十四、斯坦福奇光探奇書
伯格曼很快給斯坦福古典語言哲學係教授乃茨( Reviel Netz )發了個電子郵件。乃茨教授一直參與阿基米德古卷希臘文的翻譯工作,他馬上與阿基米德古卷小組聯係,建議進行 X 光熒光探測。二零零五年四月,新澤西州一家生產 X 光熒光探測器的公司 EDAX 第一次成功地得到厚重金粉背後的鐵元素熒光分布圖。在確定了 X 光對古卷不會有任何傷害之後,研究便全力向前推進。
圖二十三:左:鐵元素的 X 光熒光成像。右:硫元素的 X 光熒光成像。請比較圖二十一——它們是同一頁同一部位的成像。
探測工作轉至斯坦福大學的第二代同步輻射實驗室( Stanford Synchrotron Radiation Laboratory - SSRL ),參加這項工作的人員數目也大大增加。美國、英國、愛爾蘭、匈牙利,各懷絕技的科學家和學者們聚在一起,開始對阿基米德古卷進行全麵的測試分析。
兩千零六年三月的一天,淩晨三點。經過幾十個小時的測試,試驗小組得到了高分辨率的阿基米德古卷鐵元素分布圖。高輝度的 X 光被聚焦到頭發絲的直徑還要小,在千年羊皮紙卷上逐點掃描,每頁一千二百萬個點。烏維和同事們把結果展示在電腦屏幕上,清楚地看到一頁手寫的希臘文。“我要是懂希臘文該多好!”伯克曼一邊想,一邊把結果通過傳真送給正在等待的乃茨教授。
傳真機吱吱地輕聲叫著,古希臘文逐行打印出來。一種不可思議的奇異感覺充斥了乃茨教授,朦朧中,這頁古希臘文仿佛是從一千年前俯在羊皮紙前一筆一劃書寫的那位神秘書寫人手裏直接傳送過來的。
不久,科學家們又開發了熒光立體成像技術,把不同年代的文字投射到前後分離的景深。當學者們戴上立體眼鏡,坐在電腦屏幕前時,他們驚訝得嘴都合不上了:三維空間裏,不同時代的文字在不同的深度顯示出來,橫一行,縱一行,神秘萬分。
兩千零六年年底,整個阿基米德古卷的 X 光熒光研究基本完成。
圖二十四:阿基米德古卷鐵元素的 X 光熒光立體成像( Stereoview Elemental X-ray Image - SEXI )。讀者如戴上立體眼鏡,可以清晰分辨早期和晚期文字的層次,因而輕易讀出阿基米德的文字。
古卷之謎終於被徹底揭開了。十字軍搶掠君士坦丁堡後,拜占庭物資缺乏,民不聊生,製造書籍的羊皮紙都用光了。東正教神甫約翰斯 - 米羅納斯( Johannes Myronas )為了製作一本禱告書,不得不找來舊材料循環使用。君士坦丁堡動亂中,他抓到一本很大的羊皮紙書,共八九十頁。他雇人把這本書拆開,將字跡用藥水塗洗掉,然後拿鵝卵石打磨,直到磨得完全看不清文字痕跡為止。之後,抄書匠把每一頁羊皮紙折成兩頁,重新寫上禱告文。此人和米羅納斯都深通希臘文,所以讀得懂他們正在毀滅的東西。
那個年代,知識越多越反動。要不是現代科學,一本價值連城的獨版書就被徹底毀掉了。
科學家們在古卷的卷尾找到了米羅納斯的簽名,知道禱告書完成於耶路撒冷,時間是一二二九年四月十四日。他們還證明,收藏在劍橋大學圖書館的提臣多夫散頁確實屬於阿基米德古卷。
古卷裏一共收集了七部阿基米德的著作,它們是:
論平麵的平衡
論蝸旋線
論圓周的測量
論圓球與圓柱
論物體的漂浮
力學理論方法
論斯多馬瓊
阿基米德對於圓形有一種近乎宗教性的狂熱,他研究了許多跟圓有關的幾何問題。除了我們前麵提到的圓周率,他還找到了圓的麵積與半徑的關係,確定了同樣直徑的圓球與圓柱(高度等於直徑)的體積關係。阿基米德對此十分自豪,甚至計劃死後在自己的墳墓前放上一個圓球和圓柱作為標誌。他研究了雙曲線和直線相交所確定的麵積,在推導過程中,第一次采用了無窮幾何級數的概念,並對其求和。他在研究圓周時找到了求根號三的近似方法,認為其數值應大於 265/153 ( 1.7320261…. )、小於 1351/780 ( 1.7320512…. );而我們今天知道根號三的確切值是 1.7320508…… 。
古卷被破譯之前,《論斯多馬瓊》( Stomachion )從未被人提起過。這種古希臘幾何遊戲很像中國的七巧板,不過有十四塊拚板。十四塊拚版拚成一個四方形,一塊不多,一塊不少,究竟有多少種拚法?在處理這個問題時,阿基米德首次采用了排列組合的概念。可惜此文不全,無法確知阿基米德是否得到了正確答案。現代數學家告訴我們,它一共有 17152 種拚法。
最有價值的新發現要數《力學理論方法》。這本書以前隻在古文獻中被提及,從未找到過原本,一直被認為永遠佚失了。我們現在知道,阿基米德在研究力學現象時常常采用“思維試驗”的思考方式,把複雜問題大大簡化。他還是第一位采用無窮小概念的科學家。他采用這個概念來計算複雜形狀的麵積和體積,將它們切割成無數無窮小的單元,然後求和。這個微積分學的基本概念要到將近兩千年以後才被牛頓重新提出。
假如米羅納斯沒有塗掉這部古卷,使它埋沒了八九百年,世界科學史會不會完全兩樣?
米羅納斯在抄寫禱告書的時候,發現阿基米德古卷的頁數不夠用,於是又抓了另外一些羊皮卷來。古卷中至少有十頁來自一部演講集,其作者就是為費蕊茵的情人兼辯護師海伯利迪斯。古卷被解讀之前,我們所知道的關於海伯利迪斯的文字隻有前人引用的隻言片語。古卷的發現和破譯使海伯利迪斯的文獻一下子增加了將近一半。
難怪有人把阿基米德古卷稱為“第八奇跡”。不同於那些用奴隸的血汗和生命堆積起來的龐然大物,它是古代人類思想智慧和文明的豐碑。