數(shù)學(xué)家阿基米德的故事
數(shù)學(xué)家阿基米德的故事
說(shuō)起阿基米德,大多數(shù)人覺得陌生的話。那么“給我一個(gè)支點(diǎn),我可以翹起整個(gè)地球。”這句話,我相信大多數(shù)人都聽說(shuō)過(guò)。而說(shuō)這句話的人就是他,一位古希臘著名的數(shù)學(xué)家,物理學(xué)家。他與數(shù)學(xué)王子高斯,歐拉,牛頓一起被稱為世界四大數(shù)學(xué)家,由此可見他對(duì)世界數(shù)學(xué)發(fā)展的杰出貢獻(xiàn)。下面是小編幫大家整理的數(shù)學(xué)家阿基米德的故事,僅供參考,大家一起來(lái)看看吧。
二千一百九十年前,在古希臘西西里島的敘拉古國(guó),出現(xiàn)一位偉大的物理學(xué)家。他叫阿基米德(公元前287——212年)。阿基米德的一生勤奮好學(xué),專心一志地獻(xiàn)身于科學(xué),忠于祖國(guó),受到人們的尊敬與贊揚(yáng)。阿基米德曾發(fā)現(xiàn)杠桿定律和以他的名字命名的阿基米德定律。并利用這些定律設(shè)計(jì)了多種機(jī)械,為人民、為祖國(guó)服務(wù)。關(guān)于他生平的詳細(xì)狀況,已無(wú)法考證。但關(guān)于他發(fā)明創(chuàng)造和保衛(wèi)祖國(guó)的故事,卻流傳至今。
杠桿定律的確立
人們從遠(yuǎn)古時(shí)代起就會(huì)使用杠桿,并且懂得巧妙地運(yùn)用杠桿。在埃及造金字塔的時(shí)候,奴隸們就利用杠桿把沉重的石塊往上撬。造船工人用杠桿在船上架設(shè)桅桿。人們用汲水吊桿從井里取水,等等。但是,杠桿為什么能做到這一點(diǎn)呢?在阿基米德發(fā)現(xiàn)杠桿定律之前,是沒有人能夠解釋的。當(dāng)時(shí),有的哲學(xué)家在談到這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候,一口咬定說(shuō),這是“魔性”。阿基米德卻不承認(rèn)是什么“魔性”。他懂得,自然界里的種種現(xiàn)象,總有自然的原因來(lái)解釋。杠桿作用也有它自然的原因,他決心把它解釋出來(lái)。阿基米德經(jīng)過(guò)反復(fù)地觀察、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算,最后確立了杠桿的平衡定律。就是,“力臂和力(重量)成反比例!睋Q句話說(shuō),就是:小重量是大重量的多少分之一重,長(zhǎng)力臂就應(yīng)當(dāng)是短力臂的多少倍長(zhǎng)。阿基米德確立了杠桿定律后,就推斷說(shuō),只要能夠取得適當(dāng)?shù)母軛U長(zhǎng)度,任何重量都能夠用很小的力量舉起來(lái)。據(jù)說(shuō)他以前說(shuō)過(guò)這樣的豪言壯語(yǔ):死心的句子
“給我一個(gè)支點(diǎn)、我就能舉起地球!”
敘拉古國(guó)王聽說(shuō)后,對(duì)阿基米德說(shuō):“憑著宙斯(宙斯是希臘神話中的眾神之王,主管天、雷、電和雨)起誓,你說(shuō)的事真是稀奇古怪,阿基米德!”阿基米德向國(guó)王解釋了杠桿的特性以后,國(guó)王說(shuō):“到哪里去找一個(gè)支點(diǎn),把地球舉起來(lái)呢?”
“這樣的支點(diǎn)是沒有的!卑⒒椎禄卮鹫f(shuō)。
“那么,要叫人堅(jiān)信力學(xué)的神力就不可能了?”國(guó)王說(shuō)。
“不,不,你誤會(huì)了,陛下,我能夠給你舉出別的例子!卑⒒椎抡f(shuō)。
國(guó)王說(shuō):“你太吹牛了!你且替我推動(dòng)一樣重的'東西,看你講的話怎樣!碑(dāng)時(shí)國(guó)王正有一個(gè)困難的問(wèn)題,就是他替埃及王造了一艘很大的船。船造好后,動(dòng)員了敘拉古全城的人,也沒法把它推下水。阿基米德說(shuō):“好吧,我替你來(lái)推這一只船吧!
