登陆注册
11138500000007

第7章 阿基米德用杠杆撬起地球(1)

翻开世界地图,在南欧的亚平宁半岛,你会看到一只大皮靴,一脚伸进了地中海,这就是意大利。靴尖的前方,有一个三角形的岛屿,好比一个足球,那就是西西里岛。公元前287年,古希腊伟大的科学家阿基米德就诞生在岛上的一个繁华城市——叙拉古(现在称为锡拉库扎)。

阿基米德距离我们已经有两千多年了。说来也怪,虽然今天的科学技术有了飞速的发展,像火箭的发明,人造卫星上天,机器人问世,太空探险……等等,可是追根溯源,你仍然可以在阿基米德那儿找来最基本的原理。阿基米德的思想,如同一座声音嘹亮的洪钟,尽管岁月更迭,年代久远,你永远可以听见它那悠远的、震憾心灵的回声……那么,阿基米德究竟为人类留下了什么呢?

充满知识和思考的时代

西西里真是一座宝岛。得天独厚的地理位置,使它成了海上要塞。它是地中海的咽喉,沟通欧、亚、非三洲,因此,也就成为古罗马和古希腊的必争之地。

二千多年前的叙拉古,是古希腊的殖民地,它的北面是古罗马城邦,离希腊本土却很远。在宜人的地中海海风的滋润下,它美丽、富饶。许多冒险家、航海家、商人都愿意到这里,看一看宝岛的绮丽风光;做些买进卖出的交易,各得其所。叙拉古的港口每天都很拥挤,云集着四面八方的船只,五花八门的货物堆满了码头。穿着各式服装、说着不同语言的人们凑在一起,比比划划,大声交谈。他们各显神通,开辟了一个个市场,进行贸易交流。

经济上空前繁荣的叙拉古,在观念上也不断翻新。贸易的往来和文化的交流,使古希腊成了人类文明的摇篮之一。

古希腊人知道哲学、几何学,他们计算出地球的周长,知道地球自转1周要24小时,甚至坚信万物是由原子构成的,原子是在空间里运动着的极微小的粒子,等等。

阿基米德就出生在这样一个充满知识和思考的时代。

父亲菲迪阿斯,是个天文学家兼数学家,一辈子研究地球、太阳、月亮的关系,他用极为简陋的仪器计算太阳和月球的距离,十分严谨、认真。

阿基米德的诞生,给这位天文学家带来无比的喜悦。他按照习俗,在婴儿身上抹上油,抱在手上沿着屋子跑了三圈,并将一支橄榄插在门楣,向全城宣告:菲迪阿斯有了儿子!

菲迪阿斯发誓,一定要把儿子培养成真正的希腊人。希腊人以聪明、智慧自豪,他要让阿基米德拥有人类最宝贵的财富——知识。

小时候的阿基米德爱听故事,奴隶们用最生动的语言,讲述伊索寓言,讲解荷马史诗。知识性和趣味性交织在一起,极大地增强了他的想像力。

他喜欢听别人讲,也喜欢听别人争,争论的问题大都听不懂,不过看到大人们像小孩子那样争个不休,是饶有趣味的。

叙拉古的人几乎人人爱争,争论问题,当然最主要的是“人类的少年时期”面临的问题太多了。开始是要急需解决问题,后来就把争论当做乐趣来享受。大人争论的时候,也让小孩子听,因为他们认为,不会思考就不会有问题争,而小孩子首先要学会思考。他们已经意识到脑袋瓜越用越灵。

小阿基米德常常站在大人堆里,听他们谈些希奇古怪的话,他把这种活动当做游戏。

菲迪阿斯也常常把儿子带到工作室去,把他抱在凳子上,让他通过仪器观察浩淼的星海。深邃的夜空,高深莫测的天穹,给阿基米德留下了深刻的印象。

到了上学的年龄,菲迪阿斯把儿子送到一位很有学问的老师那里。老师把孩子们集合在一起,在铺平的沙子上,用树枝写写画画,教他们认非常难认的希腊字母,或者作算术。有时老师发给他们每人一把刻刀,在涂有蜡的木板上学刻字,刻得七歪八斜之后,又在火上熔化,接下去又刻。要不就用芦苇笔,蘸上树脂和油烟做的墨水,在一种植物的叶子上写字。

