Inginerie inversă a epocii de piatră
Dincolo de tăierea de cremene și aruncarea sulițelor cu atlatl, Metin Eren de la Kent State University are o viziune pentru viitorul domeniului său.
Metin Eren și-a petrecut mai bine de 20 de ani perfecționându-și abilitățile de tăiat silex. Credit: Jennifer Ouellette
Spate in 2019v-am povestit despre un experiment intrigant pentru a testa o celebră legendă antropologică despre un bărbat inuit în vârstă din anii 1950 care și-a modelat un cuțit din fecalele sale înghețate. L-a folosit pentru a ucide și jupui un câine, folosindu-și cutia toracică ca o sanie improvizată pentru a se aventura în Arctica. Metin Eren, un arheolog la Universitatea de Stat Kent, a modelat lame rudimentare din propriile fecale înghețate pentru a testa dacă ar putea tăia pielea de porc, mușchii și tendonul.
Din păcate pentru legendă, lamele au eșuat la fiecare test, dar studiul a fost suficient de colorat pentru a-l prinde pe Eren. un premiu Ig Nobel anul următor. Și este doar unul dintre multele proiecte fascinante întreprinse în mod obișnuit în el Laboratorul de Arheologie Experimentalăunde el și echipa sa încearcă să facă inginerie inversă a tuturor felurilor de tehnologii antice, indiferent dacă acestea implică unelte de piatră, ceramică, metal, măcelărie, textile și așa mai departe.
Laboratorul lui Eren este destul de prolific, publicând între 15 și 20 de lucrări pe an. „Singurul lucru de care suntem limitați este timpul”, a spus el. Mulți au elemente colorate sau ciudate și, prin urmare, tind să atragă atenția presei, dar Eren subliniază că ceea ce face el este știință foarte serioasă, nu divertisment. „Cred că uneori oamenii se uită la arheologia experimentală și cred că nu este diferit de LARPing”, a spus Eren lui Ars. „Nu am nimic împotriva LARPers, dar este foarte diferit. Nu este timpul de joacă. Este știință hardcore. Eu fac un instrument de piatră nu este diferit de un chimist care toarnă substanțe chimice într-un pahar. Dar numai acel act nu este experimentul. S-ar putea să fie cea mai strălucitoare, dar acesta nu este procesul experimental.”
Este nevoie de ani pentru a dezvolta abilitățile practice necesare pentru a face cercetări în arheologie experimentală, iar acest lucru influențează modul în care Eren își alege studenții. Eren însuși este un maestru tăietor de cremene, producând cu îndemânare tot felul de lame din epoca de piatră din chert. Unul dintre elevii săi a fost un muzician care a decis a studia înălțimi și octave produse din aspectele percusive ale tăierii de silex.
„Căutăm oameni cu abilități unice – muzică, prelucrarea lemnului, tatuaj – pentru că acestea sunt lucruri pe care nu le putem preda într-un program de licență de patru ani sau un program de master de doi ani”, a spus el. „Ei vin cu abilitățile, noi îi învățăm știința. Acești studenți nu credeau că abilitățile lor mai utilitare sunt valoroase din punct de vedere academic și, dintr-o dată, publică în literatura științifică.”
Laboratorul de arheologie experimentală al lui Metin Eren oferă o gamă balistică, crearea de arme de piatră și fabricarea de ceramică.
Eren provine dintr-un lung șir de profesioniști medicali, dar „Nu sunt un mare fan al sângelui”, a spus el. Istoria și știința au fost mai mult punctul său forte când a crescut în nord-estul Ohio, iar în liceu, l-a întrebat pe curatorul Muzeului de Istorie Naturală din Cleveland, Brian Redmond, dacă se poate alătura săpăturii lui Redmond. Acest lucru era de obicei rezervat studenților absolvenți, dar Redmond a fost de acord, iar Eren a acumulat ore întregi de muncă practică de teren înainte de facultate, unde s-a specializat în arheologie. S-a alăturat laboratorului regretatului Ofer Bar-Yosef ca boboc.
