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版主:阿飞的剑
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第十一章 老话题、新启示
送交者: 林教头 2007年06月28日16:46:23 于 [茗香茶语] 发送悄悄话

2003年秋对热维尔来说可能是高潮期,但对所有其他人来说是低潮期。对《十四巧板》的新诠释让人激动,但你可以用一万七千一百五十二种方式观看“羊皮书”,即便过了三年半时间,它还是没有全部拆开。不管你用多少方式察看照片,它们就是不够好--至少对B先生来说不够好。他对我们的进展不满意,他这样毫不含糊地告诉过我。更糟糕的是,热维尔跟他站在一边。已经成像的稿页中有些段落,热维尔还是无法读。而那些都是很重要的段落。譬如,“羊皮书”的第一对开页是《论浮体》。海伯格没有解读过这个内容;它从来没有被抄译过,而热维尔和奈杰尔在这个方面几乎没有进展。当然,最棘手的还数画了赝品人像的那几页。伪彩色和紫外光对这几页几乎发挥不了作用。“羊皮书”中含有其它被擦去文稿的书页,其研究也几乎没有进展。为这些文页解密的压力不断增加,尤其是发现了希佩里德斯的文章后。但是,我们的进展实在很小。

我告诉大家我很愿意寻求其它解决方法。那其实不是实话。我已经精疲力竭,我真的认为我们不可能再做得更好了。麦克·托兹告诉我,没有任何必要再在全国范围发出一份新的招标书。他说,自从2001年“9·11”事件之后,大部分专业成像人员都被高利润的政府承包合约所吸引,开发识别恐怖分子的系统去了。我觉得,他应该了解。我和麦克有一条“你别来问、我不清楚”的规矩。我不去问,因为他不清楚。对于我、阿比盖尔和罗杰来说,保持现状就已经是一件很不容易的事了。至于伪造的稿页么,它们好像完全超出我们的能力范围。我根本不知道该怎么办。


集思广益

注定是麦克,在这种时刻拉住我的手往前走,是他提出了几条未来的方向。他的第一个想法是让我们去找中央情报局,去找兰利城的高手们,那里是情报工作的心脏。麦克甚至把我一个外国人也弄进了中情局总部大楼--考虑到“9/11”事件刚过,这真是件了不起的事。我们在馆长的陪同下参观了中情局博物馆,并会见了绰号为“鲶鱼”的查里。查里看起来真像只鲶鱼,游起泳来也像只鲶鱼。他实际上是一名机械人,他的任务仍然是保密的。不知道他在阿富汗或伊拉克能起多大作用。我还见到了一只小虫,不论从字面上还是引伸意义上看都正确:一只能够偷听的遥控蜻蜓。不像查里,她从未参加过作战行动,她太容易被风吹跑了。离开博物馆后我们乘电梯上了几层楼。我被引见给唐·克尔博士,他是中情局科技部副主任。我送给他阿基米德《浮体》一文的照片挂在墙上。多光谱成像的发明,终究得归功于政府。然后,我们的成像人员花了两小时向中情局的专家作简报和交谈,这些专家显然见多识广,但不得不守口如瓶。这次访问很棒,但是我们并没有得到任何可以带走的全新的解决方案。

有的项目经理碰壁时的反应就跟呆板的会计师一样。我的项目经理却不是这样。麦克从他的秘密渠道那里转了个一百八十度大弯,决定好好利用一下公众媒体。阿基米德总是通过媒体找到他的朋友。当初正是因为《华盛顿邮报》麦克才跟我们联系上,其实,基兹、罗杰和比尔也是这样知道手稿在华尔特博物馆的。这项计划随后的成功使它得到更多媒体露面的机会。威尔·皮金在《伦敦星期日时报》的文章发表不到几天,我就在华盛顿联合车站同英国广播公司(BBC)的约翰·林奇先生见面聊天,吃了顿便饭。约翰告诉我他制作了一部科学节目,详细回顾了安德鲁·怀尔斯独自证明费马大定理的努力经过。这个节目我看过,确实让我称奇。我答应与英国广播公司的掌门科学系列节目《地平线》合作拍摄“羊皮书”的纪录片。最后,导演定为丽兹·塔克,电视节目片名是《阿基米德的秘密》。它在2002年3月14日播出,吸引了两百九十万观众--超过英国当晚电视观众的百分之十三。阿基米德唯一手稿的解密计划,现在全世界都知道了。可以肯定雄心勃勃、技术领先的成像科学家都不想错过这班车?麦克说,让我们抓住要点,让这些人来一场辩论比武,拿出科学史上最难的成像问题的解决方案。

