阿基米德的镜子

29 07 2009年

    公元前213年春天一个阳光灿烂的日子,罗马执政官马塞卢斯率领一支60艘战船的舰队,攻向西西里岛上的希腊城邦叙拉古。

    此时,迦太基统帅汉尼拔正带着大军在罗马大地上游荡。罗马军团不敢与之正面交锋,试图切断汉尼拔大军的补给线。叙拉古正是从汉尼拔的北非老家到意大利这条补给线上的关键港口。叙拉古原来一直与罗马结盟,在3年前汉尼拔大败罗马军团后,就倒向了迦太基。

    罗马拥有当时最强大的海军,每艘战舰有三层甲板,由150名桨手行驶,载着75名士兵,25名军官和水手。其中有8艘战船经过改造,每两艘连在一起,载着一架威力巨大的攻城机。罗马军队用它来攻城,几乎攻无不克。但是马塞卢斯知道这一次非同寻常,因为叙拉古城里住着古代世界最伟大的数学家和工程师阿基米德。阿基米德靠给政府设计武器获得报酬,因此得以衣食无忧地研究纯学术问题。

    当罗马战船驶近城墙时,它们遇到了阿基米德的第一种武器——巨大的投石机抛出大石头,向甲板、桅杆和水兵砸去。有的战船躲过了被砸沉的命运,驶得更近了,这时阿基米德的第二种武器派上了用场,小型的投石机从墙洞射出石头,虽然石头较小,但是速度更快,更密集,罗马水兵纷纷被击落水。有一些战船还是驶到了墙底下,开始攻城了。这时从墙头伸出一根根又长又粗的木梁,扔下沉重的铅块,把战船和攻城机砸烂。然后,罗马水兵见到了他们从未见过的奇怪武器:一架架起重机从墙后伸出来,晃动铁爪,钩住了船头,把战船垂直地吊起来,一松开铁爪,战船就被翻了个底朝天。马塞卢斯见了此情此景,感叹道:阿基米德在用我们的船从海里舀水。

    最后,神奇的一幕出现了。一群叙拉古士兵出现在墙头,一致地晃动手臂,一道白光射向一艘还在一箭之遥的战船,这艘船就被点燃了。然后又射向第二艘、第三艘……罗马战船一艘艘地烧了起来,马塞卢斯赶快下令撤退。在这场被马塞卢斯称为罗马舰队与阿基米德一个人的战争中,阿基米德取得了胜利。马塞卢斯必须另找攻占叙拉古的办法。

    这一切真的发生过吗?

    我们可以确定发生过这场战斗,而且罗马舰队被击退了。同样可以肯定的是阿基米德设计的武器在击退罗马人的战斗中发挥了关键作用。可靠的记载表明罗马舰队饱受石头、铅块的狂轰乱砸,也遭遇铁爪起重机的重创。但是早期的记载都没有提到阿基米德还用了能点燃战船的秘密武器,甚至根本就没有提到罗马战船起火了。

    到了公元2世纪后期,罗马诗人卢坎才首次说到阿基米德用科学办法把敌人的船只点燃。此时距离这次战斗已过了400年,而且卢坎也没有具体地说阿基米德用的什么办法,可能只是用了更普通一些的点火办法,例如向甲板抛掷装了硫磺、油脂、沥青的火罐。还要再过300年,才有一名希腊数学家首次记载,根据传统说法,阿基米德用镜子点燃了一箭之遥的敌人舰队。

    可见这个传统说法缺乏可靠的史料,很可能只是一个传说。这个传说有没有可能是真的呢?有一点是可以肯定的,阿基米德研究过光学,显然知道用凹面镜能够聚焦阳光。但是当时的技术是制造不出一面足够大的凹面镜的。替代办法是用很多面平面镜排列成一个抛物面,同样能够聚焦阳光。传说阿基米德就是这么设计的,让许多士兵人手一面镜子,排成了一个镜子阵。