Curând a devenit interesat de arheologia experimentală. I-ar auzi pe arheologi descriind cum probabil funcționează un anumit artefact sau ce însemna acesta pentru cultură, iar Eren s-ar întreba de unde știau ei asta, având în vedere lipsa de dovezi. Aceasta a fost scânteia care i-a aprins interesul pentru arheologia experimentală. Bar-Yosef a fost cel care a încurajat-o pe Eren să învețe abilitățile de a tăia silex. În acest proces, Eren a descoperit o nouă metodă prin care să măsoare modul în care uneltele din piatră au fost reascuțite și și-a testat ipoteza. Acea lucrare s-a transformat în prima sa lucrare publicată, revizuită de colegi, în timp ce era încă junior la facultate.
Pentru studii postuniversitare, a ales Southern Methodist University de lângă Dallas, Texas, în special pentru a lucra cu David Meltzer. În timpul primului său post-doctorat la Universitatea Kent din Canterbury, Anglia, i-a întâlnit pe antropologii biologici Stephen Lycett și Noreen von Cramon-Taubadel, care i-au aprins interesul corespunzător pentru teoria evoluției în contextul cercetărilor sale arheologice. Și a continuat să-și perfecționeze abilitățile de tăiat cremene sub mentorii Bruce Bradley și regretatul Robert J. Patten.
Tăierea cu cremene este în părți egale artă și știință, pe care le-am învățat direct, în timp ce Eren m-a ghidat în timp ce făceam un topor de mână din epoca de piatră din bucățile aleatorii de chert pe care Eren le ține în găleți în laboratorul său. Este nevoie de lovirea unor zone foarte specifice ale porțiunii țintă cu o piatră cu cantitatea potrivită de forță pentru a tăia cioburi. Aceste cioburi, la rândul lor, pot fi folosite ca muchii ascuțite pentru tăiere – și sunt într-adevăr foarte ascuțite. Ochelarii de protecție și un tampon de piele pentru poală se numără printre instrumentele de siguranță esențiale atunci când tăiați silex. Chiar și așa, rănile sunt frecvente și pot fi grave, după cum se detaliază în o lucrare din 2023.
Fizicienii au studiat de zeci de ani modul în care se propagă fisurile; Experiența de peste 25 de ani ai lui Eren în tăierea cremenei îi permite să prezică cu precizie ce părți să lovească pentru a smulge ceea ce are nevoie, astfel încât toporul să poată lua formă. Sarcina devine mai dificilă în etapele ulterioare, când cineva încearcă să scoată cioburi din ce în ce mai mici pentru a rafina forma. Eren trece de obicei la utilizarea osului când vine vorba de reglarea fină a marginilor.
„Pot să fac un cuțit dintr-o piatră”
Folosind os în loc de piatră pentru a regla marginile. Jennifer Ouellette
Arheologia experimentală nu este lipsită de provocări, mai ales atunci când domeniul de expertiză este epoca de piatră. „Sunt atât de multe care nu se păstrează”, a spus Eren. Sigur, el poate face o lamă de piatră și o poate folosi pentru a tăia lucruri, dar nu există exemple de supraviețuire, de exemplu, de un mâner de lemn care ar fi putut (sau nu) să fi fost atașat.
Și dacă a existat un astfel de mâner, „Cât a durat? Ce lemn era? Au terminat-o în vreun fel? Ce adeziv au folosit?” a spus Eren. „Toate acestea sunt variabile care nu păstrează, dar care influențează funcția acelui cuțit.” Este inerent dificil de a determina cu exactitate cât de precise sunt cu adevărat experimentele lor din cauza acestui fapt, pe care el l-a numit „Poltergeist of the Unpreserved”, pentru că „mă bântuie ca arheolog experimental”.