阿基米德離開國(guó)王后,就利用杠桿和滑輪的子理,設(shè)計(jì)、制造了一套巧妙的機(jī)械。把一切都準(zhǔn)備好后,阿基米德請(qǐng)國(guó)王來(lái)觀看大船下水。他把一根粗繩的末端交給國(guó)王,讓國(guó)王輕輕拉一下。頓時(shí),那艘大船慢慢移動(dòng)起來(lái),順利地滑下了水里,國(guó)王和大臣們看到這樣的奇跡,好象看耍魔術(shù)一樣,驚奇不已!于是,國(guó)王信服了阿基米德,并向全國(guó)發(fā)出布告:“從此以后,無(wú)論阿基米德講什么,都要堅(jiān)信他……”
稱量皇冠的難題
在一般人看來(lái),阿基米德是個(gè)“怪人”。用羅馬歷史學(xué)家普魯塔克的話說(shuō):“他象是一個(gè)中了邪術(shù)的人,對(duì)于飯食和自己的身體全不關(guān)心!庇袝r(shí)候,飯擺在桌子上叫他吃飯,他好象沒聽見,仍舊在火盆的灰里畫他的幾何圖形。他的妻子,要時(shí)時(shí)看守他。譬如他用油擦身的時(shí)候,便呆坐著用油在自己身上畫圖案,而忘記原來(lái)是作什么事的了。他的妻子更怕送他到浴堂里去洗澡,這個(gè)笑話是正因國(guó)王的一個(gè)新冠冕而引起的。
國(guó)王在前不久,叫一個(gè)工匠替他打造一頂金皇冠。國(guó)王給了工匠他所需要的數(shù)量的黃金。工匠的手藝十分高明,制做的皇冠精巧別致,而且重量跟當(dāng)初國(guó)王所給的黃金一樣重。但是,有人向國(guó)王報(bào)告說(shuō):“工匠制造皇冠時(shí),私下吞沒了一部分黃金,把同樣重的銀子摻了進(jìn)去!眹(guó)王聽后,也懷疑起來(lái),就把阿基米德找來(lái),要他想法測(cè)定,金皇冠里摻?jīng)]摻銀子,工匠是否私吞黃金了。這次,可把阿基米德難住了。他回到家里苦思苦想了好久,也沒有想出辦法,每一天飯吃不下,覺睡不好,也不洗澡,象著了魔一樣。
有一天,國(guó)王派人來(lái)催他進(jìn)宮匯報(bào)。他妻子看他太臟了,就逼他去洗澡。他在澡堂洗澡的時(shí)候,腦子里還想著稱量皇冠的難題。突然,他注意到,當(dāng)他的身體在浴盆里沉下去的時(shí)候,就有一部分水從浴盆邊溢出來(lái)。同時(shí),他覺得入水愈深,則他的體量愈輕。于是,他立刻跳出浴盆,忘了穿衣服,就跑到人群的街上去了。一邊跑,一邊叫:“我想出來(lái)了,我想出來(lái)了,解決皇冠的辦法找到啦!”
他進(jìn)皇宮后,對(duì)國(guó)王說(shuō):“請(qǐng)?jiān)试S我先做一個(gè)實(shí)驗(yàn),才能把結(jié)果報(bào)告給你!眹(guó)王同意了。阿基米德將與皇冠一樣重的金子、一塊銀子和皇冠,分別一一放在水盆里,看金塊排出的水量比銀塊排出的水量少,而皇冠排出的水量比金塊排出的水量多。
阿基米德對(duì)國(guó)王說(shuō):“皇冠摻了銀子!”國(guó)王看了實(shí)驗(yàn),沒有弄明白,讓阿基米德給解釋一下。阿基米德說(shuō):“一公斤的木頭和一公斤的鐵比較,木頭的體積大。如果分別把它們放入水中,體積大的木頭排出的水量,比體積小的鐵排出的水量多。我把這個(gè)道理用在金子、銀子和皇冠上。正因金子的密度大,而銀子的密度小,因此同樣重的金子和銀子,必然是銀子的體積大于金子的體積。因此同樣重的金塊和銀塊放入水中,那么金塊排出的水量就比銀塊的水量少。剛才的實(shí)驗(yàn)證明,皇冠排出的水量比金塊多,說(shuō)明皇冠的密度比金塊的密度小,這就證明皇冠不是用純金制造的。”阿基米德有條理的講述,使國(guó)王信服了。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,那個(gè)工匠私吞了黃金。
阿基米德的這個(gè)實(shí)驗(yàn),就是“靜水力學(xué)”的胚胎。但他并不停留在這一點(diǎn)上,繼續(xù)深入研究浮體的問(wèn)題。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了自然科學(xué)中的一個(gè)重要原理——阿基米德定律。即:把物體浸在一種液體中時(shí),所排開的液體體積,等于物體所浸入的體積;維持浮體的浮力,跟浮體所排開的液體的重量相等。
戰(zhàn)爭(zhēng)史上的一個(gè)奇觀
公元前213年,羅馬的軍隊(duì)由瑪爾凱路率領(lǐng)進(jìn)犯阿基米德的國(guó)家敘拉古。這時(shí),年已七十五歲的阿基米德,也立刻竭盡自己的所有才能,幫忙祖國(guó),打擊敵人。
羅馬統(tǒng)帥瑪爾凱路,接連攻下敘拉古的兩座城后,更加狂妄自大。他認(rèn)為,只要用五天的準(zhǔn)備時(shí)刻,就能夠攻陷國(guó)都敘拉古城。但他恰恰沒有想到,就是正因有一位熱愛祖國(guó)的白發(fā)蒼蒼的老人阿基米德,就把他的一切計(jì)劃打破了。
這場(chǎng)距今二千一百九十年前的戰(zhàn)斗,被歷史學(xué)家們稱為:戰(zhàn)爭(zhēng)史上的一個(gè)奇觀!
