阿基米德的神秘「死光」之謎

2023-06-24 11:34:00 1

阿基米德是古希臘最傑出的科學家之一，他於公元前287年出生在西西里島的敘拉古，父親是一位淵博的數學家和天文學家。在父親的影響下，阿基米德從小就學習了數學、天文學、物理學等方面的知識，逐漸成為古希臘後期最有成就的科學家，他準確的求出了計算球體、圓柱體的體積和表面積的公式，提出了拋物線所圍成的面積和弓形面積的計算方法，發現了槓桿原理和浮力定律，並著有《論球和圓柱》《拋物線求積》《論槓桿》《論重心》等著作。

關於阿基米德的故事流傳甚多，其中最為神秘和不可思議的是關於阿基米德的「死光」傳說，千百年來成為人們爭論不休的公案。

公元前3世紀左右，義大利半島上的羅馬逐漸強大起來，開始對外發動一系列擴張戰爭。公元前213年，羅馬軍隊在執政官馬塞拉斯率領下進攻希臘西西里島上的敘拉古城，羅馬軍隊勢力強大，敘拉古城處於不利的形勢。由於阿基米德是敘拉古國王赫農王的親戚，又具有博學的知識和豐富的智慧，因此被選為赫農王的顧問，幫助國王解決生產、戰鬥中的一些技術問題。面對羅馬人的強大攻勢，阿基米德充分發揮了他的聰明才智科學技術，他先是利用槓桿原理製造了一批投石器，安裝在敘拉古城的城牆上，當羅馬人入侵時，敘拉古士兵在城牆上開動投石器，將許多又大又重的石塊以飛快的速度投向從陸地上入侵的敵人，羅馬軍隊抵擋不住這些從天而降的巨大石塊，被打得失魂落魄，落荒而逃。

第二年，羅馬軍隊派出強大的艦隊開進西西里島岸邊，準備一舉殲滅敘拉古，面對來勢洶洶的敵人，阿基米德指揮敘拉古士兵手持無數面鏡子在岸邊排成弧形，就在羅馬人嘲笑他們愚昧懦弱的時候，忽然一道強光從天而降，羅馬人的戰船瞬間燃起熊熊大火，士兵被燒死，戰船被燒毀。原來阿基米德利用了反光與聚焦原理，讓成千上萬的士兵手持磨光的鏡子組成一面巨大的凹面鏡，將太陽光聚焦到一點，從而匯集了大量的太陽熱量，引起了羅馬戰船的火災。羅馬人被這突如其來的一幕嚇得驚惶失措，趕緊引兵撤退，後來心有餘悸的羅馬軍隊的統帥馬塞拉斯稱這場戰爭為羅馬軍隊與阿基米德一個人的戰鬥，而把那道可怕的強光稱為阿基米德的「死光」。

阿基米德的「死光」成為他博學智慧最生動的傳說，沒有人懷疑阿基米德的偉大和聰明才智，但利用反射的太陽光燒毀羅馬戰船這件事情卻引起了歷史學家的懷疑。歷史學家和科學家們認為在2000多年前的古希臘人們並不了解光學和鏡子的知識，阿基米德也沒有留下關於光學方面的研究理論和著作，而且當時的鏡子主要由青銅磨成，反光效果較差，不太可能在瞬間聚焦產生幾千度的高溫，況且當時羅馬人的船隊是在海上航行之中，敘拉古士兵的鏡子與戰船隔著較遠的距離，如何對移動的戰船做出準確的聚焦也是一個很大的難題，因此千百年年來人們一直對這個傳說持懷疑態度。

然而許多學者試圖提供「死光」真實的歷史證據。美國肯塔基州路易斯維爾大學歷史學教授羅伯特·泰普爾援引例證說，公元515年，拜佔庭首都君士坦丁堡遭到敵人圍攻，科學家普羅克魯斯命士兵手舉鏡子組成「燃燒鏡」，高度聚焦的太陽光燒毀了敵人的戰船，擊退了敵人的進攻，而這項「燃燒鏡」的發明是他與他的學生安提米烏斯共同研究的成果，其直接來源就是阿基米德的「死光」原理，以及其後亞歷山大學派關於光學和透鏡的理論成果。這一歷史成為支持阿基米德確實燒毀古羅馬戰船的證據。

進入現代，人們依然在尋找阿基米德「死光」的有力支持。1973年，希臘科學家伊奧安尼斯·薩卡斯決定通過試驗來確定到底能否利用反射和聚焦的太陽光燒毀船隻，他讓60名水手排隊站在碼頭上，每人拿著一面大鏡子，組成一面巨大的凹鏡形狀，在太陽正盛的時候把光線反射到150英尺開外的一隻小船上，結果不到3分鐘，船隻就著火了。

然而這些證據依然不能引起人們的信任。2005年10月，麻省理工學院和亞利桑那大學的研究人員親自來到聖弗朗西斯科灣，也就是古敘拉古王國所在地進行實驗。在實驗中，麻省理工學院的研究人員在岸邊拼起一個300平方英尺的銅鏡和玻璃鏡，用它們反射和聚焦後的陽光，逕自射向45公尺外的漁船上，結果僅僅使漁船上的木頭冒煙而沒有生火，於是他們又把漁船停泊在離岸邊約22.5公尺的地方，這一次聚焦的陽光點燃了船上的易燃品，冒出了小火苗，但火苗很快就熄滅了。與此同時，亞利桑那大學的研究人員用他們用的鏡子組成一面大花瓣狀凹鏡來聚焦陽光，結果漁船上既沒有冒煙也沒有著火，試驗以失敗而告終。

這一試驗否認了阿基米德「死光」的可能性，使人們認識到那不過是一個傳說。但支持派依然認為歷史上確有其事，並指出當時阿基米德並不是直接用「死光」燒毀了羅馬的戰船，而是先用投石器向敵人的船上投擲了許多易燃物品，然後才用「死光」照射，結果引起了熊熊大火燒死了羅馬軍隊。事實到底如何，現在考古學家和歷史學家仍然在考證和爭論，但阿基米德在2000多年前利用他的科學智慧幫助敘拉古軍隊取得了不少戰爭優勢則是毋庸置疑的。