Un alt concept cheie este ceea ce Eren numește „prevalența echifinalității”. Să presupunem că un punct Clovis este găsit lângă un mamut într-o poziție între coaste. Mulți arheologi ar concluziona că punctul Clovis a ucis mamutul; servește ca proverbiala armă fumegândă. Aceasta ar putea părea o interpretare rezonabilă, „cu excepția faptului că acum știm că vârfurile Clovis au funcționat și ca cuțite”, a spus Eren. Deci, este, de asemenea, posibil ca mamutul să fi fost deja mort, iar oamenii au folosit doar punctul pentru a măcelări animalul. Două procese, vânătoarea și scavengingul, dau aceleași rezultate arheologice.
În anii 1980, un arheolog a numit George Frison a mers în Zimbabwe și a aruncat sulițe cu vârfuri Clovis în elefanți (morți) pentru a vedea unde au pătruns. Nu numai că punctele au fost remarcabil de eficiente în a pătrunde în pieile și cuștile toracice ale elefanților, dar când a studiat striațiile microscopice rezultate pe puncte, alte puncte Clovis găsite în locuri diferite au arătat, de asemenea, aceleași striații, sugerând că punctele au fost cu siguranță utilizate. în scop de vânătoare.
Apoi, un student din Zimbabwe a venit la laboratorul lui Eren și a vrut să testeze descoperirile lui Frison. Așa că au făcut un lot de replică vârfuri Clovis atașate de sulițe, dar le-au aruncat în iarbă mai degrabă decât în elefanții morți. Au ajuns să aibă exact aceleași striații microscopice. Așa că poate un punct găsit lângă un mamut fusese folosit pentru a ucide mamut, sau poate a fost folosit pentru a jupui un mamut deja mort sau pentru a vâna un iepure cu două săptămâni înainte — s-a întâmplat să fie acolo, întins în iarbă, când mamutul. a murit și s-a putrezit deasupra ei.
Măcelărirea unui bizon cu vârfuri Clovis și unelte.
Acestea fiind spuse, Frison a avut dreptate că punctele Clovis sunt instrumente remarcabil de eficiente – nu doar pentru vânătoare, ci și pentru măcelărie. Laboratorul lui Eren a colaborat recent cu cinci vânători afiliați la MeatEater (o companie de stil de viață în aer liber). Au un podcast popular și canal YouTubeprecum și un fost Seria Netflix. Eren a vrut să testeze cât de bine au funcționat punctele Clovis și cioburi mari de mână pentru măcelărie, iar echipa MeatEater s-a obligat folosind uneltele lui Eren pentru a măcelări un bizon, surprinzând experiența pentru seria lor de pe YouTube (vezi videoclipul de mai sus).
În timp ce vârfurile Clovis aveau nevoie de ascuțire frecventă și s-au spart ușor, vânătorii au fost surprinși de cât de bine funcționau ca unelte de măcelărie. Ei au câștigat o mai mare apreciere pentru ingeniozitatea omologilor lor din epoca de piatră și au fost enumerați ca co-autori pe o hârtie publicat la începutul acestui an, descriind rezultatele experimentului.
Practică țintă
Majoritatea studenților lui Eren (și jurnalistul ocazional în vizită) au șansa de a arunca la un moment dat cu sulițe cu vârful vârfului unei ținte de vânătoare în afara campusului, folosind un atlatl atașat sau aruncător de suliţe. Acest dispozitiv portabil ingenios în formă de tijă folosește pârghie pentru a lansa o săgeată sau o suliță. Versiunile au fost dezvoltate de mai multe culturi antice diferite, inclusiv modele aztece, maya, grecești, romane și australiene.
Și așa cum a descoperit în 2023 colega lui Eren, Michelle Bebber, un expert în ceramică și ceramică (care a participat și la studiul fecalelor congelate), atlatl-ul este în esență marele egalizator intre femei si barbati. Ea a observat că studenții ei bărbați s-au luptat mai mult decât elevii pentru a prelua acțiunea crucială a biciului necesară, deoarece erau atât de obișnuiți să se bazeze pe putere și au transformat-o într-un test orb. Ea a descoperit că, spre deosebire de suliță, atlatl-ul egalizează viteza proiectilelor lansate de femei și bărbați. Nu este nici măcar o diferență exclusiv de gen, potrivit lui Bebber, deoarece copiii, bărbații mai în vârstă sau bărbații răniți ar fi beneficiat și ei de folosirea lui.
