A vékony röntgennyaláb letapogatja a legendás görög tudós és matematikus Archimedes írásait, egy rejtett szöveget, amely a legfontosabb ősi tudományos dokumentum lehet a reneszánsz óta. Mivel a Stanford Synchrotron sugárzási laboratóriumában egy nagy számítógépes monitoron halvány vonalak lépnek fel, alig tudom kitalálni a lambda görög levél kísérteties képét.
A San Francisco-i Exploratorium tudományos múzeum webes közvetítőjeként dokumentáltam a modern tudomány egyik legkifinomultabb eszközének ezt a kísérleti felhasználását, hogy egy 1000 éves, kecskebőrből készült könyvet megfejtsem. Az Archimedes Palimpsest néven ismert rövidítéssel, Archie rövidítéssel, szörnyen törékeny. A könyv 174 oldalának nagy része égett, és lila penész könnyek, lyukak és foltok foltoznak a felületükön. A pergamen kisebb, mint gondoltam, nem sokkal nagyobb, mint egy keménykötésű regény.
Csak azt akarom, hogy megpróbáljam, de a gépek zümmögése emlékeztet arra, hogy dolgozni kell. Mivel annyi időt töltöttem Archie környékén, a képalkotó csapat ma délután megadta a műszakvezető feladatát. Megvizsgálom a röntgenszkenner intenzitását, feljegyzem az időt, és rögzítem a hőmérsékletet és a páratartalmat a dokumentum közelében lévő környezeti monitorokról. Oldalain az Archimedes két műjének egyetlen ismert fennmaradt feljegyzése, és az eredeti görög nyelvű változat egyedüli verziója. Ezen túlmenően 14 oldal ritka kommentár található Arisztotelész traktátáján a kategorizálás logikájáról, és további 10 oldal van, amelyben két korábban ismeretlen beszédet írtak fel Hyperides, Athén szónok és a negyedik század politikusa bc-ből. Ezek többsége szabad szemmel láthatatlan. - eltakarják őket a penész, egy középkori pap írta, vagy csaknem egy modern hamisító elpusztította őket, akik nem ismerte fel valódi értéküket, és nem törődtek velük.
Lehet, hogy Archimedes a fürdőjéből való felkelés és meztelen futás miatt a Syracuse, egy görög városállam utcáin, a mai Szicília szigetén, az "Eureka" -val kiabálva. ("Megtaláltam.") A legenda szerint - és ez valószínűbb a legenda, mint a tény - a harmadik századi bc-matematikus éppen felfedezte, hogy részben az arany tisztaságát tudja megmérni az elmozdított vízmennyiség mérésével. Az Archimedest a saját időben, valamint a miénkben ünnepelték a matematika és a fizika gyakorlati alkalmazásaiért. A csavar, amelyet talált, még mindig mozgatja a vizet felfelé, a katapultok és más fegyverek pedig megvédték Siracusát a római betolakodókktól. (Syracuse végül a római ostrom alá esett, és Archimedet 75 éves korában megölte egy ellenséges katona - állítólag miután a homokba rajzolta a geometriai figurákat és bepattanott: „Ne zavarja a köröimet!”) pi. "Az Archimedes volt az ókori világ legnagyobb matematikusa" - mondja William Noel, a Baltimore-i Walters Művészeti Múzeum ősi kéziratának kurátora, valamint a palimpsest gondozásáért és olvasásáért a legjobban felelős személy. "Ő volt az első tudós, aki absztrakt matematikai elveket alkalmazott a körülötte lévő világban."
Archimedes írásait papirusz tekercsekre írta, amelyek eredeti példányai elvesztek. Munkáit azonban írástudók generációi hűen lemásolták, és valamikor az ötödik század végén, valószínűleg Konstantinápolyban ugrottak a kötött kecskebőr pergamenbe. A város nagy könyvtárait a keresztesek 1204-ben zsákmányolták, de az egyik pergamen, amelyet a 900-as években töltöttek, valahogy fennmaradt, és a Betlehem melletti keresztény kolostorba vitték el. 1229-ben egy görög pap, akinek szüksége volt pergamenre egy imakönyvhöz, leválasztotta az Archimedes kéziratát, lekaparta és lemosta az oldalakat, és liturgikus szöveget másolt az Archimedes írásainak tetejére egy palimpsesting néven ismert folyamatban (a görög palimpsestos szóból, ami azt jelenti: újra kaparom "). Ijesztőnek, mint amilyennek látszik, az eredeti szöveg valószínűleg nem maradt volna fenn, ha az író nem újrahasznosította volna, és az azt követő szerzetesek nem őrizték volna meg az imakönyvet - tudatában voltak annak, ami a szentírások alatt fekszik.
