阿基米德的“致命奇光”

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”