“海盗”的“指南针”

几千年前，维京航海家可能带着被称为“日本长石”的晶体在挪威和格陵兰岛之间航行。

资料来源:bettmann/gettymages

维京航海家统治了北大西洋几个世纪，勇敢地面对充满冰山的公海。他们航行数千公里到冰岛和格陵兰的定居点，都没有指南针。特别是考虑到这片海域经常被厚厚的乌云和浓雾所笼罩，他们如何能完成这样的壮举一直困扰着科学家们。现在，一个研究小组找到了答案——基于计算机模拟和传说中的水晶。

几十年来，研究人员一直认为神秘的“日本长石”——维京传说中提到的东西，如“奥拉夫的过去传说”，对在没有阳光的天空中航行至关重要。传说中的螺旋石可以识别太阳的位置，即使它被云遮住了。然而，在被杀害的几艘维京船上，还没有发现类似的石头。"事实上，这些都是猜测。"英国诺丁汉大学的生物化学家斯蒂芬·哈丁没有参与这项研究，他说。但他指出了日本长石的可能证据，包括在一艘16世纪英国船只的助航设备附近发现的一种粗糙的白色晶体。他补充说，这没有什么不合理的。英国水手可能从维京人那里学到了航海技能，他们生活在同一水域，几个世纪前入侵了不列颠群岛。

在新的时代，水晶导航不是一派胡言。几种矿物，尤其是超纯净的方解石、堇青石和电气石晶体，可以将一束阳光分离成两幅图像，其中偏振光的路径与主光束的路径略有不同。通过这样的晶体观察天空，然后旋转它，可以使两幅图像变得同样明亮。即使在多云的天空下，也有可能发现围绕太阳的偏振光环。确定太阳的位置将为航海者在漫长的海上航行提供明确的参考。

但是这项技术在实践中可行吗？匈牙利布达佩斯特罗兰大学的生物物理学家加博尔·霍瓦特说，早期的研究表明答案是肯定的。现在，基于这些研究，他和他的同事德尼斯·萨兹已经将这些数据整合到了挪威卑尔根和格陵兰东南海岸维京人聚居地Hvarf之间的计算机模拟航行中。这样的航行是直接向西的，以典型的维京速度航行大约需要3周时间(大约每小时11公里)。

该团队模拟了春分(远海航行季节开始的假定时间)和夏至(北半球一年中最长的一天)之间的3600次航行。此外，模拟中只有三个变量:云量(一天之内会变化)、日本长石选择的晶体类型以及水手使用它们的频率。每当导航员提到太阳石时，模拟船会根据需要调整航向。

当导航员每4小时读取一次读数时，到达格陵兰岛的船只数量在32%到59%之间。如果每5到6个小时测量一次读数，船只着陆的可能性就会大大降低。然而，研究人员在最近发表在《皇家学会公开科学》杂志上的一份报告中称，当水手在航行中每隔3小时或更短时间读取一次太阳石读数时，船只将会以92%到100%的准确率到达陆地。研究人员说，除了读数的频率之外，成功航行的另一个关键是使用太阳能石获取相同数量的上午和下午读数。(因为早晨的读数会导致船向北倾斜，而下午的读数会导致船向南倾斜，有时会完全错过格陵兰岛。)

该团队研究的所有三种晶体(方解石，碳酸钙的一种形式；堇青石，一种富含铁和镁的硅酸盐；托玛琳是一种富含硼的硅酸盐，在每3小时或更少时间阅读方面也有很好的作用。堇青石在一次成功的航行中得分最高。当每5到6个小时读取一次数据时，被维京人称为“冰洲石”的方解石的表现比其他两种类型的石头稍差。

然而，在北大西洋的危险水域，这种石器仍然极其珍贵。"维京人是优秀的造船者。"哈定说，“但是如果他们迷路了，他们会死的。”具有讽刺意味的是，一些研究人员认为最终穿越格陵兰岛南部的维京探险家早在哥伦布之前就发现了美洲。(晋南编)

中国科学新闻(2018-04-18第三版国际版)