麦克跟我说,我不应该浪费任何人的时间--更不该浪费我自己的。我没有费心去搞一个全面的征求建议书过程--我只需对外送出关于问题的简短摘要:我们需要解读一段文字,这些文字大约在公元970年被人抄写在兽皮上,在1229年4月14日之前不久被人擦掉并在上面重新写字,然后又被人刮掉并在上面绘画。回应这项挑战的人不必写全面冗长的投标书--只需一段500字的摘要即可。对每一份可靠的投标书,我将提供足够的数据采样,以及我们如何采集和处理数据的信息,然后告诉回应者可以随意改进、超过这些数据。麦克让我把这一点讲明:我要求的不是科学实验,而是六个月之内能够用上的实用方案。然后他让我在华尔特博物馆召开“比武大会”,将十个最佳建议的提出者请到场。麦克坚持认为,这是以较短时间探索各种新方案的有效途径。这样也节省开支。麦克还坚持这一观点--我们不付给这些人任何酬劳。他强调,他们中间最好的,不会为钱而来;而会为阿基米德而来。

这些人果真来了。这得大大感谢基兹、罗杰和比尔,他们四处找寻可能有帮助的人。克尔克·马提内兹来自英国南安普顿大学,比尔和基兹一年前与他在伦敦见过。比尔从新泽西州罗格斯大学招来了和蔼亲切的化学系教授季因·霍尔,并从奥克拉荷马州拉来了康菲石油公司的鲍勃·莫顿和杰森·吉斯拉森。负责阿基米德数据库的安迪·强斯顿请来了马里兰大学的约翰·希尔曼以及他的同行、田纳西大学的比尔·布拉斯。他俩不久前给“星条旗永不落”原诗手稿摄过像。阿比盖尔找到意大利比萨来的伊曼纽尔·萨冷诺,伊曼纽尔代表的是欧洲高级图像处理合作论坛Easyreadit协会,该协会代表来自荷兰、意大利、英国和法国。阿比盖尔同时还联络了加拿大温尼伯大学的麦克·阿塔斯和道格·戈尔兹。最后,乌韦·伯格曼来自斯坦福大学,他是斯坦福线性加速器中心的科学家。他住在德国的母亲英格丽订了“GEO”杂志。乌韦当时从加州回德国探亲,虽然英格丽不太懂她儿子做的工作,她觉得他可能对杂志里一篇安慰剂效果的文章感兴趣。于是她把杂志留在他的床头桌上。他拿起来阅读,发现后面的另一篇文章。那是卡加·崔佩尔写的一篇关于“阿基米德羊皮书”的出色文章。它抓住了乌韦的想像力。他觉得自己能提供帮助。他的邮件来得正是时候。

“十佳比武峰会”在2004年4月1日星期四召开,这个日子我认为很合适。我带着打消不掉的怀疑邀请了B先生参加。我可不想去说服他连我自己都几乎肯定不相信也很可能不懂的东西。如果他决定采用科学家的建议,他需要从时间和金钱两方面清楚地了解,他要跳入的是什么样的坑。他果然来了,目睹了整个会议过程。每个人都扮演了各自的角色。我的角色是负责递饮料。峰会一点不轻松。我们没有时间充优雅;我们要的是清晰明了,我们要的是可行的投标方案,而且要很快。当这些知名科学家们为自己的方案辩护、批评对手的设备和能力时,大家都开始上火。在这种情况下,递送饮料实际上变得非常重要。跟往常一样,我招待来宾的经费开支很富裕,于是讨论会一直进行到深夜。到星期天上午,B先生、阿比盖尔、罗杰、麦克还有我一起举行了闭门会议。B先生当场给三个新方案批下了钱。


新方案

德里克

话说1996年2月10日星期六,一台由许峰雄和穆瑞·坎布尔研制的IBM超级电脑“深蓝”,在国际象棋比赛上击败了世界冠军加利·卡斯帕罗夫。那是人类的耻辱:电脑不但比人算得快,而且还能在智力上战胜最聪明的人--并且是他们自己的比赛上。电脑能比热维尔·内兹和奈杰尔·威尔逊猜字猜得更准吗?B先生认为这是个值得一试的有趣实验。热维尔也这么认为。我觉得,他就跟卡斯帕罗夫一样,需要有台电脑好被自己击败。我没有把这个想法说出来。不过见鬼吧!--又没什么坏处。电脑处理对整个计划的妨碍最少:它一点不牵涉手稿本身,电脑最适合使用已经生成的伪色彩图像。至于工作流程,麦克对我保证,电脑进行光学字符识别不费吹灰之力。