天晴,阿基米德就和小朋友一起,在空地上练习;下雨就沿着墙根坐一圈。

希腊字母和数字都混在一起,分辨十分困难,孩子们学得相当吃力。阿基米德学得很卖劲,不久就掌握了字母和运算。

随着知识的加深,阿基米德长成了一个少年。他依然像小时候那样,喜欢到港口逛逛,听听别人争论。这时他就能听得懂一些问题,而且自己对问题也有了看法。当双方争得相持不下时,他也会参加进去,支持一方的观点,另一方失去平衡也就赞同对方了。有时阿基米德的观点和双方都不一样,他也敢大胆讲出来,因为他的看法都是经过深思熟虑后提出的,所以常常使别人折服。

他喜欢观察事物,重视一切现象,每天都有许多疑点在脑子里转悠。有时会迸发一两个新思想,他就迅速记下来,进行分析、演算、验证。

大船为什么会浮起来?船帆为什么要做成弧形?船头为什么是尖尖的?……有许多问题在叙拉古找不出答案,阿基米德感到焦灼。他经常听到远航的人说到亚历山大,说那儿有第一流的科学家、学者。

阿基米德朝思暮想,夜不能寐。亚历山大怎么具有这么大的吸引力呢?

原来,位于尼罗河河口的亚历山大,是埃及最大的海港,因亚历山大帝兴建而得名。它是地中海东部政治、经济、文化的中心,古埃及托勒密王国的首都。托勒密在这里兴建了当时世界上最大的图书馆,藏书量达70万卷以上。他还创办博物院,为从事科学研究的学者准备了良好的实验室;有关科研的一切费用由国家支付。这样,许多不同国度的科学家都来到这里,专心致志地从事他们的研究。

阿基米德一天也不能等待,他要远航,要去寻找解决问题的钥匙。

每天他都到码头上去,打听风向、风力,找海员聊天,央求船长带他出航。求知的欲望促使他锲而不舍。终于依靠与国王亥厄洛的亲戚关系,11岁的阿基米德登上了一条开往亚历山大的船。

白帆升上了船桅,水手们解开了缆绳。阿基米德的心在“砰砰”地跳动,叙拉古向后退去,阿基米德向着知识的海洋前行。

“一级数学家”

坐落在托勒密王宫花园里的亚历山大博物院,风景如画,花木繁茂,在姹紫嫣红的花坛和喷珠吐玉的喷水池之间,点缀着造型典雅的研究院、图书馆等建筑。这里,在宁静的林荫道,或者碧波涟涟的湖畔,时时可以看到三三两两的学者,他们或独自沉思,或热烈交谈,到处弥漫着浓郁的学术气氛。

这座当时世界著名的学术中心,荟萃了来自各地的著名学者。被称为“几何学之父”的伟大数学家欧几里得,曾经在这里开办自己的学校,讲述他的著作《几何学原理》,培养了一批通晓几何学的数学家。人们由衷地钦佩欧几里得的才华,说他像魔术师一样,能够把苍天和大地任意变成复杂的图案,令人不可思议。

阿基米德来到亚历山大,很幸运地成了欧几里得的弟子埃拉托色尼和卡诺恩的学生,向他们学习数学、天文学和力学。欧几里得大约是在公元前275年逝世的,他的学生和学生的学生一代代继续他的事业,并不断完善和发展。

很快,阿基米德在几何学的海洋中遨游自如了。他整天都在画各种各样的几何图形,研究它们之间的联系、区别,找出带有规律性的东西。有时睡觉醒来,就用手指头在肚皮上画,他入迷了。

学习很紧张,每天都要看很多书,做深奥的演算。阿基米德和埃拉托色尼疲倦时,偶尔也出去玩一玩。有时他们到大剧院去,听听音乐,欣赏一出喜剧;有时到健身房,活动一下四肢。天气晴朗,风和日丽,他们则兴致勃勃地去浏览尼罗河风光。乘着木船顺流而下,温柔的风吹开了他们的衣襟,清新的空气驱散了他们的疲劳,两岸茂密的树木、肥沃的农田尽收眼底。

