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版主:阿飛的劍
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第十一章 老話題、新啟示
送交者: 林教頭 2007年06月28日16:46:23 於 [茗香茶語] 發送悄悄話

2003年秋對熱維爾來說可能是高潮期,但對所有其他人來說是低潮期。對《十四巧板》的新詮釋讓人激動,但你可以用一萬七千一百五十二種方式觀看“羊皮書”,即便過了三年半時間,它還是沒有全部拆開。不管你用多少方式察看照片,它們就是不夠好--至少對B先生來說不夠好。他對我們的進展不滿意,他這樣毫不含糊地告訴過我。更糟糕的是,熱維爾跟他站在一邊。已經成像的稿頁中有些段落,熱維爾還是無法讀。而那些都是很重要的段落。譬如,“羊皮書”的第一對開頁是《論浮體》。海伯格沒有解讀過這個內容;它從來沒有被抄譯過,而熱維爾和奈傑爾在這個方面幾乎沒有進展。當然,最棘手的還數畫了贗品人像的那幾頁。偽彩色和紫外光對這幾頁幾乎發揮不了作用。“羊皮書”中含有其它被擦去文稿的書頁,其研究也幾乎沒有進展。為這些文頁解密的壓力不斷增加,尤其是發現了希佩里德斯的文章後。但是,我們的進展實在很小。

我告訴大家我很願意尋求其它解決方法。那其實不是實話。我已經精疲力竭,我真的認為我們不可能再做得更好了。麥克·托茲告訴我,沒有任何必要再在全國範圍發出一份新的招標書。他說,自從2001年“9·11”事件之後,大部分專業成像人員都被高利潤的政府承包合約所吸引,開發識別恐怖分子的系統去了。我覺得,他應該了解。我和麥克有一條“你別來問、我不清楚”的規矩。我不去問,因為他不清楚。對於我、阿比蓋爾和羅傑來說,保持現狀就已經是一件很不容易的事了。至於偽造的稿頁麼,它們好像完全超出我們的能力範圍。我根本不知道該怎麼辦。


集思廣益

註定是麥克,在這種時刻拉住我的手往前走,是他提出了幾條未來的方向。他的第一個想法是讓我們去找中央情報局,去找蘭利城的高手們,那裡是情報工作的心臟。麥克甚至把我一個外國人也弄進了中情局總部大樓--考慮到“9/11”事件剛過,這真是件了不起的事。我們在館長的陪同下參觀了中情局博物館,並會見了綽號為“鯰魚”的查里。查里看起來真像只鯰魚,游起泳來也像只鯰魚。他實際上是一名機械人,他的任務仍然是保密的。不知道他在阿富汗或伊拉克能起多大作用。我還見到了一隻小蟲,不論從字面上還是引伸意義上看都正確:一隻能夠偷聽的遙控蜻蜓。不像查里,她從未參加過作戰行動,她太容易被風吹跑了。離開博物館後我們乘電梯上了幾層樓。我被引見給唐·克爾博士,他是中情局科技部副主任。我送給他阿基米德《浮體》一文的照片掛在牆上。多光譜成像的發明,終究得歸功於政府。然後,我們的成像人員花了兩小時向中情局的專家作簡報和交談,這些專家顯然見多識廣,但不得不守口如瓶。這次訪問很棒,但是我們並沒有得到任何可以帶走的全新的解決方案。

有的項目經理碰壁時的反應就跟呆板的會計師一樣。我的項目經理卻不是這樣。麥克從他的秘密渠道那裡轉了個一百八十度大彎,決定好好利用一下公眾媒體。阿基米德總是通過媒體找到他的朋友。當初正是因為《華盛頓郵報》麥克才跟我們聯繫上,其實,基茲、羅傑和比爾也是這樣知道手稿在華爾特博物館的。這項計劃隨後的成功使它得到更多媒體露面的機會。威爾·皮金在《倫敦星期日時報》的文章發表不到幾天,我就在華盛頓聯合車站同英國廣播公司(BBC)的約翰·林奇先生見面聊天,吃了頓便飯。約翰告訴我他製作了一部科學節目,詳細回顧了安德魯·懷爾斯獨自證明費馬大定理的努力經過。這個節目我看過,確實讓我稱奇。我答應與英國廣播公司的掌門科學系列節目《地平線》合作拍攝“羊皮書”的紀錄片。最後,導演定為麗茲·塔克,電視節目片名是《阿基米德的秘密》。它在2002年3月14日播出,吸引了兩百九十萬觀眾--超過英國當晚電視觀眾的百分之十三。阿基米德唯一手稿的解密計劃,現在全世界都知道了。可以肯定雄心勃勃、技術領先的成像科學家都不想錯過這班車?麥克說,讓我們抓住要點,讓這些人來一場辯論比武,拿出科學史上最難的成像問題的解決方案。

