阿基米德的鏡子

方舟子

公元前213年春天，一個陽光和煦的日子，羅馬執政官馬塞盧斯率領一支60艘戰船的艦隊，攻向西西里島上的希臘城邦敘拉古。

此時，迦太基統帥漢尼拔正帶著大軍在羅馬大地上游蕩。羅馬軍團不敢與之正面交鋒，試圖切斷漢尼拔大軍的補給線。敘拉古正是從漢尼拔的北非老家到意大利這條補給線上的關鍵港口。敘拉古原來一直與羅馬結盟，在3年前漢尼拔大敗羅馬軍團后，就倒向了迦太基。

羅馬擁有當時最強大的海軍，每艘戰艦有三層甲板，由150名槳手行駛，載著75名士兵，25名軍官和水手。其中有8艘戰船經過改造，每兩艘連在一起，載著一架威力巨大的攻城機。羅馬軍隊用它來攻城，幾乎攻無不克。但是馬塞盧斯知道這一次非同尋常，因為敘拉古城里住著古代世界最偉大的數學家和工程師阿基米德。阿基米德靠給政府設計武器獲得報酬，因此得以衣食無憂地研究純學術問題。

當羅馬戰船駛近城墻時，它們遇到了阿基米德的第一種武器——巨大的投石機拋出大石頭，向甲板、桅桿和水兵砸去。有的戰船躲過了被砸沉的命運，駛得更近了，這時阿基米德的第二種武器派上了用場，小型的投石機從墻洞射出石頭，雖然石頭較小，但是速度更快、更密集，羅馬水兵紛紛被擊落水中。有一些戰船還是駛到了墻底下，開始攻城了。這時從墻頭伸出一根根又長又粗的木梁，扔下沉重的鉛塊，把戰船和攻城機砸爛。然后，羅馬水兵見到了他們從未見過的奇怪武器：一架架起重機從墻后伸出來，晃動鐵爪，鉤住了船頭，把戰船垂直地吊起來，一松開鐵爪，戰船就被翻了個底朝天。馬塞盧斯見此情景，不禁悲嘆道：阿基米德在用我們的船從海里舀水。

最后，神奇的一幕出現了。一群敘拉古士兵出現在墻頭，一致地晃動手臂，一道白光射向一艘還在一箭之遙的戰船，這艘船立刻被點燃了。然后又射向第二艘、第三艘……羅馬戰船一艘艘地燒了起來，馬塞盧斯趕快下令撤退。在這場被馬塞盧斯稱為羅馬艦隊與阿基米德一個人的戰爭中，阿基米德取得了勝利。馬塞盧斯必須另找攻占敘拉古的辦法。

這一切真的發生過嗎?

我們可以確定發生過這場戰斗，而且羅馬艦隊被擊退了。同樣可以肯定的是阿基米德設計的武器在擊退羅馬人的戰斗中發揮了關鍵作用。可靠的記載表明羅馬艦隊飽受石頭，鉛塊的狂轟亂砸，也遭遇鐵爪起重機的重創。但是早期的記載都沒有提到阿基米德還用了能點燃戰船的秘密武器，甚至根本就沒有提到羅馬戰船起火的事。

到了公元2世紀后期，羅馬詩人盧坎才首次說到阿基米德用科學辦法把敵人的船只點燃。此時距離這次戰斗已過去了400年，而且盧坎也沒有具體說明阿基米德用的什么辦法，可能只是用了更普通一些的點火辦法。例如向甲板拋擲裝了硫磺、油脂、瀝青的火罐。再過300年，才有一名希臘數學家首次記載，根據傳統說法，阿基米德用鏡子點燃了一箭之遙的敵人艦隊。

這個傳說有沒有可能是真的呢?輕信的古人從不懷疑，文藝復興之后就不同了。笛卡爾認為那是虛構的故事，而布封卻在1747年用實驗證明阿基米德能夠辦到。布封用168面20×15厘米的鏡子聚焦陽光，點燃了大約50米外的木頭。1973年，希臘科學家試圖重現當時的情景。阿基米德時代古希臘人還不會生產玻璃鏡子，用的只能是銅鏡或磨光的盾牌。在雅典的一個海軍基地，士兵們舉起了70面1.5×1米的銅鏡，瞄準了50米外的一艘小木船。起初，許多人沒法聚焦，經過反復練習后，終于對準了，幾秒鐘后木船開始冒煙，很快就燒了起來。

2005年10月，麻省理工學院的學生在校園里做了演示，把127面30×30厘米的鏡子對準30米處的木船模型。對準大約10分鐘，木頭燒了起來，他們讓它燒了一分鐘再撲滅，在木板上燒出了一個洞。隨后他們到舊金山，對停泊在海上的真木船做實驗。這回用了300面鏡子，讓船舷冒煙、烤焦，有一個地方出現小火，持續燃燒了兩個小時后只燒出了一個小洞。但是并沒能點燃木船。

這些實驗結果不足以令人信服，用到實戰上就更成問題了：敘拉古士兵如何知道要準確地把光線對準哪一點?即使目標被一致對準了，羅馬戰船怎么會保持靜止一段時間讓他們聚焦?浸泡在海水里的戰船是否能像干木頭那樣被點燃?如果點燃了，火勢很小，會不會很快就被船上的士兵撲滅?

即使這一光學武器在理論上可行，在實戰中也不實用，還不如發射火箭或用拋石機發射火團更好用。但是它聽上去比火箭、拋石機神奇多了，更適合用來講故事，傳說于是出現。就算明知它不可信，人們還是會津津樂道，讓它一直流傳下去。

(大浪淘沙摘自中青網安玉民圖)