    阿基米德掌握了足够的光学知识能设计出这种光学武器。但是这样的武器真的能派上用场吗?轻信的古人从不怀疑,文艺复兴之后就不同了。笛卡儿认为那是虚构的故事,而布封却在1747年用实验证明阿基米德能够办到。布封用168面20×15厘米的镜子聚焦阳光,点燃了大约50米外的木头。1973年,希腊科学家试图重现当时的情景。阿基米德时代古希腊人还不会生产玻璃镜子,只能用的是铜镜或磨光的盾牌。在雅典的一个海军基地,士兵们举起了70面1.5×1米的铜镜,瞄准了50米外的一艘小木船。起初,许多人没法聚焦,经过反复练习后,终于对准了,几秒钟后木船开始冒烟,很快就烧了起来。

    2005年10月,麻省理工学院的学生在校园里做了演示,把127面30×30厘米的镜子对准30米处的木船模型。对准大约10分钟,木头烧了起来,他们让它烧了一分钟再扑灭,在木板上烧出了一个洞。随后他们到旧金山,对停泊在海上的真木船做实验。这回用了300面镜子,让船舷冒烟、烤焦,有一个地方出现小火,持续燃烧了2个小时后只烧出了一个小洞。但是并没能点燃木船。

    这些实验结果不足以令人信服,用到实战上就更成问题了:叙拉古士兵如何知道要准确地把光线对准哪一点?即使目标被一致对准了,罗马战船怎么会保持静止一段时间让他们聚焦?浸泡在海水里的战船是否能像干木头那样被点燃?如果点燃了,火势很小,会不会很快就被船上的士兵扑灭?

    即使这一光学武器在理论上可行,在实战中也不实用,还不如发射火箭或用抛石机发射火团更好用。但是它听上去比火箭、抛石机神奇多了,更适合用来讲故事,传说于是出现。就算明知它不可信,人们还是会津津乐道,让它一直流传下去。

2009.7.27.

(《中国青年报》2009.7.29)


操作

文章信息

24篇回复 to “阿基米德的镜子”

29 07 2009年
laoma (16:56:33) :

50米外才能烧啊,原来以为船在好几公里外就被点着了

29 07 2009年
cl (18:08:10) :

29 07 2009年
付昆明 (19:29:43) :

这些似乎很科学的现象很容易使人相信,因为很少有人有独立思考的能力,也缺乏怀疑精神。

29 07 2009年
黄瓜 (20:03:56) :

如果是帆船,点燃帆布而引起大火还是可能的。被远距离点燃,恐慌效果一定很好。但这样神奇的事,当时就应该有详细的记载。只有后人的说法就不太可信了。

29 07 2009年
镜子 (20:21:52) :

点不着,晃眼睛总可以吧!

29 07 2009年
mrpanh (20:37:18) :

“这时从墙头伸出一根根又长又粗的木梁,扔下沉重的铅块,把战船和攻城机砸烂”
这是怎么做到的呢?如果是杠杆,守军一边的力臂应该短,用的力要更大才行,可当时只有人力吧。

29 07 2009年
工人 (23:33:16) :

“这时从墙头伸出一根根又长又粗的木梁,扔下沉重的铅块,把战船和攻城机砸烂”
这是怎么做到的呢?如果是杠杆,守军一边的力臂应该短,用的力要更大才行,可当时只有人力吧。

_____________
城里不缺人力吧?而且肯定是守军一边的力臂长啊~何况未必是杠杆,可能只是最简单的将铅块推下来而已吧~

30 07 2009年
长毛怪 (00:07:43) :

实际上是投石机、弩炮起了作用。
古希腊人的这些玩意,中国根本就没有。

30 07 2009年
金融炼金士 (00:20:36) :

长毛怪 (00:07:43) :

实际上是投石机、弩炮起了作用。
古希腊人的这些玩意,中国根本就没有。

新语丝怎么来了这种人?

30 07 2009年
tianzuo (01:40:40) :

叙拉古士兵如何知道要准确地把光线对准哪一点?即使目标被一致对准了,罗马战船怎么会保持静止一段时间让他们聚焦?浸泡在海水里的战船是否能像干木头那样被点燃?如果点燃了,火势很小,会不会很快就被船上的士兵扑灭?