Ezeket az Archimédiai dolgokat lényegében elveszítették a történelemben 1906-ig, amikor egy dán klasszikus tudós, Johan Ludwig Heiberg felfedezte az ezeréves kéziratot egy konstantinápolyi görög ortodox kolostor könyvtárában. Heiberg felismerte, hogy az imádság alatti gyenge írások Archimédész gondolataiból származtak. Heibergnek megengedte, hogy sok oldalt fényképezzen, és tudományos cikkeket tett közzé azokról az írásokról, amelyeket képes volt megfejteni. De Heiberg nem tudott oldalt olvasni, és figyelmen kívül hagyta a rajzokat. Aztán, valamikor az I. világháború után, a palimpsest ismét eltűnt, rejtélyes körülmények között eltávolítottuk a könyvtárból - valószínűleg ellopták a kolostorból -, és úgy gondolják, hogy a 20. század nagy részében egy francia család kezében volt. 1998-ban újból felkerült, amikor az Egyesült Államokban egy névtelen magángyűjtő vásárolta a dokumentumot aukción 2 millió dollárért.
A palimpsest valószínűleg a nyilvánosságtól - és a tudósok kezétől - kimaradt volna, ha a Walters Művészeti Múzeum Noelének nem sikerült az eladóval kapcsolatba lépnie az új tulajdonosnal, és hozzáférést kérni hozzá. A kurátor örömmel meglepte, hogy a tulajdonos (aki anonim marad) személyesen átadta Noelnek és kollégáinak, hogy megőrizzék és tanulmányozzák a Waltersnél.
A palimpsest az évszázadban jelentősen romlott, mióta Heiberg Törökországban először megvizsgálta. A páratartalom ösztönözte a penész növekedését, és még több lyuk volt az oldalakon, mint korábban. A legrosszabb, hogy négyet aranylevelekkel festették le. Nyilvánvaló, hogy a könyv értéktelenné tétele érdekében egy előző tulajdonos palimpsest oldalakat használt egy megvilágított bizánci kézirat készítésére.
Az 1000 éves Archimedes Palimpsest szétválasztottuk, megtisztítottuk, stabilizáltuk és elemeztük. (George Steinmetz) Mielőtt elkezdték volna megfejteni Archie titkait, a Walters konzervatívjai, Abigail Quandt vezetésével, megkezdték a komoly feladatot a kár megállítása érdekében. Négy évbe telt, mire a könyvet szétszedték és megtisztították. Eközben ultraibolya fény és különféle technikák felhasználásával javították a képeket, a Johns Hopkins Egyetem, a Rochesteri Technológiai Intézet és más intézmények tudósai képesek voltak a kézirat körülbelül 80 százalékát feltárni. Reviel Netz, a Stanfordi Egyetem klasszikus professzora szerint ez a munka jelentősen hozzájárult Heiberg erőfeszítéseihez.
A dokumentum legfontosabb értekezését "A mechanikai tételek módszerének" hívják. Ebben az Archimedes az objektum kiegyensúlyozásának módját használja annak geometriai és fizikai tulajdonságainak meghatározására. Még ennél is fontosabb a módszer végtelenségének leírása, ezt a fogalmat már túl problematikusnak tartják az ókori görög matematikusok számára. A modern megértésünket Issac Newton és Gottfried Wilhelm von Leibniz finomították, amikor önállóan találták ki a számológépet. A palimpsestből a tudósok már tudják, hogy a végtelenséget Archimedes megértette 20 évszázaddal korábban.
Egy másik egyedülálló szöveg a "Gyomor", amely vitathatatlanul a kombinatorikáról szóló első értekezés, a matematika ága az elemek halmazán belüli szervezésével foglalkozik. Ebben a részben Archimedes egy puzzle-t ír le, amelyben egy négyzetet 14 szabálytalan darabokra vágnak. A puzzle megoldása abban rejlik, hogy hányszor lehet a darabokat négyzetre rendezni. Nem ismert, hogy Archimédus megoldotta-e a rejtvényt - ezek az oldalak elvesztek -, de a modern matematikusok meghatározták a választ: 17, 152.
