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数学之神——阿基米德
发布时间:2009/9/25  阅读次数:4251  字体大小: 【】 【】【

数学之神——阿基米德
(公元前287年—公元前212年)
  
他,有“数学之神”的美称。
他,一生中有许多重大科学发现和发明。
他——只要人们列举人类有史以来三个最伟大的数学家,便必居于首位。
他就是古希腊伟大的数学家、卓越的工程师、天才的发明家和杰出的爱国者阿基米德。
公元前287年,阿基米德诞生于当时属古希腊的叙拉古城(今属意大利)。身为科学家兼王室宗亲的父亲,不仅给予他贵族出身,而且使他从小就受到了良好的教育。
小阿基米德聪明过人,且勤奋好学。他刚满11岁,国王亥厄洛便选派他到埃及的亚历山大城去留学。
亚历山大城位于尼罗河口,是当时古希腊世界最大的城市之一,也是人才荟萃的地方。阿基米德在这里读了很多书,学会了解决实际问题的方法。他善于做各种实验,制造了许多种测量仪器,对数学与力学问题兴趣最大。他曾经制造了一种叫行星仪的东西,可以把日食和月食发生的原理及过程十分准确地演示一遍。为此他写成了《行星仪的制造》一书。
阿基米德在亚历山大城学习的时候,附近的尼罗河经常泛滥成灾。埃及人听说他善于发明创造,便请他帮助解除水患。阿基米德根据需要发明了螺旋抽水机。他先制成一个两头开口的粗管子,里面装上螺旋轴,再在外面装上摇把,然后将管子一头放在水里,摇动把手,水就被源源不断地从低处抽到高处了。这为排涝与灌溉提供了很大方便。这种机械,人们称之为“阿基米德螺旋”。如今人们制成的螺旋桨、涡轮机、螺丝钉等东西,都是从“阿基米德螺旋”发展而来的。
公元前240年,阿基米德从亚历山大城回到故乡叙拉古,做了国王亥厄洛的顾问,帮助解决过许多生产实践、军事技术及其他一些实际应用问题。他在数学与力学方面的许多贡献,就是在解决这些实际问题中完成的。
在阿基米德那个时代,人们的计数方法和现在完全不同。他们既不会用十进位制,也没有加减乘除四则运算,人们用希腊字母来表示不同的数。这样不但麻烦,而且对一些大数也无法表示。那时的“一万”就是数字极限。人们称“一万”为“米里阿达”,意思是不能计算的数。为了改变这种状况,阿基米德在《沙粒计算》一书中,提出了按级计数的方法。这种方法以万为单位,能将任何一个大数很简单地表示出来。
“阿基米德和王冠”的故事,颇具传奇色彩。
一次,国王亥厄洛让一名工匠用纯金做成一顶王冠。王冠制作得精巧绝伦,光彩熠熠,国王十分高兴。但在国王的近臣中,凡是亲手拿过王冠的人,都有一种奇怪的感觉,好像这顶王冠不是纯金做的。他们平时拿惯了金银,觉得这么大的一项王冠应该不止这么重。国王也顿生疑心,于是立即把工匠召来责问。工匠极力分辩说:“陛下所给黄金,已全部用于王冠制作,不信把王冠称一称便可知道。”结果一称王冠,果然与国王所给的黄金重量分毫不差。到底王冠里有没有掺假呢?国王既想知道事实真相,又不想损坏精巧的王冠,便限令大臣们在三天之内解决这个问题。大家都束手无策,便急忙请来了智者阿基米德。
面对王冠,阿基米德也困惑了。他知道只要把王冠打破,一切便水落石出了。可如今国王命令不能损坏王冠,已知的东西成了未知,该怎么办呢?阿基米德冥思苦想了两天,仍然一筹莫展。到了第三天,阿基米德想洗个澡,放松一下。当他跨进浴盆时,水就往上升;当他坐下去的时候,水就立刻溢到盆外。同时他感到入水愈深,身体就愈轻,好像有一种力量在向上托着。突然,阿基米德心里一亮,他找到了解决王冠问题的方法!阿基米德顿时欣喜若狂,一下子跳出浴盆,赤身裸体地在大街上奔跑,口里高喊“尤勒加!尤勒加!”(意思是:我知道了!我知道了!)