麥克跟我說,我不應該浪費任何人的時間--更不該浪費我自己的。我沒有費心去搞一個全面的徵求建議書過程--我只需對外送出關於問題的簡短摘要:我們需要解讀一段文字,這些文字大約在公元970年被人抄寫在獸皮上,在1229年4月14日之前不久被人擦掉並在上面重新寫字,然後又被人刮掉並在上面繪畫。回應這項挑戰的人不必寫全面冗長的投標書--只需一段500字的摘要即可。對每一份可靠的投標書,我將提供足夠的數據採樣,以及我們如何採集和處理數據的信息,然後告訴回應者可以隨意改進、超過這些數據。麥克讓我把這一點講明:我要求的不是科學實驗,而是六個月之內能夠用上的實用方案。然後他讓我在華爾特博物館召開“比武大會”,將十個最佳建議的提出者請到場。麥克堅持認為,這是以較短時間探索各種新方案的有效途徑。這樣也節省開支。麥克還堅持這一觀點--我們不付給這些人任何酬勞。他強調,他們中間最好的,不會為錢而來;而會為阿基米德而來。

這些人果真來了。這得大大感謝基茲、羅傑和比爾,他們四處找尋可能有幫助的人。克爾克·馬提內茲來自英國南安普頓大學,比爾和基茲一年前與他在倫敦見過。比爾從新澤西州羅格斯大學招來了和藹親切的化學系教授季因·霍爾,並從奧克拉荷馬州拉來了康菲石油公司的鮑勃·莫頓和傑森·吉斯拉森。負責阿基米德數據庫的安迪·強斯頓請來了馬里蘭大學的約翰·希爾曼以及他的同行、田納西大學的比爾·布拉斯。他倆不久前給“星條旗永不落”原詩手稿攝過像。阿比蓋爾找到意大利比薩來的伊曼紐爾·薩冷諾,伊曼紐爾代表的是歐洲高級圖像處理合作論壇Easyreadit協會,該協會代表來自荷蘭、意大利、英國和法國。阿比蓋爾同時還聯絡了加拿大溫尼伯大學的麥克·阿塔斯和道格·戈爾茲。最後,烏韋·伯格曼來自斯坦福大學,他是斯坦福線性加速器中心的科學家。他住在德國的母親英格麗訂了“GEO”雜誌。烏韋當時從加州回德國探親,雖然英格麗不太懂她兒子做的工作,她覺得他可能對雜誌里一篇安慰劑效果的文章感興趣。於是她把雜誌留在他的床頭桌上。他拿起來閱讀,發現後面的另一篇文章。那是卡加·崔佩爾寫的一篇關於“阿基米德羊皮書”的出色文章。它抓住了烏韋的想像力。他覺得自己能提供幫助。他的郵件來得正是時候。

“十佳比武峰會”在2004年4月1日星期四召開,這個日子我認為很合適。我帶着打消不掉的懷疑邀請了B先生參加。我可不想去說服他連我自己都幾乎肯定不相信也很可能不懂的東西。如果他決定採用科學家的建議,他需要從時間和金錢兩方面清楚地了解,他要跳入的是什麼樣的坑。他果然來了,目睹了整個會議過程。每個人都扮演了各自的角色。我的角色是負責遞飲料。峰會一點不輕鬆。我們沒有時間充優雅;我們要的是清晰明了,我們要的是可行的投標方案,而且要很快。當這些知名科學家們為自己的方案辯護、批評對手的設備和能力時,大家都開始上火。在這種情況下,遞送飲料實際上變得非常重要。跟往常一樣,我招待來賓的經費開支很富裕,於是討論會一直進行到深夜。到星期天上午,B先生、阿比蓋爾、羅傑、麥克還有我一起舉行了閉門會議。B先生當場給三個新方案批下了錢。


新方案

德里克

話說1996年2月10日星期六,一台由許峰雄和穆瑞·坎布爾研製的IBM超級電腦“深藍”,在國際象棋比賽上擊敗了世界冠軍加利·卡斯帕羅夫。那是人類的恥辱:電腦不但比人算得快,而且還能在智力上戰勝最聰明的人--並且是他們自己的比賽上。電腦能比熱維爾·內茲和奈傑爾·威爾遜猜字猜得更准嗎?B先生認為這是個值得一試的有趣實驗。熱維爾也這麼認為。我覺得,他就跟卡斯帕羅夫一樣,需要有台電腦好被自己擊敗。我沒有把這個想法說出來。不過見鬼吧!--又沒什麼壞處。電腦處理對整個計劃的妨礙最少:它一點不牽涉手稿本身,電腦最適合使用已經生成的偽色彩圖像。至於工作流程,麥克對我保證,電腦進行光學字符識別不費吹灰之力。

