Ohut röntgensäde skannaa legendaarisen kreikkalaisen tutkijan ja matemaatikon Archimedesin kirjoituksia, piilotetun tekstin, joka saattaa olla tärkein muinainen tieteellinen asiakirja, joka on löydetty renessanssin jälkeen. Kun Stanfordin Synchrotron-säteilylaboratoriossa esiintyy heikkoja linjoja suurelle tietokonemonitorille, voin tuskin tehdä kreikkalaisen lambdan kirjeen kummituskuvan.
San Franciscon Exploratorium-tiedemuseon Webcast-tuottajana olen dokumentoinut tämän modernin tieteen hienostuneimpien työkalujen kokeellista käyttöä, jotta salataan 1000-vuotias vanha vuohennahkainen kirja. Archimedes Palimpsest, nimeltään Lyhenne Archie, näyttää siltä, että se on erittäin herkkä. Suurimman osan kirjan 174 sivusta reunat ovat palanneet, ja violetin muotin kyyneleet, reikät ja täplät pistävät pinnansa. Pergamentti on pienempi kuin luulin sen olevan, ei paljon suurempi kuin kovakantinen romaani.
Haluan vain taistella, mutta koneiden nöyrä muistuttaa minua siitä, että minun on tehtävä töitä. Koska olen viettänyt niin paljon aikaa Archie'n ympärillä, kuvantamisryhmä on antanut minulle iltapäivällä vuoropäällikön tehtävän. Tarkastelen röntgenskannerin voimakkuutta, panen merkille ajan ja rekisteröin lämpötilan ja kosteuden asiakirjan lähellä olevista ympäristömittarista. Sen sivuilla on ainoa tiedossa oleva säilynyt arkisto kahdesta Archimedesin teoksesta ja ainoa versio toisesta alkuperäisen kreikan kielellä. Lisäksi on 14 sivua harvinaisia kommentteja Aristoteleen tutkielmasta luokitteluperusteisesta logiikasta ja vielä 10 sivua, jotka tallentavat kaksi aikaisemmin tuntematonta puhetta Hyperidesista, ateenalaisen puhujan ja neljännen vuosisadan poliitikosta, eKr. Suurin osa näistä on paljain silmin näkymättömiä. - heidät on peitetty muotilla, kirjoittanut keskiaikainen pappi tai melkein tuhonnut moderni väärentäjä, joka ei tunnistanut heidän välitöntä arvoaan tai välitä niistä.
Archimedes tunnetaan parhaiten siitä, että hän nousee kylpylästään ja juoksee alastomana Kreikan kaupunginvaltion Syracuse-kaduilla nykyisellä Sisilian saarella ja huutaa "Eureka". ("Olen löytänyt sen.") Legendan mukaan - ja se on todennäköisemmin legenda kuin tosiasia - kolmannen vuosisadan bc-matemaatikko oli juuri huomannut, että hän pystyi määrittämään kullan puhtauden osittain mittaamalla sen syrjäyttämän vesimäärän. Archimedes juhlitaan omassa ajassaan, samoin kuin meidänkin, hänen matemaattisten ja fysiikan käytännön sovellustensa puolesta. Hänen keksimänsä ruuvi liikuttaa edelleen vettä ylämäkeen, ja hänen suunnittelemansa katapultit ja muut aseet puolustivat Syrakusa Rooman hyökkääjiltä. (Syrakusa lopulta joutui Rooman piirityksen alle, ja vihollissotilas tappoi Archimedeksen 75-vuotiaana - oletettavasti sen jälkeen, kun hän oli piirtänyt geometriset luvut hiekkaan ja napsahtanut: "Älä häiritse piirejäni!") Hän arvioi myös pi. "Archimedes oli muinaisen maailman suurin matemaatikko", sanoo William Noel, Baltimoren Waltersin taidemuseon muinaisten käsikirjoitusten kuraattori ja henkilö, joka on vastuussa palimpsestin hoidosta ja lukemisesta. "Hän oli ensimmäinen tiedemies, joka sovelsi abstrakteja matemaattisia periaatteita ympäröivään maailmaan."
Archimedes kirjoitti tutkielmansa papyruserullille, joiden alkuperäiskappaleet ovat kadonneet. Mutta kirjoittajat sukupolvet kopioivat hänen teoksensa uskollisesti ja tekivät harppauksen sidotun vuohennahan pergamenttiin jostain viidennen vuosisadan lopulla, todennäköisesti Konstantinopolissa. Ristiretkeläiset ryöstivät kaupungin suurenmoiset kirjastot vuonna 1204, mutta yksi 900-luvulla leikattu pergamentti säilyi jotenkin ja vietiin pois Betlehemin lähellä sijaitsevaan kristilliseen luostariin. Vuonna 1229 kreikkalainen pappi, joka tarvitsi pergamenttia rukouskirjaan, erotti Archimedesin käsikirjoituksen, kaavitti ja pestiin sivut pois ja kopioi liturgisen tekstin Archimedeksen kirjoitusten päälle prosessissa, jota kutsutaan palimpsestiksi (kreikkalaisesta sanasta palimpsestos, joka tarkoittaa " kaavittu uudelleen "). Pelottava, kuten nyt näyttää, alkuperäinen teksti ei todennäköisesti olisi säilynyt, ellei kirjanpitäjä ole kierrättänyt sitä ja seuraavat munkit eivät olisi säilyttäneet rukouskirjaa - tietämättä mitä pyhien kirjoitusten alla oli.
