierte, indem ein gleichmäßiger Wasserdruck Luft in die Orgelpfeifen führte und Töne erzeugte. Dabei wurde eine umgedrehte Schale in ein Becken gestellt, wodurch ein konstanter Druck entstand, der den Luftstrom regulierte.
Heron übernahm dieses Prinzip und verbesserte es weiter. Seine Wasserorgel war so konstruiert, dass sie mit nur einer Pumpe betrieben werden konnte, was die Mechanik der Orgel erheblich vereinfachte und ihre Nutzung erweiterte. Die Wasserorgel war in der antiken Gesellschaft weit verbreitet und erfreute sich vor allem in Rom großer Beliebtheit.
Erfindung #3: Weihwasser auf Knopfdruck
Herons Münzautomat war ein weiteres Beispiel für den fortgeschrittenen Gebrauch von Mechanik. Dieser Automat war so konstruiert, dass nach dem Einwurf einer Münze eine genau abgemessene Menge Weihwasser freigesetzt wurde. Die Münze drückte einen Hebel, der ein Ventil öffnete und so eine kleine Menge Weihwasser herausfließen ließ.
Obwohl diese Automaten primär religiösen Zwecken dienten, legten sie das technische Fundament für spätere Entwicklungen. Herons Automat machte den Gläubigen die Macht der Technik deutlich, was ihren Glauben verstärken sollte. Bis heute gilt Herons Münzautomat als der älteste bekannte Verkaufsautomat.
Erfindung #4: Der Orakelautomat
Herons Orakelmaschine stellte eine Antwortmaschine dar, die auf Ja-Nein-Fragen reagierte. Nach dem Einwurf einer Münze und dem Drehen eines Rades begann die Maschine, eine „Antwort“ zu liefern. Kleine mechanische Vögel, die in der Maschine versteckt waren, begannen zu zwitschern, wenn die Antwort „Ja“ lautete, und blieben still, wenn sie „Nein“ lautete.
Diese Konstruktionen wurden genutzt, um Gläubigen das Gefühl zu geben, dass sie mit höheren Mächten kommunizieren könnten. In Wirklichkeit waren Zahnräder, Seile und Hebel die einzigen Mechanismen hinter dem mystischen Orakel. Die Priester konnten oft unauffällig den Ausgang beeinflussen.
Erfindung #5: Der Äolsball als Vorläufer der Dampfmaschine
Herons berühmter Äolsball gilt als die erste Maschine, die Dampf zur Erzeugung von Bewegung nutzte. Die Apparatur bestand aus einem hohlen Metallball, der über einem Kessel befestigt war. Der Kessel wurde erhitzt, und der aufsteigende Dampf trat durch zwei gebogene Rohre aus, wodurch sich der Ball rotierend bewegte.
Die Maschine verwendete das Prinzip des Rückstoßes – eine physikalische Erkenntnis, die in der späteren Dampfmaschinentechnologie eine wichtige Rolle spielte. Doch obwohl Heron das Prinzip verstand, wurde der Äolsball in der Antike nicht als Antriebsmaschine genutzt. Der Äolsball diente vermutlich vor allem der Demonstration physikalischer Prinzipien. In einer Gesellschaft, in der Arbeit hauptsächlich durch Sklaven verrichtet wurde, war die Notwendigkeit mechanischer Arbeitsmaschinen gering.
Erfindung #6: Die Katapulte für die Pharaonen
Ktesibios setzte sein Wissen über Pneumatik auch für militärische Zwecke ein. Die ägyptischen Katapulte unter Ptolemaios I. waren sehr kostspielig und hatten Schwachstellen: Die Sehnen, die den Bogen spannten, waren anfällig für Feuchtigkeit und Verschleiß.
Um dieses Problem zu lösen, entwickelte Ktesibios ein innovatives Katapult, das Druckluft nutzte. Ein Bronzezylinder erzeugte die nötige Spannung, und Kolbenstangen, die mit den Armen des Katapults verbunden waren, sorgten für die Schusskraft. Zusätzlich konstruierte er ein weiteres Katapult, bei dem mehrere Bronzefedern übereinander den Bogen spannten.