这样的旅行对阿基米德来说不很多,但在这为数不多的游玩中,他十分留心观察生活中的现象,从而生发出许多联想。

埃及人一直用尼罗河水灌溉农田,但是河床低,农田地势高,农夫只能用水桶拎水浇地,又吃力又费功夫。

阿基米德想,有什么好办法代替这种笨体力活呢?想呀想,画出了一张水车的草图。

“请您按照这个样子做吧。”他对木匠说。

木匠左看右看,看不懂,自言自语地说:“这算什么玩艺呢?”

阿基米德只好比比划划,耐心地讲给他听:“口努,这是圆筒,这是螺杆,唔,就是这样……”

木匠只好接下了活儿。几天后,他居然做出来了,阿基米德眯着眼睛看了看,又摇摇手柄,说:“嗯,还行。”

于是,阿基米德就扛起这个怪玩艺儿,一直走到庄稼地里。

他把螺杆的一头放到河水里,安了手柄的那头放在河岸上。轻轻朝一个方向摇动手柄,哈,只见河水“咕噜噜”地从“怪物”的顶端冒出来,连续不断地摇,水就连续不断地流到田地里。

一个显然不可能的奇迹发生了:水往高处流!

农夫们放下水桶,争着来看阿基米德的新发明,既省力又省时间,大大减轻了劳动强度。

大伙儿当然喜欢。这一来,一传十,十传百,螺旋抽水机很快从埃及传到外国。人们不仅用它来提水灌溉土地,还用来排积水,扬谷粒,扬沙子。以后这个机械就被称作为“阿基米德螺旋提水器”。直到今天,有的地方还在使用它。

至于飞机、大船的螺旋桨,甚至连小小的螺丝钉,那都是阿基米德螺杆的后代。

阿基米德的研究并不是凭空想出来的,他总是从生产和生活的实践中发现研究的课题,然后用数学、力学的方法加以抽象的概括,上升到理论,然后再用新的理论去解释自然现象,指导创造发明,因此,阿基米德在许多方面都取得巨大的成就。

比如,当时人们在生活和生产实践中常常和圆形的东西打交道,需要解决计算圆、圆柱、球体等几何图形的面积和体积,这在建筑、造船、丈量土地、制造生活用品时都是经常遇到的。古希腊时代,人们总结出直径为一、周长为三的求圆周的方法,但很不精确。阿基米德经过研究,计算出圆周率是3.1409至3.1429之间,这和我们今天知道的π≈3.1415926是相当近似的。阿基米德为圆周率π拟定的数据,也被称为“阿基米德数”,当时,它给人们带来很大的便利。

阿基米德还是微积分的奠基人。他在计算球体、圆柱体和更复杂的立体的体积时,运用逐步近似而求极限的方法,从而奠定了现代微积分计算的基础。今天的大学理工科学生,都需要学习阿基米德开创的微积分。

最有趣的是阿基米德关于体积的发现:一个圆柱体中正好嵌进一个球体(圆柱体的高度和直径相等,恰好嵌入的球体就叫做圆柱体的内接球体)。这两件普通的几何模型,充分地洋溢着阿基米德的聪明和才智。

他把水倒进圆柱体,又把内接球放进去;再把球取出来,量量剩余的水有多少;然后往圆柱体里倒满水,量量圆柱体到底能装多少水。这样反复倒来倒去的测试,他发现了这个内接球的体积,恰好等于外包的圆柱体的容量的三分之二。

阿基米德得出一个结论,圆柱体和它内接球体的比例,或两者的相互关系,是3∶2。

他写了许多论述球体和圆柱体的著作,研究各种立体的表面积和体积,以及它们相互间的关系。而在圆柱体、圆锥体、金字塔形、球体、立体和平面等等几何形状中,他最偏爱的是圆柱体和它内接圆的特殊关系。他为这个不平凡的发现而自豪,他嘱咐后人,将一个有内接球体的圆柱体图案,刻在他的墓碑上作为墓志铭。