Nämä Archimedes-tutkielmat hävisivät pääosin historiaan vuoteen 1906 saakka, kun tanskalainen klassikkotutkija Johan Ludwig Heiberg löysi tuhannen vuoden vanhan käsikirjoituksen Kreikan ortodoksisen luostarin kirjastosta Konstantinopolissa. Heiberg tunnusti, että rukouksien alla olevat heikot kirjoitukset tulivat Archimedeksen mielestä. Heibergin annettiin kuvata monia sivuja, ja hän julkaisi tieteellisiä artikkeleita kirjoituksista, jotka hän pystyi salaamaan. Mutta Heiberg ei pystynyt lukemaan joitain sivuja, ja hän jätti kaaviot huomioimatta. Sitten, joskus ensimmäisen maailmansodan jälkeen, palimpsest katosi jälleen, poistettiin kirjastosta salaperäisissä olosuhteissa - mahdollisesti varastettiin luostarista - ja sen uskotaan olleen ranskalaisen perheen käsissä suuren osan 1900-luvusta. Se kasvoi uudelleen vuonna 1998, kun tuntematon yksityinen keräilijä Yhdysvalloissa osti asiakirjan huutokaupassa 2 miljoonalla dollarilla.
Palimpsest olisi saattanut olla poissa julkisesta näkökulmasta - ja tutkijoiden käsissä - jos Waltersin taidemuseon Noel ei olisi onnistunut ottamaan yhteyttä uuteen omistajaan myyntiedustajan välityksellä ja pyytämään pääsyä siihen. Kuraattorin iloiseksi yllätykseksi omistaja (joka pysyy nimettömänä) toimitti sen henkilökohtaisesti Noelille ja hänen kollegoilleen säilyttämistä ja opiskelua varten Waltersissa.
Palimpsest oli heikentynyt huomattavasti vuosisadan kuluttua siitä, kun Heiberg tutki sen ensimmäisen kerran Turkissa. Kosteus oli vauhdittanut homeen kasvua, ja sivuilla oli entistä enemmän reikiä. Pahinta, että neljä heistä oli päällystetty kultalehden maalauksilla. Ilmeisesti virheellisessä yrityksessä tehdä kirja arvokkaammaksi, entinen omistaja oli käyttänyt palimpsest-sivuja valaistun Bysantin käsikirjoituksen väärentämiseen.
1000-vuotias Archimedes Palimpsest erotettiin, puhdistettiin, stabiloitiin ja analysoitiin. (George Steinmetz) Ennen kuin he pystyivät aloittamaan Archie'n salaisuuksien salauksen, Waltersin konservaattorit, joita johti Abigail Quandt, aloittivat huolellisen vahingon pysäyttämisen. Kirjan erottaminen ja siivoaminen kesti neljä vuotta. Samaan aikaan käyttämällä ultraviolettivaloa ja erilaisia tekniikoita kuvien parantamiseksi, Johns Hopkinsin yliopiston, Rochester Institute of Technologyn ja muiden instituutioiden tutkijat pystyivät paljastamaan noin 80 prosenttia käsikirjoituksesta. Stanfordin yliopiston klassikkoprofessorin Reviel Netzin mukaan tämä työ lisäsi huomattavasti Heibergin pyrkimyksiä.
Asiakirjan tärkein tutkielma on nimeltään "Mekaanisten lauseiden menetelmä". Siinä Archimedes käyttää tapaa, jolla esine voidaan tasapainottaa, saadakseen sen geometriset ja fysikaaliset ominaisuudet. Vielä tärkeämpää on menetelmän kuvaus äärettömyydestä, käsitettä, jota pidetään pitkään liian ongelmallisena muinaiskreikkalaisten matemaatikkojen ymmärtää. Issac Newton ja Gottfried Wilhelm von Leibniz jalostivat nykyaikaista ymmärrystämme siitä, kun he itsenäisesti keksivät laskennan. Palimpsestistä tutkijat tietävät nyt, että Archimedes ymmärsi loputtomuuden 20 vuosisataa aikaisemmin.
Toinen ainutlaatuinen teksti on "Stomachion", väitetysti ensimmäinen käsikirja kombinatorismista, matematiikan haara, joka liittyy elementtien organisointiin sarjoissa. Tässä kohtaa Archimedes kuvaa palapelin, jossa neliö leikataan 14 epäsäännölliseksi kappaleeksi. Palapelin ratkaisu on määrittää kuinka monta tapaa kappaleet voidaan järjestää takaisin neliöksi. Ei tiedetä, ratkaisivatko Archimedes palapelin - nuo sivut ovat kadonneet -, mutta nykyaikaiset matemaatikot ovat päättäneet vastauksen: 17, 152.