吸引人的投标方案有三个,但是看来它们在要求期限内,离实施都有很大一段距离。又是麦克提出了一个获得结果的想法。我们将举办一次竞赛。竞赛的目的是让成像科学家制作出能帮助热维尔解读文字的一种仪器。比较热维尔对指定的两张伪色彩稿页的抄译本,哪台仪器得到的结果最接近,就算它赢,B先生给优胜者奖励一万美金。至于你是否觉得一万美金算很多钱,取决于你是谁。为热维尔设计一台仪器,一位教授可能觉得这不算很多钱。显然他们不这么认为,我们并没有从他们那里得到仪器。然而,德里克·沃尔弗得是罗杰·伊斯顿在罗切斯特理工学院带的研究生,一万美金对他可以说是很大一笔钱。六个月之后,他给出了自己的成品。

德里克给自己设下的任务,是通过比较已知字母来鉴定字符。他的仪器很有效,并且简单易操作。它在任何个人电脑上都能用。你调出一张要研究的稿页的伪色彩图像,选择一个“感兴趣的区域”,通常是一个部分模糊的字符。然后你启动软件,放松靠在椅子上,看着电脑进行数字处理。产生的结果,是按可能性大小排队的一列字符。它同时也奏效。你在部分模糊的theta上点击,这台仪器会显示最接近的字符是一个theta。确实令人吃惊。显然唯一问题是,反正你已经知道那是个theta。你真正想要仪器辨认的字母,正是那些模糊到人眼所无法辨认的。

德里克将他的仪器亲切地称为“德里克”。DEREK给人印象深刻。但它不是“深蓝”,它无法击败热维尔头脑中一万兆神经单位的电脑。但它表现出足够的前景和希望,B先生同意继续往下研究“德里克二号”。“德里克二号”要强大得多,因为它将光学字符识别方法同希腊字母及阿基米德词汇表的统计方法相结合。它将有助于古典学者见到字母和单词的可能组合,以便确定那些已经被霉菌彻底吃掉的原文。正当本书即将发行之际,“德里克二号”正在进行测试。


艾尔·格雷可

我们的比武会上还有几篇多光谱成像的投标书。从理论上讲我们本来可以请他们一同参加“羊皮书”的成像。伊曼纽尔·萨冷诺非常尽力地研究了我们送给他的数据,但他的结论是用这些数据得不到更好的结果了。跟其它参加者一样,他想要收集更多数据。在数据立方体中能够加入的“切片”数量实质上没有限制:你使用足够多的波长成像,就可以被称为超光谱成像者。但B先生的结论是,不值得再次回到我们已经试过的同样技术。

当然,比尔·克里斯顿巴里属于近水楼台先得月。他知道B先生不再打算对多光谱成像真正进行投资。但比尔带到比武会上来的,是一个非常之廉价的办法,它能够解决最初试验时学者发现的所有问题,同时它与基兹处理伪色彩图像的按键过程比较,能提供切片精细得多的数据立方体。因此他拿出了自己的想法。一两年前,他和基兹去伦敦国家美术馆参观过一台名为“瓦萨里”的多光谱成像设备。乔尔乔·瓦萨里是十六世纪意大利画家,但这个“瓦萨里”是缩写字,代表“图像存档和提取的视觉艺术系统”。“瓦萨里”让比尔和基兹感兴趣的原因是,它不用在相机镜头前过滤光线。相反,它使用波长非常特定(极窄频带)的光源,因而彻底避免了滤光镜的使用。这在很大程度上避免了编辑稠密数据时让基兹和罗杰苦恼不已的“对齐”问题。当初的问题是强度足够的窄带光源非常昂贵。但是技术永远在前进,到了2004年,比尔意识到一个在指定波长下发光的异常廉价的方法。他可以用发光二极管,简称LED。LED是汽车仪表板上无处不在的灯,这并不是什么新技术。然而,只是在最近几年市场上才出现许多各种指定波长的产品。LED非常便宜,可以用完就扔。比尔的想法是将它们装在光纤电缆上,用各种波长照明羊皮纸。

