来自外太空的宇宙射线，揭开了吉萨大金字塔隐藏了数千年的秘密约4500年前

约4500年前，古埃及人建立了吉萨大金字塔（又被称为胡夫金字塔）作为法老胡夫的陵寝，它是吉萨金字塔群里最古老、最大的一座金字塔。千年以来，关于金字塔的神秘传说便不绝于耳，人们一直困惑于它是如何被建造而成的，以及它的内部结构究竟是怎样的。2015年，为了在不破坏金字塔物理结构的情况下进一步揭开金字塔的神秘面纱，科学家展开了一项被称为“扫描金字塔”（ScanPyramids）的计划。

11月2日，《自然》杂志刊登了关于这一项目的最新研究成果：科学家利用来自外太空的高能粒子，发现了胡夫金字塔内一直隐藏着一个巨大的中空结构。

○ 科学家认为在胡夫金字塔内发现了新的空白空间（白色阴影部分）。| 图片来源：ScanPyramids mission

由于其本身的考古价值和新颖的探测技术，这一发现已经引起考古学家和粒子物理学家的浓厚兴趣。哈佛大学的埃及学家 Peter Der Manuelian 评论说：“这是一个重大的发现，虽然内部结构的细节还尚不清晰。”

胡夫金字塔在工程界一直是谜一样的奇迹，它由230多万块大小不等的石块砌成，高140米，宽230米。它包含几个较大的墓室，其中包括国王室（King’s chamber）、女王室（Queen’s chamber），和一个被称为大甬道（Grand Gallery）的斜坡通道。

○ 研究人员使用安置在金字塔内外的μ子探测器（红色星号标记位置），发现了大走廊上方的神秘空洞。| 图片来源：ScanPyramids mission

这次新发现的中空结构位于大甬道的上方，它可能含有一个或多个隔间甚至走廊，但是粒子探测器的图像能显示的仅仅是这一空间的粗略大小，并无法得知其具体的设计细节。尽管如此，新的探测技术还是带来了金字塔内部重要的建筑结构信息，可以为世人看待这个最古老、最著名的奇迹之一提供一些新的见解。

研究人员使用的是μ子探测装置来对胡夫金字塔的内部进行探索，μ子是一种被称为宇宙射线的高能次原子粒子到达地球大气层时所产生的高能副产品。每分钟，有数以万计的μ子通过地球表面每平方米的面积。μ子是电子的表兄，其性质和电子几乎一模一样，除了拥有更大的质量（约是电子的207倍）。正是由于μ子的质量如此之大，因此能在岩石中穿越数百米才被吸收。这是一段很长的距离，相比之下，电子能穿越的长度只有几厘米。

○ 来自外太空的宇宙射线在穿越大气层时会产生许多的μ子。

通过将μ子探测器放置在胡夫金字塔基底和深处的区域，再计算从不同方向测量到的μ子数量，科学家便可在这古老而神秘的庞然大物内发现未知空间了。例如，如果放置在金字塔内部的探测器探测到从北边来的μ子比南边的更多，则表明在北边能拦截入射μ子的石壁更少。如果在某一方位上探测到丰富μ子数目，则表明在该方位可能存在墓室。

○ 从放置在女王室的探测器中得到的μ子数据图，图中显示了在国王室、大甬道和新空洞方向进入的多余μ子。| 图片来源：K. Morishima/Nature

要对胡夫金字塔这样一个庞然大物进行μ子成像并非易事，因为这座神奇的建筑能将99%的入射μ子挡在探测器之外，因此要想要发现墓室这样的空白空间，需花上几个月的时间才能收集到足够数据。科学家最早一次将μ子成像技术用于考古发生在20世纪的60年代末期，物理学诺奖得主 Luis Alvarez 带领了一个研究团队，试图在哈夫拉金字塔内寻找隐藏的墓室，可惜那次 Alvarez 他们并没找到任何东西。但这次，科学家从胡夫金字塔中获得了大大的惊喜。

○ 科学家在女王室安置具有核辐射膜的μ子探测器。| 图片来源：ScanPyramids mission

科学家在女王室、一个相邻的走廊内以及一个北部的基底上放置了多个对方向敏感的μ子探测器。这种μ子探测器会用到一种核辐射膜来进行探测，当μ子快速通过这些薄膜时，粒子与材料间的化学作用会在留下银色的痕迹，研究人员从这些痕迹中推算出粒子入射的方向。探测结果是，在大走廊区域的上方发现了数量惊人的μ子，这意味着这里有一片未知空洞。

○ 科学家在金字塔内外安置探测器，以了解金字塔内是否真的具有隐藏空间。| 图片来源：ScanPyramids mission

为了验证他们的发现，研究人员还使用了不同类型的μ子探测器，被放置在王后墓室内以及金字塔基地的外面。当μ子通过它们时，探测器能产生电子信号。所有这三种探测器无一例外的都在大甬道的上方找到了隐藏的中空结构，他们将这一发现发表在了2017年11月2日的《自然》杂志上。

○ 一个在金字塔外设置的μ子探测器。| 图片来源：ScanPyramids mission

大甬道是一个南北走向经过金字塔中心的倾斜长廊，而新发现的中空结构高约8米、宽2米、长至少30米，它位于金字塔中心20米以上。我们还无法得知它内部的具体结构，它有可能是水平的，也可能是倾斜的。同时，我们也无法得知该中空结构的真正作用。

德克萨斯理工大学的物理学家 Nural Akchurin激动的说：“想象一下你作为一名考古学家，走进这间4000多年没人走进过的空间，定能感觉到它的不可思议吧！”Akchurin 说，他希望这一发现能为μ子成像技术在全球范围内被用来进行古迹研究铺平道路，尤其是对那些隐藏在深山老林中、传统挖掘方式难以企及的考古遗迹来说。

该项目的研究人员Tayoubi 表示，接下来他最想做的就是对埃及第二大的金字塔——哈夫拉金字塔进行相同的探测。虽然上世纪60年代 Alvarez 等人已经用过一次μ子扫描且并没能找到什么新的密室，但现在的探测技术已经得到了长足的发展，他说：“我觉得 Alvarez 是一位非常有远见的人，他的思路是对的，只是太早了而已。我们梦想的就是通过进行哈夫拉金字塔的再一次实验，向 Alvarez 致敬。”

目前为止，μ子成像已经完成了一件十分了不起的任务。但如果想更清楚的探索该中空结构的细节，则还需进行更多分辨率更高的μ子成像实验。这意味着需要在金字塔内部以及附近放置更多的探测器来收集数据，所花的时间也可能从几个月变成几年。但这些投入将会是值得的，因为金字塔内部结构掌管着的或许就是揭开金字塔建成之谜的钥匙。再者，通过考古学家和物理学家夸领域的合作，来为我们揭开这个奇迹背后的神秘故事也是件十分有趣的事。

参考链接：

http://www.nature.com/news/cosmic-ray-particles-reveal-secret-chamber-in-egypt-s-great-pyramid-1.22939