Noelin Waltersin taidemuseon tiimi purki suurimman osan palimpsestistä, mutta ei voinut lukea väärentäjän kultalehden maalausta. Sieltä Stanford Synchrotron Radiation Lab (SSRL) tuli kuvaan. Laboratorio tuottaa röntgensäteitä voimakkaista elektronisuihkuista, jotka kiertävät ikkunaton, donitsimuotoinen rakennus 260 jalkan halkaisijan renkaan ympärillä melkein valon nopeudella. Pari vuotta sitten työskennellessäni etuyhteydettömässä Exploratorium-projektissa kävin SSRL-kiertueella, kun saksalaissyntyinen fyysikko Uwe Bergmann lopetti ryhmäni kaarevassa käytävässä. Hän kertoi työskentelevänsä kokeilun yhteydessä, joka kosketti mustetta pergamenttia SSRL: n röntgensäteeseen. Bergmann oli lukenut palimpsestistä saksalaisessa lehdessä ja päätellyt, että SSRL pystyisi kuvaamaan rautaa musteessa kultamaalausten alla. Koe Bergmann osoitti minulle, että päivä oli vakuuttanut hänet siitä, että hänen tekniikansa voisi toimia pergamentissa - ja hän käytännössä hyppäsi jännityksessä ylös ja alas.
Piilotetun musteen paljastamiseksi röntgenkuvat, jotka muodostavat säteen, joka ei ole paksumpi kuin ihmisen hiukset, lyövät mustetta pergamenttiin. Niiden energia aiheuttaa tiettyjen musteen elementtien fluoresoivan tai hehkua. Ilmaisimet poimivat kunkin elementin ominaisen fluoresenssin aallonpituuden, ja tietokone muuntaa datan tietokonekuvaksi. "Röntgensäteet välittävät vain pergamentin elementistä", Bergmann sanoo. "Voit tarkkailla musteen rautaa riippumatta siitä, mikä on sen ylä- tai alapuolella."
Kahden viime vuoden aikana SSRL: n kuvantamiskokeet ovat antaneet joitain mielenkiintoisia uusia tuloksia, mukaan lukien kirjoittajan allekirjoitus, joka ensin kopioi liturgiset tekstit, ja päivämäärä, jolloin hän teki sen (Ioannes Myronas, 29. huhtikuuta 1229).
Nyt olemme kymmenen päivän juoksun lopussa. Olemme skannanneet yhden kirjan vaikeimmista sivuista, johdannon Archimedesin "Mekaanisten lauseiden menetelmälle", joka peitetään istuvan pyhimyksen kultalehden väärentämisellä. Sivun kaavio sisältää kriittistä tietoa siitä, kuinka Archimedes ajatteli geometrisiä todisteita, Heiberg sivuutti tiedot. Tämä on tämän sivun toinen ajo; saadaksesi enemmän heikkoja viivoja maalauksen alapuolelta, ilmaisimet on viritetty kuvaamaan kalsiumia eikä rautaa.
Meillä on jo ollut menestys. Stanfordin Reviel Netz kertoi meille aiemmin viikolla, että hän näki ensimmäistä kertaa selvästi yhden piirustuksen tarroista, joka liittyy Archimedesin "Mekaanisten lauseiden menetelmä" -kuvaan. Etz, Netz sanoo, päätti tutkijoiden keskuudessa pitkäaikaisen kiistan siitä, mitä he pitivät kaaviovirheenä.
Stanfordin jälkeen konservaattori Abigail Quandt kuljettaa palimpsestin käsin takaisin Baltimoressa sijaitsevaan Waltersin taidemuseoon. Siellä tehdään lisää kuvantamistyötä paljastaakseen enemmän Ateenan välittäjän Hyperidesin tekstiä, jonka odotetaan sisältävän uutta tietoa Kreikan demokratian, Ateenan lain ja sosiaalisen historian perusteista. Ryhmä odottaa valmistavansa työnsä joskus vuonna 2008, sitten asiakirjaa voidaan näyttää kolmen kuukauden ajan Waltersissa ja myöhemmin muissa museoissa. Sen teksti julkaistaan tutkijoille ja opiskelijoille. "Mitä olemme löytäneet Archimedes Palimpsestin kanssa, on, että tämä kirja ei koskaan lakkaa luovuttamasta salaisuuksiaan", Noel sanoo. "Se on kuin työskentely suurella mielellä; olet saanut ajattelemaan asioita uudella tavalla - keskiaikaisen historian muttereista ja pultista aina laskennan ja fysiikan juuriin asti."
Mary K. Miller on Watching Weather -kirjailija ja San Franciscon Exploratoriumin kirjailija ja web-tuottaja.
