Un sottile raggio di raggi X analizza gli scritti del leggendario scienziato e matematico greco Archimede, un testo nascosto che potrebbe essere il più importante documento scientifico antico scoperto dal Rinascimento. Mentre le linee deboli emergono su un grande monitor di computer presso il Synchrotron Radiation Laboratory di Stanford, riesco a malapena a distinguere l'immagine spettrale della lettera greca lambda.
Come produttore di Webcast per il museo scientifico Exploratorium di San Francisco, ho documentato questo uso sperimentale di uno degli strumenti più sofisticati della scienza moderna, per decifrare un libro di 1.000 anni fatto di pelle di capra. Conosciuto come Archimedes Palimpsest, soprannominato Archie in breve, sembra terribilmente fragile. I bordi della maggior parte delle 174 pagine del libro sono bruciati e lacrime, buchi e macchie di muffa viola punteggiano la loro superficie. La pergamena è più piccola di quanto pensassi, non molto più grande di un romanzo con copertina rigida.
Voglio semplicemente stupire, ma il ronzio dei macchinari mi ricorda che ho del lavoro da fare. Da quando ho trascorso così tanto tempo intorno ad Archie, il team di imaging mi ha dato il lavoro di supervisore del turno questo pomeriggio. Controllo l'intensità dello scanner a raggi X, prendo atto del tempo e registro la temperatura e l'umidità dai monitor ambientali vicino al documento. Nelle sue pagine è l'unico record sopravvissuto noto di due delle opere di Archimede e l'unica versione di un altro in greco originale. Inoltre, ci sono 14 pagine di rari commenti sul trattato di Aristotele sulla logica della categorizzazione e altre 10 pagine che registrano due discorsi precedentemente sconosciuti di Iperide, un oratore ateniese e un politico del quarto secolo aC La maggior parte di questi sono invisibili a occhio nudo —Sono stati oscurati dalla muffa, sovrascritti da un prete medievale o quasi distrutti da un falsario moderno che non riconosceva o si preoccupava del loro vero valore.
Archimede potrebbe essere meglio conosciuto per essersi alzato dal suo bagno e correre nudo per le strade di Siracusa, una città-stato greca su quella che oggi è l'isola di Sicilia, gridando "Eureka". ("L'ho trovato.") Secondo la leggenda - ed è più probabile la leggenda che i fatti - il matematico del terzo secolo a.C. aveva appena scoperto che poteva determinare la purezza dell'oro in parte misurando il volume di acqua che sposta. Archimede fu celebrato a suo tempo, così come il nostro, per le sue applicazioni pratiche di matematica e fisica. La vite che ha inventato muove ancora l'acqua in salita, e le catapulte e le altre armi che ha progettato hanno difeso Siracusa dagli invasori romani. (Alla fine Siracusa cadde sotto l'assedio romano e Archimede fu ucciso da un soldato nemico all'età di 75 anni - presumibilmente dopo aver disegnato figure geometriche nella sabbia e aver scattato: "Non disturbare i miei cerchi!") Ha anche stimato il valore di pi. "Archimede era il più grande matematico del mondo antico", afferma William Noel, curatore di antichi manoscritti al Walters Art Museum di Baltimora e la persona più responsabile della cura e della lettura del palinsesto. "È stato il primo scienziato ad applicare principi matematici astratti al mondo che lo circonda."
Archimede scrisse i suoi trattati su rotoli di papiro, i cui originali sono andati perduti. Ma le sue opere furono fedelmente copiate da generazioni di scribi e fecero il salto sulla pergamena rilegata di pelle di capra entro la fine del V secolo, probabilmente a Costantinopoli. Le grandi biblioteche di quella città furono saccheggiate dai crociati nel 1204, ma una pergamena, scritta nel 900, sopravvisse in qualche modo e fu nascosta in un monastero cristiano vicino a Betlemme. Nel 1229, un sacerdote greco che aveva bisogno di pergamena per un libro di preghiere smontò il manoscritto di Archimede, raschiò e lavò via le pagine e copiò il testo liturgico sopra gli scritti di Archimede in un processo noto come palinsesto (dalla parola greca palimpsesto, che significa " raschiato di nuovo "). Orribile come sembra adesso, probabilmente il testo originale non sarebbe sopravvissuto se lo scriba non lo avesse riciclato e i monaci successivi non avessero conservato il libro di preghiere - ignari di ciò che stava sotto le Scritture.