Deși aruncările făcute cu atlatl sunt mai rapide, sulița are mai multă energie cinetică din cauza masei sale mai mari. De asemenea, Eren a experimentat aruncarea de la diferite înălțimi, închiriind în acest scop o foarfecă. „Am vrut să înțelegem cât de mult mai multă viteză și energie cinetică dă gravitația acestor arme cu proiectile pe măsură ce ajungi mai sus”, a spus Eren.
Laboratorul lui Eren produce în mod regulat replici de sulițe pentru practica țintă. Jennifer Ouellette
El a descoperit că sulița a crescut nu numai în viteză, ci și în energia cinetică – o creștere de aproape 200% a energiei de impact cu 9 metri înălțime. Dar atlatl-ul a scăzut pe măsură ce înălțimea creștea. „Dacă arunci în jos, pârghia este dezactivată”, a explicat Eren. „Și pentru că săgețile sunt atât de ușoare, au viteză mai mare atunci când se deplasează pe orizontală, dar odată ce pârghia este dezactivată, vântul o poate face să meargă în lateral, producând mai multă rezistență. costă dacă trageți în jos.”
Acest lucru ar putea explica de ce oamenii de Neanderthal, de exemplu, nu au dezvoltat niciodată o versiune a atlatl-ului. Ei vânau adesea în zonele deluroase și ar fi câștigat mai mult avantaj de pe urma aruncării suliței. „Au făcut lucrul optim din punct de vedere evolutiv”, a spus Eren.
Eren efectuează, de asemenea, o varietate de teste balistice controlate în laborator. Are un aparat cu arbaletă instalat în laborator, conceput pentru a trage pe distanțe scurte la o țintă. Un astfel de studiu a fost conceput pentru a testa o ipoteză din anii 1970 despre dacă unele lame de piatră au avut cândva un fel de suport din lemn sau os pe marginea plată, tocită (spre deosebire de muchia tăietoare ascuțită), care ar fi crescut aderența.
Membrii laboratorului lui Eren au împușcat specimene cu spatele și fără spate ale acestei unealte de piatră sparte în arbori de lemn cu arbaleta și au măsurat cât de bine s-au lipit împreună. Nu a decurs tocmai conform planului. „Specimenele din spate, care trebuiau să se lipească mai bine, toate slăbesc W off, ca ploaia de piatră, spuse Eren. Acest experiment, plus o a doua rundă de teste, demonstrat clar acel suport nu mărește aderența față de non-suport.
Mai recent, Eren s-a aventurat în criminalistică, publicări prima lui lucrare pe semnele de ricoșeu de gloanțe la începutul acestui an. El a fost inspirat de urme antice fosilizate la Parcul Național Nisipurile Albe care datează de la 22.000 până la 24.000 de ani. Există o dezbatere în curs cu privire la dacă amprentele au fost făcute de oameni. (Eren cade pe partea sceptică a dezbaterii.) Se gândea la acele urme de pași în timp ce se antrena la poligon și a observat toate semnele de ricoșeu de pe perete și podea de la trăgători mai puțin pricepuți. Se trezi întrebându-se ce calibru de armă le-a produs și în curând și-a dat seama că nu fuseseră studii criminalistice pentru a stabili dacă se putea distinge între semnele de ricoșeu ale gloanțelor.
