阿基米德,“撬动地球”的科学大师

故事 2021-11-23 22:16:14 阅读: 评论:
他生活在两千多年前的古希腊,享有“力学之父”的美称;他和高斯、牛顿并列为世界三大数学家;他曾说过:“给我一个支点,我就能撬起整个地球”;他泡澡“泡出了”力学上著名的“浮力定律”。他就是享誉世界的大数学家、大物理学家、大发明家阿基米德。

公元前287年,阿基米德出生于古希腊西西里岛叙拉古。阿基米德的父亲是天文学家兼数学家,学识渊博,为人谦逊。阿基米德的意思是大思想家,阿基米德受家庭的影响,从小就对数学、天文学特别是古希腊的几何学产生了浓厚的兴趣。

公元前267年,阿基米德被父亲送到埃及的亚历山大城跟随欧几里得的学生埃拉托塞和卡农学习。亚历山大城位于尼罗河口,是当时世界的知识、文化贸易中心,学者云集,人才荟萃,被世人誉为“智慧之都”。文学、数学、天文学、医学的研究都很发达。

阿基米德在亚历山大城学习和生活了许多年,他兼收并蓄了东方和古希腊的优秀文化遗产,对其后的科学生涯中作出了重大的影响,奠定了阿基米德日后从事科学研究的基础。

阿基米德在数学上也有着极为光辉灿烂的成就,特别是在几何学方面。

阿基米德将欧几里德提出的趋近观念作了有效的运用。他利用“逼近法”算出球面积、球体积、抛物线、椭圆面积,后世的数学家依据这样的“逼近法”加以发展成近代的“微积分”。阿基米德还利用割圆法求得π的值介于3.14163和3.14286之间。

另外他算出球的表面积是其内接最大圆面积的四倍,又导出圆柱内切球体的体积是圆柱体积的三分之二,这个定理就刻在他的墓碑上。
阿基米德
阿基米德研究出螺旋形曲线的性质,现今的“阿基米德螺线”曲线,就是因为纪念他而命名。另外他在《数沙者》一书中,他创造了一套记大数的方法,简化了记数的方式。

阿基米德的几何著作是希腊数学的顶峰。他把欧几里得严格的推理方法与柏拉图鲜艳的丰富想象和谐地结合在一起,达到了至善至美的境界,从而“使得往后由开普勒、卡瓦列利、费马、牛顿、莱布尼茨等人继续培育起来的微积分日趋完美”。

阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中提出了杠杆原理。他首先把杠杆实际应用中的一些经验知识当作“不证自明的公理”,然后从这些公理出发,运用几何学通过严密的逻辑论证,得出了杠杆原理。阿基米德有这样一句流传很久的名言:“给我一个支点,我就能撬起整个地球!”,这句话便是说杠杆原理。

阿基米德对杠杆的研究不仅仅停留在理论方面,而且据此原理还进行了一系列的发明创造。他曾经借助杠杆和滑轮组,使停放在沙滩上的大型船只顺利下水;在保卫叙拉古免受罗马海军袭击的战斗中,阿基米德利用杠杆原理制造了远、近距离的投石器,利用它射出各种飞弹和巨石攻击敌人,曾把罗马人阻于叙拉古城外达3年之久。

阿基米德最令人称道的故事便是为国王检验皇冠的故事。相传叙拉古赫农王让工匠替他做了一顶纯金的王冠。但是在做好后,国王疑心工匠做的金冠并非纯金,工匠私吞了黄金,但又不能破坏王冠,而这顶金冠确又与当初交给金匠的纯金一样重。这个问题难倒了国王和诸位大臣。经一大臣建议,国王请来阿基米德来检验皇冠。

最初阿基米德对这个问题无计可施。有一天,他在家洗澡,当他坐进澡盆里时,看到水往外溢,突然想到可以用测定固体在水中排水量的办法,来确定金冠的体积。他兴奋地跳出澡盆,连衣服都顾不得穿上就跑了出去,大声喊着“尤里卡!尤里卡!”(意思是“找到了”。)

他经过了进一步的实验以后,便来到了王宫,他把王冠和同等重量的纯金放在盛满水的两个盆里,比较两盆溢出来的水,发现放王冠的盆里溢出来的水比另一盆多。这就说明王冠的体积比相同重量的纯金的体积大,密度不相同,所以证明了王冠里掺进了其他金属。

在这次实验的启发下,阿基米德从中发现了浮力定律(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。(即广为人知的排水法)
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