吸引人的投標方案有三個,但是看來它們在要求期限內,離實施都有很大一段距離。又是麥克提出了一個獲得結果的想法。我們將舉辦一次競賽。競賽的目的是讓成像科學家製作出能幫助熱維爾解讀文字的一種儀器。比較熱維爾對指定的兩張偽色彩稿頁的抄譯本,哪台儀器得到的結果最接近,就算它贏,B先生給優勝者獎勵一萬美金。至於你是否覺得一萬美金算很多錢,取決於你是誰。為熱維爾設計一台儀器,一位教授可能覺得這不算很多錢。顯然他們不這麼認為,我們並沒有從他們那裡得到儀器。然而,德里克·沃爾弗得是羅傑·伊斯頓在羅切斯特理工學院帶的研究生,一萬美金對他可以說是很大一筆錢。六個月之後,他給出了自己的成品。

德里克給自己設下的任務,是通過比較已知字母來鑑定字符。他的儀器很有效,並且簡單易操作。它在任何個人電腦上都能用。你調出一張要研究的稿頁的偽色彩圖像,選擇一個“感興趣的區域”,通常是一個部分模糊的字符。然後你啟動軟件,放鬆靠在椅子上,看着電腦進行數字處理。產生的結果,是按可能性大小排隊的一列字符。它同時也奏效。你在部分模糊的theta上點擊,這台儀器會顯示最接近的字符是一個theta。確實令人吃驚。顯然唯一問題是,反正你已經知道那是個theta。你真正想要儀器辨認的字母,正是那些模糊到人眼所無法辨認的。

德里克將他的儀器親切地稱為“德里克”。DEREK給人印象深刻。但它不是“深藍”,它無法擊敗熱維爾頭腦中一萬兆神經單位的電腦。但它表現出足夠的前景和希望,B先生同意繼續往下研究“德里克二號”。“德里克二號”要強大得多,因為它將光學字符識別方法同希臘字母及阿基米德詞彙表的統計方法相結合。它將有助於古典學者見到字母和單詞的可能組合,以便確定那些已經被黴菌徹底吃掉的原文。正當本書即將發行之際,“德里克二號”正在進行測試。


艾爾·格雷可

我們的比武會上還有幾篇多光譜成像的投標書。從理論上講我們本來可以請他們一同參加“羊皮書”的成像。伊曼紐爾·薩冷諾非常盡力地研究了我們送給他的數據,但他的結論是用這些數據得不到更好的結果了。跟其它參加者一樣,他想要收集更多數據。在數據立方體中能夠加入的“切片”數量實質上沒有限制:你使用足夠多的波長成像,就可以被稱為超光譜成像者。但B先生的結論是,不值得再次回到我們已經試過的同樣技術。

當然,比爾·克里斯頓巴里屬於近水樓台先得月。他知道B先生不再打算對多光譜成像真正進行投資。但比爾帶到比武會上來的,是一個非常之廉價的辦法,它能夠解決最初試驗時學者發現的所有問題,同時它與基茲處理偽色彩圖像的按鍵過程比較,能提供切片精細得多的數據立方體。因此他拿出了自己的想法。一兩年前,他和基茲去倫敦國家美術館參觀過一台名為“瓦薩里”的多光譜成像設備。喬爾喬·瓦薩里是十六世紀意大利畫家,但這個“瓦薩里”是縮寫字,代表“圖像存檔和提取的視覺藝術系統”。“瓦薩里”讓比爾和基茲感興趣的原因是,它不用在相機鏡頭前過濾光線。相反,它使用波長非常特定(極窄頻帶)的光源,因而徹底避免了濾光鏡的使用。這在很大程度上避免了編輯稠密數據時讓基茲和羅傑苦惱不已的“對齊”問題。當初的問題是強度足夠的窄帶光源非常昂貴。但是技術永遠在前進,到了2004年,比爾意識到一個在指定波長下發光的異常廉價的方法。他可以用發光二極管,簡稱LED。LED是汽車儀錶板上無處不在的燈,這並不是什麼新技術。然而,只是在最近幾年市場上才出現許多各種指定波長的產品。LED非常便宜,可以用完就扔。比爾的想法是將它們裝在光纖電纜上,用各種波長照明羊皮紙。

