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第26章 阿基米得

古希腊最伟大的科学家

(公元前287—前212)

阿基米得取得的成就是多方面的,他将算术、力学、几何学、天文学、机械工程技术等学科大大向前推进了一步。他是现代数学分析的先驱、静力学的奠基人、液体静力学的创始者、螺旋扬水机的发明者、建造起重机和投石机的T程师。他是古希腊最伟大的科学家。

很小的时候,阿基米得就从父亲那里受到很好的教育,包括数学和天文学,还有古希腊的几何学。他天资聪颖,又加上勤奋好学,家里的藏书很快就给他读完了,他就经常到当地的其他知名学者家中借书来读,学者们也都很喜欢他。

在他11岁那年,这些老学者联名请求国王派阿基米得到亚历山大里亚城去学习。亚历山大里亚城是当时世界主要的学术中心之一,阿基米得在这里如鱼得水,在书籍的海洋里畅游,他如饥似渴地学习天文学、数学和力学。他一边读书,向亚历山大里亚城的著名人物求学,一边周游各地,用自己的知识来帮助人们解决实际问题。他边观察、边思考、边学习、边动手进行实际制作,从中学到很多扎实的本领,开阔了眼界。

少年时代的阿基米得根据自己长期观察的结果曾发明了一个能用水力推动的行星仪,这种行星仪在水力推动下,能模仿太阳、月亮、行星和地球运动,还能将日蚀和月蚀准确地演示出来。

阿基米得曾为进一步解答宇宙到底有多大的问题,大胆采用新方法计算了要填满宇宙所需要的沙粒数。这个奇特的构思,产生了“方次计算法”,在他的著作《沙粒的计算》中得以充分说明。

阿基米得曾学习了一套解决实际问题的计算丈量法,他能够不爬山就精确地测量出山的高度,甚至还能计算测量出地球的直径,与我们现在通过先进的计算办法算出的数据只差一百多公里。他用这种方法为尼罗河两岸的冲击平原丈量土地,做了不少工作,也赢得了亚历山大里亚人的尊敬。

在这期间,阿基米得看到用尼罗河水灌溉田地十分费劲,便想法发明了螺旋扬水机,它能用人工将水连续地从低处抽到高处,解决了尼罗河高堤外面的农田灌溉问题。人们称这种机械为“阿基米得螺旋”。用此原理制成各种机械,可以用来传送小块固体、粉末、粘性液体,做成各种螺旋搅拌混合机械,如绞肉机等,在科技高度发达的今天,仍有广泛的应用价值。

阿基米得是西西里岛叙拉古人的后代,幼年时他被送到了闻名于世的学术中心——埃及的亚历山大里亚学习,他喜欢数学,数学演算需要许多纸张,那个时候的纸非常昂贵,为了节约用纸,阿基米得经常到沙滩上去演算数学题。在沙滩上,阿基米得得到了许多可贵的数学知识。几年以后,阿基米得以优异的成绩完成了学业。

毕业后阿基米得回到了叙拉古,叙拉古每一年都要举行一次祭神节,在这一天国王希耶洛为了穿着漂亮一些,便让金匠给他做一顶纯金的新王冠。王冠没过多久便做好送来了,可是生性猜疑的国王希耶洛总担心金匠偷梁换柱,于是便让人找来了阿基米得对王冠进行检验。

这个问题可让阿基米得伤透了脑筋,接连好几天他拿着那块国王给他的黄金和那顶做好的王冠看来看去,然后又拿到天平上称来称去。黄金和王冠的重量是一样的,也就是说明金匠没有做假,用什么样的方法才能再次证明这个王冠和这块黄金是一样重呢?

一天,阿基米得在仆人的侍候下走进了澡盆洗澡,澡盆里的水随着他身体的下浸而溢了出来,他看着这些溢出去的水,顿时灵感大发。

“有了,有了,攸勒加,攸勒加。”

他的仆人攸勒加听到了喊声,赶紧抱着衣服跑了过来。

“攸勒加,赶快去拿一只瓦罐和一个大钵来。”

说完阿基米得便穿好衣服走进了自己的书房里,这时仆人攸勒加也拿着瓦罐和大钵走进来了。阿基米得接过攸勒加手里的瓦罐然后装满水,再把它放在了大钵子里。随后阿基米得把王冠放进了瓦罐中,这时瓦罐里的水溢到了大钵子里。阿基米得仔细地量出了大钵子里的水,量完以后他再将瓦罐里装满了水,然后又取出黄金往瓦罐里放,水又从瓦罐里溢到了大钵子中,阿基米得再量出了大钵子里的水。结果黄金放进瓦罐里后,溢出来的水少,而王冠放在瓦罐里时溢出来的水多。

