打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
寻找无影无踪的《阿基米德方法》

科学就是能够创造奇迹:事物消逝了,还有可能再找回来,哪怕它消逝了成百上千年!

“给我一个立足点,我就可以移动这个地球!”在爱因斯坦、牛顿之前的古希腊伟大数学家、物理学家——阿基米德,从对宇宙自然深刻、独特的认识当中获得了征服宇宙自然的神奇勇气。公元前3世纪,这位科学巨匠把他的主要发现和研究成果手写成书,以期流传后世。1300年后,也就是公元10世纪,一个抄写员为了让阿基米德的科学发现永久流传,不辞辛苦地将阿基米德希腊文手稿抄录在不易损毁和腐烂的羊皮纸上。

出乎人们意料的是在200多年后,不但阿基米德原来的手稿在人间“蒸发”,而且围绕这卷《阿基米德羊皮书》,也发生了一系列不可思议的事⋯⋯

千年遗憾

1906年,丹麦学者约翰·卢兹维·海贝尔在伊斯坦布尔的一个教堂图书馆里发现了一册非常特别的羊皮书卷。如果不仔细辨认,这册书卷与一般的修道院僧侣所用的《祈祷手册》没什么不同,书卷里所载录的全都是“祈祷文”,但细心的海贝尔却在“祈祷文”文字的下面发现了一些模糊的数学符号和文字。借助放大镜,他把那些隐藏在“祈祷文”下面的大部分文字和数学符号辨认了出来。通过字句和段落的衔接,他把能够辨认出来的内容整体串联了起来,发现它很可能就是世间罕见的阿基米德科学著作。

随后,海贝尔和其他有关学者一起对这册奇特的书卷进行了详细的考证,最后确认,它就是公元10世纪的《阿基米德羊皮书》。公元12世纪,因羊皮纸十分昂贵,修道院的僧侣因修习之需将所收藏的《阿基米德羊皮书》文字全部抹掉,重新写上了“祈祷文”。幸运的是,这名僧侣并没有完全彻底地洗尽原稿上的字迹,使后人还能依稀看见原来文字的一些淡淡痕迹。僧侣为使《祈祷手册》方便携带,还将原来的书卷纸张剪成两半,并在不经意间打乱了原页码的顺序。经过千余年的流传,这本书上已经长出了霉菌,并有好几页文字因霉菌的影响连祈祷文也很难辨认了。

为抢救《阿基米德羊皮书》,海贝尔把能辨认出来的大约三分之二内容重新抄录了一遍,并以《阿基米德方法》为名刊行于世。但余下的三分之一《阿基米德方法》无奈成为“空白”。当后来的其它研究学者想到教堂图书馆继续研究剩余的“三分之一”时,那卷藏有《阿基米德羊皮书》的《祈祷手册》竟然因战乱失去了踪影。直到1998年,这卷特别的《祈祷手册》才在拍卖场现身,一个匿名的亿万富翁用200万美元买下了它,并把它借给美国马里兰州的沃特斯艺术博物馆。让人痛心的是这卷《祈祷手册》中已有4页被人画上了宗教画,这些宗教画把原来的“祈祷文”都覆盖了,这给后来的寻觅辨认工作又添加了巨大麻烦。

直到21世纪以前,人们始终没有找到《阿基米德羊皮书》所写《阿基米德方法》的剩余“三分之一”。如果从公元12世纪《阿基米德羊皮书》被涂抹掉那时算起,《阿基米德方法》的“三分之一”等于消失了近千年!

穿越时空的寻觅

尽管无数次的寻觅都归于失败,但研究人员依旧没有把寻觅工作停止下来,他们不断变换新的研究技术和方法,梦想把消失了近千年的剩余三分之一《阿基米德方法》找回来。

21世纪初始,多光谱成像技术的巧妙应用,让人们看到了梦想成真的希望。2001年,美国沃特斯艺术博物馆珍稀古籍手稿保护研究学会会长阿比盖尔·库恩特最先想到用多光谱成像技术开展“寻觅”工作。库恩特先用一种特殊的薄纸把那些几乎要破碎的羊皮纸纸片固定住,然后清除上面的蜡迹、霉菌。清除整理完表面后,库恩特和其他科学家一起,用波长为250纳米至1050纳米之间的不同波长的电磁波对无法辨认的部分进行照射,并拍摄了一系列图像。这个在不同波长电磁波照射状态下用特制的数码摄像机拍摄物体的技术,就是多光谱成像技术。之所以要采用这项技术,是因为《阿基米德羊皮书》和《祈祷手册》的文字书写时间相隔了200多年。200多年的时空变换,会对不同时段的相同墨水产生微妙影响,因此会对一定波长电磁波的照射有不同的反应。当把数码摄像机拍摄到的图片连接到计算机上用特殊软件分析后,《阿基米德羊皮书》的“笔迹”被增强了,其它的“笔记”被减弱了,从而产生了黑-灰-白层次不同的文字图像,这样,《阿基米德羊皮书》“笔迹”就被整体提取出来了。但令人遗憾的是这些被提取出来的笔迹只显露出一点模模糊糊的痕迹,能够被识别出来的文字寥寥无几。虽然寻觅工作没有取得重大突破性进展,但毕竟发现了《阿基米德羊皮书》“空白”处的文字踪影,这表明剩余的三分之一《阿基米德方法》还“健在”,人们肯定有希望最终找到它!

