格拉斯哥引力波研究人员为安提基西拉机制之谜带来新启示 

新闻来源:英国格拉斯哥留学社区

2024/7/2 0:45:12  发表于19天前  85

 用于分析 21 世纪最灵敏的科学设备之一探测到的时空涟漪的技术,为揭示最古老的模拟计算机的功能提供了新的见解。

 
格拉斯哥大学的天文学家使用用于分析引力波的统计建模技术,确定了安提基西拉机械装置其中一个断环上可能存在的孔洞数量。安提基西拉机械装置是一种古代文物,曾在电影《夺宝奇兵 2:命运之刻》中出现。
 
虽然电影版让勇敢的考古学家能够穿越时空,但格拉斯哥团队的研究结果提供了新证据,表明安提基西拉机械装置的一个组件极有可能是用来追踪希腊阴历年的。它们也让我们对古希腊人非凡的工艺有了新的认识。
 
1901 年,潜水员在探索爱琴海安提基西拉岛附近的一艘沉船时发现了这个装置。虽然这个鞋盒大小的装置已经碎裂并被侵蚀,但很快就发现它包含一系列复杂的齿轮,这些齿轮的制作工艺异常精巧。
 
数十年后的研究和分析证实,该装置可以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都无法比拟的。2020
 
年,该装置的一个环(称为日历环)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 和同事经过初步分析认为,这个数字可能在 347 到 367 之间。
 
如今,在今日发表在《钟表杂志》上的一篇新论文中,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揭示有关日历环的新细节。他们表明,日历环上有 354 个孔(对应于阴历)的可能性远远大于有 365 个孔(遵循埃及历法)。分析还表明,354 个孔的可能性是 360 个孔的可能性的数百倍,此前的研究曾认为 360 个孔是一个可能的数值。
 
格拉斯哥大学物理与天文学院的 Graham Woan 教授是该论文的作者之一。他说:“去年年底,一位同事向我指出了 YouTuber Chris Budiselic 获得的数据,他当时正想要复制日历环,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,我想我可以在圣诞节假期用不同的方法解决它,所以我开始使用一些统计技术来回答这个问题。”
 
沃恩教授使用一种称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,根据幸存孔的位置和环上幸存的六个碎片的位置来计算装置中孔的可能数量。他的结果显示,有强有力的证据表明,该装置的日历环上有 354 个或 355 个孔。
 
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。他调整了研究小组用于分析 LIGO 引力波探测器所拾取信号的技术,该探测器测量由黑洞碰撞等大型天文事件在穿过地球时引起的时空中微小波动,以仔细研究日历环。
 
沃恩和贝利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,再次表明该环很可能包含 354 或 355 个孔,半径为 77.1 毫米,不确定度约为 1/3 毫米。它还表明,这些孔的位置非常精确,每个孔之间的平均径向变化仅为 0.028 毫米。
 
贝利是该论文的合著者,是物理与天文学院的研究员。他说:“之前的研究表明,日历环很可能追踪阴历,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。
 
”“这让我对安提基西拉装置以及希腊工匠在制作过程中投入的工作和精力有了新的认识——孔的定位非常精确,需要高度精确的测量技术和非常稳定的手来打孔。”
 
沃恩教授补充道:“这是一种巧妙的对称性,我们调整了今天研究宇宙的技术,以更多地了解这种帮助人们在近两千年前追踪天象的机制。”
 
“我们希望,我们对安提基西拉装置的发现,尽管不如印第安纳琼斯制造的装置那么神奇,但将有助于加深我们对希腊人如何制造和使用这种非凡装置的理解。”
 
这篇题为《改进的安提基西拉装置日历环孔数:新分析》的论文发表在《钟表学杂志》上。

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