Noel Walters művészeti múzeum csapata megfejtette a palimpszest nagy részét, de nem tudta átolvasni a hamisító aranyleveles festményét. A képbe került a Stanford Synchrotron Radiation Lab (SSRL). A laboratórium röntgenfelvételeket generál az erős elektronnyalábokból, amelyek egy 260 láb átmérőjű gyűrű körül futnak az ablakon kívüli, fánk alakú épületben, szinte a fénysebesség mellett. Néhány évvel ezelőtt, amikor egy független Exploratorium projekten dolgoztam, meglátogattam az SSRL-t, amikor Uwe Bergmann, egy német származású fizikus megállította a csoportomat az íves folyosón. Azt mondta nekünk, hogy egy olyan kísérleten dolgozik, amelyben a tinta pergamen kitettsége az SSRL röntgensugárjának van kitéve. Bergmann egy német magazinban olvasta a palimpszesztekről, és arra a következtetésre jutott, hogy az SSRL képes lenne vasat képezni az aranyfestmények alatti tintában. A Bergmann kísérlet abban a napban megmutatta nekem, hogy a nap meggyőzte őt arról, hogy technikája pergamenre képes működni - és gyakorlatilag fel-le ugrott izgalommal.
A rejtett tinta feltárása érdekében az olyan röntgen sugarak, amelyek nem egy emberi hajnál vastagabb sugarat képeznek, a pergamenre sztrájkolnak. Az energiájuk miatt a tinta egyes elemei fluoreszkálnak vagy világítanak. Az érzékelők felveszik az egyes elemek sajátos fluoreszcencia hullámhosszát, és egy számítógép konvertálja az adatokat számítógépes képekké. "A röntgen csak a pergamen elemét vigyázza" - mondja Bergmann. "Megfigyelheti a tintában lévő vasalót, függetlenül attól, hogy mi van a fölött vagy alatt."
Az elmúlt két évben az SSRL képalkotó kísérletei izgalmas új eredményeket hoztak, köztük az írásíró aláírását, aki először másolta a liturgikus szövegeket, és azt, hogy mikor készítette el (Ioannes Myronas, 1229. Április 29-én).
Most a tíznapos futás végén vagyunk. Beolvastuk a könyv egyik legnehezebb oldalát, az Archimedes "Mechanikai tételek módszerének" bevezetését, amelyet egy ülő szent aranylevelének hamisítása fedez fel. Az oldalon található ábra kritikus információkat tartalmaz arról, hogy az Archimedes hogyan gondolkodott a geometriai bizonyítékokról, Heiberg figyelmen kívül hagyott információiról. Ez az oldal második futtatása; Ahhoz, hogy több halvány vonalat lehessen kivonni a festmény alól, az érzékelőket úgy állítottuk be, hogy inkább a kalciumot, mint a vas képet imázsolják.
Néhány sikert már elértünk. A Stanford-i Reviel Netz azt mondta nekünk a hét elején, hogy először egyértelműen látta az egyik rajz címkét, amely az Archimedes "Mechanikai tételek módszerét" kíséri. A Netz szerint a címke egy régóta fennálló vitát rendezett a tudósok között arról, hogy mit tartanak hibának a diagramban.
Stanford után a palimpsest Abigail Quandt, a konzervatív kezét viszi vissza a Baltimore-i Walters Művészeti Múzeumba, ahol további képalkotó munkát végeznek, hogy az Athén szónokának, Hyperidesnek a szövegét felfedje, amely várhatóan új információkat fog tartalmazni. a görög demokrácia, az athéni jog és a társadalmi történelem alapjairól. A csoport elvárja, hogy munkáját valamikor 2008-ban befejezze, majd a dokumentum három hónapig látható lesz a Walters-ben és később más múzeumokban. A szöveget közzéteszik a tudósok és a hallgatók számára. "Amit az Archimedes Palimpsestnél találtunk, az az, hogy ez a könyv soha nem áll le feladni titkait" - mondja Noel. "Olyan, mintha nagy elme mellett dolgozunk; új dolgokra készteti a dolgokat - kezdve a középkori történelem anyáival és csavarjaival, a kalkulus és a fizika gyökeréig."
Mary K. Miller a Watching Weather társszerzője, valamint a san franciscoi Exploratorium írója és webes producer.