B先生同意资助比尔的投标方案。比尔把仪器准备好,实验一直持续到2004年底最后一个正式成像阶段。罗杰从罗切斯特带来的还是最初用的那只单色科学相机。为了达到柯达相机那样的分辨率,每张稿页需要摄四十张像。比尔的装置看起来很不错,他还将控制过程进行自动化,成像速度变得很快。发光二极管很容易加入电子线路中,又没有活动的部件,所以系统自动化非常简单。这叫做穷人的实用超光谱成像方法。尽管想法来源于“瓦萨里”,比尔的成像仪器看起来根本两样,使用的技术也不同,因此我们将它命名为“埃尔·格列柯”,这是著名画家多米尼加·泰奥托科普利的昵称,作为对这个仪器能够捕获希腊文的肯定。

利用“埃尔·格列柯”,比尔避免了一直困扰着初期试验的对齐问题,同时他找到了所需的窄带光源,使数据立方体更加精细地分层。比尔发现,对“埃尔·格列柯”数据最有效的后处理技术,是基兹为按键过程所写的算法。实际上在这个实验阶段,我们反复地看到按键处理过程对提取阿基米德文字是多么有效。阿基米德文稿的“埃尔·格列柯”图像,比我们过去一直分发给古典学者的标准图像稍好一些。更重要的是,“埃尔·格列柯”给我们一个量体裁衣的机会,为手稿中不同的文字定制所需的波长。标准的伪色彩技术对阿基米德文字的效果,比对希佩里德斯和亚里士多德评论的更好。通过使用不同LED光源来处理各种重写文抄本,我们希望将来能取得显著的进展。

“埃尔·格列柯”是一个进步,但是对于透过含金物质辨认文字,它一点也不比我们一直用着的标准技术更高明。要做到这点,我们需要一种十分不同的技术。


X射线

罗格斯大学化学系教授季因·霍尔自称为“票证侦探”,他的专长是考证和鉴定各种赝品及其制作年代,尤其是伪造信件和钞票。他依靠X射线荧光来检查赝品的化学成分。X射线就跟可见光一样,是由光子组成,但是X射线光子的波长要小很多(纳米的百分之几,而不是可见光的几百纳米),而能量要大很多。人眼无法看到X射线,但其它探测器能观测到,这些探测器还能将探测到的信息转换成我们能看到的形式。我们大家都因为牙医而熟悉X射线。但是我们牙齿的X射线图像是由透射X射线产生的。这个意思是说,X射线快速穿透我们的颚部,并由另一端的感光乳剂板接收。季因对透射X射线不感兴趣。他感兴趣的是没有穿透的部分X射线。这些X射线与阻挡它们的物质发生交互作用,它们使这个物质发射出其它的波长非常特定的X射线。这些发射的X射线包含着关键信息--如果你能够捕获它。

让我们来看这里的要点。可见光光子提供的是颜色的信息,X射线光子提供的是物质元素的信息。这是因为两者与原子的交互作用不同。在1920年代早期,丹麦物理学家尼尔斯·玻尔和他的同事认为,原子包括一个由质子和中子构成的核,以及包围原子核的电子,这些电子围绕离核距离各为不同的壳层中的轨道旋转。你可能正是依此模型考虑原子的;这个模型是经典物理学最后的几项发明之一,它能够满足我们的要求。玻尔将每个壳层用字母标志,距原子核最近的那一层标为“K”。(为什么标示这些距离的字母会从字母表中间开始?原因其实很简单,当科学家刚开始探测原子的构造时,他们不确定会发现多少壳层,所以他们在序列的两头都留了余地。)可见光光子同玻尔模型中的外部壳层电子相互作用:因为这些电子离原子核较远,改变这些电子的状态所需要的能量较少。能量更高、波长更短的X射线光子同玻尔模型中的内部壳层(K)电子相互作用,K壳层的电子需要高得多的能量才能改变其状态。当我说X射线光子改变内部壳层电子的状态,我的意思是说X射线光子实际上将电子从壳层中彻底撞击出来。然而,K壳层“中”的电子被撞走的同一时刻,它被下一壳层L的一个电子接替。L壳层的电子向内部壳层作了量子跳跃。当它这么做的时候,它必须失去很多能量,因而发射出一个X射线光子。因为每种元素的原子都具有它们各自独特的电子排列,这个发射的X射线的精确波长对应着有关原子的能量差别。因此这个发射波长是被X射线照射的原子所属的元素特有的。如果你能探测到这个发射的X射线,你就能判定它是来自哪种元素。

