阿基米德的故事,本文主要内容关键词为:阿基米德论文,故事论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
2000多年前的一天,在古希腊的叙拉古城上演了科学史上极其悲壮的一幕:一个罗马士兵闯入了一位老人的屋子,老人正在炭灰地上专心致志地画着几何图形。士兵的脚踩在了图上,老人气冲冲地喊道:“别弄乱了我的这些图!”勃然大怒的士兵,拔出剑刺向了手无寸铁的老人,就这样,这位75岁高龄的老人走完了自己的一生,临终前仍执著于他所喜爱的科学研究。
在这悲壮一幕中,由于全神贯注于数学图形的冥想而殉难的老人就是伟大的科学家阿基米德。有关他的生平没有详细记载,但关于他的许多故事却广为流传。
称量皇冠的难题
国王叫一个工匠替他打造一顶金皇冠,他怀疑金匠用一些合金偷换了他王冠上的黄金,就请阿基米德来测定王冠的真正含金量。阿基米德一直解不开这道难题,他每天饭吃不下,觉睡不好,也不洗澡,像着了魔一样。
有一天,国王派人来催他进宫汇报,他妻子看他太脏了,就逼他去洗澡。他在澡堂洗澡的时候,脑子里还想着称量皇冠的难题。突然,他注意到,当他的身体在浴盆里沉下去的时候,就有一部分水从浴盆边溢出来,同时,他觉得入水愈深,则他的体量愈轻,于是,他立刻跳出浴盆,忘了穿衣服,就跑到人群的街上去了。一边跑,一边叫:“我想出来了,我想出来了,解决皇冠的办法找到啦!”不过遗憾的是,完全沉浸在新发现之中的阿基米德,竟然忘记了自己没穿衣服,他的这一发现在物理学上被称作“阿基米德定理”,是流体静力学中的第一个基本原理。
正如这则著名故事中我们所看到的,阿基米德能够在一段时间里非常专注地研究问题,以致于当他进行研究时,常常会忽略日常的生活问题。有人曾如此描绘过这位心不在焉的科学家的形象,忘记了吃饭,甚至忘记了他自己的存在,有时,人们会强制他洗浴或敷油,他都浑然不知,他会在火烧过的灰烬中,甚至在身上涂的油膏中寻找几何图形,完全进入了一种忘我的境界,更确切地说,他已如醉如痴地沉浸在对科学的热爱之中。
给我一个支点、我就能举起地球!
正是凭着自己过人的天赋与这种勤奋、执著和忘我的精神,阿基米德才创作出了许多的科学杰作。作为物理学家,除了阿基米德定律外,他还发展了光学,创立了机械学,发明了水泵,发现了杠杆、滑轮的工作原理。为发现杠杆原理而感动的他曾发出豪言壮语:“给我一个支点,我就可以撬动整个地球!”有些怀疑的国王想考验一下阿基米德的论断是否正确,便挑选出一艘通常要用很多人花很大力气才能拖得动的船,交给阿基米德做实际演习。阿基米德安装了一组滑轮,他把一根粗绳的末端交给国王,让国王轻轻拉一下,顿时,那艘大船慢慢移动起来,顺利地滑下了水里,国王和大臣们看到这样的奇迹,好像看耍魔术一样,惊奇不已,于是国王信服了阿基米德,并向全国发出布告:“从此以后,无论阿基米德讲什么,都要相信他……”
战争史上的一个奇观
公元前213年,罗马的军队由玛尔凯路率领进犯阿基米德的国家叙拉古。这时,年已75岁的阿基米德,也立刻竭尽自己的所有才能,帮助祖国,打击敌人。
罗马统帅玛尔凯路接连攻下叙拉古的两座城后,更加狂妄自大,他认为,只要用5天的准备时间,就可以攻陷国都叙拉古城。
玛尔凯路率领着船队,从水上进攻叙拉古。他的每只战舰上的士兵都装备着弓箭、投石器和轻镖枪,要把叙拉古的守卫者赶下城去,然后通过架在战舰上的攻城机,让士兵冲进叙拉古,可是,阿基米德做了充分的准备,当敌人的舰队接近的时候,阿基米德就开动他制造的那些巨大的远程投射机器,远程投射机器能把200多公斤的石块,投射1000多米远(相当于18世纪大炮的射程)。这些巨大的石块,像冰雹似地打在战舰上,打得玛尔凯路手忙脚乱,船沉兵死,一片惊慌,玛尔凯路只得急急忙忙把剩下的战舰撤走。
玛尔凯路又决定夜间进攻。他以为夜间阿基米德看不远,等舰队到了城下他那些巨大的远程投射机器就用不上了,可是,当玛尔凯路夜间进攻的时候,又倒了大霉。阿基米德短射程的机器开动了,这些机器不断地投掷出短镖枪、石块,使罗马军队又一次遭到沉重打击,连玛尔凯路也差一点儿丧命。
玛尔凯路不甘心放弃占领叙拉古的企图,他还是催促军队和强迫他的工程师们,继续同阿基米德较量,结果,都是徒劳。有时,罗马把带有攻城机的战舰冲到叙拉古的城下,守城者就把一种挂着“长嘴”的机器开动起来,一块块石头从“长嘴”里倾落下来,不但把攻城机打得粉碎,而且也把战舰砸个稀烂,使罗马的士兵陷入绝境,有时,还从城上放下一种铁钩,这种铁钩用机器操纵着十分灵活,铁钩能钩住罗马兵船的船头,然后把兵船拉起来,使兵船向一边翻倒,扣进水里。
玛尔凯路使尽了各种进攻手段,都被阿基米德的发明打破了。罗马军队变得胆小如鼠,一看见从墙头上伸出条绳子,就抱头鼠窜拼命逃跑,并叫喊着:“阿基米德又使出一种机器又瞄准我们了!”
数学史上的天才
除了可以脚踏实地研究实际问题外,阿基米德还能够在最抽象、最微妙的数学领域中探索,他是有史以来最伟大的数学家之一。
在其辉煌的数学生涯中,他将熟练的计算技巧和严格证明融为一体,将数学疆界向前推进了一大步。其几何著作是希腊数学的顶峰,体现了其非凡的创造力。他的数学著作很多,《论球与圆柱》是他最得意之作,在这本杰作中他推导出著名定理:球的体积等于和它外切而等高的圆柱体体积的2/3,球的表面积等于这个圆柱体的表面积的2/3。这标志着他数学事业的顶峰。阿基米德本人对这一发现也深感自豪,他希望后人能在他的墓碑上刻一个内接于圆柱的球体,当他悲剧性地结束了自己的生命后,据说当时的罗马统帅不但杀死了无知的士兵,而且遵从他的意愿,为他建造了墓碑,上面刻着“圆柱和它的内切球”这样一个几何图形,以使后世永远缅怀他的伟大业绩!