今天,我们所有的立体测量,都是从阿基米德开始的。

阿基米德的惊人才智,引起了人们的关注和敬佩。朋友们称他为“阿尔法(α)”,即一级数学家。

杠杆撬地球

阿基米德在亚历山大城学习归来,回到他的故乡叙拉古,已是公元前240年。他担任亥厄洛国王的顾问,继续从事他醉心的数学和力学的研究。但是不学无术的亥厄洛国王对阿基米德的研究并不满意,他常常用责备的口吻问阿基米德:“为什么你的研究只停留在学问的游戏上,而不能解决实际的重大问题?你所研究的学问到底对实际生活有什么利益?”

有一次,国王又说:“要你实际表演,不要空洞的理论。”这时,一向谦恭的阿基米德望着国王说:“陛下,给我一个支点,我可以举起地球!”

同类推荐
  • 王者无畏:三星总裁李健熙和他的商业帝国

    王者无畏:三星总裁李健熙和他的商业帝国

    有人说,他是韩国的“经济总统”,是“商业鬼才”,是使韩国屹立在世界的人;可也有人说他是“失败的管理者”,一个错误的决策差点毁了韩国的经济;有人说他在韩国是“最受尊敬的人”,是懂得倾听,形式低调的“隐士”;可也有人说他是“阴谋家”,他的诡谲、欺诈让三星与整个韩国蒙羞……他就是三星总裁——李健熙!本书从成就、成长、变革、经营管理、家族矛盾等方面,全面剖析韩国的神话——李健熙的一生,将他的成功、隐忍、魄力、黑暗一并展示给读者。通过这本书你会感受到巨人光芒,也将体味到成功背后的种种艰难与不易,从中获取不断强大的力量。
  • 又疯又狂卡扎菲:落日强人卡扎菲传

    又疯又狂卡扎菲:落日强人卡扎菲传

    卡扎菲,一个退出历史舞台的落日强人;一个比萨达姆更牛也更受争议的人物。他让利比亚人民摆脱贫困,使利比亚成为非洲最富裕的国家;也将枪口对准人民,武力镇压异见民众。他是“中东硬汉”、反美英雄,反霸权、反殖民、反强权,拥抱洛克比空难制造者;后来又主动向西方靠拢。他最知道如何稳固自己的统治,最会与美英法等西方国家周旋,可谓最强硬,最有手段,同时也最疯狂。
  • 细说民国大文人:那些思想大师们(白金增订版)

    细说民国大文人:那些思想大师们(白金增订版)

    本书对十位民国时期的思想大师的生平逸事进行了梳理,重现了三千年不遇之大变局下,这些大师傲拔的志趣和风骨,以及终归悲悯和无可奈何花落去的时代命运。他们出世、入世,进退自如;做学问与做人,结合得浑然天成;同侪间以道相交,重情重义……本书在天涯论坛连载时,好评如潮,引来百万粉丝疯狂追读跟帖,被誉为关于讲述民国大师逸事作品中的“翘楚之作”。本卷人物:蔡元培、胡适、熊十力、李叔同、马一浮、冯友兰、马寅初、傅斯年、梁漱溟、金岳霖。
  • 中小学生必读丛书:名人传

    中小学生必读丛书:名人传

    传记里的三人,一个是德国的音乐家贝多芬,一个是意大利的雕塑家、画家、诗人米开朗琪罗,另一个是俄国作家、思想家、文学家托尔斯泰,虽然各自的事业不同,贡献不同,所处时代和国家也不同,但他们都是伟大的天才,都是各自领域里的伟人。他们在肉体和精神上经历了人生的种种磨难,却为创造不朽的杰作贡献了毕生的精力。
  • 相信你会到达明天

    相信你会到达明天

    她们是华语媒体中最炙手可热的女主播,对于经常在电视屏幕里侃侃而谈、风姿绰约的她们,你也许再熟悉不过了,但对于她们从默默无闻的青年成长为优秀女主播的艰难和她们在幕后的奋斗与艰辛,却知之甚少。本书将为你展现柴静、董卿、侯佩岑、谢娜、柳岩、朱丹、阿雅、王冠等18位魅力女主播不同于荧幕前的别样生活,展现她们身上的正能量,带给读者追逐和实现梦想的希望、勇气与力量。
热门推荐
  • 武印觉醒

