

研究人员可能利用统计分析、用于检查时空涟漪的技术以及一些节假日期间的空闲时间,解开了世界上已知最古老机械计算机的一个长期存在的谜团。
被称为安提基瑟拉机械装置的是世界上已知最古老的、手动的机械计算机——但它仍然有些神秘。考古学家于1901年在同名爱琴海岛屿附近的一艘沉船中发现了该装置的腐朽碎片,数代人一直在研究这些遗骸。该装置设计和制造于公元前二世纪,这个鞋盒大小的青铜机器包含至少30个精密且定向精确的齿轮组。用户通过外部表盘控制这些齿轮组,以无与伦比的精度精确预测行星运动、日食和月相等未来天文日历事件——它甚至可以计算未来的奥运会日期。但究竟是使用阴历还是阳历,一直不清楚。

2020年,X射线成像在机械装置损坏的日历环下方发现了一系列间隔均匀的孔洞。但由于该环不完整,研究人员当时只能推测总孔数——介于347到367之间。不幸的是,这个范围包含了354天的阴历和365天的阳历的日数。然而,在去年的冬季假期期间,格拉斯哥大学的研究人员找到了消磨时间的方法。
“去年年底,一位同事向我推荐了YouTube博主Chris Budiselic获取的数据。他正在制作日历环的复制品,并研究如何确定其总孔数,”物理与天文学院教授Graham Woan在最近的一份声明中表示。
Woan应用了贝叶斯分析——一种用于处理不确定性和不完整数据问题的研究方法——通过考虑该环现存的六个碎片及其孔洞位置来计算最可能的总孔数。结果,Woan能够自信地指出,该日历环包含354或355个孔洞。

与此同时,该大学引力研究所的另一位教员Joseph Bayley决定采用一种完全不同的统计分析方法来帮助解开这个谜团。在这种情况下,Bayley改编了一种用于检测和自信评估不确定性的技术,例如由黑洞碰撞等巨大事件在时空中产生的精细引力波涟漪。同样,结果表明该环在77.1毫米的圆周半径内有354或355个孔洞,不确定性约为1/3毫米。统计分析还显示,每个孔洞的偏差仅为0.028毫米——对于安提基瑟拉机械装置的制造时期来说,这是一个惊人的精度水平。
“这让我对安提基瑟拉机械装置以及希腊工匠们制作它的辛勤工作和细心有了新的认识,”Bayley在声明中说道。“孔洞位置的精确度需要非常精确的测量技术和极其稳定的手才能打孔。”
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该团队在2024年7月出版的《钟表杂志》上发表了他们的综合研究结果。鉴于阴历有354天,Woan和Bayley确信该装置侧重于这种计时方法,而不是基于太阳的儒略历。
“之前的研究表明,日历环很可能追踪的是阴历,但我们在这项工作中应用的双重技术大大增加了这种情况发生的可能性,”Bayley补充道。
对Woan来说,团队解决安提基瑟拉机械装置日历环谜团的方法颇具诗意。
“我们采用了今天用来研究宇宙的技术来更好地了解近两千年前帮助人们追踪天象的机械装置,这是一种很好的对称性,”Woan说道。