简明科学史(3):阿基米德,他发现了什么,可与牛顿比肩?

师从欧几里得

公元前287年,阿基米德在希腊西西里岛的一个富有家庭出生。他的父亲是天文学家和数学家。在父亲的影响下,阿基米德从小就对数学、天文学特别是几何学产生了浓厚的兴趣。

11岁时,阿基米德就被父亲送到埃及的亚历山大城学习,这里名师荟萃、学者云集,他跟随了很多有名的数学家学习,其中就包括几何大师:欧几里得。

欧几里得:古希腊数学家,被称为“几何之父”,他将公元前七世纪以来希腊几何累积的成果,在严密的逻辑运算下整理成册,形成了一门独立的学科:几何学。

他的《几何原本》是欧洲数学的基础,它不仅第一次让几何学系统化和条理化,而且孕育出一个全新的研究领域:欧氏几何。从小学到大学的学科里都有他创作的定律、理论和公式。


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欧几里得塑像

在亚历山大的学习期间,阿基米德发明了用水力推动的星球仪,用此模拟太阳、行星和月亮的运行,并且演示了日食和月食现象。他还发明了圆筒状螺旋扬水器,以解决用尼罗河水灌溉土地的难题。

“力学之父”

公元前240年,47岁的阿基米德回到了西西里岛,受到了叙拉古国王的赏识,他在从事科学研究的同时,还帮助国王解决了很多生产、生活和军事上的问题。

阿基米德对数学和物理的发展作出了巨大的贡献,他确立了静力学和流体静力学的基本原理,达·芬奇、伽利略等人都拿他当成自己的楷模,他与高斯、牛顿并称为世界三大数学家。

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浮力原理(阿基米德原理):物体在液体中所获得的浮力,等于它所排出液体的重量。

传说,叙古拉国王让金匠打造一顶纯金的皇冠,但做好后,国王怀疑工匠做假,可是这顶金冠又确实与当初交给工匠的纯金一样重。于是国王请来阿基米德来检验。

阿基米德苦思冥想、不得其解,有一天,他进入浴盆洗澡,看到水往外溢,突然想到可以用排出水量的方法来确定金冠的体积,他顾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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他在国王面前演示了实验经过:把金冠和同等重量的纯金放在盛满水的两个盆里,比较两个盆溢出的水量。经过比较发现,放金冠的盆里溢出的水更多,这就说明金冠的体积比相同重量的纯金体积大,说明金冠里掺入了其他金属。

阿基米德从中发现了浮力原理。

杠杆原理:“给我一个支点,我可以撬起整个地球。”

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传说,国王命人造了一艘大船,可是由于船太大太重无法推入海里。国王想起阿基米德曾经说过的话,于是对阿基米德说:“你连地球都能撬起了,把一艘船放进海里肯定没有问题吧?”

于是,阿基米德设计了一套巨大的杠杆与滑轮机械,将绳子的末端交给国王,国王不费吹灰之力就把船拉进了海中。目瞪口呆的国王就此宣布:从此以后,无论阿基米德说什么,都要相信他。

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护国抗敌

公元前218年,罗马帝国与北非迦太基帝国爆发战争,本归属于罗马帝国的叙拉古却见风使舵与迦太基结盟,于是罗马帝国派人从海路和陆路同时进攻叙古拉。

公元前216年,罗马军队占领了海港,包围了城市。阿基米德虽然不赞成战争,但还是担当起了保卫祖国的责任,他开始日以继夜得发明武器:

“阿基米德之爪”:他制造了一种巨大的起重机,能将敌人的战舰吊到半空中,然后重重的摔下。

投石器:他利用杠杆原理制造了一种投石器,能将大石块投向罗马军队的战舰,

聚光的镜子:传说有一次,罗马军队偷袭叙拉古城,此时城中只有老人、女人和孩子。在这万分危机之时,阿基米德让所有人把家中的镜子拿到海岸边,当所有的镜子把强烈的光线集中在战舰的帆上时,船烧了起来,罗马士兵被吓破了但,以为阿基米德又发明了什么新武器,只好落荒而逃。

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罗马军队称:

“这是一场罗马舰队与阿基米德一人的战争。”

“阿基米德是神话中的百手巨人。”

可惜的是,围城战打了两年多,城中的百姓和士兵的意志逐渐被瓦解,公元前212年,罗马士兵冲入城内。此时,仍醉心于研究的阿基米德正在沙地上画着一个几何图形,面对带着刺刀的士兵,他说:“走开,别动我的圆。”罗马士兵勃然大怒,一刀刺去,这位古代科学家只能带着遗憾而亡。

简明科学史(3):阿基米德,他发现了什么,可与牛顿比肩?

阿基米德,伟大的古希腊学者,曾幻想撬起整个地球的人,为人类社会的发展做出了不可磨灭的影响。


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