B先生同意資助比爾的投標方案。比爾把儀器準備好,實驗一直持續到2004年底最後一個正式成像階段。羅傑從羅切斯特帶來的還是最初用的那隻單色科學相機。為了達到柯達相機那樣的分辨率,每張稿頁需要攝四十張像。比爾的裝置看起來很不錯,他還將控制過程進行自動化,成像速度變得很快。發光二極管很容易加入電子線路中,又沒有活動的部件,所以系統自動化非常簡單。這叫做窮人的實用超光譜成像方法。儘管想法來源於“瓦薩里”,比爾的成像儀器看起來根本兩樣,使用的技術也不同,因此我們將它命名為“埃爾·格列柯”,這是著名畫家多米尼加·泰奧托科普利的暱稱,作為對這個儀器能夠捕獲希臘文的肯定。

利用“埃爾·格列柯”,比爾避免了一直困擾着初期試驗的對齊問題,同時他找到了所需的窄帶光源,使數據立方體更加精細地分層。比爾發現,對“埃爾·格列柯”數據最有效的後處理技術,是基茲為按鍵過程所寫的算法。實際上在這個實驗階段,我們反覆地看到按鍵處理過程對提取阿基米德文字是多麼有效。阿基米德文稿的“埃爾·格列柯”圖像,比我們過去一直分發給古典學者的標準圖像稍好一些。更重要的是,“埃爾·格列柯”給我們一個量體裁衣的機會,為手稿中不同的文字定製所需的波長。標準的偽色彩技術對阿基米德文字的效果,比對希佩里德斯和亞里士多德評論的更好。通過使用不同LED光源來處理各種重寫文抄本,我們希望將來能取得顯著的進展。

“埃爾·格列柯”是一個進步,但是對於透過含金物質辨認文字,它一點也不比我們一直用着的標準技術更高明。要做到這點,我們需要一種十分不同的技術。


X射線

羅格斯大學化學系教授季因·霍爾自稱為“票證偵探”,他的專長是考證和鑑定各種贗品及其製作年代,尤其是偽造信件和鈔票。他依靠X射線熒光來檢查贗品的化學成分。X射線就跟可見光一樣,是由光子組成,但是X射線光子的波長要小很多(納米的百分之幾,而不是可見光的幾百納米),而能量要大很多。人眼無法看到X射線,但其它探測器能觀測到,這些探測器還能將探測到的信息轉換成我們能看到的形式。我們大家都因為牙醫而熟悉X射線。但是我們牙齒的X射線圖像是由透射X射線產生的。這個意思是說,X射線快速穿透我們的顎部,並由另一端的感光乳劑板接收。季因對透射X射線不感興趣。他感興趣的是沒有穿透的部分X射線。這些X射線與阻擋它們的物質發生交互作用,它們使這個物質發射出其它的波長非常特定的X射線。這些發射的X射線包含着關鍵信息--如果你能夠捕獲它。

讓我們來看這裡的要點。可見光光子提供的是顏色的信息,X射線光子提供的是物質元素的信息。這是因為兩者與原子的交互作用不同。在1920年代早期,丹麥物理學家尼爾斯·玻爾和他的同事認為,原子包括一個由質子和中子構成的核,以及包圍原子核的電子,這些電子圍繞離核距離各為不同的殼層中的軌道旋轉。你可能正是依此模型考慮原子的;這個模型是經典物理學最後的幾項發明之一,它能夠滿足我們的要求。玻爾將每個殼層用字母標誌,距原子核最近的那一層標為“K”。(為什麼標示這些距離的字母會從字母表中間開始?原因其實很簡單,當科學家剛開始探測原子的構造時,他們不確定會發現多少殼層,所以他們在序列的兩頭都留了餘地。)可見光光子同玻爾模型中的外部殼層電子相互作用:因為這些電子離原子核較遠,改變這些電子的狀態所需要的能量較少。能量更高、波長更短的X射線光子同玻爾模型中的內部殼層(K)電子相互作用,K殼層的電子需要高得多的能量才能改變其狀態。當我說X射線光子改變內部殼層電子的狀態,我的意思是說X射線光子實際上將電子從殼層中徹底撞擊出來。然而,K殼層“中”的電子被撞走的同一時刻,它被下一殼層L的一個電子接替。L殼層的電子向內部殼層作了量子跳躍。當它這麼做的時候,它必須失去很多能量,因而發射出一個X射線光子。因為每種元素的原子都具有它們各自獨特的電子排列,這個發射的X射線的精確波長對應着有關原子的能量差別。因此這個發射波長是被X射線照射的原子所屬的元素特有的。如果你能探測到這個發射的X射線,你就能判定它是來自哪種元素。