原来,阿基米德悟出了一条重要定律:物体在水里受到的浮力,等于它所排开的水的重量;物体在水中所浸入的体积,等于它所排开的水的体积。这就是液体静力学的基本原理,后来被人们称为阿基米德原理。
根据这个原理,阿基米德把与王冠等重的金子放在盛满水的容器里,结果发现,王冠排出的水要比纯金块排出的水多得多。这说明王冠里确实掺假了。他还测出了王冠里缺少了多少纯金。自作聪明的工匠终于受到了应有的惩罚。
阿基米德的液体定律作用非常大。现代的潜水艇、飞艇等东西就是依据这一原理制造出来的。
“给我一个支点,我就能撬动地球。”阿基米德在总结出了杠杆的原理后,豪迈地说过这么一句话。
但别人总是对他的杠杆原理不大相信,觉得没有多大用处。终于有一次,阿基米德向人们展示了杠杆原理的巨大作用。
有一回,亥厄洛国王让人在海边建造了一艘大船,可是无论如何都推不下水。阿基米德对国王说:“我替您把船拉到水里吧!”国王半信半疑,便在一旁看他到底如何让船下水。阿基米德设计了一套杠杆滑轮系统。利用它只需要很小的力气,就能拉动笨重的东西。一切准备妥当之后,阿基米德便把绳子交给国王,让他拉一下。国王轻轻一动,船就乖乖地下水了。这在当时,真像变魔术一样,人们非常惊奇,国王也信服了。亥厄洛甚至特别出了一张布告,说:“从今以后,凡是阿基米德的话,务必一律听从。”
在阿基米德给国王当顾问期间,叙拉古城受到了新兴的罗马帝国军队的一再攻打。气势汹汹的罗马军在马赛拉斯元帅的率领下,攻城掠地,占领了除叙拉古以外的整个西西里岛。他们本以为可以轻而易举地占领叙拉古,没想到在此受到了沉重打击。在阿基米德的教导下,叙拉古人准备好了许多新型武器迎击敌人。公元前213年,马塞拉斯再度率大军攻打叙拉古城。罗马士兵在城外团团围定,他们的战船排列在一起,耀武扬威地冲了过来。就在这时,只见城墙上突然出现无数面镜子,把阳光集中反射到敌船上。顷刻间,敌船起火,烈焰腾天。同时,阿基米德事先还造好了一些回转起重机。起重机伸出巨手,从水里抓起罗马人的战船在空中晃来晃去,或抛向海里,或扔进城墙,蜂拥而上的叙拉古兵便把敌人杀死或俘虏。罗马士兵死伤惨重,他们便退得远远的,用一种巨型大炮向城内轰击。这时,阿基米德让士兵们用巨型投石机予以回击。巨型投石机打得又远又准,射出的大石头有数百公斤重。结果把罗马人的大炮砸得稀烂。当马赛拉斯得知这些皆出于阿基米德的智慧时,他惊呼道:“我们是在同一位数学家打仗!”
罗马军队久攻不下,只好采取长期围困的方法,妄图使城内弹尽粮绝而被迫投降。
直到公元前212年的一天,当叙拉古人在庆祝一年一度的阿耳特弥斯节时(阿耳特弥斯是古希腊神话中的月亮和狩猎女神),罗马军队在夜间偷袭了叙拉古城。到了早晨,马赛拉斯就率领大军攻占了全城。罗马军队攻进城内时,阿基米德正专心地研究他的几何图形。直到罗马士兵出现在他面前,踩到他的图形时,他才惊醒过来。阿基米德厉声说道:“别踩坏我的图!”蛮横无知的敌兵一怒之下,竟然拔剑刺死了这位75岁的大数学家。
阿基米德死后,叙拉古人民感到无比悲痛。罗马将领马赛拉斯在惋惜之余,下令将杀害阿基米德的那个士兵逐出军队,并根据阿基米德的遗愿,将他发现的一个几何定理图形刻在了数学家的墓碑上。
星移斗转,时事沧桑,但“数学之神”的美名却镌刻在人们心田,一代又一代地相传。
  
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