破譯阿基米德羊皮書之謎

一份寫有祈禱文的古老羊皮書，最早抄的是古希臘科學家阿基米德的偉大著作。這是一個在2000年的時間跨度里，“阿基米德羊皮書”如何流傳至今的故事。2005年5月，“古老與現代”在美國斯坦福同步輻射實驗室里碰撞。實驗室里直線加速器發出的x射線對準“阿基米德羊皮書”，讓深埋在祈禱文下面的阿基米德遺作重見天日。

羊皮書的傳奇經歷

阿基米德是生活在公元前3世紀古希臘偉大的數學家和物理學家，他對古代文明的影響富于傳奇色彩。因而，他同牛頓、愛因斯坦并稱為數學界的三大偉人。

有學者考證，阿基米德在公元前3世紀親手寫的著作已經失傳，目前傳世的是公元10世紀一名文士從阿基米德原來的希臘文手卷謄錄到羊皮紙上的。這本“阿基米德羊皮書”共有174頁。文士謄錄后大約200年，一名僧侶竟然拿出了修道院收藏的阿基米德遺稿，一頁頁洗去上面的墨水，然后再寫上祈禱文，這本“阿基米德羊皮書”從此就稱為“阿基米德重寫本”。

在12世紀，羊皮紙十分難得且昂貴，僧侶將古書改寫祈禱文，似乎情有可原，加上阿基米德的著作在當時并不當紅，事情也就乏人追究。當年，抄寫者用的墨水是用橡樹和阿月渾子樹葉及末梢上生長的球狀物，富含丹寧酸，碾碎后同硫酸鐵混合，加上水、阿拉伯樹膠和一點醋，便能制成色澤持久濃重的墨水。丹寧酸就會順著文字的痕跡滲入紙張，即便墨水本身消失了，物理痕跡仍將保留。幸運的是，這名僧侶當時并沒有完全洗盡遺稿上的字跡，羊皮紙上還留著一些淡淡的痕跡。

1906年，丹麥古典學者約翰·盧茲維·海貝爾，在伊斯坦布爾的一個教堂圖書館里發現了它。當時，他注意到了在祈禱文后面還隱約藏著一些有關數學的模糊文字，借助放大鏡，他轉錄了他能看清的手稿的三分之二。但教堂不允許他把重寫本帶出去，于是，在抄寫了幾部分之后，他讓當地的一名攝影師給其余書頁拍了照，他用小紙片在這些頁碼上做了標記。

海貝爾發現，“阿基米德羊皮書”原來的墨水已經被擦去，這不僅使阿基米德的專著散亂在祈禱文中，而且在書脊處阿基米德的一些重要論述也已經消失。更糟糕的是，阿基米德的這本羊皮書還被剪成兩半，翻轉90度后變成更小型的雙頁裝訂，然后用現代膠水固定在一起并包上皮革封面。先人在裝訂時，也不是按著羊皮書的原來順序，而是隨機地排列。所有的這一切都給科學家制造了重重麻煩。幾千年的流傳，這本書上已經長出了霉菌，好幾頁都已經受到霉菌的影響。

后來，手稿在希臘和土耳其戰爭中失蹤了。直到1998年，祈禱書在拍賣場現身，一個匿名的億萬富翁用200萬美元買下了它，并把它借給美國馬里蘭州巴爾的摩市的“沃特斯藝術博物館”，以供研究。

科學家破解羊皮書

沃特斯藝術博物館珍稀古籍手稿保護研究學會會長阿比蓋爾·庫恩特負責“阿基米德羊皮書”的保護和破譯T作。在顯微鏡下，庫恩特用從手術室借來的精密醫療儀器，小心翼翼地拆除羊皮書的裝幀，然后清除上面的蠟跡、霉菌。羊皮書有些部分十分的脆弱，庫恩特就用一種特殊的米紙把這些地方固定住。

清除整理完表面后，庫恩特同約翰斯·霍普金斯大學的科學家在250納米(紫外線)至1050納米(紅外線)間的不同波長下，拍攝了一系列圖像，該過程被稱為多光譜成像。雖然阿基米德的著作和祈禱文都是用同一種墨水，但是因為相隔200年，因此有各自特殊的痕跡，對一定的波長有不同的反應。這種攝像被連接到特定的計算機上，借助分析衛星照片的軟件，阿基米德的“筆跡”被增強了，其他的都被減弱了，從而產生了黑、灰、白的圖像。

為了聽到阿基米德的“聲音”，他們嘗試了另一種辦法：共焦顯微鏡法，這種方法最初是為研究人體細胞的不同層面而開發的。它的作用就像在黑夜里，用手電筒照著骯臟的窗戶，努力向窗外的物體看一樣。通常情況下，窗戶反射到雙眼的光比射到外面的光還多；但是，共焦顯微鏡法只能看到從具體深度反射回來的光。

2005年5月的某一天，斯坦福同步輻射實驗室的科學家烏韋·伯格曼在讀一本雜志時，得知抄阿基米德論文和祈禱文時用的墨水里都含有鐵，他馬上意識到完全可以用他們實驗室里的X光來讀“阿基米德羊皮書”。于是，這些年從不出門的“阿基米德羊皮書”，有3頁被送到了加州的蒙洛帕克市，那里是實驗室的所在地。沃特斯藝術博物館珍稀古籍手稿保護研究學會會長阿比蓋爾·庫恩特，鄭重地將手稿放到直線加速器所產生的X光里。