阿基米得于是推断出一定是王冠里掺有比金子轻的银,由此王冠的体积大,溢出来的水就比同样重的黄金多。国王狠狠地惩罚了金匠,然后奖励了阿基米得。

阿基米得从这一实验中得出了浮体定理:浸入液体中的物体所受到的浮力跟它排出的液体的重量相当。

阿基米得不仅是一个科学家,而且还是一位发明家。有一天,他的好朋友柯伦来看望他,发现阿基米得又在自己的书屋里摆弄棍子、石头一类的东西。

“你在这些石头棍子里发现什么玩艺了?”

“我发现‘力’可以怎么放大了。”

阿基米得一边说着,一边撬动大石块底下的棍子,阿基米得只轻轻地用了一点劲,石头就翻了个身。

“你还把这个当作了不起@发现,人家埃及的奴隶早就知道这样做了。”

“不过我从中知道了一个道理:力臂和力(重量)的关系成反比。”后来他更大胆地说:“只要给我一个支点,我就能撬动地球。”

阿基米得说这话时国王也在场,后来国王不相信他的话,便不客气地说道:“你这种话等于白说,因为你不可能去证明它。”

“那是因为我无法到地球以外去站着,否则它就会被证明出来。不过可以找一个比较重的东西代替地球。”

“那行啊!在我的船队里,就有一艘三桅的新船,它正在沙滩放着等着你一人去把它送进大海呢!”

国王和阿基米得终于打起赌来,阿基米得要独自一人挪动大船的消息很快传了开去。等到阿基米得把一切都准备好以后,便来到了海滩。那一天,围观的人多得一眼望不到头。阿基米得不慌不忙地来到了大船边,国王看见阿基米得带来了他从未见过的家伙,他害怕自己这个赌会打输,于是便叫人在新船上装满了货物。

阿基米得仍然脸不变色心不跳地站在那里指挥人把一个螺旋似的东西固定在船玛上,然后将一套套的绳索和轮子从大船连到了这个螺杆上。

等那些人把这一切都忙完以后,阿基米得用手攥住蜾杆的手柄,他使劲地吸了一口气。

阿基米得双手摇着手柄,不一会儿大船终于缓慢地离开了造船架。

“阿基米得,加油!”

在人们的吼叫声中大船终于一点点地向大海挪动,突然阿基米得停了下来,然后向国王招了招手。示意国王到他那里去试一试,国王会意地来到了阿基米得身旁,阿基米得让他握住手柄,国王在阿基米得的指导下摇了摇手柄,并不要使尽浑身力气,船就动起来了。

人群更是兴奋不已了,国王放下了手中的手柄,举着阿基米得的手说:“大家听着,从今以后,阿基米得说什么大家都要相信。”

公元212年,罗马军团攻陷了叙拉古城,阿基米得却还在家里研究他的几何学,他在家里的地上画满了几何图形,一个罗马士兵一脚踢开了门,大声地问道:“谁是阿基米得?”

阿基米得头也不抬地说道:“你没有看见我地上的图形吗?请你把你的靴子往后退一步。”说完阿基米得用手里的木棍戳了那个士兵的靴子一下。

骄横的士兵那里管得了这么多,于是操起手里的刺刀便朝阿基米得刺去,阿基米得倒在了他的几何图形中。

当罗马军的统帅马塞卢斯知道阿基米得被他的士兵刺死的消息时,非常悲痛,他杀了这个士兵,并为阿基米得举行了隆重的葬礼。

阿基米得成功之道

阿基米得一生刻苦好学常常废寝忘食。据说他在平素吃饭的时候还在火盆的灰烬里面画几何图形,边画边思考,有时竟忘了吃饭。古希腊人有用橄榄油擦身的习惯,阿基米得有时擦身时就坐着用油在身上画图形,忘记了原来在做什么事情。正是这种专心致志、刻苦钻研的精神,经年累月的辛勤劳动,使阿基米得成为对人类知识宝库做出可贵贡献的科学家。

曾经有这样一个人,用他的智慧照亮了蛮荒的天空,让文明的曙光普照大地。他像一个沉浸在游戏欢乐中的孩子,以至于连死亡的阴影也不能阻挡他探索科学的脚步。

阿基米得遇到困难,只是认真地思索解决问题之道,这样的精神值得我们学习,现在的我们在生活上必须随时准备面对挑战,可是却常常经不起一击而颓然丧志,然而阿基米得到了生死关头,却仍然专心做事不因外力介入而改变,我们该多多学习之。

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