季因认为,他的仪器应该能够探测到重写本墨迹中的铁元素发出的X射线光子。这真是个好主意,在比武会之前,季因在自己的实验室里利用一张“羊皮书”赝品书页将这个主意短暂地付诸了实践。然而实验结果没有定论。

另一位比武会参加者确信季因的主意很不错。他的名字是鲍勃·莫顿,他是康菲石油公司的研究科学家。鲍勃不是个常人。的确他的儿童时期心理学家是这么认为的。他没有一个智商指数,那位心理学家的报告写道,他不属于测验设计所针对的年龄段。他是我所见到过的最令人担忧、最滑稽、最有创造性的人之一。我说这话,哪怕我从未去奥克拉荷马参加过他那些虚构的“7·4”国庆聚会。他是和看护人杰森·吉斯拉森一起来参加比武会的,杰森替鲍勃向大家解释他的意思,直到我们习惯了他。坦率地说,鲍勃的讲座令人惊异。它根本不是讲阿基米德;它讲的是化石。鲍勃用的仪器跟季因的一样,他研究了洛矶山脉著名的伯吉斯页岩化石。他绘制了化石中的元素分布图。不仅如此,他还绘制了变成化石的骨头周围石头的元素构成图,这样他便能够确定化石软组织的化学构成。他把结果称为EXAMS--“X射线元素区域图”。他这些化石的图像比一般照片清楚得多。他的最后一张图像大出风头。他把它叫做SEXI--“X射线元素立体图”。这是Marrella splendens化石的三维图像,由多张硅、铁和钾的EXAMS图制作而成。他制作的方式是,将同样化石以两个稍微不同的角度各自拍摄EXAMS图--角度差别实际是7.5度,这刚好是在距离4.2英尺处两眼观看同一物体的角度差。然后他将两个图像上下重叠起来并涂以不同颜色,这样当你戴上三维眼镜你的眼睛会分别看到它们。结果的确让人感到惊奇。你不但看到化石惊奇的三维清晰图像,而且也看到化石的元素构成。毫不奇怪,我于是要求鲍勃和杰森加入我的X射线成像小组,B先生也是这个意思。

季因和鲍勃俩人使用一台伊达克斯公司的Eagle II微型X射线荧光成像仪。样品室内是一个电脑控制的X-Y平台(校准的活动平台),样品在X射线生成管和X射线探测器下面的平台上移动。仪器所用的软件很巧妙。探测器实际上能收集到很大范围的X射线。得到的结果是一个充满所需信息的数据立方体,类似于多光谱成像中采集的数据立方体。然而,因为这是X射线的数据立方体,它包含的不是颜色信息,而是元素信息。随着样品被扫描,电脑自动从数据立方体抽取数据生成EXAMS图像,其中每一张显示特定一种元素在扫描区域内的分布。伊达克斯的探针价值十多万美元。B先生完全赞成购买一个,但我们认为我们最好先全面试用一下。于是我们同伊达克斯公司联系上,具体联络人是塔拉·奈丽丝和布鲁斯·斯克拉格斯。我们问他们是否可以去他们的新泽西分部呆一个礼拜,用两张“羊皮书”稿页测试他们的仪器。于是我和阿比盖尔、鲍勃·莫顿、季因·霍尔四人去了新泽西,在他们公司分部呆了一周。塔拉、布鲁斯以及全体伊达克斯职员向我们打开了大门。

我们带去的有最为棘手的稿页之一,第81对开页,我们打算对其正面成像。这一页在“羊皮书”里并非十分重要:它包含一部分阿基米德的《平面的平衡》,这篇文章通过古抄本A早已众所周知。另外该页面保存的情况良好。但是这篇文字几乎完全被赝品画像覆盖。我们头几次扫描不太成功。布鲁斯、鲍勃和季因交谈之后,我们调整了参数:将停留时间(探测器停留在某一区域的时间)加倍以便采集更强的信号;增加分辨率(以dpi为单位的图像录制粒度)并进一步缩小扫描区域:我们把重点放在阿基米德文字可能所在的一条线上。十五小时之后,我们获得一大批分布图。我们得到大量的包含赝品画像颜料的元素分布图。我们得到金的分布图--整页都是均匀的--锌的分布图、钡的分布图和铜的分布图,所有这些显现出部分赝品画像。然而我们还得到了铁的分布图。我将铁的分布图用电子邮件发给热维尔;他能够认出其中的字:“para eutheian”。我们现在能够透过含金物质辨认文字了。

