能推动地球的人 ?
阿基米德(约公元前287-212年)
他是古希腊物理学家、数学家、静力学和流体静力学的创始人。
除了伟大的牛顿和爱因斯坦之外,没有人像阿基米德那样对人类的进步做出如此大的贡献。甚至牛顿和爱因斯坦也从他那里获得了智慧和灵感。他是“理论天才和实验天才在一个人身上的理想体现”。文艺复兴时期的达芬奇和伽利略以他为榜样。
从洗澡的故事
有一个关于阿基米德的有趣故事。传说锡拉丘兹国王请工匠为他制作一顶纯金王冠。制作完成后,国王怀疑工匠在王冠上掺入了赝品,但王冠和最初给金匠的纯金一样重。工匠玩游戏了吗?这个问题不仅难倒了国王,也使大臣们面面相觑。
后来,国王邀请阿基米德来检查它。起初,阿基米德也在努力思考,但毫无结果。一天,他去澡堂洗澡。当他坐在浴缸里的时候,他看到水溢出来了,他感到自己的身体被轻轻地拉了起来。他突然意识到,金王冠的比例可以通过测量固体在水中的位移来确定。他激动地从浴缸里跳了出来,连衣服都没顾上穿就跑了出去,大喊“我找到了!尤里卡!”。(福雷卡,意思是“我知道”)。
经过进一步的实验,他来到了宫殿。他把王冠和同样重量的纯金放在两个装满水的罐子里。比较从两个罐子溢出的水,他发现从放置皇冠的罐子溢出的水比从另一个罐子溢出的水多。这表明,皇冠的体积大于同等重量的纯金,从而证明其他金属已混合到皇冠。
这个实验的意义远远大于发现金匠欺骗了国王。阿基米德发现了浮力定律:物体在液体中获得的浮力等于它排出的液体的重量。直到现代,人们仍在使用这一原理来计算物体的比重和确定船只的载重量。
阿基米德的一生
公元前287年,阿基米德出生在西西里的锡拉库扎(现在的意大利锡拉库扎)。他出生在一个贵族家庭,与锡拉丘兹国王赫农有亲戚关系。他的家庭非常富有。阿基米德的父亲是一位天文学家和数学家,知识渊博,为人谦逊。当他11岁的时候,他被送到亚历山大,古希腊文化中心,在他与皇室关系的帮助下学习。
亚历山大位于尼罗河入海口,是当时的文化贸易中心之一。这里有宏伟的博物馆、图书馆和大量人才库,被誉为“智慧之都”。阿基米德在这里学习和生活了许多年,他和许多学者都有过密切的接触。在学习期间,他对数学、力学和天文学感兴趣。当他研究天文学时,他发明了一个水力天文馆,并用它来模拟太阳、行星和月亮的运动,并进行日食和月食。为了解决用尼罗河水灌溉土地的问题,它发明了一种圆柱螺旋水泵,后来被称为“阿基米德螺旋”。
公元前240年,阿基米德回到锡拉丘兹,成为赫农国王的顾问,帮助他解决生产实践、军事技术和日常生活中的各种科技问题。
公元前212年,古罗马军队占领了锡拉丘兹。专注于科学研究的阿基米德在75岁时被残暴的罗马士兵杀害。阿基米德的遗体被埋葬在西西里岛,墓碑上刻有一个刻有文字的圆柱图形,以纪念他在几何学方面的杰出贡献。
阿基米德的科学成就
阿基米德无疑是古希腊文明产生的最伟大的数学家和科学家。他在许多科学领域的杰出贡献赢得了他同时代人的高度尊重。
阿基米德在力学方面取得了最杰出的成就。他系统而严格地证明了杠杆定律,为静力学奠定了基础。阿基米德在总结以往经验的基础上,系统地研究了物体的重心和杠杆原理,提出了一种精确确定物体重心的方法,并指出如果物体被支撑在物体的中心,就能保持物体的平衡。在研究机械的过程中,他发现了杠杆定律,并利用这一原理设计和制造了许多机器。他在研究浮体的过程中发现了浮力定律,也就是阿基米德原理。