Questi trattati di Archimede furono sostanzialmente persi nella storia fino al 1906, quando uno studioso di classici danesi, Johan Ludwig Heiberg, scoprì il manoscritto millenario in una biblioteca in un monastero greco-ortodosso di Costantinopoli. Heiberg riconobbe che i deboli scritti sotto le preghiere provenivano dalla mente di Archimede. Ad Heiberg fu permesso di fotografare molte pagine e pubblicò articoli accademici su quegli scritti che era in grado di decifrare. Ma Heiberg non riuscì a leggere alcune pagine e ignorò i diagrammi. Poi, qualche tempo dopo la prima guerra mondiale, il palinsesto è scomparso di nuovo, rimosso dalla biblioteca in circostanze misteriose - forse rubato al monastero - e si ritiene che sia stato nelle mani di una famiglia francese per gran parte del 20 ° secolo. Riemerse di nuovo nel 1998, quando un collezionista privato anonimo negli Stati Uniti acquistò il documento all'asta per $ 2 milioni.
Il palinsesto avrebbe potuto rimanere fuori dalla vista del pubblico - e le mani degli studiosi - se il Noel del Walters Art Museum non fosse riuscito a contattare il nuovo proprietario, tramite l'agente di vendita, e richiederne l'accesso. Con grande sorpresa del curatore, il proprietario (che rimane anonimo) lo consegnò personalmente a Noel e ai suoi colleghi per la conservazione e lo studio al Walters.
Il palinsesto si era notevolmente deteriorato nel secolo da quando Heiberg lo esaminò per la prima volta in Turchia. L'umidità aveva stimolato la crescita di muffe e c'erano ancora più buchi nelle pagine di prima. Peggio ancora, quattro di loro erano stati coperti con dipinti a foglia d'oro. Apparentemente, nel tentativo fuorviato di rendere il libro più prezioso, un precedente proprietario aveva usato le pagine del palinsesto per creare un manoscritto bizantino illuminato.
Archimede Palimpsest, di 1.000 anni, è stato smontato, pulito, stabilizzato e analizzato. (George Steinmetz) Prima che potessero iniziare a decifrare i segreti di Archie, i conservatori di Walters, guidati da Abigail Quandt, iniziarono il minuzioso lavoro di fermare il danno. Ci sono voluti quattro anni per smontare il libro e pulirlo. Nel frattempo, usando la luce ultravioletta e varie tecniche per migliorare le immagini, gli scienziati della Johns Hopkins University, del Rochester Institute of Technology e di altre istituzioni sono stati in grado di rivelare circa l'80 percento del manoscritto. Secondo Reviel Netz, professore di classici all'università di Stanford, questo lavoro ha contribuito in modo sostanziale agli sforzi di Heiberg.
Il trattato più importante del documento si chiama "Il metodo dei teoremi meccanici". In esso, Archimede utilizza il modo in cui un oggetto può essere bilanciato per derivarne le sue proprietà geometriche e fisiche. Ancora più importante è la descrizione del metodo dell'infinito, un concetto a lungo considerato troppo problematico da comprendere per gli antichi matematici greci. La nostra moderna comprensione di ciò fu affinata da Issac Newton e Gottfried Wilhelm von Leibniz quando inventarono indipendentemente il calcolo. Dal più palinsesto, gli studiosi ora sanno che l'infinito era stato compreso da Archimede 20 secoli prima.
Un altro testo unico è lo "Stomachion", probabilmente il primo trattato di combinatoria, la branca della matematica che si occupa dell'organizzazione degli elementi all'interno degli insiemi. In questo passaggio, Archimede descrive un puzzle in cui un quadrato viene tagliato in 14 pezzi irregolari. La soluzione del puzzle sta nel determinare il numero di modi in cui i pezzi possono essere riorganizzati in un quadrato. Non è noto se Archimede abbia risolto il puzzle - quelle pagine sono andate perse - ma i matematici moderni hanno determinato la risposta: 17.152.