Leider waren beide Systeme technisch so anspruchsvoll, dass sie sich nicht in großem Umfang realisieren ließen. Die Funktionsweise seiner Maschinen dokumentierte Ktesibios ausführlich in seinem Werk „Mechanica“. Auch wenn das Original verloren ging, kannte Vitruv seine Schriften und überlieferte das Wesentliche in seinen eigenen Werken.
Erfindung #7: Die Wasseruhr von Ktesibios
Die Wasseruhr von Ktesibios war eine der frühesten bekannten mechanischen Zeitmesser und eine bemerkenswerte Anwendung hydraulischer Prinzipien. Sie nutzte den konstanten Fluss von Wasser, um die Zeit genau zu messen. Diese Uhr bestand aus einem großen Wasserbehälter, in dem Wasser mit gleichmäßigem Druck in ein Auffanggefäß tropfte. Die Wasserhöhe im Auffangbehälter stieg stetig an, und daran wurde die verstrichene Zeit abgelesen.
Die Wasseruhr von Ktesibios gilt als erste mechanische Uhr mit einem regelmäßigen Antrieb und als ein Meilenstein in der Geschichte der Zeitmessung. Sie fand später viele Nachahmer und wurde besonders in der antiken griechischen und römischen Gesellschaft für ihre Präzision geschätzt. Lesen Sie hier mehr über die Zeitmessung in der Antike.
Erfindung #8: Die Taube des Archytas
Bei der nächsten Erfindung streiten sich die Gelehrten, ob sie wahr ist oder ins Reich der Fabeln gehört, wir möchten sie dennoch kurz vorstellen: Im 4. Jahrhundert v. Chr. Archytas von Tarent, ein griechischer Philosoph und Mathematiker eine mechanische Taube entwickelt haben, die fliegen konnte – und zwar mit Dampfantrieb.
Der Mechanismus soll aus einem luftdichten Hohlraum bestanden sein, der Dampf aufnahm. Sobald sich der Dampf ausdehnte, entwich er durch eine Öffnung und erzeugte einen Rückstoß, der den hölzernen Vogel in die Luft hob. Der Vogel schwebte oder bewegte sich dabei für kurze Zeit durch die Luft, bevor der Dampf entwich und er zur Erde zurückkehrte.
Erfindung #9: Die Antikythera-Maschine
Im Jahr 1901 entdeckten Taucher ein Schiffswrack vor der griechischen Insel Antikythera. Dabei stießen sie auf einen stark korrodierten Metallklumpen, der sich als antikes Gerät entpuppte – den Antikythera-Mechanismus. Die um etwa 100 v.Chr. in Griechenland entwickelte Maschine simulierte den Meton-Zyklus, der die Sonnen- und Mondjahre über einen Zeitraum von 19 Jahren synchronisiert. Mit diesem Zyklus konnten die Griechen beispielsweise die Olympiaden, Festtage und religiösen Kalender bestimmen. Der Saros-Zyklus auf der Rückseite ermöglichte die Vorhersage von Finsternissen, was für religiöse und landwirtschaftliche Planungen von Bedeutung war.
Außerdem lassen Untersuchungen vermuten, dass die Maschine möglicherweise auch die Bewegungen der fünf damals bekannten Planeten simulieren konnte. Die Präzision und Komplexität der Antikythera-Maschine machten sie zu einer Art „analogem Computer“, der ohne Elektrizität arbeitete. Der Benutzer drehte an einem kleinen Griff, wodurch sich die Zahnräder in Bewegung setzten. Diese mechanische Anordnung ermöglichte es, verschiedene astronomische Daten zu berechnen, was die Maschine in ihrer Zeit einzigartig machte.
Forschende des University College London haben im Jahr 2021 ein wichtigstes Puzzleteil entschlüsselt. Neu entdeckte astronomische Zyklen von Venus und Saturn wurden mit einer altgriechischen mathematischen Methode rekonstruiert, was das Wissen über das antike Verständnis der Astronomie erweitert. Dabei wurde auch das Explosionsmodell des Antikythera-Mechanismus erstellt, das Sie auf der Abbildung sehen. Hier geht es zur damaligen Pressemitteilung.
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