这里面唯有一点美中不足。十五个小时我们扫描了半行阿基米德文字。任何一张含有赝品的对开页含有大约三十五行文字。如果研究全部四张赝品稿页,我们则需要花四千二百小时。鲍勃不断地提醒过我,时间是X射线成像的最大因素。如果我们继续照这个方式干下去,等到我们完成“羊皮书”的成像任务,我也该退休了。


上机时间

结论很明确:因为我们没有那个时间,我们需要一个能量更高的X射线源。这便是乌韦·伯格曼的用武之地。他也在“十佳比武大会”上发了言,推荐使用X射线得到阿基米德文字。当时季因和鲍勃建议用伊达克斯仪器进行工作,那种仪器是一台小冰箱的大小;而乌韦·伯格曼建议使用的机器却有足球场那么大--SPEAR(斯坦福正负电子对撞机),它属于加州的斯坦福线性加速器中心(SLAC)一部分。SPEAR的目的是为了建造原子粉碎器--用更技术性的语言,就是同步加速器,一种椭圆形的粒子加速器。这里的粒子包括电子和它带正电荷的等同物,正电子;它们被加速到同光速极度接近。电子绕着加速环朝一个方向运行,正电子朝相反方向运行。当它们碰撞时,产生新的粒子,粒子物理学家便分析其结果。正是在SPEAR,伯顿·里克特于1974年发现了粲夸克,马丁·珀尔于1076年发现了t轻子。这个太棒了。确实真的非常棒,我已经有点儿下决心让阿基米德去那里了,哪怕是横穿美国将他运过去。

SPEAR不再用于分裂原子了,而且不管怎样,我们可不想让速度为光速的百分之九十九点九九九九九九九八六的粒子轰击阿基米德手稿。相反,我们打算用光本身“轰击”或者说照亮它,SPEAR现在成了世界上最了不起的灯泡。为了解释这点,让我先给你讲讲艾萨克·牛顿著名的两条运动定律。第一定律说,每个处于匀速运动状态的物体,只要没有外力作用,将保持同一运动状态。在这里,即使同步加速器里的电子是以(极端高的)匀速运行,它们的运动状态不是均匀的;它们不在直线轨道上运动。事实上,它们的轨道被异常强大的磁场所弯曲。第三定律说,对于每个作用力,总有一个大小相等、方向相反的反作用力。那么,如果高能电子突然改变方向,会有什么事发生?--反作用力是什么?答案是电磁辐射--不断地大量地,从加速环向外发射,就好比一辆高速拐弯的卡车背后雨点般甩砸出来的西红柿一样。

对粒子物理学家而言,这种同步辐射是浪费的能量,是原子粉碎过程中一种麻烦的副产品。然而1970年代中期某一天,有人鼓起勇气问粒子物理学家,他们是不是能够实际“轻拍”一下加速环并获取发射出来的同步辐射?若干年来在SPEAR这个地方,X射线科学家如同寄生动物一般,充分利用主要用来粉碎原子的加速环产生的同步辐射。然而最终高能物理学家又转移到更大的机器上去了,从1990年以来,SPEAR一直专用于产生同步辐射。一个同步加速器产生的X射线束强度很大(就是说,有非常密集的光子)、非常准直(就是说,所有光子都对准同一个方向)而且高度偏振化(就是说,所有光子的电磁场在一个确定的平面上振荡)。换句话说,你在这里有一支X射线大军,所有士兵都踏着同一鼓点前进,而实验人员则是喊口号的指挥官。斯坦福同步辐射实验室(SSRL)是世界上最“高级的光源”之一。今天,全世界共有五十度个同步加速器在运转,而且还有更多正在建造。这些名字包括BESSY、Boomerang,、Diamond、Soleil、SPring-8以及SPEAR3 --后者是斯坦福同步辐射实验室的最新升级。

几条“光束线”从同步加速环接到各自独立的卫星实验室。指定给我们专用的是6-2号光束线。许多光束线带有两个实验站,这样当一个实验正在进行时,另一个可以作准备:SSRL的光束从来没有停工时间,因为“上机时间”是个非常宝贵的东西。实验站是以铅墙屏蔽的,当实验正在进行时,无人能够进入实验站。让那束射线打一下可不是什么好事情。当你在SSRL得到上机时间,你得到的是这两样:一个光束线和一个实验站。伊达克斯探针仪是一台商业仪器,设计思想是为了各式各样不同的用途,带有许许多多的软件包。而同步加速器只是一个光源。乌韦必须造一台仪器。