Il team del museo d'arte di Noel Walters decifrò la maggior parte dei palinsesti, ma non riuscì a leggere il dipinto a foglia d'oro del falsario. È qui che è entrato in scena lo Stanford Synchrotron Radiation Lab (SSRL). Il laboratorio genera raggi X da potenti fasci di elettroni che corrono attorno a un anello di 260 piedi di diametro nell'edificio senza finestre a forma di ciambella quasi alla velocità della luce. Un paio di anni fa, mentre stavo lavorando a un progetto di Exploratorium non correlato, stavo facendo un tour della SSRL quando Uwe Bergmann, un fisico di origine tedesca, fermò il mio gruppo nel corridoio curvo. Ci disse che stava lavorando a un esperimento che prevedeva di esporre la pergamena inchiostrata al raggio di raggi X dell'SSRL. Bergmann aveva letto del palinsesto su una rivista tedesca e aveva dedotto che l'SSRL sarebbe stato in grado di raffigurare il ferro nell'inchiostro sotto i dipinti d'oro. L'esperimento che Bergmann mi aveva mostrato quel giorno lo aveva convinto che la sua tecnica poteva funzionare su pergamena, e stava praticamente saltando su e giù per l'eccitazione.
Per rivelare l'inchiostro nascosto, i raggi X che formano un raggio non più spesso di un pelo umano colpiscono l'inchiostro sulla pergamena. La loro energia provoca la fluorescenza o la luminosità di alcuni elementi dell'inchiostro. I rivelatori rilevano la lunghezza d'onda distintiva di ogni elemento della fluorescenza e un computer converte i dati in immagini del computer. "I raggi X si preoccupano solo dell'elemento sulla pergamena", afferma Bergmann. "Puoi osservare il ferro nell'inchiostro indipendentemente da ciò che è sopra o sotto di esso."
Negli ultimi due anni, gli esperimenti di imaging di SSRL hanno fornito alcuni nuovi entusiasmanti risultati, tra cui la firma dello scriba che per primo ha copiato i testi liturgici e la data in cui lo ha fatto (Ioannes Myronas, 29 aprile 1229).
Ora siamo alla fine della corsa di dieci giorni. Abbiamo scannerizzato una delle pagine più difficili del libro, l'introduzione al "Metodo dei teoremi meccanici" di Archimede, che è coperto da una falsificazione a foglia d'oro di un santo seduto. Un diagramma sulla pagina contiene informazioni critiche su come Archimede ha pensato alle prove geometriche, informazioni che Heiberg ha ignorato. Questa è la seconda esecuzione di questa pagina; per estrarre più linee deboli da sotto il dipinto, i rivelatori sono stati sintonizzati sull'immagine del calcio, piuttosto che sul ferro.
Abbiamo già avuto qualche successo. Reviel Netz di Stanford ci ha detto all'inizio della settimana che era in grado di vedere chiaramente per la prima volta una delle etichette per un disegno che accompagna il "Metodo dei teoremi meccanici" di Archimede. L'etichetta, dice Netz, ha deciso una disputa di lunga data tra gli studiosi su ciò che hanno considerato un errore nel diagramma.
Dopo Stanford, il palinsesto verrà trasportato a mano dal conservatore Abigail Quandt al Walters Art Museum di Baltimora, dove subirà ulteriori lavori di imaging per rivelare più del testo di Hyperides, l'oratore ateniese, che dovrebbe contenere nuove informazioni sulle basi della democrazia greca, della legge ateniese e della storia sociale. Il team prevede di concludere il suo lavoro nel 2008, quindi il documento sarà esposto per tre mesi al Walters e successivamente in altri musei. Il suo testo sarà pubblicato per studiosi e studenti da esaminare. "Quello che abbiamo scoperto con Archimede Palimpsest è che questo libro non smette mai di rinunciare ai suoi segreti", afferma Noel. "È come lavorare con una mente grandiosa; sei fatto per pensare alle cose in modi nuovi, dalle basi della storia medievale alle radici del calcolo e della fisica."
Mary K. Miller è coautrice di Watching Weather e scrittrice e produttrice di siti web per Exploratorium a San Francisco.