1.这种光学武器不会只是一面简单的镜子。设计一个瞄准器不会难倒天才的阿基米德。
2.要瞄准目标一致,这只是指挥的问题,喊一声“第一艘船,左帆!”,并不困难。
3.古代用的大多是帆船,船帆是干的,着火不难。另外,士兵身上的衣服、毛发一样有可能着火。木头燃点高达四五百度,麻省理工学院的学生居然能将它点燃,说明了它的威力。其实空气温度只要达到八九十度,战船上的士兵就已经无法活命,达到了杀敌的目的。
4.麻省理工学院的学生只是用了300面镜子。但是在战场上,发动妇女儿童,同时控制上千面镜子,很容易就可以做到。小时候玩聚光镜烧蚂蚁,聚焦点只需缓缓扫过,一只只蚂蚁即已烧焦冒烟翻倒。如果上千面大镜子,聚焦点扫过海面的舰队,有烧蚂蚁般的效果,并不奇怪。

这个武器的致命缺点其实是太阳。阴天或者晚上,这个武器就无效了。也许,这就是为什么古代这种武器没有流行的原因。但不流行,并不代表它没有使用过。

30 07 2009年
hyl (03:23:36) :

现在需要方舟子这样的知识(科学)科普者和警察。

30 07 2009年
andrew (03:44:21) :

电影赤壁里,有用磨得雪亮的盾牌晃得人仰马翻得镜头。做为电影还是好玩的。
本来古人都承认小说家言,不可当真。但一旦成为文字,慢慢成为经典,后来一些人不肯那么轻松一读,反而成为事证,一点不好玩。
那些成功学之类的,最喜欢列举那些例子了。
比如温水煮青蛙,不要说是成功学了,很多管理类的书籍更是用来说明道理,本来道理也许是对的,故事也许是精彩的,当寓言用用也许是不错的,可是,可是,当成真的,不好玩。
还不如象庄子那样:)
越说越多,比如有一个管理类书常用,有时候,我也讲讲的,某日本企业家,用小锤子一点点敲大挂轮吧,敲了半个小时后,大挂轮旋转起来,越来越快,这好像是有名的《从优秀到卓越》一个重要故事吧?能不能当真,我就一直怀疑。不过确实没有动脑子去推敲过:)

30 07 2009年
无量僧 (13:19:45) :

随便动动脑子就该知道这是传说是童话,童话有真实的吗?不要太较真,相信成年人都懂。你破坏一个完美的童话不会有人把你当英雄,只会觉得你无聊。科学上你没错,情感上说你很恶毒。

30 07 2009年
shuser (17:19:51) :

其实不用考虑船是否会燃烧,如此强的光,人眼一看,立即就会瞎了。还敢进攻??

30 07 2009年
小猫睡饱饱 (18:55:59) :

阿基米德都被揪出来批斗了,嘿嘿

31 07 2009年
黄瓜 (02:34:09) :

只不过是辨析跟阿基米德有关的一个事实,小猫睡饱饱怎么会理解成批斗阿基米德呢?

31 07 2009年
小左 (07:27:05) :

其实这个很有创意的作战方法,虽然不能完全打败敌人,但最起码可以给敌人以强烈的震慑。
这可是智慧的力量,科学的力量,是智慧的结晶啊。

1 08 2009年
问号 (04:21:21) :

方老师,一直想问你一个问题:我们中的很多人都怕蛇,因为它让人毛骨悚然,有时可以短时间内毙命!因此我们对蛇有一种由衷的恐惧。
如果我们旅途中遇到蛇或者被蛇咬了应该怎样科学的处置?比如遇到蛇拦路,特别是毒蛇,我们是转身跑,还是与它对峙,如果对峙它反而步步紧逼哪?电影中主人公昏迷醒来之后发现自己身上有了一条毒蛇,他们处置方式要么置之不理让它自然离去,要不突然抓住毒蛇扔到一边去!还有如果你想从一群蛇(请允许我这么说)中救出某人或拿东西,比如在电影《变种蛇患》中,女博士斯万森从蛇群中拿抗蛇毒素时为避免惊动蛇而轻手轻脚的在蛇群中穿梭。这可行吗?蛇为什么不会认为这也是对它的一种威胁而攻击呢?
在丛林野外徒步旅行时选择用木棍敲击前方野草林木以达到打草惊蛇的目的是否可行?
谢谢方老师,我在网上也查过,不过有点迷糊!

