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物理学家用宇宙射线发现埃及金字塔内藏中空结构

发布时间:11/5/2017 6:19:18 AM

埃及金字塔的诸多未解之谜至今仍充满争议。如今,现代粒子物理学为这项考古活动带来了新的曙光。利用宇宙线成像技术,研究人员发现了埃及吉萨最大的金字塔——胡夫金字塔内的一个隐藏结构。



金字塔内部结构示意图

北京时间11月2日20时,国际学术期刊《自然》(Nature)在线刊登了该项成果。关于胡夫金字塔的建造过程,人们意见不一。为了了解这座金字塔内部结构的更多信息,法国巴黎HIP研究所Mehdi Tayoubi、日本名古屋大学Kunihiro Morishima及同事利用μ子(muon)对金字塔进行成像。



在该研究中,研究人员使用三种不同的μ介子检测技术(分别是核乳胶技术、闪烁描迹仪和气体探测),证实胡夫金字塔中存在一个大型中空结构。科研人员估计,该空室至少有30米长,横截面类似于位于其下方的大甬道。虽然这一中空结构的确切结构和作用仍然未知,但以上发现或将为未来研究奠定基础,帮助研究人员进一步了解这座金字塔及其建造过程。

胡夫金字塔也称大金字塔,建于胡夫法老统治期间(公元前2509年-公元前2483年),是世界上最庞大、最古老也最著名的建筑奇迹之一。长期以来,围绕胡夫金字塔的诸多奥秘,尤其是其中的密室及隐藏结构,人们始终难以达成共识。

胡夫金字塔高139米、宽230米,是世界公认的最大的金字塔。在该金字塔的不同高度,目前已知有三个房间,分别是国王密室、王后密室和地下密室。这些房间均处于南北垂直的平面上,由几条走廊相连。最引人注目的是宏伟的画廊。金字塔最原始的入口是始于北面的“下行走廊”,但今天游客们由公元820年左右哈里发马蒙开凿的隧道进入胡夫金字塔内部。

目前,人们对于胡夫金字塔的大部分理解来自于建筑调查和与其他金字塔的比较研究。现今已知的写于胡夫统治时期的资料于2013年被发现,但这些被记录在莎草纸上资料仅仅描述了建筑的物流过程,比如如何运输石块等等,而非建筑本身。至于胡夫金字塔的内部建筑结构,始终被神秘面纱笼罩着。

1986年,一个研究小组使用微重力测量法对胡夫金字塔进行了调查。根据调查数据,研究小组在通往王后密室的走廊上钻了三个孔,希望借此找到一个“隐藏室”,但最终只观察到沙子。一个更近期的研究则用相同的数据驳斥了“隐藏室”理论。1988年,一个可以穿透地面的雷达调查发现,存在一个与王后密室走廊平行的走廊。但截至目前,这些理论既没有被证实,也没有被证伪。

在这一次的研究中,科研人员追随了诺贝尔物理学奖获得者路易斯·阿尔瓦雷茨(Luis Walter Alvarez)的脚步。20世纪60年代,阿尔瓦雷茨曾经尝试利用来自大气的介子射线为埃及的哈夫拉金字塔拍摄类似X光片的透视图,以此考证该座金字塔内部是否存在更多的墓穴和坑道。


金字塔内部空间结构VR

为此,阿尔瓦雷茨发明了一种介子探测器,分析探测器接收的穿过岩体的介子束的疏密程度,来判断金字塔内部是否存在空洞。

μ子是宇宙线的副产物,不断以接近光速的速度抵达地球。类似于X射线可以穿透身体使骨骼成像,由于μ子在穿过石头或空气时的轨迹截然不同,因此能够通过它区别中空结构和实体结构。借助这种宇宙射线,科研人员得以用非入侵的方式对金字塔中已知和潜在的中空结构进行成像。

在胡夫金字塔如此庞大的建筑中,大约只有1%的介子能够到达探测器,因此积累数据需要数月时间。


金字塔内部结构截面示意图

近年来,μ子探测器已被成功应用于粒子加速器、福岛核反应堆内部成像或是国土安全领域。在传统建筑领域,探测器也被部署在罗马和那不勒斯的考古遗址中,用于探测一些已知的地下结构。

对胡夫金字塔内部结构的探测结果,充分展示了介子成像技术在呈现建筑物结构方面的能力。关于金字塔中的中空结构,依然有诸多假设是值得考虑的。尤其是,这个大空洞可能由一个或几个相邻的结构组成,它可能是倾斜的、也可能是水平的,更多细节值得被进一步研究。这也充分说明了,在理解古代金字塔结构及其施工的过程中,需要更多跨学科合作。

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