季因認為,他的儀器應該能夠探測到重寫本墨跡中的鐵元素髮出的X射線光子。這真是個好主意,在比武會之前,季因在自己的實驗室里利用一張“羊皮書”贗品書頁將這個主意短暫地付諸了實踐。然而實驗結果沒有定論。

另一位比武會參加者確信季因的主意很不錯。他的名字是鮑勃·莫頓,他是康菲石油公司的研究科學家。鮑勃不是個常人。的確他的兒童時期心理學家是這麼認為的。他沒有一個智商指數,那位心理學家的報告寫道,他不屬於測驗設計所針對的年齡段。他是我所見到過的最令人擔憂、最滑稽、最有創造性的人之一。我說這話,哪怕我從未去奧克拉荷馬參加過他那些虛構的“7·4”國慶聚會。他是和看護人傑森·吉斯拉森一起來參加比武會的,傑森替鮑勃向大家解釋他的意思,直到我們習慣了他。坦率地說,鮑勃的講座令人驚異。它根本不是講阿基米德;它講的是化石。鮑勃用的儀器跟季因的一樣,他研究了洛磯山脈著名的伯吉斯頁岩化石。他繪製了化石中的元素分布圖。不僅如此,他還繪製了變成化石的骨頭周圍石頭的元素構成圖,這樣他便能夠確定化石軟組織的化學構成。他把結果稱為EXAMS--“X射線元素區域圖”。他這些化石的圖像比一般照片清楚得多。他的最後一張圖像大出風頭。他把它叫做SEXI--“X射線元素立體圖”。這是Marrella splendens化石的三維圖像,由多張硅、鐵和鉀的EXAMS圖製作而成。他製作的方式是,將同樣化石以兩個稍微不同的角度各自拍攝EXAMS圖--角度差別實際是7.5度,這剛好是在距離4.2英尺處兩眼觀看同一物體的角度差。然後他將兩個圖像上下重疊起來並塗以不同顏色,這樣當你戴上三維眼鏡你的眼睛會分別看到它們。結果的確讓人感到驚奇。你不但看到化石驚奇的三維清晰圖像,而且也看到化石的元素構成。毫不奇怪,我於是要求鮑勃和傑森加入我的X射線成像小組,B先生也是這個意思。

季因和鮑勃倆人使用一台伊達克斯公司的Eagle II微型X射線熒光成像儀。樣品室內是一個電腦控制的X-Y平台(校準的活動平台),樣品在X射線生成管和X射線探測器下面的平台上移動。儀器所用的軟件很巧妙。探測器實際上能收集到很大範圍的X射線。得到的結果是一個充滿所需信息的數據立方體,類似於多光譜成像中採集的數據立方體。然而,因為這是X射線的數據立方體,它包含的不是顏色信息,而是元素信息。隨着樣品被掃描,電腦自動從數據立方體抽取數據生成EXAMS圖像,其中每一張顯示特定一種元素在掃描區域內的分布。伊達克斯的探針價值十多萬美元。B先生完全贊成購買一個,但我們認為我們最好先全面試用一下。於是我們同伊達克斯公司聯繫上,具體聯絡人是塔拉·奈麗絲和布魯斯·斯克拉格斯。我們問他們是否可以去他們的新澤西分部呆一個禮拜,用兩張“羊皮書”稿頁測試他們的儀器。於是我和阿比蓋爾、鮑勃·莫頓、季因·霍爾四人去了新澤西,在他們公司分部呆了一周。塔拉、布魯斯以及全體伊達克斯職員向我們打開了大門。

我們帶去的有最為棘手的稿頁之一,第81對開頁,我們打算對其正面成像。這一頁在“羊皮書”里並非十分重要:它包含一部分阿基米德的《平面的平衡》,這篇文章通過古抄本A早已眾所周知。另外該頁面保存的情況良好。但是這篇文字幾乎完全被贗品畫像覆蓋。我們頭幾次掃描不太成功。布魯斯、鮑勃和季因交談之後,我們調整了參數:將停留時間(探測器停留在某一區域的時間)加倍以便採集更強的信號;增加分辨率(以dpi為單位的圖像錄製粒度)並進一步縮小掃描區域:我們把重點放在阿基米德文字可能所在的一條線上。十五小時之後,我們獲得一大批分布圖。我們得到大量的包含贗品畫像顏料的元素分布圖。我們得到金的分布圖--整頁都是均勻的--鋅的分布圖、鋇的分布圖和銅的分布圖,所有這些顯現出部分贗品畫像。然而我們還得到了鐵的分布圖。我將鐵的分布圖用電子郵件發給熱維爾;他能夠認出其中的字:“para eutheian”。我們現在能夠透過含金物質辨認文字了。

