引力波研究人员为安提基西拉机制之谜带来新启示

Josiah02

用于分析 21 世纪最灵敏的科学设备之一所探测到的时空涟漪的技术，有助于进一步阐明已知最古老的模拟计算机的功能。
格拉斯哥大学的天文学家利用为分析引力波而开发的统计建模技术，确定了安提基西拉装置中一个断裂环上可能存在的孔洞数量。安提基西拉装置是电影《夺宝奇兵 2：命运之表盘》中展示的一件古代文物。
虽然电影版让这位勇敢的考古学家穿越时空，但格拉斯哥团队的研究结果提供了新的证据，表明安提基西拉机械装置中的一个部件很可能是用来追踪希腊阴历年的。它们也为古希腊人非凡的工艺提供了新的见解。
1901 年，潜水员在爱琴海安提基西拉岛附近探索一艘沉船时发现了这个装置。尽管这个鞋盒大小的装置已经破碎成碎片并被侵蚀，但很快就发现它包含一系列复杂的齿轮，这些齿轮的加工工艺异常复杂。
随后数十年的研究和分析证实，该装置可追溯到公元前二世纪，是一种手动机械计算机。外部表盘与内部齿轮相连，使用户能够预测日食并计算任何给定日期的行星天文位置，其精确度是任何其他已知当代设备无法比拟的。
2020 年，该装置其中一个环（即日历环）的新 X 射线图像揭示了环下方间距规则的孔洞的新细节。然而，由于环已破损且不完整，因此尚不清楚最初有多少个孔洞。安提基西拉研究员 Chris Budiselic 及其同事的初步分析表明，这个孔洞可能在公元 347 至 367 年之间。
现在，在《钟表杂志》上发表的一篇新论文中，格拉斯哥的研究人员描述了他们如何使用两种统计分析技术来揭示有关日历环的新细节。
他们表示，这枚戒指上有 354 个孔（符合阴历）的可能性远高于 365 个孔（符合埃及历法）。分析还显示，354 个孔的可能性比 360 个孔的可能性高出数百倍，而此前的研究表明 360 个孔是戒指上孔的可能数量。
格拉斯哥大学物理与天文学院的格雷厄姆·沃恩教授是这篇论文的作者之一。他说：“去年年底，一位同事向我介绍了 YouTuber Chris Budiselic 获得的数据，当时他正试图复制日历环，并正在研究如何确定它到底有多少个孔。
“我觉得这是一个有趣的问题，我想我可以在圣诞假期用不同的方法解决这个问题，所以我开始使用一些统计技术来回答这个问题。”
沃恩教授使用一种名为贝叶斯分析的技术，该技术使用概率来量化基于不完整数据的不确定性，根据幸存孔洞的位置和环上幸存的六个碎片的位置来计算装置上可能存在的孔洞数量。他的结果提供了强有力的证据，证明该装置的日历环上有 354 个或 355 个孔洞。
与此同时，沃恩教授在大学引力研究所的同事约瑟夫·贝利博士也听说了这个问题。他调整了研究小组使用的技术，分析了 LIGO引力波探测器接收到的信号，该探测器测量了由黑洞碰撞等大型天文事件穿过地球时引起的时空中微小波动，以仔细观察日历环。
Woan 和 Bayley 使用的马尔可夫链蒙特卡罗和嵌套采样方法提供了一组全面的概率结果，再次表明戒指很可能在半径为 77.1 毫米的圆内包含 354 或 355 个孔，不确定度约为 1/3 毫米。它还表明孔的位置非常精确，每个孔之间的平均径向变化仅为 0.028 毫米。
论文合著者贝利是物理与天文学院的助理研究员。他说：“以前的研究表明，日历环很可能跟踪了阴历，但我们在这项工作中应用的双重技术大大增加了这种可能性。”
“它让我对安提基特拉机械装置以及希腊工匠在制作过程中投入的辛勤劳动和心血有了全新的认识——孔的定位非常精确，需要高精度的测量技术和极其稳定的手来打孔。
沃恩教授补充道：“这是一种巧妙的对称性，我们采用了今天研究宇宙的技术，以便更好地了解近两千年前帮助人们追踪天体的机制。
“我们希望，我们对安提基特拉机械装置的发现，尽管不如印第安纳琼斯制造的装置那么超自然壮观，但将有助于加深我们对于希腊人如何制造和使用这一非凡装置的理解。”