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2000年前的计算机如何被发现的?

 

在海底深处,有数千上万的沉船静静地躺在那里,早已被人们遗忘。这些船只曾经扬帆启航驶向远方,去发现,进行贸易或者发起战争,但永远没有到达目的地。它们现在成为了时间胶囊,封锁着过去。

这些船只当中有一些是当时最先进的船只,满载着当时最先进的技术。现在,在我们这个时代最先进的技术帮助下,一些人们一直在寻找的沉船终于被找到。

我们跟一些近几年来一直在搜索著名沉船的团队进行交谈,了解他们如何定位这些沉船和发现沉船里的各种神秘事物——包括一台有着2000年历史,可能是全球第一部计算机的设备。

如果你认为计算机时代从巨人计算机(Colossus),或者从巴贝奇的分析机开始,那你错了。计算机在基督诞生之前就出现了,这是一台沉没在克里特岛周围海域底下的小型青铜机器。

安蒂基西拉机器可能建造于公元前2世纪末,被认为是第一台可编程的计算机。这台机器有着精细复杂的齿轮和刻度盘,可以显示日历和行星位置,预测日食和月相。这是一台超越时空的机器,在它之后一千多年的时间里,我们没有发现有比这台机器更加复杂的人工制品。

安蒂基西拉机器是以它被发现时所在的沉船命名的。这艘沉船载着这台机器在公元前1世纪沉没到了海底,直到1900年才被采集海绵的希腊潜水员发现,他们把沉船上宝贝带上了水面。

在打捞出现事故,一名潜水员丧生,另外两名瘫痪之后,打捞工作被暂停。但在此之前,已经打捞上来了一些塑像、陶瓷以及安蒂基西拉机器。

法国海洋探险家雅克·库斯托于1953年和1976年两次率领探险队勘察这艘沉船,打捞上来各种各样的物品,包括塑像、钱币和宝石。鉴于沉船深度和当时潜水技术的限制,潜水员每次只能勘察沉船几分钟,否则有可能像第一次考察的潜水员那样患上致命的潜涵病。

几近40年之后,技术有了很大发展,希腊政府邀请了美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的团队,由布兰登·弗利(Brendan Foley)博士率领,在库斯托之后第一次对沉船进行深度发掘。如果说库斯托是百米冲刺到达安蒂基西拉机器,那么伍兹霍尔海洋研究所的考察就是马拉松。

“我们一直在采取逐步渐进的方式进行考察,先对沉船有基本的了解,再提出具体的研究问题,尝试回答问题,接着再看下一步怎么做。当我们在2012年第一次到达安蒂基西拉机器的时候,我们的其中一个问题是,这个岛屿周围有许多沉没在海底的文化遗迹,还是只有这艘沉船呢?”弗利说道。

在过去的将近两千年里,考察者只触及到安蒂基西拉机器的表面。库斯托的探险队曾提到的,但从来没有真正被勘察过的另外一艘沉船一直跟这艘先勘察过的沉船一起沉在海底上千年。

弗利的团队一开始用了八天时间,绕着安蒂基西拉岛,进行技术潜水,标记下从海面到海底45米处的所有人造物品。

库斯托团队发现第二处船骸沉船的时候,看到了可能是来自罗马的双耳细颈瓶,这意味着这艘沉船可追溯到公元前4世纪。

弗利说:“我们的考古人员进入第二处船骸的时候,发现了跟安蒂基西拉机器所在船骸完全一样陶瓷器皿。”这两处船骸的相似之处引起了他们的疑问。第二处船骸是否属于另一艘船?它们属于同一船队吗?亦或者是完全不一样的情况?

这两处船骸之间有着连续蔓延300米的残骸碎片,这表明这两处船骸属于一艘裂成两半的大船。弗利的团队将在接下来的几次勘察中验证这一假设,使用技术确定第二处船骸的真正来源。

自从2012年来,弗利团队每年夏天都会回到安蒂基西拉沉船,潜水或者派机器人勘察两处船骸以及它们之间的区域。今年夏天也不例外。

该团队使用了装备有立体照相机的自主式水下航行器(AUV)。这台机器使用即时定位与地图构建(SLAM)算法将立体照相机拍摄的图片拼接起来,制成极其准确的海底地图。在6月的几天里,它制作了精确到2毫米的10,500平方米地图。该团队还使用了另外一台装有金属探测设备的遥控潜水器(ROV)搜索水下的青铜和铁制物品。

他们把遥控潜水器采集的信息将跟自主式水下航行器生成的3D地图重叠在一起,做成热点图。夏天回来的时候,他们可以用热点图指导挖掘工作。

通过在金属更密集的地方挖掘,他们有可能会更快寻找到更多的安蒂基西拉机器碎片(到目前为止,只找到了一半)。发现更多碎片会成为新闻头条,但实际上,小块的铅碎片背后也有着同样引人入胜的故事。

任何铅手工制品一旦被发现,就会被送走进行光谱分析。研究人员通过比较各地铅样本的同位素含量,可以确定这艘传在哪里制造,从哪里驶来。

“我们的一个目标是,随后在计算机上虚拟挖掘和再挖掘沉船。”(布兰登·弗利)

