簡明科學史(3):阿基米德,他發現了什麼,可與牛頓比肩?

師從歐幾里得

公元前287年,阿基米德在希臘西西里島的一個富有家庭出生。他的父親是天文學家和數學家。在父親的影響下,阿基米德從小就對數學、天文學特別是幾何學產生了濃厚的興趣。

11歲時,阿基米德就被父親送到埃及的亞歷山大城學習,這裡名師薈萃、學者雲集,他跟隨了很多有名的數學家學習,其中就包括幾何大師:歐幾里得。

歐幾里得:古希臘數學家,被稱為“幾何之父”,他將公元前七世紀以來希臘幾何累積的成果,在嚴密的邏輯運算下整理成冊,形成了一門獨立的學科:幾何學。

他的《幾何原本》是歐洲數學的基礎,它不僅第一次讓幾何學系統化和條理化,而且孕育出一個全新的研究領域:歐氏幾何。從小學到大學的學科裡都有他創作的定律、理論和公式。


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歐幾里得塑像

在亞歷山大的學習期間,阿基米德發明了用水力推動的星球儀,用此模擬太陽、行星和月亮的運行,並且演示了日食和月食現象。他還發明瞭圓筒狀螺旋揚水器,以解決用尼羅河水灌溉土地的難題。

“力學之父”

公元前240年,47歲的阿基米德回到了西西里島,受到了敘拉古國王的賞識,他在從事科學研究的同時,還幫助國王解決了很多生產、生活和軍事上的問題。

阿基米德對數學和物理的發展作出了巨大的貢獻,他確立了靜力學和流體靜力學的基本原理,達·芬奇、伽利略等人都拿他當成自己的楷模,他與高斯、牛頓並稱為世界三大數學家。

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浮力原理(阿基米德原理):物體在液體中所獲得的浮力,等於它所排出液體的重量。

傳說,敘古拉國王讓金匠打造一頂純金的皇冠,但做好後,國王懷疑工匠做假,可是這頂金冠又確實與當初交給工匠的純金一樣重。於是國王請來阿基米德來檢驗。

阿基米德苦思冥想、不得其解,有一天,他進入浴盆洗澡,看到水往外溢,突然想到可以用排出水量的方法來確定金冠的體積,他顧不得穿衣服直接跳出澡盆就跑出去,大喊“找到了!找到了!”


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他在國王面前演示了實驗經過:把金冠和同等重量的純金放在盛滿水的兩個盆裡,比較兩個盆溢出的水量。經過比較發現,放金冠的盆裡溢出的水更多,這就說明金冠的體積比相同重量的純金體積大,說明金冠裡摻入了其他金屬。

阿基米德從中發現了浮力原理。

槓桿原理:“給我一個支點,我可以撬起整個地球。”

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傳說,國王命人造了一艘大船,可是由於船太大太重無法推入海里。國王想起阿基米德曾經說過的話,於是對阿基米德說:“你連地球都能撬起了,把一艘船放進海里肯定沒有問題吧?”

於是,阿基米德設計了一套巨大的槓桿與滑輪機械,將繩子的末端交給國王,國王不費吹灰之力就把船拉進了海中。目瞪口呆的國王就此宣佈:從此以後,無論阿基米德說什麼,都要相信他。

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護國抗敵

公元前218年,羅馬帝國與北非迦太基帝國爆發戰爭,本歸屬於羅馬帝國的敘拉古卻見風使舵與迦太基結盟,於是羅馬帝國派人從海路和陸路同時進攻敘古拉。

公元前216年,羅馬軍隊佔領了海港,包圍了城市。阿基米德雖然不贊成戰爭,但還是擔當起了保衛祖國的責任,他開始日以繼夜得發明武器:

“阿基米德之爪”:他製造了一種巨大的起重機,能將敵人的戰艦吊到半空中,然後重重的摔下。

投石器:他利用槓桿原理製造了一種投石器,能將大石塊投向羅馬軍隊的戰艦,

聚光的鏡子:傳說有一次,羅馬軍隊偷襲敘拉古城,此時城中只有老人、女人和孩子。在這萬分危機之時,阿基米德讓所有人把家中的鏡子拿到海岸邊,當所有的鏡子把強烈的光線集中在戰艦的帆上時,船燒了起來,羅馬士兵被嚇破了但,以為阿基米德又發明了什麼新武器,只好落荒而逃。

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羅馬軍隊稱:

“這是一場羅馬艦隊與阿基米德一人的戰爭。”

“阿基米德是神話中的百手巨人。”

可惜的是,圍城戰打了兩年多,城中的百姓和士兵的意志逐漸被瓦解,公元前212年,羅馬士兵衝入城內。此時,仍醉心於研究的阿基米德正在沙地上畫著一個幾何圖形,面對帶著刺刀的士兵,他說:“走開,別動我的圓。”羅馬士兵勃然大怒,一刀刺去,這位古代科學家只能帶著遺憾而亡。

簡明科學史(3):阿基米德,他發現了什麼,可與牛頓比肩?

阿基米德,偉大的古希臘學者,曾幻想撬起整個地球的人,為人類社會的發展做出了不可磨滅的影響。


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