這裡面唯有一點美中不足。十五個小時我們掃描了半行阿基米德文字。任何一張含有贗品的對開頁含有大約三十五行文字。如果研究全部四張贗品稿頁,我們則需要花四千二百小時。鮑勃不斷地提醒過我,時間是X射線成像的最大因素。如果我們繼續照這個方式幹下去,等到我們完成“羊皮書”的成像任務,我也該退休了。


上機時間

結論很明確:因為我們沒有那個時間,我們需要一個能量更高的X射線源。這便是烏韋·伯格曼的用武之地。他也在“十佳比武大會”上發了言,推薦使用X射線得到阿基米德文字。當時季因和鮑勃建議用伊達克斯儀器進行工作,那種儀器是一台小冰箱的大小;而烏韋·伯格曼建議使用的機器卻有足球場那麼大--SPEAR(斯坦福正負電子對撞機),它屬於加州的斯坦福線性加速器中心(SLAC)一部分。SPEAR的目的是為了建造原子粉碎器--用更技術性的語言,就是同步加速器,一種橢圓形的粒子加速器。這裡的粒子包括電子和它帶正電荷的等同物,正電子;它們被加速到同光速極度接近。電子繞着加速環朝一個方向運行,正電子朝相反方向運行。當它們碰撞時,產生新的粒子,粒子物理學家便分析其結果。正是在SPEAR,伯頓·里克特於1974年發現了粲夸克,馬丁·珀爾於1076年發現了t輕子。這個太棒了。確實真的非常棒,我已經有點兒下決心讓阿基米德去那裡了,哪怕是橫穿美國將他運過去。

SPEAR不再用於分裂原子了,而且不管怎樣,我們可不想讓速度為光速的百分之九十九點九九九九九九九八六的粒子轟擊阿基米德手稿。相反,我們打算用光本身“轟擊”或者說照亮它,SPEAR現在成了世界上最了不起的燈泡。為了解釋這點,讓我先給你講講艾薩克·牛頓著名的兩條運動定律。第一定律說,每個處於勻速運動狀態的物體,只要沒有外力作用,將保持同一運動狀態。在這裡,即使同步加速器里的電子是以(極端高的)勻速運行,它們的運動狀態不是均勻的;它們不在直線軌道上運動。事實上,它們的軌道被異常強大的磁場所彎曲。第三定律說,對於每個作用力,總有一個大小相等、方向相反的反作用力。那麼,如果高能電子突然改變方向,會有什麼事發生?--反作用力是什麼?答案是電磁輻射--不斷地大量地,從加速環向外發射,就好比一輛高速拐彎的卡車背後雨點般甩砸出來的西紅柿一樣。

對粒子物理學家而言,這種同步輻射是浪費的能量,是原子粉碎過程中一種麻煩的副產品。然而1970年代中期某一天,有人鼓起勇氣問粒子物理學家,他們是不是能夠實際“輕拍”一下加速環並獲取發射出來的同步輻射?若干年來在SPEAR這個地方,X射線科學家如同寄生動物一般,充分利用主要用來粉碎原子的加速環產生的同步輻射。然而最終高能物理學家又轉移到更大的機器上去了,從1990年以來,SPEAR一直專用於產生同步輻射。一個同步加速器產生的X射線束強度很大(就是說,有非常密集的光子)、非常準直(就是說,所有光子都對準同一個方向)而且高度偏振化(就是說,所有光子的電磁場在一個確定的平面上振盪)。換句話說,你在這裡有一支X射線大軍,所有士兵都踏着同一鼓點前進,而實驗人員則是喊口號的指揮官。斯坦福同步輻射實驗室(SSRL)是世界上最“高級的光源”之一。今天,全世界共有五十度個同步加速器在運轉,而且還有更多正在建造。這些名字包括BESSY、Boomerang,、Diamond、Soleil、SPring-8以及SPEAR3 --後者是斯坦福同步輻射實驗室的最新升級。

幾條“光束線”從同步加速環接到各自獨立的衛星實驗室。指定給我們專用的是6-2號光束線。許多光束線帶有兩個實驗站,這樣當一個實驗正在進行時,另一個可以作準備:SSRL的光束從來沒有停工時間,因為“上機時間”是個非常寶貴的東西。實驗站是以鉛牆屏蔽的,當實驗正在進行時,無人能夠進入實驗站。讓那束射線打一下可不是什麼好事情。當你在SSRL得到上機時間,你得到的是這兩樣:一個光束線和一個實驗站。伊達克斯探針儀是一台商業儀器,設計思想是為了各式各樣不同的用途,帶有許許多多的軟件包。而同步加速器只是一個光源。烏韋必須造一台儀器。

