"数学之神"──阿基米德
阿基米德于公元前287年出生在意大利半岛南端的西西里岛锡拉丘兹。我父亲是数学家和天文学家。阿基米德在良好的家庭教育下长大,11岁时被送到亚历山大,当时是希腊文化中心,学习。在这座被称为“智慧之都”的著名城市,阿基米德·约伯从他的书中学到了很多东西,并成为欧几里得学生埃拉托·赛和坎农的学生,学习“几何元素”。
后来阿基米德成为一位伟大的学者,同时也是一位数学家和机械师,享有“力学之父”的美称。原因是他通过大量的实验发现了杠杆原理,并且用几何方法推导出了许多杠杆命题,给出了严格的证明。其中之一是著名的阿基米德原理,他在数学方面也取得了辉煌的成就。虽然阿基米德到目前为止只出版了十几部著作,但大部分都是几何著作,它们对数学的发展起着决定性的作用。
一个著名的故事是:锡拉丘兹国王赫洛让金匠用纯金做一顶王冠。他让阿基米德辨认它,因为他怀疑里面有银。当他进入浴缸洗澡时,水溢出到浴缸外面,从而意识到虽然不同材料的物体具有相同的重量,但是由于不同的体积,排出的水并不相等。根据这个原则,我们可以判断皇冠是否掺假。阿基米德高兴得跳了起来,一丝不挂地跑回家,大声喊道:“我找到了!”“尤里卡”,[希腊文enrhka,意思是“我发现了”]他在他著名的著作《浮体上的[》中总结了流体静力学的这个基本原理,即物体在液体中的重量减少等于排出的液体的重量,后来因“阿基米德原理”而闻名。
公元前212年,罗马军队入侵锡拉丘兹,闯入阿基米德的家。他们看见一个老人把头埋在地下制作几何图形。士兵们践踏这些数字。阿基米德怒斥士兵:“不要弄坏我的画!””士兵拔出匕首,刺死了世界上最伟大的科学家。阿基米德死于愚蠢无知的罗马士兵手中。他的生活没有被详细记录,但是许多关于他的故事被广泛流传。据说,在他建立了力学的杠杆定理之后,他发表了一篇豪言壮语:“给我一个立足点,我就能移动这个地球!”“被称为“力学之父”。
《沙粒计算》是一本专门研究计算方法和理论的书。阿基米德用一种奇怪的想象来计算充满宇宙的大球体中沙粒的数量。他建立了一种新的数量级计数方法,确定了一个新的单位,并提出了一个表示任何大数的模型,这与对数运算密切相关。
“圆的测量”使用圆的外切和内接96边形状来获得圆周率的圆周率
球和圆柱体巧妙地运用了排气法,证明了球的表面积等于球的大圆面积的四倍。球的体积是圆锥体体积的四倍,圆锥体的底部等于球的大圆,并高于球的半径。阿基米德还指出,如果等边圆柱体中有一个内接球体,圆柱体的总面积和体积分别是球体的表面积和体积。在这本书里,他还提出了著名的“阿基米德公理”。
“抛物线求积法”研究曲线和图形的求积问题,并利用穷举法得出结论,“直线和直角锥的横截面所包围的任何一个拱(即抛物线)的面积是具有相同底部和相同高度的三角形面积的三分之四。”他还用机械重量的方法再次验证了这个结论,成功地将数学和力学结合起来。
《螺旋上》是阿基米德对数学的杰出贡献。他明确了螺旋的定义和螺旋面积的计算方法。在同一本书里,阿基米德还导出了几何级数和算术级数求和的几何方法。
《平面平衡》是最早的力学科学论文,论述了平面和三维图形重心的确定。
《浮体》是第一部关于流体静力学的专著。阿基米德成功地运用数学推理分析了浮体的平衡,并用数学公式表达了浮体平衡的规律。
“关于圆锥体和球体”是指确定由抛物线和双曲线的旋转形成的圆锥体的体积,以及由椭圆围绕其长轴和短轴的旋转形成的球体的体积。
丹麦数学家黑伯格在1906年发现了阿基米德给埃拉托斯的信和阿基米德其他作品的复制品。通过研究,人们发现这些信件和手稿包含了微积分的思想。他缺少的是没有极限概念,但它的本质延伸到了17世纪趋于成熟的无穷小分析领域,预示着微积分的诞生。
正是因为他的杰出贡献,美国数学家贝尔在《数学数字》中提到阿基米德:历史上三大数学家的任何公开名单都必须包括阿基米德,而另外两个通常是牛顿和高斯。然而,阿基米德应该是第一个把他们辉煌的成就与他们所处的时代背景或者他们对今世后代的深远影响相比较的人。
上一篇:风信子常见的病虫害的防治办法
下一篇:物理故事:李小龙破案