龍 明
在人類發(fā)展史上,阿基米德是個(gè)令人肅然起敬的名字,是那個(gè)難再出現(xiàn)的輝煌時(shí)代造就的難以企及的偉大科學(xué)家;在百姓口口相傳中,阿基米德更像個(gè)無(wú)所不能的天才,是那個(gè)充滿神話色彩的浪漫國(guó)度滋養(yǎng)的被智慧女神眷顧的寵兒。
關(guān)于阿基米德的傳說(shuō)
關(guān)于阿基米德的傳說(shuō),最著名的恐怕就是那句“給我一個(gè)支點(diǎn),我就能推動(dòng)地球”。不過(guò),人們知道,阿基米德從來(lái)都不是口出狂言的妄想家。在人們的記述中,我們看到的是一個(gè)出身貴族、謙虛好學(xué)、勤于思考、躬身實(shí)踐的智者。他一生致力于發(fā)現(xiàn)、思考和發(fā)明,即便是臨死前那一刻,他還念念不忘他的幾何研究——?!澳悴葔牧宋业膱D?!薄暗纫幌略倏澄业念^,再給我一會(huì)兒功夫,讓我把這條幾何定律證明完畢,可不能給后人留下一道還沒(méi)有求解出來(lái)的難題啊!”不過(guò)在這眾多的傳說(shuō)中,有一個(gè)傳說(shuō)卻始終被懷疑,甚至于在近些年已被一些科研機(jī)構(gòu)認(rèn)定為僅僅是一個(gè)傳說(shuō)而非事實(shí),這就是著名的“致命奇光”。
神奇而備受質(zhì)疑的“致命奇光”
在古代羅馬人侵略敘拉古之時(shí),由馬塞拉斯率領(lǐng)的羅馬軍隊(duì)在和敘古拉軍隊(duì)的對(duì)抗中,幾乎每天都在遭受各種各樣稀奇古怪的武器的折磨,不過(guò)最慘的一次莫過(guò)于艦隊(duì)的莫名自燃——他們發(fā)現(xiàn)對(duì)方士兵們手里只拿著鏡子,然而,就在船要靠近西西里島時(shí),一道光柱從岸邊射來(lái),他們的船頓時(shí)烈焰升騰。眼看著自己的艦隊(duì)燃起了熊熊大火,羅馬人卻怎么也找不到失火的原因,他們只看到天降一道光,船只就紛紛著起了大火,魂飛魄散的羅馬人于是稱其為“致命奇光”。不過(guò)他們也知道,這一定還是對(duì)面緊閉的城門里那個(gè)神奇的老人“作的法”。焦頭爛額的馬塞拉斯只能無(wú)奈地自嘲說(shuō):“這是一場(chǎng)羅馬艦隊(duì)與阿基米德一個(gè)人的戰(zhàn)爭(zhēng)?!庇谑?,羅馬人成了太陽(yáng)能最早的犧牲品。
的確,按照傳說(shuō),“致命奇光”依舊屬于阿基米德智慧的結(jié)晶。不過(guò)這個(gè)故事有多個(gè)版本,有些撲朔迷離。公元1200年,東羅馬帝國(guó)一位并不為人特別信賴的歷史學(xué)家對(duì)此有過(guò)一番精彩的論述:“當(dāng)馬塞拉斯將他們的艦隊(duì)撤退到一箭之外時(shí),這位老人——阿基米德搭建起一種六角形的鏡子,在與鏡子大小成一定比例的地方放了相似的四邊形小鏡子,可以用鏈環(huán)和鉸鏈之類的東西移動(dòng)它們。當(dāng)鏡子將光束反射到目標(biāo)時(shí),船只燃起了可怕的火,一箭之遙,他把船只化成灰燼。”在更為普遍的一個(gè)版本里,宣稱阿基米德是召集了全城的婦女拿著化妝鏡,在海岸線圍成一個(gè)拋物線陣形,燃著了對(duì)方的艦隊(duì)。
然而幾個(gè)世紀(jì)以來(lái),對(duì)于古代偉大的科學(xué)家阿基米德,如何在公元前212年利用聚集的太陽(yáng)能催毀羅馬艦隊(duì)、戰(zhàn)勝敵人的戰(zhàn)爭(zhēng)傳說(shuō),科學(xué)家們始終爭(zhēng)論不休。有歷史學(xué)家稱當(dāng)時(shí)的人并不具備了解光和鏡子的知識(shí),這只是一個(gè)傳說(shuō)。不過(guò),2000年的一項(xiàng)研究已經(jīng)證明某些古代文明世界,包括阿基米德的文明在內(nèi),已經(jīng)有了相當(dāng)發(fā)達(dá)的光學(xué)知識(shí),以至他們可以制造出望遠(yuǎn)鏡—一個(gè)歸功于16世紀(jì)天文學(xué)家伽利略的發(fā)明——而且已經(jīng)掌握了“燃燒鏡”的使用。不過(guò)牛津大學(xué)物理學(xué)教授和光學(xué)專家保羅·尤爾特又提出新的質(zhì)疑,即阿基米德利用當(dāng)時(shí)可得的技術(shù)。未必能夠把鏡子造得那么平滑。但大英博物館保管員最近給一個(gè)從古代卡爾胡阿西利亞城出土的玻璃碎片重貼標(biāo)簽時(shí),認(rèn)識(shí)到他們先前以為是小玩藝的東西,可能是一個(gè)用來(lái)矯正近視的精制凸鏡。它制作于大約公元前800年,時(shí)間在阿基米德誕生大約600年前。