伊达克斯探针仪是以许多不同波长发射X射线,SSRL与这一点不同,为了研究铁或其它任一元素,乌韦可以将光束十分精确地调到最想要的波长。乌韦和阿比盖尔找到加拿大文物保护研究所的格里格·杨,在阿比盖尔的一份旧羊皮纸文件上做穷举法测试,以确定他的实验不会损伤羊皮纸。完成这些测试后,乌韦认识到他可以在对铁有响应的波长处提高光束强度。乌韦用特别设计的滤光器先将光束减弱。他用雷诺铝箔制作的滤光器对光束进行精调,他跟我保证说这种厨房用铝箔同样管用。他设计了X-Y平台,仔细计算了样品和探测器之间的距离。他建造了一个湿度室,这样当扫描进行时,由于湿度保持恒定,羊皮纸稿页不会改变形状。所有的电脑和工作站都放在实验站外面。每台电脑都负责不同的任务:一台记录光束的位置;另一台记录X-Y平台上样品的位置--如果平台停止不动,实验便会自动关机,以保护羊皮纸不受损伤。还有一台电脑记录扫描的数据,最后一台电脑负责转换文件格式,以便后处理软件使用,并且可以分发给古典学者。乌韦找了马丁·乔治帮忙编写电脑软件,以满足两个迥然不同的标准:第一这个软件必须足够先进能够精确地捕获数据;第二它必须足够简单能够让我来操作。我、阿比盖尔和麦克必须轮番上阵,而乌韦自己得控制扫描过程、照看“羊皮书”、偶尔精调一下光束。如果这个操作对我来说足够简单,那么麦克和阿比盖尔肯定不会有问题。但请相信我,这意味着真正简单。我们都必须上阵操作的原因是,实验要持续七天,每天二十四小时不停,我们必须三班倒。

这一切布置看起来不太专业化。实验站里到处是散乱的拆卸机械零件;实验站外看着就像一个废旧电器用品堆积场。然而我很快意识到,这恰恰是严肃的专业行动外表看起来的样子,因为外表不重要,而且在这个不寻常的地方,几乎每天都有新仪器需要改造,以满足千变万化的实验要求。

乌韦估计,扫描画有赝品的第81对开页正面的两栏之一,需要花费三十小时--比伊达克斯的仪器大约快了十七倍。阿比盖尔把对开页放到X-Y平台上,扫描便开始了。这过程完全让人着迷。扫描来回地移动,铁元素分布图慢慢地出现,一点点显出阿基米德文字。我们必须不停地注意消失的信号,因为光束的位置和强度会随时间变化(电子一天要喂三回)。如果变化确实发生,我们必须“用肘轻推”一下光束。我们不能一次扫描大块区域,否则文件变得太大。因此,麦克为我写下了同步加速器笨蛋用户指南,并贴在一台电脑上。这可是我头一次见到最难的准电脑程序代码:“按停止键;打开实验站;开灯;检查湿度;检查阿奇索引器;关灯;关上实验站;打开安全开关;按退出绘图机键;按退出光栅键;检查文件保存于目录/*.*;选择光栅键;按回车键;改变XY座标;按应用键;打开快门3开关;选择RASPLOT;选择像素1;按开始键。”

三十小时之后,我们得到了一栏文字,交给热维尔。热维尔解读了出来:我们达到了既定目标。我们向乌韦保证还会再回来,而且我们下次再来,要带上最重要、最棘手的稿页。


2006年3月

2006年3月,我们又回到SLAC呆了两个礼拜。这次我们带来了更多人。我们需要给光束配备更多人手,但同时也需要能干人:乌韦可以花费所有的时间不断完善只有他自己才明白的实验配置;鲍勃与大家分享他在X射线荧光成像方面多年的经验;基兹和罗杰在现场进行图像处理;阿比盖尔和华尔特博物馆文物保护科学家詹妮弗·吉娅彩携手合作。我和麦克俩人也都在场,尽可能地出力帮忙。

这一次,我们也带来了手稿的第一页。它就是热维尔和娜塔丽于2001年4月首次鉴定为含有《论浮体》的稿页,它也含有祷告书抄录者刻写铭文,包括日期1229年4月14日。这一页确实是残破不堪,伪色彩图像没有显出任何东西。