阿基米德确定了抛物线弓、螺旋和圆的面积,以及椭球和抛物面等各种复杂几何形体的表面积和体积的计算方法。在推导这些公式的过程中,他创立了“穷举法”,这就是我们今天所说的求极限的渐进近似法,因而被公认为微积分计算的鼻祖。他使用增加边数和逐渐接近内接多边形和外接多边形面积的方法来更精确地获得周长比。面对古希腊繁琐的数字表示,阿基米德还开创了记忆大数的方法,突破了当时希腊字母数不能超过10,000的限制,并用它解决了许多数学问题。
阿基米德在天文学上也取得了杰出的成就。除了上面提到的天文馆,他还相信地球是圆的,并且围绕太阳旋转。这一观点比哥白尼的“日心说”早了1800年。受当时条件的限制,他没有对这一问题做深入系统的研究。然而,早在公元前3世纪就提出了这样一个观点,这是值得注意的。
阿基米德写了许多书。作为一名数学家,他写了一些数学著作,如《论球与圆柱》、《圆的测量》、《抛物线的求积》、《论螺旋》、《论锥与球》、《沙的计算》等。作为一名机械师,他写过机械作品,如《论数字的平衡》、《论浮体》、《论杠杆》和《原理》。
阿基米德显然不同于雅典的科学家,因为他不仅重视科学的严密性和准确性,而且要求每个问题都有精确的逻辑证明。而且还非常重视科学知识的实际应用。他非常重视实验,自己制作了各种仪器和机械。在他的一生中,他设计并制造了许多机构和机器。除了杠杆系统,值得一提的还有举重滑轮、填地机、提水机和军用投石机。被称为“阿基米德螺线”的抽水机仍在埃及和其他地方使用。
"如果你给我一个支点,我可以推动地球."
阿基米德不仅是理论家,也是实践者。他热衷于将他的科学发现应用到他的一生中,从而将两者结合起来。在埃及,大约在公元前1500年,人们用杠杆举起重物,但人们不知道其原因。阿基米德潜心研究这一现象,发现了杠杆原理。阿基米德曾经说过:“如果你给我一个支点,我可以推动地球。”
当时,赫农国王为埃及国王建造了一艘船。它又大又重,因为它不能移动,在海岸上搁浅了很多天。阿基米德设计了一个复杂的杠杆滑轮系统安装在船上,并将绳子的一端交给了国王赫农。赫尔南国王轻轻地拉了拉绳子,奇迹发生了。船慢慢移动,最后沉入大海。当国王感到惊讶时,他非常钦佩阿基米德,并派人张贴通知说:“将来,无论阿基米德说什么,我们都必须相信他。”
爱国者阿基米德
阿基米德晚年,罗马军队入侵锡拉丘兹。阿基米德指导他的同胞制造许多攻击和防御武器。当侵略军首领马塞勒率领军队进攻这座城市时,他设计的弹弓把敌人打得落花流水。他制造的铁爪起重机可以举起和翻转敌舰...
另一个不可思议的传说是,他带领锡拉丘兹的人们拿着凹面镜,把阳光聚焦在罗马军队的木制战舰上,把它们烧掉。罗马士兵已经被频繁的袭击吓坏了。当他们看到绳子或木头从城里扔出来时,他们惊呼“阿基米德来了”,并四处奔忙。
罗马军队被禁止进入该城三年。最终,在公元前212年,罗马人利用古城西拉的松懈入侵了这座城市。这时,75岁的阿基米德正聚精会神地研究一个深奥的数学问题。一名罗马士兵破门而入,踩在他用脚画的人像上。阿基米德生气地和他争论。这位野蛮无知的士兵挥舞着刀,举起手,一位杰出的科学巨星倒下了。