正文 第31章 科學篇(1)(1 / 3)

曾經有這樣一個人。用他的智慧照亮了。蠻荒的天空,讓文明的曙光普照大地。他像一個沉浸在遊戲歡樂中的孩子。以至於連死亡的陰影也不能阻擋他探索科學的腳步。

幾何學妖怪

(公兀刖287一刖212)

公元前287年,阿基米德出生於地中海中部的西西裏島。現在的西西裏,是意大利的領土。而在兩千多年前,它卻是古希臘的殖民地。隨著希臘的衰落,西西裏分裂成許多希臘化的小國。位於西西裏東部的海港城市敘拉古,當時就是這些小國中的一個。那裏便是阿基米德的故鄉。

在阿基米德11歲的時候,父親將他送往埃及深造。埃及有一個港口城市亞曆山大,聚集了許多一流的學者和科學家,創造了為舉世驚歎的學術思想。此外,城裏還有當時世界上最大的圖書館,藏書達70萬卷以上,那無疑是一個智慧的大寶庫。

阿基米德從11歲去亞曆山大學習和工作,直到47歲才回到敘拉古,時間是公元前240年。這時正是他的創造力最旺盛的時期。他被委任為國王的顧問,繼續從事數學和力學方麵的研究。

阿基米德在為國王的服務中漸漸成為知名的學者。他是第一位計算出圓周率的人。他推算這個值的比率為22:7(約為3,14),後來用希臘字母“Π”表示(取自希臘文“周長”的第一個字母)。他還求出了計算球體、圓柱體和更複雜立方體的體積、表麵積和周長的公式。在推算這些公式的過程中,他運用了“窮竭法”(即一種用逐步近似而求極限的方法),從而奠定了現代積分計算的基礎,初步具有現代微積分的雛形。

這位天才的偉人對科學發展最突出的貢獻是發現了自然界的浮力定律,這一發現還與國王希耶隆有關。希耶隆曾委任一名金匠為他製作一頂純金的皇冠。皇冠做成後,他想搞清楚這頂皇冠是否摻有其他便宜的金屬,如銅銀之類的東西。為確定這個問題,他召來阿基米德,讓他想辦法進行鑒定。阿基米德按傳統的方法冥思苦想了很久,仍無計可施。

一天,阿基米德在他做實驗的地方洗澡,當他躺進盛滿水的澡盆時,盆中的水溢了出來,他意識到是他的身體占了水的位置,水才會從盆中溢出。一瞬間,他頓悟出了檢測金冠含金量的方法。因為銀或其他金屬比金輕,密度也低,所以同樣重量的一塊合金與純金相比,體積一定會大些,排水也會多些。通過實驗,阿基米德看到皇冠排出的水比相同重量的金排出的水要多。這就證明皇冠體積大,不是純金做的,而是由摻有其他輕金屬的合金做的。通過觀察澡盆中水排出的量,阿基米德推斷出不同密度的物體排出的水量不同,而此密度取決於物體的重量和體積。重量和體積(相對密度)與浸泡有物體的流體相比,就能確定使物體浮上來的浮力。

阿基米德憑借他的實驗,建立了一個參數來確定浮力、船在水中的體積以及升在空中氣球的有關原理。這就是著名的阿基米德浮力定律。

阿基米德生活的時期,正值敘拉古卷人迦太基與羅馬軍隊的戰爭,曆史上稱為第二次布匿戰爭。在羅馬人侵略敘拉古時,阿基米德發明設計的武器阻擋了敵軍的進攻,其中最出名的就是弩炮、組合滑輪和射向敵人的火鏡球。這些武器逼得侵略軍無法進攻,在海灣整整困了三年,後來才占領了敘拉古。

公元前212年的阿爾米達節(即月亮女神節)那天,敘拉古人沉浸在節日的歡樂之中。就在這時,狡猾的羅馬軍隊竟趁月夜悄悄潛入敘拉古城。第二天破曉,羅馬人的軍號已在城內響起。敘拉古陷落了。羅馬海軍統帥馬塞拉斯立即派人去找阿基米德。他希望能夠摒棄前嫌,利用阿基米德為自己服務。

此時的阿基米德正在海邊沙灘上研究一幅幾何圖形。當尋找他的士兵一腳踏在幾何圖形上的時候,阿基米德才從沉思中醒來。他憤怒地衝著那個羅馬士兵喊道:“滾開,不要弄壞了我的圖!”

羅馬士兵哪裏忍受得了這樣的訓斥。他後退了一步,拔出劍來,對準了阿基米德的胸口。阿基米德這才知道站在眼前的是自己的敵人。他隻得請求羅馬士兵給他最後一點時間,讓他解完這道幾何題,免得給世人留下一道尚未證完的難題。但是,凶殘的羅馬士兵沒有滿足這位75歲的老人的最後願望……

阿基米德的數學著作在8世紀或9世紀被翻譯成阿拉伯文,到了16世紀或17世紀,更是產生了巨大影響。阿基米德的數學汪明和描述一方麵展示他思想上的巨大勇氣和創造力,另一方麵也表現出他的極端嚴謹的治學態度。

阿基米德一生刻苦好學常常廢寢忘食。據說他在平素吃飯的對侯還在火盆的灰燼裏麵畫幾何圖形,邊畫邊思考,有時竟忘了吃飯,古希臘人有用橄欖油擦身的習慣,阿基米德有時擦身時就坐著用油在身上畫圖形,忘記了原來在做什麼事情。正是這種專心致誌、刻苦鑽研的精神,經年累月的辛勤勞動,使阿基米德成為對人類知識寶庫作出可貴貢獻的科學家。