伊達克斯探針儀是以許多不同波長發射X射線,SSRL與這一點不同,為了研究鐵或其它任一元素,烏韋可以將光束十分精確地調到最想要的波長。烏韋和阿比蓋爾找到加拿大文物保護研究所的格里格·楊,在阿比蓋爾的一份舊羊皮紙文件上做窮舉法測試,以確定他的實驗不會損傷羊皮紙。完成這些測試後,烏韋認識到他可以在對鐵有響應的波長處提高光束強度。烏韋用特別設計的濾光器先將光束減弱。他用雷諾鋁箔製作的濾光器對光束進行精調,他跟我保證說這種廚房用鋁箔同樣管用。他設計了X-Y平台,仔細計算了樣品和探測器之間的距離。他建造了一個濕度室,這樣當掃描進行時,由於濕度保持恆定,羊皮紙稿頁不會改變形狀。所有的電腦和工作站都放在實驗站外面。每台電腦都負責不同的任務:一台記錄光束的位置;另一台記錄X-Y平台上樣品的位置--如果平台停止不動,實驗便會自動關機,以保護羊皮紙不受損傷。還有一台電腦記錄掃描的數據,最後一台電腦負責轉換文件格式,以便後處理軟件使用,並且可以分發給古典學者。烏韋找了馬丁·喬治幫忙編寫電腦軟件,以滿足兩個迥然不同的標準:第一這個軟件必須足夠先進能夠精確地捕獲數據;第二它必須足夠簡單能夠讓我來操作。我、阿比蓋爾和麥克必須輪番上陣,而烏韋自己得控制掃描過程、照看“羊皮書”、偶爾精調一下光束。如果這個操作對我來說足夠簡單,那麼麥克和阿比蓋爾肯定不會有問題。但請相信我,這意味着真正簡單。我們都必須上陣操作的原因是,實驗要持續七天,每天二十四小時不停,我們必須三班倒。

這一切布置看起來不太專業化。實驗站里到處是散亂的拆卸機械零件;實驗站外看着就像一個廢舊電器用品堆積場。然而我很快意識到,這恰恰是嚴肅的專業行動外表看起來的樣子,因為外表不重要,而且在這個不尋常的地方,幾乎每天都有新儀器需要改造,以滿足千變萬化的實驗要求。

烏韋估計,掃描畫有贗品的第81對開頁正面的兩欄之一,需要花費三十小時--比伊達克斯的儀器大約快了十七倍。阿比蓋爾把對開頁放到X-Y平台上,掃描便開始了。這過程完全讓人着迷。掃描來回地移動,鐵元素分布圖慢慢地出現,一點點顯出阿基米德文字。我們必須不停地注意消失的信號,因為光束的位置和強度會隨時間變化(電子一天要餵三回)。如果變化確實發生,我們必須“用肘輕推”一下光束。我們不能一次掃描大塊區域,否則文件變得太大。因此,麥克為我寫下了同步加速器笨蛋用戶指南,並貼在一台電腦上。這可是我頭一次見到最難的准電腦程序代碼:“按停止鍵;打開實驗站;開燈;檢查濕度;檢查阿奇索引器;關燈;關上實驗站;打開安全開關;按退出繪圖機鍵;按退出光柵鍵;檢查文件保存於目錄/*.*;選擇光柵鍵;按回車鍵;改變XY座標;按應用鍵;打開快門3開關;選擇RASPLOT;選擇像素1;按開始鍵。”

三十小時之後,我們得到了一欄文字,交給熱維爾。熱維爾解讀了出來:我們達到了既定目標。我們向烏韋保證還會再回來,而且我們下次再來,要帶上最重要、最棘手的稿頁。


2006年3月

2006年3月,我們又回到SLAC呆了兩個禮拜。這次我們帶來了更多人。我們需要給光束配備更多人手,但同時也需要能幹人:烏韋可以花費所有的時間不斷完善只有他自己才明白的實驗配置;鮑勃與大家分享他在X射線熒光成像方面多年的經驗;基茲和羅傑在現場進行圖像處理;阿比蓋爾和華爾特博物館文物保護科學家詹妮弗·吉婭彩攜手合作。我和麥克倆人也都在場,儘可能地出力幫忙。

這一次,我們也帶來了手稿的第一頁。它就是熱維爾和娜塔麗於2001年4月首次鑑定為含有《論浮體》的稿頁,它也含有禱告書抄錄者刻寫銘文,包括日期1229年4月14日。這一頁確實是殘破不堪,偽色彩圖像沒有顯出任何東西。

