能推動地球的人—阿基米德

能推動地球的人—阿基米德

阿基米德(Archimedes，約公元前287～212)是古希臘物理學家、數學家，靜力學和流體靜力學的奠基人。 除了偉大的牛頓和偉大的愛因斯坦，再沒有一個人象阿基米德那樣為人類的進步做出過這樣大的貢獻。即使牛頓和愛因斯坦也都曾從他身上汲取過智慧和靈感。他是“理論天才與實驗天才合於一人的理想化身”，文藝復興時期的達芬奇和伽利略等人都拿他來做自己的楷模。

從洗澡的故事說起

關於阿基米德，流傳着這樣一段有趣的故事。相傳敘拉古赫農王讓工匠替他做了一頂純金的王冠，做好后，國王疑心工匠在金冠中摻了假，但這頂金冠確與當初交給金匠的純金一樣重，到底工匠有沒有搗鬼呢？既想檢驗真假，又不能破壞王冠，這個問題不僅難倒了國王，也使諸大臣們面面相覷。

後來，國王請阿基米德來檢驗。最初，阿基米德也是冥思苦想而不得要領。一天，他去澡堂洗澡，當他坐進澡盆里時，看到水往外溢，同時感到身體被輕輕拖起。他突然悟到可以用測定固體在水中排水量的辦法，來確定金冠的比重。他興奮地跳出澡盆，連衣服都顧不得跑了出去，大聲喊着“尤里卡！尤里卡！”。(Fureka，意思是“我知道了”)。

他經過了進一步的實驗以後來到王宮，他把王冠和同等重量的純金放在盛滿水的兩個盆里，比較兩盆溢出來的水，發現放王冠的盆里溢出來的水比另一盆多。這就說明王冠的體積比相同重量的純金的體積大，所以證明了王冠里摻進了其他金屬。

這次試驗的意義遠遠大過查出金匠欺騙國王，阿基米德從中發現了浮力定律：物體在液體中所獲得的浮力，等於他所排出液體的重量。一直到現代，人們還在利用這個原理計算物體比重和測定船舶載重量等。

阿基米德的生平

公元前287年，阿基米德誕生於西西里島的敘拉古(今意大利錫拉庫薩)。他出生於貴族，與敘拉古的赫農王有親戚關係，家庭十分富有。阿基米德的父親是天文學家兼數學家，學識淵博，為人謙遜。他十一歲時，藉助與王室的關係，被送到古希臘文化中心亞歷山大里亞城去學習。

亞歷山大位於尼羅河口，是當時文化貿易的中心之一。這裡有雄偉的博物館、圖書館，而且人才薈萃，被世人譽為“智慧之都”。阿基米德在這裡學習和生活了許多年，曾跟很多學者密切交往。他在學習期間對數學、力學和天文學有濃厚的興趣。在他學習天文學時，發明了用水利推動的星球儀，並用它模擬太陽、行星和月亮的運行及表演日食和月食現象。為解決用尼羅河水灌溉土地的難題，它發明了圓筒狀的螺旋揚水器，後人稱它為“阿基米德螺旋”。

公元前240年，阿基米德回敘古拉，當了赫農王的顧問，幫助國王解決生產實踐、軍事技術和日常生活中的各種科學 技術問題。

公元前212年，古羅馬軍隊攻陷敘拉古，正在聚精會神研究科學 問題的阿基米德，不幸被蠻橫的羅馬士兵殺死，終年七十五歲。阿基米德的遺體葬在西西里島，墓碑上刻着一個圓柱內切球的圖形，以紀念他在幾何學上的卓越貢獻。

阿基米德的科學 成就

阿基米德無可爭議的是古代希臘文明所產生的最偉大的數學家及科學家，他在諸多科學 領域所作出的突出貢獻，使他贏得同時代人的高度尊敬。

阿基米德在力學方面的成績最為突出，他系統並嚴格的證明了槓桿定律，為靜力學奠定了基礎。在總結 前人經驗的基礎上，阿基米德系統地研究了物體的重心和槓桿原理，提出了精確地確定物體重心的方法，指出在物體的中心處支起來，就能使物體保持平衡。他在研究機械的過程中，發現了槓桿定律，並利用這一原理設計製造了許多機械。他在研究浮體的過程中發現了浮力定律，也就是有名的阿基米德定律。