热点图有可能帮助他们找到更多的青铜塑像碎片。先前找到的手、脚和其他碎片已经在雅典的国家博物馆展出。

弗利说:“找到更多塑像将是对艺术历史和文化的巨大贡献,但我们也期待着在塑像碎片中找到其他令人赞叹的东西。我们能找到什么?我们甚至都想象不出来。这里有着无限的可能性。这艘沉船运载着公元前1世纪整个东地中海地区最精美的物品。”

运载安蒂基西拉机器的船只在当时非常独特。它的船壳板是中世纪之前最厚的,由此可以推测出,这艘船的船身可能超过66米,这跟1700年后特拉法加海战中霍雷肖·纳尔逊海军上将指挥的英国皇家胜利号(HMS Victory)战舰一样长。

为什么这艘船如此巨大?目前所知同时期唯一更大的船只罗马皇帝卡利古拉的游船。这艘船有可能是用于商业和休闲。

有人根据其运载的巨大青铜和大理石塑像推断,这艘船可能用于运载游客和货物。

如果这艘船是用于运载最高达三米的塑像,那么,这些塑像必须妥善包装,以防在运输中损坏。有人推测,沙子或者稻草可能被用作包装材料,但弗利认为更有可能是粮食:不但塑像能好好受到保护,而且在船只到达目的地之后还可以把粮食卖掉,粮食显然是更经济的选择。

弗利说:“古代的运粮船不仅仅是货船,它们更像泰坦尼克号。它们属于豪华游轮。”

“现存的关于粮食运输船的文学作品提到了这些漂浮的宫殿:马赛克地板、图书馆、豪华客舱。这些设施都是为乘客准备的——这些船可能运载着200或者300名乘客从罗马驶向埃及或者黑海。他们可能是全球最早的游客。在等待船只装载粮食期间——这可能需要好几个月——他们会四处游玩,然后在粮食收获季节结束的时候回到船上。”

任何手工制品,比如马赛克碎片,都验证了这个推测,但更多的证据来自船上乘客的遗骨。

弗利说:“还有其他间接证据证明了这是迄今发现最早的运粮船,那就是船上的奢侈品和一名年轻女子的遗骨。”

到目前为止,已经在船骸中发现了四人的遗骨,还有更多仍未被发现。一旦潜水员发现其他骨头,弗利的团队将会严格小心地进行挖掘,以保证潜水工作人员的DNA不会混入骨头。万一发生上述情况,船上所有工作人员将会被采集DNA,以进一步将骨头本身的DNA区分出来。

伍兹霍尔海洋研究所正在寻找一家公司合作分析沉船上遗骨的DNA,也许能发现船上的人——不管是水手、游客,还是奴隶——来自哪里。

伍兹霍尔海洋研究所的科学家已经通过在船骸上发现陶瓷储物器皿了解到了乘客生活的其他方面,比如卫生习惯和饮食。他们第一处船骸发现了双耳细颈高罐、水壶和用来装药、化妆品或者香水的小瓶子。

弗利说:“虽然这些陶瓷器皿是空的,但我们可以用棉签采样,再利用刑侦技术找到古代DNA痕迹。用这种方法,我们可以发现这些器皿曾经装过什么。”

考古人员竞争在陶罐中发现做好的食物,比如豆子、肉类、香草和香料,但这些陶罐提供的信息远远不止这些。我们还能知道船上载了何种商品,在何处交易,考古人员从而可以了解一个地区的经济状况。

“我们觉得这很有意思,”弗利说。“因为我们觉得就像打开了了解过去的窗口,我们还能得到关于这些早期经济体的可靠准确数据。他们进口和出口了哪些商品,他们生产了什么,消费了什么。所有这些信息都包含在这些空荡荡的罐子里。”

古代粮食的痕迹可能仍然存在于船骸周围的沙子里,我们需要使用恰当的技术去发现它们。虽然粮食早已去无踪影,但分解之后会留下特有的淀粉和称为“植硅体”的化学物质。只要有足够强大的显微镜,我们就能发现这些物质。

伍兹霍尔海洋研究所团队在2015年夏天带着他们的金属热点地图回到了船骸遗址,开始发现关于安蒂基西拉机器的更多秘密。

“我们一直在分析和更新数据,今年,我们带着机器绘制的及其准确的地图,我们把地图装入iPad。我们给这些iPad套上了防水罩。所以,我们能够带着互动地图,潜水进入船骸遗址,”弗利说。

潜水员手里拿着iPad,在水下游走,寻找热点图上能够引起他们兴趣的位置。他们还带着手持式金属探测器,寻找埋在海底表层之下的任何金属制品。潜水员还用iPad拍摄他们的发现,另外,他们还带了专业摄像师和摄影师。

在一天的水下工作结束之后,他们会把白天的发现添加到热点图上。随后,他们会一次又一次分析所拍摄的图像和视频,希望能有新的发现。

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