從掃描開始那一刻起,很明顯,不尋常的事情出現了。實驗站里那張火燒過、泥濺過、蟲咬過的羊皮紙,在電腦屏幕上變成密密的、一行行整齊的希臘字符。我意識到,我們正在斯坦福同步加速器旁,一個又一個像素地,一行接一行地,看到了一幅鐵元素的分布圖,它將提供的是歷史上不為人知的阿基米德《論浮體》的希臘文版本。基茲·諾克思將頭幾張圖像用電子郵件發給了熱維爾。他收到的是如下回覆:

發信人:熱維爾·內茲 [????:netz@stanford.edu]
發信日期:Mon 3/13/2006 12:32 AM
收信人:基茲·諾克思
抄送:奈傑爾·威爾遜;mbt.rbtoth@starpower.net; bergmann@slac.stanford.edu; 羅傑·伊斯頓;威廉·諾爾
主題:第1對開頁反面第1欄

基茲謝謝你送來的圖像。
第1對開頁反面第1欄的X射線稿頁真是太棒了。我附上的是這頁反面第1欄第2-11行的翻譯。
過去費了很大勁,我從舊的偽色彩圖像中曾擠出三行半左右的文字,但現在我能夠相當容易地讀出整篇文字,同時也注意到過去根據偽色彩解讀中有一兩處錯誤。
熱維爾。

這一頁來源於《論浮體》中極長的最後一個命題,在一般人眼裡這是阿基米德寫過的最複雜的命題。它牽涉到一個形狀多少有點類似船體的圓錐體部分,浸入水中穩定還是不穩定的條件。這同海伯格源自穆爾貝克的拉丁文有着顯著的不同,而且在過去根本沒有人注意到的地方,出現了一組圖形。這份獨一無二保存下來的阿基米德《論浮體》的希臘原文,於2006年3月13日被揭曉,這是在原文被擦掉然後重寫之後過了七百七十七年。


送禮人

那個書尾版權也在這同一頁上,當初約翰·勞登費了九牛二虎之力,從中得出禱告書抄寫者將抄本定為1229年4月14日的日子。我發出以下郵件。

大家好:我們附上第1對開頁反面下部的兩張圖像。“之前”是“羊皮書”剛到華爾特博物館時拍的。“之後”是今天拍攝的:它是在SLAC拍的一張X射線熒光圖像;這是在阿比蓋爾·況特作了保護處理之後。它含有一些1229年4月14日寫的文字。有人能由此提供更多細節嗎?

我的朋友喬治·巴普洛夫第一個回覆:

發信人:喬治·巴普洛夫
發信時間:Tue 3/14/2006 4:39 AM
收信人:威廉·諾爾
主題:書尾版權

威爾,你好!
[這]是約翰·波哥納托斯(?)長老親手寫的。
第二紀,6737年4月14日星期六。
等着你得到奈傑爾·威爾遜的回信:他能夠解讀得更准。

在我們得到奈傑爾的回音之前,約翰·勞登先回了信:

發信人:約翰·勞登
發信時間:Thu 3/16/2006 10:31 AM
收信人:威廉·諾爾;喬治·巴普洛夫;奈傑爾·威爾遜;熱維爾·內茲
主題:關於:書尾版權

剛從都柏林回來就收到這封信。現在變得這麼容易辨認,實在令人驚訝。
第一印象是,名字(推敲喬治說的)是Iw(annou) iere(os) tou Murwna
我要證明Ioannes Myronas iereus是抄錄人。
不過可能我應該先驗證再溝通!
您們(太匆忙?)的
約翰

然後終於等到奈傑爾在星期天的肯定答覆:

發信人:奈傑爾·威爾遜
發信時間:Sun 3/19/2006 7:32 AM
收信人:威廉·諾爾;喬治·巴普洛夫;約翰·勞登;熱維爾·內茲
主題:關於:書尾版權

親愛的威爾、約翰、熱維爾等,
我同意約翰的建議,名字很可能是Myronas;最後一個字母可以是alpha並帶重音。我已經讓我一名希臘學生去查電話簿,看看這名字在希臘是否還用。(Mylonas是完全得到證實的。)
祝好!
奈傑爾

行了。幾乎可以結案了。我們終於知道了是誰保存了阿基米德、希佩里德斯和其他人的文字。Ioannes (John) Myronas牧師在1229年4月4日完成他的抄錄工作。就像所有的偵探故事一樣,我們需要一個動機。那一年的4月14日恰好是星期日復活節的前一天。按照傳統,那一天人們為了靈魂得到拯救,會向宗教機構捐贈禮物。這份禮物多不尋常啊。Ioannes不只是贖回了自己。時值基督復活周年紀念日,Ioannes Myronas將世上最偉大的重寫本獻給了世人,從而保藏了阿基米德的秘密。

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