寻觅探索工作真正取得突破还要归功于科学家的灵感闪现和同步辐射光技术的成功应用。2005年5月的一天,美国斯坦福同步辐射实验室的科学家乌韦·伯格曼在读一本杂志时,得知《祈祷手册》上两种文字所用的书写墨水——五倍子墨水里都含有铁,这使他猛然意识到完全可以用他们实验室里的同步辐射光来读《祈祷手册》文字下面“深埋”的《阿基米德方法》,因为他平时就常用同步辐射光来测量蛋白质里微乎其微的铁含量。同步辐射光是一种人造的新型光源,当电子被加速到接近光速并在磁场中做曲线运动时,会产生从红外线到X射线波段的电磁波,这种辐射波被称为同步辐射光,它突出的特点是具有极高的亮度和穿透力,而且波的频率还可以连续调节。那么,这个先进的科研工具能给“寻觅”工作提供帮助吗?伯格曼开始了大胆的研究试验。当同步辐射光穿过羊皮纸时,《祈祷手册》文字墨水里的铁元素被击中,发出了荧光;荧光发出后,立即被检波器捕捉到,并转换成与荧光点相对应的色点,最后由点成线,由点线组成的文字图像就被发现了!虽然这种方法“辨认”出来的两个文本的文字相互重叠,但毕竟是把无踪无影的《阿基米德方法》剩余三分之一部分也全部找到了!这是一个具有决定性意义的重大突破!

接下来的工作就是把混在一起的文字相互区分开来。让人头痛的是羊皮纸的正反两面都写着字,所以形成的同一幅扫描图像不仅混杂了两种文本,还同时重叠了正反两面的文字,也就是说文字的重叠不是二层,而是四层。要把四层重叠在一起的文字一一区分开来,别说去做,想想就让人发晕。所幸的是,当年僧侣是把羊皮纸对折后再写祈祷文,两种文本是互相垂直的,相对来说,这在一定程度上降低了区分难度。于是,相关的研究人员开始分两步进行攻关,先是综合运用多光谱成像等方面的技术把10世纪的书写痕迹和12世纪的书写痕迹分开,再把同时期不同图像文字进行反复对比,然后提取出《阿基米德方法》的全部内容。最后,他们取得了成功。

还原一个“完整”的阿基米德

应当说,在《阿基米德方法》没有被全部识别以前,阿基米德还是“残缺不全”的,因为我们还没有把他全部的思想成果汇集到一起,我们还无法说我们看到了一个“完整”的阿基米德。但是今天,阿基米德已经真正“完整”起来了。

当《阿基米德羊皮书》中的内容被陆续复原后,科学家们兴奋的心情真是难以形容的。在这卷书里,科学家发现了早已失传的专题论文——《机械定理方法》。在这篇文章里,阿基米德讲述了他是如何使用力学工具来发展数学理论的。有关研究人员认为,阿基米德的《机械定理方法》的贡献在于创造了把物理和数学融会贯通、综合运用的研究方法。例如,他通过分析几何物体的不同切面,成功地计算出物体的面积和体积。此外,他还在历史上第一个使用了无穷数这个概念。例如,他把球体体积看作无穷个圆的相加,而怎样能把这无穷的圆相加而又得出确定的数目,阿基米德也给出了具体计算方法。让人不解的是阿基米德在另一篇论文里讲述了一种小孩子的玩具,这种玩具叫“史多马奇恩”,而这篇文章的名字也是《史多马奇恩》。阿基米德为什么要研究这种小孩子的玩具?是消遣,还是另有他图?他是否从这种游戏中发现了什么?学者们认为,他可能对组合数学发生了兴趣,这门学科是数学的一个分支,是阐述组合与排列的科学,而这门科学的真正形成仅仅是半个世纪以前的事,但阿基米德可能在他生活的那个时代就用这种拼图玩具思考过类似问题。

科学家认为,《阿基米德方法》的完整“现身”,不仅使人们对科学巨匠阿基米德的认识更加“完整”,还改写了数学发展历史,并丰富了古希腊文化的内容。  

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
《阿基米德羊皮书》为何价值连城,看到制作的过程,就知道真相了
图记|这个周末是“羊皮卷之夜”
读书还是展示自己文化修养的标志吗
阿基米德:数学之神
046 计算:羊皮卷里的微积分
朱承彧作品赏析之《从此心中有了梦》
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服