事實(shí)上,最大的質(zhì)疑應(yīng)該還是因?yàn)槟M實(shí)驗(yàn)的失敗。2005年,美國(guó)麻省理工學(xué)院和亞利桑那大學(xué)研究人員進(jìn)行了兩場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證“致命奇光”傳說(shuō)的真實(shí)性,結(jié)果徒勞無(wú)功,該試驗(yàn)顯示阿基米德的“致命奇光”很可能只是傳說(shuō)。不過(guò),這并不是說(shuō)辦不到,只能說(shuō)作為戰(zhàn)爭(zhēng)武器,是很不實(shí)際的。
雖然如此,人們還是對(duì)幾千年前,阿基米德能夠指揮人們站在準(zhǔn)確的位置,每個(gè)人都精確地?cái)[好了鏡子的角度,并得到了好天氣的幫助而感到極大的困惑和懷疑??墒菤v史上由人力創(chuàng)造出來(lái)的奇跡還少嗎?長(zhǎng)城、金字塔……
捍衛(wèi)“致命奇光”的名譽(yù)
不管怎樣,人們都不能輕易地否定“致命奇光”的存在,更何況是大名鼎鼎的阿基米德創(chuàng)造出的“神話”。最重要的是,我們同樣可以找出很多史實(shí)和依據(jù)來(lái)證實(shí)它的存在。
6世紀(jì),拜占庭首都君士坦丁堡被敵艦圍城——直到有幾十個(gè)人手持鏡子,放火點(diǎn)燃了敵艦,他們才算得救?,F(xiàn)代科學(xué)家也在現(xiàn)代條件下,重做了同樣的試驗(yàn)。1747年,布馮伯爵用了168面玻璃鏡點(diǎn)燃約46米外的涂了木餾油的木頭。1973年,希臘科學(xué)家伊奧安尼斯·薩卡斯,決定要檢驗(yàn)一下是否能用“燃燒鏡”點(diǎn)燃一只船。他讓60個(gè)水手排隊(duì)站在碼頭上,拿著大鏡子,把光線反射到約46米開(kāi)外的一只小船上。不到三分鐘,船就著火了。
雖然麻省理工學(xué)院研究人員的“致命奇光,試驗(yàn)失敗了,但同一年,麻省理工學(xué)院工程系的學(xué)生卻證明了“致命奇光”的可行性,學(xué)生們成功點(diǎn)燃了一個(gè)羅馬戰(zhàn)船的橡木模型。一位學(xué)生用127面鏡子聚光反射到自己的手上,結(jié)論是“可惡!太熱了!”事實(shí)上,那里的溫度高達(dá)600℃。在20世紀(jì)90年代,英國(guó)萊斯特大學(xué)的科學(xué)家在敘拉古做了實(shí)地試驗(yàn),他們用銅制平面鏡收集春天的陽(yáng)光,推斷如果有足夠多的平面鏡(幾百面)按正確方位排列,將光線集中到一點(diǎn),在離海岸“一箭之遙”(約46米)的目標(biāo)上,很容易產(chǎn)生482℃~593℃的高溫。而早在17世紀(jì),堅(jiān)決擁護(hù)“致命奇光”傳說(shuō)的柯雪神父,在1645年從羅馬出發(fā)來(lái)到遙遠(yuǎn)的敘拉古,沿著海岸行走,并考察得出一個(gè)結(jié)論:當(dāng)馬塞拉斯的艦隊(duì)著火時(shí),離阿基米德的隊(duì)伍不超過(guò)30步。
或許我們可以再現(xiàn)一下2000年前的海灣戰(zhàn)場(chǎng):由于意大利西西里島屬地中海型氣候,夏干冬雨,所以那里夏天的天空應(yīng)該是“晴空萬(wàn)里、艷陽(yáng)高照”的;又由于廣大面積的鏡子需要一個(gè)適當(dāng)?shù)膬A斜角度才可以反射,阿基米德祖國(guó)的婦女們不應(yīng)該只拿鏡子,更要拿椅子或是可以墊高的物品在海岸邊依序排成匯聚光線于一點(diǎn)的傾斜的鏡墻,再加上弓箭手以弓箭發(fā)射易燃物質(zhì)入敵船內(nèi),聲勢(shì)浩大的古希臘海灣戰(zhàn)場(chǎng)便產(chǎn)生了。
在一個(gè)艷陽(yáng)高照的海灣,急促的戰(zhàn)鼓聲響徹云霄,婦女們匆忙地拿著鏡子和椅子在此集合,遠(yuǎn)方的羅馬戰(zhàn)艦漸漸逼近,阿基米德從容不迫地指揮婦女們依其高低順序排成了一個(gè)拋物弧形陣仗,將太陽(yáng)光在海面上匯聚于一處,弓箭手站好戰(zhàn)斗位置,準(zhǔn)備拉弓,此時(shí),敵軍到達(dá)亮光匯聚處,阿基米德大喊“發(fā)射”,一時(shí),箭如雨下,沾滿了易燃物質(zhì)的箭,落入敵船,海上聚光處的高溫使敵船迅速著火,在進(jìn)入海灣之前,敵軍艦隊(duì)即化為灰燼。就這樣,阿基米德聰明地帶領(lǐng)全國(guó)人民戰(zhàn)勝了強(qiáng)大的羅馬軍隊(duì)。
當(dāng)然,這個(gè)場(chǎng)面很大程度上還是基于想象,但應(yīng)該是合理的想象。而且最重要的,不管真相是什么,阿基米德和“致命奇光”的故事能夠支撐起這樣的說(shuō)法:希臘人知道,太陽(yáng)包含巨大的能量、危險(xiǎn)的能量,并能用鏡子集中,使用或增強(qiáng)這種能量。
選自“北京科普之窗”