實驗室里用的X光與我們體檢時的x光不同，叫同步輻射光。蒙洛帕克的這個實驗室是世界上為數不多的同步輻射光源之一。雖然它和我們日常接觸的x光一樣，都是電磁輻射，但它具有別的光不能比擬的優越性，成為各個科研領域都不可替代的先進科研工具。

“阿基米德羊皮書”內容之謎

當“阿基米德羊皮書”中的內容被復原出一部分后，科學家們被書中的內容驚得目瞪口呆。在《機械定理方法》一文里，阿基米德解釋他是如何使用力學工具來發展數學理論；《論浮體》一文里，他講述的就是著名的“浮力原理”；這兩篇論文都在“阿基米德羊皮書”里。

“阿基米德羊皮書”專案負責人諾爾表示，阿基米德在這篇《機械定理方法》論文中的貢獻在于：其一，把物理和數學融會貫通，綜合考慮。比如說他通過分析幾何物體的不同切面，成功地計算出物體的面積和體積。其二，他運用了無窮數這個概念。比如說，你把球體體積看作無窮個圓的相加，但是你又怎么能把這無窮的圓相加而又得出確定的數目，阿基米德成功地解答了這個問題，這就是他的成功突破之處。

眾所周知，微積分是在1666年由牛頓發現的，世界科學界將微積分發現的1966年定為近代物理學的開始，美國科學家怎么也不會相信，古希臘數學家阿基米德早在公元前2世紀時就已經接近于發現這一“近代物理學”的奠基石!

在“阿基米德羊皮書”里，阿基米德的另一篇論文似乎只是在講述一種小孩子的玩具，這種玩具叫“史多馬奇恩”。阿基米德為什么要研究這種小孩子的玩具?是消遣還是另有他圖?學者們認為，他可能對組合數學發生了興趣，這門學科是數學的一個分支，是闡述組合與排列的科學。

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阿基米德的奇聞逸事

阿基米德(約公元前287～212年)是古希臘物理學家、數學家，靜力學和流體靜力學的奠基人。

阿基米德誕生于敘拉古(今意大利錫拉庫薩)。他出生于貴族，家庭十分富有。11歲時，被送到古希臘文化中心亞歷山大里亞城去學習。

在他學習天文學時，發明了用水力推動的星球儀，并用它模擬太陽、行星和月亮的運行及表演日食和月食現象。為解決用尼羅河水灌溉土地的難題，它發明了圓筒狀的螺旋揚水器，后人稱它為“阿基米德螺旋”。

相傳敘拉古赫農王讓工匠為他做了一頂純金王冠，做好后，國王疑心工匠在金冠中摻了假，但這頂金冠確與當初交給金匠的純金一樣重。既想檢驗真假，又不能破壞王冠，這個問題不僅難倒了國王，也使諸大臣們面面相覷。

國王請阿基米德來檢驗。最初，阿基米德也不得要領。一天，他去澡堂洗澡，當他坐進澡盆里時，看到水往外溢。他突然悟到可以用測定固體在水中排水量的辦法，來確定金冠的比重。他興奮地跳出澡盆，連衣服都顧不得穿就跑了出去，大聲喊著：“我知道了?！?/p>

他把王冠和同等重量的純金放在盛滿水的兩個盆里，發現放王冠的盆里溢出來的水比另一盆多。這說明王冠的體積比相同重量的純金的體積大，證明了王冠里摻進了其他金屬。

這次試驗，使阿基米德發現了浮力定律：物體在液體中所獲得的浮力，等于他所排出液體的重量。一直到現代，人們還在利用這個原理計算物體比重和測定船舶載重量等。

在阿基米德晚年時，羅馬軍隊入侵敘拉古，阿基米德指導同胞們制造了很多攻擊和防御的作戰武器。當侵略軍首領馬塞勒塞率眾攻城時，他設計的投石機把敵人打得哭爹喊娘。他制造的鐵爪式起重機，能將敵船提起并倒轉……

另有傳說，他曾率領敘拉古人民手持凹面鏡，將陽光聚焦在羅馬軍隊的木制戰艦上，使它們焚燒起來。

羅馬軍隊被阻三年之久。最終，于公元前212年，羅馬人趁敘拉古城防務稍有松懈，大舉進攻闖入了城市。此時，75歲的阿基米德正在潛心研究一道深奧的數學題，一個羅馬士兵闖入，用腳踐踏他所畫的圖形，阿基米德憤怒地與之爭論，殘暴無知的士兵舉刀一揮，一位璀璨的科學巨星就此隕落了。阿基米德的遺體葬在西西里島，墓碑上刻著一個圓柱內切球的圖形，以紀念他在幾何學上的卓越貢獻。

阿基米德的著作很多，作為數學家，他寫出了《論球和圓柱》、《圓的度量》、《拋物線求積》、《論螺線》、《論錐體和球體》、《沙的計算》等數學著作。作為力學家，他著有《論圖形的平衡》、《論浮體》、《論杠桿》、《原理》等力學著作。