    武印觉醒

    五百年后天宫第一神聂玄将带着‘邪武神印’重生,当武印觉醒,聂玄发誓,这一世定要打上天宫,闹个天翻地覆,将女帝踩在脚下,夺回曾经属于自己的荣耀!
  • 那年青春那场梦

    那年青春那场梦

    一场关于青春的旅程,我们总会遇到那些令我们遗憾的人和事,如果当时我们能不那么倔强……
  • 春风十里就是你

    春风十里就是你

    一只可爱的猫妖爱上了自己的敌人,后来她明白这是她一生中最幸运的事情!!!开始:女主:我一定会杀了你!男主:就凭你后来:女主:我不会杀你男主:我同意,既然如此你是我的人了
  • 绝世女妖王

    绝世女妖王

    她是万年前没落妖族的遗孤,手持长鞭,为师复仇,却无意间得了天地无双的武器,解开了身世之谜,他是仙人后裔,纨绔而任性的世子,偏偏遇上了那傲娇倔强的冤家。“陆大世子,以后下雨记得要打伞。”“为什么?”“别让你的脑子再进水了。”某男的目光无奈又宠溺。坎坷复国路,一箫一剑走千古。
  • 一觉醒来我变成了萝莉

    一觉醒来我变成了萝莉

    一觉醒来,孟夏成了一个软糯糯的萝莉。她惊了,在穿成萝莉的当天,一个精致漂亮的少年被一群保镖簇拥着来到孤儿院,指着她说要她。孟夏:啧,德行。孟夏:咳,但是,我可以!你是上帝展示在我失明的眼睛前的音乐、天穹、宫殿、江河、天使、深沉的玫瑰,隐秘而没有穷期。——博尔赫斯【软甜x病娇】排雷:①不是变身文!②男女主身心双洁。③甜宠文!没误会!④练笔,更新非常非常慢,不要追!
  • 我的口水有毒

    我的口水有毒

    我叫关咲,今年18岁,孤儿。爱好:捡破烂某一天,捡到本笔记本,上面写着我活不过10天,当时我就笑了。当10变成1的时候,我哭了。......很抱歉,其实我不想杀你。看着天花板上那只倒吊着的怪异,关咲一脸歉疚,语气真挚。然后朝着冲来的怪异吐了口口水。【啊,这口水有毒!】怪异不甘的看着他,呜咽了一声,消失了。……
  • 恶魔在身边:总有人爱你

    恶魔在身边:总有人爱你

    当正准备收拾过去积极追梦的你,莫名被卷入恶魔的复仇游戏,当嘴贫人贱的他,渐渐张开黑暗的翅膀。对,就是你,就是每一个在现实的压迫下依然心怀火种的你,假如是你,你会怎么做?她是立志要自由追逐作家梦的平凡女,他是十大家族之一神秘布洛克的暴君家主。初见,她觉得他是嘴贫人贱的gay,他觉得她是心软易控制的小白花后来,她觉得他是神秘危险爱耍流氓,为爱护生命应该远离的疯太监他觉得她是自己参与蜕变,不能便宜了外人的毛石头自由洒脱的她和不懂爱的他,在杀人事件和权利争夺的背景下,将擦出怎样的火花?
  • 开局一本合成书

    开局一本合成书

    末法时代的终结标准着灵气复苏的开始,一些古书中记载着的不详和异类开始活跃起来,更有一些堕落者化作孕育它们的肥沃土壤。
  • 爱上学校,不再厌学(解读青少年心理文丛)

    爱上学校,不再厌学(解读青少年心理文丛)

    《解读青少年心理文丛:爱上学校,不再厌学》从心理学、家庭、社会、学校等角度分别对厌学这一现象进行了分析,并从这几个方面探讨改变厌学情绪的方法,希望对读者们有所裨益。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!