阿基米德確定了拋物線弓形、螺線、圓形的面積以及橢球體、拋物面體等各種複雜幾何體的表面積和體積的計算方法。在推演這些公式的過程中，他創立了“窮竭法”，即我們今天所說的逐步近似求極限的方法，因而被公認為微積分計算的鼻祖。他用圓內接多邊形與外切多邊形邊數增多、面積逐漸接近的方法，比較精確的求出了圓周率。面對古希臘繁冗的數字錶示方式，阿基米德還首創了記大數的方法，突破了當時用希臘字母計數不能超過一萬的局限，並用它解決了許多數學難題。

阿基米德在天文學方面也有出色的成就。除了前面提到的星球儀，他還認為地球是圓球狀的，並圍繞着太陽旋轉，這一觀點比哥白尼的“日心地動說”要早一千八百年。限於當時的條件，他並沒有就這個問題做深入系統的研究。但早在公元前三世紀就提出這樣的見解，是很了不起的。

阿基米德的著作很多，作為數學家，他寫出了《論球和圓柱》、《圓的度量》、《拋物線求積》、《論螺線》、《論錐體和球體》、《沙的計算》等數學著作。作為力學家，他著有《論圖形的平衡》、《論浮體》、《論槓桿》、《原理》等力學著作。

阿基米德和雅典時期的科學家有着明顯的不同，就是他既重視科學的嚴密性、準確性，要求對每一個問題都進行精確的、合乎邏輯的證明；又非常重視科學 知識的實際應用。他非常重視試驗，親自動手製作各種儀器和機械。他一生設計、製造了許多機構和機器，除了槓桿系統外，值得一提的還有舉重滑輪、灌地機、揚水機以及軍事上用的拋石機等。被稱作“阿基米德螺旋”的揚水機至今仍在埃及等地使用。

“假如給我一個支點，我就能推動地球”

阿基米德不僅是個理論家，也是個實踐家，他一生熱衷於將其科學 發現應用於實踐，從而把二者結合起來。在埃及，公元前一千五百年前左右，就有人用槓桿來抬起重物，不過人們不知道它的道理。阿基米德潛心研究了這個現象並發現了槓桿原理。阿基米德曾說過：“假如給我一個支點，我就能推動地球。”

當時的赫農王為埃及國王製造了一條船，體積大，相當重，因為不能挪動，擱淺在海岸上很多天。阿基米德設計了一套複雜的槓桿滑輪系統安裝在船上，將繩索的一端交到赫農王手上。赫農王輕輕拉動繩索，奇迹出現了，大船緩緩地挪動起來，最終下到海里。國王驚訝之餘，十分佩服阿基米德，並派人貼出告示“今後，無論阿基米德說什麼，都要相信他。”

愛國者阿基米德

在阿基米德晚年時，羅馬軍隊入侵敘拉古，阿基米德指導同胞們製造了很多攻擊和防禦的作戰武器。當侵略軍首領馬塞勒塞率眾攻城時，他設計的投石機把敵人打得哭爹喊娘。他製造的鐵爪式起重機，能將敵船提起並倒轉……

另一個難以置信的傳說是，他曾率領敘拉古人民手持凹面鏡，將陽光聚焦在羅馬軍隊的木製戰艦上，使它們焚燒起來。羅馬士兵在這頻頻的打擊中已經心驚膽戰，草木皆兵，一見到有繩索或木頭從城裡扔出，他們就驚呼“阿基米德來了”，隨之抱頭鼠竄。

羅馬軍隊被阻入城外達三年之久。最終，於公元前212年，羅馬人趁敘拉古城防務稍有鬆懈，大舉進攻闖入了城市。此時，75歲的阿基米德正在潛心研究一道深奧的數學題，一個羅馬士兵闖入，用腳踐踏了他所畫的圖形，阿基米德憤怒地與之爭論，殘暴無知的士兵舉刀一揮，一位璀璨的科學 巨星就此隕落了。