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澳门新葡8455手机版法老都拦不住高能物理学家了

日期:2019-12-22编辑作者:澳门新葡8455手机版

科学家在吉萨大金字塔里发现了一间新的密室。不过,发现这个秘密的并不是考古学家,而是几位物理学家。

胡夫金字除了以其规模的巨大而令人惊叹以外,还以其高超的建筑技巧而得名。塔身的石块之间,没有任何水泥之类的粘着物,而是一块石头叠在另一块石头上面的。每块石头都磨得很平,至今已历时数千年,就算这样,人们也很难用一把锋利的刀刃插入石块之间的缝隙,所以能历数千年而不倒,这不能不说是建筑史上的奇迹。让人们叹为观止,另外,在大金字塔身的北侧离地面13米高处有一个用4块巨石砌成的三角形出入口。这个三角形用得很巧妙,因为如果不用三角形而用四边形,那么,一百多米高的金字塔本身的巨大压力将会把这个出入口压塌。而用三角形,就使那巨大的压力均匀地分散开了。在四千多年前对力学原理有这样的理解和运用,能有这样的构造,确实是十分了不起的。

澳门新葡8455手机版 1吉萨金字塔群鸟瞰图。图片来源:HIP Institute | ScanPyramids mission

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。

吉萨大金字塔,或者叫胡夫金字塔,建于公元前2560年左右[1],是埃及第四王朝法老胡夫的陵寝,也是埃及吉萨金字塔群里最古老、最大的一座金字塔。在落成之后的3800多年里,曾经146米高的吉萨大金字塔一直都是地球上最高的人造建筑(这个头衔直到1311年才被英国的林肯大教堂摘走)[2]。然而,几千年过去了,人们一直不知道这座无与伦比的宏伟建筑是如何建造的,也不知道它的内部结构究竟是个什么样子。

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澳门新葡8455手机版 3吉萨大金字塔的内部结构。图片来源:Wikipedia | 制图:Jeff Dahl

金字塔内部结构示意图

吉萨大金字塔里有三个已知的房间。一间叫“国王室”,相传是法老胡夫长眠的寝室;一间叫“王后室”;还有一个在地下未完工的房间。狭长的甬道连接着这些房间,南北向竖直分布在金字塔内部。

国际学术期刊《自然》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子对金字塔进行成像。

澳门新葡8455手机版 4吉萨大金字塔通往国王室的大甬道。图片来源:HIP Institute | ScanPyramids mission

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科学家们尝试过用各种各样不同的技术来弄清吉萨大金字塔的内部结构,试过微重力探测,试过机器人拍摄,试过地质雷达勘测,然而这么多年过去了,几乎一无所获[3]。

测量设备

这一次,来自法国巴黎遗迹创新保护研究所(HIP Institute)的迈赫迪·塔尤比(Mehdi Tayoubi),来自日本名古屋大学的森本久由(Kunihiro Morishima),和他们的同事们,用μ子成像技术,终于有了些突破[3]。

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。

澳门新葡8455手机版 6研究团队在用增强现实(AR)技术回看在吉萨大金字塔中探测到的巨大空洞。图片来源:HIP Institute | ScanPyramids mission

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。

μ子(muon,读做“谬子”)常被称为μ介子,这来自历史上的一个误会。受电磁力是光子交换的思想启发,日本理论物理学家汤川秀树提出,核力的产生也是交换某种粒子的结果,并把这种交换粒子称为介子。根据原子核的大小和量子力学中的测不准原理,汤川秀树估计这种新粒子的质量应该是质子重量的五分之一。后来人们果然在宇宙线中找到了质量差不多的粒子,就把这种粒子叫做μ介子。但接着科学家又发现,μ介子跟核力并没有关系,并找到了真正跟核力有关系的π介子。这才发现μ介子并不是介子(由一对正反夸克组成),而是电子的表兄。除了质量比电子重两百倍外,其它基本性质跟电子几乎一模一样。

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。

除了正好产生一对正反μ子的情况,μ子总是跟μ中微子成对产生。来自太空的原初宇宙射线在地球大气层中会产生大量的粒子,其中就包括μ子。伴随μ子的产生或者衰变,都会有μ中微子产生。反之也是这样。由于中微子本身不能被探测,科学家总是通过探测μ中微子与物质反应产生的μ子,来间接探测μ中微子。

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。

澳门新葡8455手机版 7法国原子能委员会(CEA)的研究组在大金字塔的正北面架设μ子望远镜。图片来源:HIP Institute | ScanPyramids mission

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。

探测μ中微子已经带来了两个诺贝尔奖。一个是发现加速器产生的“中微子”在与物质反应的时候只能产生μ子,不能产生电子——证明加速器产生的“中微子”与伴随电子产生的中微子不是同一种粒子,是另外一种中微子——μ中微子。这个发现获得了1988年的诺贝尔奖。另一个是日本的超级神冈探测器发现μ中微子发生了振荡,获得了2015年的诺贝尔奖。这两次发现中,探测器探测到的其实都是μ子。

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。

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