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阿基米德的神秘“死光”未解之谜

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  阿基米德是古希腊最杰出的科学家之一,他于公元前287年出生在西西里岛的叙拉古,父亲是一位渊博的数学家和天文学家。在父亲的影响下,阿基米德从小就学习了数学、天文学、物理学等方面的知识,逐渐成为古希腊后期最有成就的科学家,他准确的求出了计算球体、圆柱体的体积和表面积的公式,提出了抛物线所围成的面积和弓形面积的计算方法,发现了杠杆原理和浮力定律,并著有《论球和圆柱》、《抛物线求积》、《论杠杆》、《论重心》等著作。

  关于阿基米德的故事流传甚多,其中最为神秘和不可思议的是关于阿基米德的“死光”传说,千百年来成为人们争论不休的公案。

  公元前3世纪左右,意大利半岛上的罗马逐渐强大起来,开始对外发动一系列扩张战争。公元前213年,罗马军队在执政官马塞拉斯率领下进攻希腊西西里岛上的叙拉古城,罗马军队势力强大,叙拉古处于不利的形势。由于阿基米德是叙拉古国王赫农王的亲戚,又具有博学的知识和丰富的智慧,因此被选为赫农王的顾问,帮助国王解决生产、战斗中的一些技术问题。面对罗马人的强大攻势,阿基米德充分发挥了他的聪明才智科  学技术,他先是利用杠杆原理制造了一批投石器,安装在叙拉古城的城墙上,当罗马人入侵时,叙拉古士兵在城墙上开动投石器,将许多又大又重的石块以飞快的速度投向从陆地上入侵的敌人,罗马军队抵挡不住这些从天而降的巨大古块,被打得失魂落魄,落荒而逃。

阿基米德的神秘“死光”未解之谜

  第二年,罗马军队派出强大的舰队开进西西里岛岸边,准备一举歼灭叙拉古,面对来势汹汹的敌人,阿基米德指挥叙拉古士兵手持无数面镜子在岸边排成弧形,就在罗马人嘲笑他们愚昧懦弱的时候,忽然一道强光从天而降,罗马人的战船瞬间燃起熊熊大火,士兵被烧死,战船被烧毁。

         原来阿基米德利用了反光与聚焦原理,让成千上万的士兵手持磨光的镜子组成一面巨大的凹面镜,将太阳光聚焦到一点,从而汇集了大量的太阳热量,引起了罗马战船的火灾。

        罗马人被这突如其来的一幕吓得惊惶失措,赶紧引兵撤退,后来心有余悸的罗马军队的统帅马塞拉斯称这场战争为罗马军队与阿基米德一个人的战斗,而把那道可怕的强光称为阿基米德的“死光”。

  阿基米德的“死光”成为他博学智慧最生动的传说,没有人怀疑阿基米德的伟大和聪明才智,但利用反射的太阳光烧毁罗马战  船这件事情却引起了历史学家的怀疑。历史学家和科学家们认为在2000多年前的古希腊人们并不了解光学和镜子的知识,阿基米德也没有留下关于光学方面的研究理论和著作,而且当时的镜子主要由青铜磨成,反光效果较差,不太可能在瞬间聚焦产生几千度的高温,况且当时罗马人的船队是在海上航行之中,叙拉古士兵的镜子与战船隔着较远的距离,如何对移动的战船做出准确的聚焦也是一个很大的难题,因此千百年年来人们一直对这个传说持怀疑态度。

  然而许多学者试图提供“死光”真实的历史证据。

          美国肯塔基州路易斯维尔大学历史学教授罗伯特·泰普尔援引例证说,公元515年,拜占庭首都君士坦丁堡遭到敌人围攻,科学家普罗克鲁斯命士兵手举镜子组成“燃烧镜”,高度聚焦的太阳光烧毁了敌人的战船,击退了敌人的进攻,而这项“燃烧镜”的发明是他与他的学生安提米乌斯共同研究的成果,其直接来源就是阿基米德的“死光”原理,以及其后亚历山大学派关于光学和透镜的理论成果。这一历史成为支持阿基米德确实烧毁古罗马战船的证据。

  进入现代,人们依然在寻找阿基米德“死光”的有力支持。1973年,希腊科学家伊奥安尼斯·萨卡斯决定通过试验来确定到底能否利用反射和聚焦的太阳光烧毁船只,他让60名水手排队站在码头上,每人拿着一面大镜子,组成一面巨大的凹镜形状,在太阳正盛的时候把光线反射到150英尺开外的一只小船上,结果不到3分钟,船只就着火了。

  然而这些证据依然不能引起人们的信任。

          2005年10月,麻省理工学院和亚利桑那大学的研究人员亲自来到圣弗朗西斯科湾,也就是古叙拉古王国所在地进行实验。在实验中,麻省理工学院的研究人员在岸边拼起一个300平方英尺的铜镜和玻璃镜,用它们反射和聚焦后的阳光,径自射向45公尺外的渔船上,结果仅仅使渔船上的木头冒烟而没有生火,于是他们又把渔船停泊在离岸边约22.5公尺的地方,这一次聚焦的阳光点燃了船上的易燃品,冒出了小火苗,但火苗很快就熄灭了。

           与此同时,亚利桑那大学的研究人员用他们用的镜子组成一面大花瓣状凹镜来聚焦阳光,结果渔船上既没有冒烟也没有着火,试验以失败而告终。

  这一试验否认了阿基米德“死光”的可能性,使人们认识到那不过是一个传说。但支持派依然认为历史上确有其事,并指出当时阿基米  德并不是直接用“死光”烧毁了罗马的战船,而是先用投石器向敌人的船上投掷了许多易燃物品,然后才用“死光”照射,结果引起了熊熊大火烧死了罗马军队。事实到底如何,现在考古学家和历史学家仍然在考证和争论,但阿基米德在2000多年前利用他的科学智慧帮助叙拉古军队取得了不少战争优势则是毋庸置疑的。

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