„Majoritatea criminalilor sunt niște împușcături groaznice”, a spus Eren. „Ei nu practică. Și urme de ricoșeu sunt prezente la locul crimei destul de des, în timp ce carcasele nu sunt.” Așa că a efectuat un experiment balistic controlat cu mostre mari de cinci calibre diferite și a împușcat pistoalele la diferite unghiuri și distanțe în ciment (un material urban comun). Apoi a folosit software digital pentru a determina conturul semnelor de ricoșeu, urmat de învățare automată pentru a vedea dacă se poate distinge între calibre. Răspunsul a fost clar: nu poți. Sau cel puțin Eren nu a putut, iar concluzia sa a demonstrat cu pricepere valoarea științifică a rezultatelor nule.
Imaginea de ansamblu
Acestea nu sunt doar întrebări academice izolate pentru Eren. În timp ce arheologia își are rădăcinile în știința bazată pe descoperiri, Eren crede ferm că domeniul are nevoie de un cadru teoretic pentru a-l transforma într-o știință bazată pe întrebări. El este interesat în special de evoluția culturală, în special de modul în care evoluează tehnologia și cultura. „Cultura este definită operațional ca informație transmisă social”, a spus el. „Cimpanzeii au cultură, păsările au cultură. Acesta nu este un lucru unic pentru oameni, dar suntem foarte egoști și ne place să credem că suntem speciali”.
De fapt, majoritatea cărților din biroul lui Eren se referă la teoria evoluției. „În ultimii 20 de ani, am trecut printr-o sinteză a culturii și a teoriei evoluționiste”, a spus Eren. „S-a demonstrat în repetate rânduri că cultura evoluează prin evoluția darwiniană – în absența genei. Pentru asta, ai nevoie doar de trei ingrediente: variație, moștenire și un fel de mecanism de sortare.”
Arheologia experimentală este potrivită pentru a testa un astfel de cadru teoretic. „Este foarte dificil să vorbești despre evoluție și despre cum evoluează fenomenele dacă nu înțelegi cum funcționează lucrurile”, a spus Eren. „Dacă nu înțelegeți dacă această schimbare în această variantă este funcțională sau nu, nu puteți distinge între deriva și selecție, care stă la baza teoriei evoluției.”
Acesta este, pentru Eren, conflictul central. „Orice știință evoluționistă care se ocupă de trecut va rămâne întotdeauna inferență”, a spus el. „Arheologii au această tendință de a-și alege singurul lucru de companie și apoi de a-l impune asupra tuturor variațiilor pe care le vedem. Ceea ce trebuie cu adevărat să facem este să ne aplecăm complet în evoluție și biologie și să realizăm că ar putea exista mai multe surse de variație care influențează lucrurile. că scoatem din pământ și treaba noastră este să ne dăm seama cum interacționează pentru a crea acel fenotip al artefactelor.”
Eren vede, de asemenea, o mare nevoie de mai multe studii de replicare în domeniul pe care l-a ales, chiar și pentru acea infamă hârtie de fecale înghețată, care a fost menită în primul rând să scoată întrebarea din lumea mitului și a legendei și în domeniul științei. „Imaginați-vă dacă ești un genetician care studiază muștele de fructe și faci un studiu și nimeni nu îl repetă”, a spus el. „Există o tradiție în arheologie și antropologie în care ceva este publicat și apoi pur și simplu dispare, când într-adevăr acesta ar trebui să fie începutul.”
„După părerea mea, arheologia experimentală este viitorul domeniului”, a spus Eren. „Înregistrările arheologice în sine sunt o resursă limitată. Avem deja 200 de ani de date excavate în muzee. Deci, ce facem când toate site-urile dispar? Aceasta este: arheologie experimentală. Am săpat chestii de 200 de ani și abia dacă înțelegem cum funcționează oricare dintre ele.”
Jennifer este reporter senior la Ars Technica, cu un accent deosebit pe locul în care știința se întâlnește cu cultura, acoperind totul, de la fizică și subiecte interdisciplinare conexe până la filmele și serialele ei preferate. Jennifer locuiește în Baltimore cu soțul ei, fizicianul Sean M. Carroll, și cu cele două pisici ale lor, Ariel și Caliban.
Comentarii recente