1 08 2009年
陈林 (10:34:46) :

从新浪看过来的!
我们常常有些人会犯一个人云亦云的错误!

比如,某个人说,在冰箱里,热水比冷水先结冰,就有很多人相信这件事,相信是因为从来没去做过,(当然我也没做过这个试验!原因是没有愿意跟我赌这件事!)从不用科学的方法去考察一下自己的大脑,我估计那些人的脑子里没有沟回,光滑得象果冻一样!

再比如,所谓的怪坡,他NN的,明明是视觉误差,可是还要找些所谓的砖家来骗人!说得神乎其神的!

再比如水变油的事情,连很有名气的都认为那是真的,所以那些文人编辑啊,我真想去掴他几巴掌!

andrew (03:44:21) :
讲的那个关于什么某日本企业家,用小锤子一点点敲大挂轮吧,敲了半个小时后,大挂轮旋转起来,越来越快,这好像是有名的《从优秀到卓越》一个重要故事吧?的故事,是更正一下,应是摆动吧,不是旋转,那么摆动的频率是一般不变的,只是摆幅变大,但是这个故事 一点也不适合所有的在职场的人,因为讲这个故事的只是一个专门讲故事的并以讲故事为生的砖家,你如果在某一个岗位上十年磨一剑,早就被老板给炒了,那为什么要讲这个故事呢,无非是老板们的一种愚民政策,其目的就是让员工们认真做事,并许给你一个画的饼罢了!现在市场上很多的励志的书,其实多数是一种愚弄人的书,所以不要信!

一个失去独立思考能力或动力的人,还叫有吗?

1 08 2009年
kaka (23:22:13) :

我觉得方大师应该批一批宗教。基督教就不必了,用脚想也不会是真的,但是原始的佛教应该批一批,否则很有杀伤力。

4 08 2009年
付强 (01:42:00) :

呵呵,阿基米德的机械比起诸葛亮的流牛木马还是差远了!

4 08 2009年
付强 (01:49:36) :

kaka说的有道理!
现在佛教在国内很流行,在娱乐界据说还有很多“弟子”。
有意思的是,佛教人士不承认佛教是宗教,而自称是佛学。
有一次,我在一个佛教名山旅游,导游是位年轻的女士,自称在佛学院学习过,一路上不停地给我们灌输佛教的神通广大。
我就问:像我们这些不信佛的人,佛祖会保佑吗?
她脱口而出:你想得美,不信佛还想让佛祖保佑,哪有这样的好事?
我当时就笑了,她也知道失言,就不再啰嗦了。

17 08 2009年
wayilght (08:41:10) :

如果你在高速公路上开车的话,别人用几百面镜子反射阳光对准你。那么你的结果是什么?会不会是汽车爆炸起火?然后别人就以讹传讹的说你的汽车是被镜子反射的阳光给烧着火的。然后你再反驳说镜子反射的阳光是不可能把汽车点着火的。。。都有点常识性的眼光行不?一艘战舰被几百面镜子照着,水手还能干活么?舵手还能稳住方向么?说不定几艘战舰就相撞了。如果船上有易燃物品的话,说不定就被水手不小心给弄着火了。

28 08 2009年
堂堂 (04:49:02) :

这篇文章强调的是不可能聚焦射穿木船,如果大家要质疑,就要质疑那个实验的代表性,就是300个镜子能否代表当时情况。旁征博引只是岔开话题。

留言

您可以用这些标签 : <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <code> <em> <i> <strike> <strong>

CAPTCHA Image
*