卡特320c液压泵图片:古希腊的大数学家阿基米德

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古希腊的大数学家阿基米德

 

阿基米德(公元前287年—公元前212年),古希腊哲学家、数学家、物理学家。出生于西西里岛东南端的叙拉古。阿基米德到过亚历山大里亚,据说他住在亚历山大里亚时期发明了阿基米德式螺旋抽水机,今天在埃及仍旧使用着。后来阿基米德成为兼数学家与力学家的伟大学者,并且享有“力学之父”的美称。阿基米德流传于世的数学著作有10余种,多为希腊文手稿。

公元前264~前146年古代罗马与迦太基之间的 3次战争。罗马人称迦太基人为“布匿”,所以称布匿战争。在第二次布匿战争中,罗马大军围攻叙拉古,最后阿基米德不幸死在罗马士兵之手。

在当时古希腊的辉煌文化已经逐渐衰退,经济、文化中心逐渐转移到埃及的亚历山大城;但是另一方面,意大利半岛上新兴的罗马帝国,也正不断的扩张势力;北非也有新的国家迦太基兴起。阿基米德就是生长在这种新旧势力交替的时代,而叙拉古城也就成为许多势力的角力场所。

阿基米德的父亲是天文学家和数学家,所以他从小受家庭影响,十分喜爱数学。大概在他九岁时,父亲送他到埃及的亚历山大城念书,亚历山大城是当时世界的知识、文化中心,学者云集,举凡文学、数学、天文学、医学的研究都很发达,阿基米德在这里跟随许多著名的数学家学习,包括有名的几何学大师欧几里德,因此奠定了他日后从事科学研究的基础。

 

阿基米德在智破金冠案中,发现了浮力原理,有一个引人入胜传说:相传叙拉古赫农王让工匠替他做了一顶纯金的王冠,做好后,国王疑心工匠在金冠中掺了假,但这顶金冠确与当初交给金匠的纯金一样重,到底工匠有没有捣鬼呢?既想检验真假又不能破坏王冠,这个问题不仅难倒了国王,也使诸大臣们面面相觑。后来,国王请阿基米德来检验。最初,阿基米德也是冥思苦想而不得要领。一天,他在家洗澡,当他坐进澡盆里时,看到水往外溢同时感到身体被轻轻托起。他突然悟到可以用测定固体在水中排水量的办法,来确定金冠的比重。他兴奋地跳出澡盆,连衣服都顾不得跑了出去,大声喊着“尤里卡!尤里卡!”。(Eureka,意思是“我知道了”)。他经过了进一步的实验以后来到王宫,他把王冠和同等重量的纯金放在盛满水的两个盆里,比较两盆溢出来的水,发现放王冠的盆里溢出来的水比另一盆多。这就说明王冠的体积比相同重量的纯金的体积大,所以证明了王冠里掺进了其他金属

这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王,阿基米德从中发现了浮力定律:物体在液体中所获得的浮力,等于他所排出液体的重量。一直到现代,人们还在利用这个原理计算物体比重和测定船舶载重量等。

阿基米德对于机械的研究源自于他在亚历山大城求学时期。有一天阿基米德在久旱的尼罗河边散步,看到农民提水浇地相当费力,经过思考之后他发明了一种利用螺旋作用在水管里旋转而把水吸上来的工具,后世的人叫它做“阿基米德螺旋提水器”,埃及一直到二千年后的现在,还有人使用这种器械。这个工具成了后来螺旋推进器的先祖。当时的欧洲,在工程和日常生活中,经常使用一些简单机械,譬如:螺丝、滑车、杠杆、齿轮等,阿基米德花了许多时间去研究,发现了“杠杆原理”和“力矩”的观念,对于经常使用工具制作机械的阿基米德而言,将理论运用到实际的生活上是轻而易举的。

阿基米德有一句名言:“给我一个支点,我能撬动整个地球。”

刚好海维隆王又遇到了一个棘手的问题:国王替埃及托勒密王造了一艘船,因为太大太重,船无法放进海里,国王就对阿基米德说,“你连地球都举得起来,一艘船放进海里应该没问题吧?”于是阿基米德立刻巧妙地组合各种机械,造出一架机具,在一切准备妥当后,将牵引机具的绳子交给国王,国王轻轻一拉,大船果然移动下水,国王不得不为阿基米德的天才所折服。从这个历史记载的故事里我们可以明显的知道,阿基米德极可能是当时全世界对于机械的原理与运用,了解最透彻的人。

对于阿基米德来说,机械和物理的研究发明还只是次要的,他比较有兴趣而且投注更多时间的是纯理论上的研究,尤其是在数学和天文方面。在数学方面,他利用“逼近法”算出球面积、球体积、抛物线、椭圆面积,后世的数学家依据这样的“逼近法”加以发展成近代的“微积分”。他更研究出螺旋形曲线的性质,现今的“阿基米德螺线”曲线,就是为纪念他而命名。另外他在《恒河沙数》一书中,他创造了一套记大数的方法,简化了记数的方式。

阿基米德流传于世的数学著作有10余种,多为希腊文手稿。他的著作集中探讨了求积问题,主要是曲边图形的面积和曲面立方体的体积,其体例深受欧几里德《几何原本》的影响,先是设立若干定义和假设,再依次证明,作为数学家,他写出了《论球和圆柱》、《圆的度量》、《抛物线求积》、《论螺线》、《论锥体和球体》、《沙的计算》数学著作。作为力学家,他着有《论图形的平衡》、《论浮体》、《论杠杆》、《原理》等力学著作。

据说罗马兵入城时,统帅马塞拉斯出于敬佩阿基米德的才能,曾下令不准伤害这位贤能。

而阿基米德似乎并不知道城池已破,又重新沉迷于数学的深思之中。一个罗马士兵突然出现在他面前,命令他到马塞拉斯那里去,遭到阿基米德的严词拒绝,于是阿基米德不幸死在了这个士兵的刀剑之下。另一种说法是:罗马士兵闯入阿基米德的住宅,看见一位老人在地上埋头作几何图形(还有一种说法他在沙滩上画图),士兵将图踩坏,阿基米德怒斥士兵:"不要弄坏我的圆!"士兵拔出短剑,这位旷世绝伦的大科学家,竟如此地在愚昧无知的罗马士兵手下丧生了。

马塞拉斯对于阿基米德的死深感悲痛。他将杀死阿基米德的士兵当作杀人犯予以处决,并为阿基米德修了一座陵墓,在墓碑上根据阿基米德生前的遗愿,刻上了"圆柱容球"这一几何图形。

随着时间的流逝,阿基米德的陵墓被荒草湮没了。后来,西西里岛的会计官、政治家、哲学家西塞罗(公元前106~前43年)游历叙拉古时,在荒草发现了一块刻有圆柱容球图形的墓碑,依此辩认出这就是阿基米德的坟墓,并将它重新修复了。

首先,要在地球上举起与地球等重量的物体要6*10^22的力,若他能用的最大力为600N,哪根据杠杆平衡条件,动力臂要是阻力臂的10^22倍。而即使有这样长的杠杆,在茫茫宇宙中,也不会有相对于地球静止的固定支点,应为太阳系中的星体无时无刻不在运动着。而即使找到这样的支点,哪怕只是撬动地球1mm,他在宇宙中所画过的圆弧也会达到10^17km(约10000光年),这够他玩一辈子的了。所以到现在为止也不可能只要在宇宙中给他一个指点,他就能把地球撬起来。但如果你能找到方法一定会轰动世界。