从扫描开始那一刻起,很明显,不寻常的事情出现了。实验站里那张火烧过、泥溅过、虫咬过的羊皮纸,在电脑屏幕上变成密密的、一行行整齐的希腊字符。我意识到,我们正在斯坦福同步加速器旁,一个又一个像素地,一行接一行地,看到了一幅铁元素的分布图,它将提供的是历史上不为人知的阿基米德《论浮体》的希腊文版本。基兹·诺克思将头几张图像用电子邮件发给了热维尔。他收到的是如下回复:

发信人:热维尔·内兹 [????:netz@stanford.edu]
发信日期:Mon 3/13/2006 12:32 AM
收信人:基兹·诺克思
抄送:奈杰尔·威尔逊;mbt.rbtoth@starpower.net; bergmann@slac.stanford.edu; 罗杰·伊斯顿;威廉·诺尔
主题:第1对开页反面第1栏

基兹谢谢你送来的图像。
第1对开页反面第1栏的X射线稿页真是太棒了。我附上的是这页反面第1栏第2-11行的翻译。
过去费了很大劲,我从旧的伪色彩图像中曾挤出三行半左右的文字,但现在我能够相当容易地读出整篇文字,同时也注意到过去根据伪色彩解读中有一两处错误。
热维尔。

这一页来源于《论浮体》中极长的最后一个命题,在一般人眼里这是阿基米德写过的最复杂的命题。它牵涉到一个形状多少有点类似船体的圆锥体部分,浸入水中稳定还是不稳定的条件。这同海伯格源自穆尔贝克的拉丁文有着显著的不同,而且在过去根本没有人注意到的地方,出现了一组图形。这份独一无二保存下来的阿基米德《论浮体》的希腊原文,于2006年3月13日被揭晓,这是在原文被擦掉然后重写之后过了七百七十七年。


送礼人

那个书尾版权也在这同一页上,当初约翰·劳登费了九牛二虎之力,从中得出祷告书抄写者将抄本定为1229年4月14日的日子。我发出以下邮件。

大家好:我们附上第1对开页反面下部的两张图像。“之前”是“羊皮书”刚到华尔特博物馆时拍的。“之后”是今天拍摄的:它是在SLAC拍的一张X射线荧光图像;这是在阿比盖尔·况特作了保护处理之后。它含有一些1229年4月14日写的文字。有人能由此提供更多细节吗?

我的朋友乔治·巴普洛夫第一个回复:

发信人:乔治·巴普洛夫
发信时间:Tue 3/14/2006 4:39 AM
收信人:威廉·诺尔
主题:书尾版权

威尔,你好!
[这]是约翰·波哥纳托斯(?)长老亲手写的。
第二纪,6737年4月14日星期六。
等着你得到奈杰尔·威尔逊的回信:他能够解读得更准。

在我们得到奈杰尔的回音之前,约翰·劳登先回了信:

发信人:约翰·劳登
发信时间:Thu 3/16/2006 10:31 AM
收信人:威廉·诺尔;乔治·巴普洛夫;奈杰尔·威尔逊;热维尔·内兹
主题:关于:书尾版权

刚从都柏林回来就收到这封信。现在变得这么容易辨认,实在令人惊讶。
第一印象是,名字(推敲乔治说的)是Iw(annou) iere(os) tou Murwna
我要证明Ioannes Myronas iereus是抄录人。
不过可能我应该先验证再沟通!
您们(太匆忙?)的
约翰

然后终于等到奈杰尔在星期天的肯定答复:

发信人:奈杰尔·威尔逊
发信时间:Sun 3/19/2006 7:32 AM
收信人:威廉·诺尔;乔治·巴普洛夫;约翰·劳登;热维尔·内兹
主题:关于:书尾版权

亲爱的威尔、约翰、热维尔等,
我同意约翰的建议,名字很可能是Myronas;最后一个字母可以是alpha并带重音。我已经让我一名希腊学生去查电话簿,看看这名字在希腊是否还用。(Mylonas是完全得到证实的。)
祝好!
奈杰尔

行了。几乎可以结案了。我们终于知道了是谁保存了阿基米德、希佩里德斯和其他人的文字。Ioannes (John) Myronas牧师在1229年4月4日完成他的抄录工作。就像所有的侦探故事一样,我们需要一个动机。那一年的4月14日恰好是星期日复活节的前一天。按照传统,那一天人们为了灵魂得到拯救,会向宗教机构捐赠礼物。这份礼物多不寻常啊。Ioannes不只是赎回了自己。时值基督复活周年纪念日,Ioannes Myronas将世上最伟大的重写本献给了世人,从而保藏了阿基米德的秘密。

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