瑪爾凱路率領(lǐng)著船隊(duì),從水上進(jìn)攻敘拉古。他的每只戰(zhàn)艦上的士兵都裝備著弓箭、投石器和輕鏢槍,要把敘拉古的守衛(wèi)者趕下城去,然后透過(guò)架在戰(zhàn)艦上的攻城機(jī),讓士兵沖進(jìn)敘拉古。但是,阿基米德做了充分的準(zhǔn)備。當(dāng)敵人的艦隊(duì)接近的時(shí)候,阿基米德就開動(dòng)他制造的那些巨大的遠(yuǎn)程投射機(jī)器。遠(yuǎn)程投射機(jī)器能把二百多公斤的石塊,投射一千多米遠(yuǎn)(相當(dāng)于18世紀(jì)大炮的射程)。這些巨大的石塊,象冰雹似地打在戰(zhàn)艦上,打得瑪爾凱路手忙腳亂,船沉兵死,一片驚慌,敔杽P路只得急急忙忙把剩下的戰(zhàn)艦撤走。
瑪爾凱路又決定夜間進(jìn)攻。他以為夜間阿基米德看不遠(yuǎn),等艦隊(duì)到了城下他那些巨大的遠(yuǎn)程投射機(jī)器就用不上了。但是,當(dāng)瑪爾凱路夜間進(jìn)攻的時(shí)候,又倒了大霉。阿基米德短射程的機(jī)器開動(dòng)了,這些機(jī)器不斷地投擲出短鏢槍、石塊,使羅馬軍隊(duì)又一次遭到沉重打擊,連瑪爾凱路也差一點(diǎn)喪命。
瑪爾凱路不甘心放下占領(lǐng)敘拉古的企圖。他還是催促軍隊(duì)和強(qiáng)迫他的工程師們,繼續(xù)同阿基米德較量。結(jié)果,都是徒勞。有時(shí),羅馬把帶有攻城機(jī)的戰(zhàn)艦沖到敘拉古的城下,守城者就把一種掛著“長(zhǎng)嘴”的機(jī)器開動(dòng)起來(lái),一塊塊石頭從“長(zhǎng)嘴”里傾落下來(lái),不但把攻城機(jī)打得粉碎,而且也把戰(zhàn)艦砸個(gè)稀爛,使羅馬的士兵陷入絕境。有時(shí),還從城上放下一種鐵鉤,這種鐵鉤用機(jī)器操縱著十分靈活,鐵鉤能鉤住羅馬兵船的船頭,然后把兵船拉起來(lái),使兵船向一邊翻倒,扣進(jìn)水里。
瑪爾凱路使盡了各種進(jìn)攻手段,都被阿基米德的發(fā)明打破了。羅馬軍隊(duì)變得膽小如鼠,一看見從墻頭上伸出條繩子,就抱頭鼠竄拼命逃跑,并叫喊著:“阿基米德又使出一種機(jī)器來(lái)作弄我們了!”
瑪爾凱路最后沒有辦法了,只得把敘拉古城團(tuán)團(tuán)圍住,妄圖把城里的人困死。他的這種辦法,使得阿基米德也無(wú)能為力了。羅馬軍隊(duì)一向圍困了八個(gè)月,最后乘敘拉古人歡度節(jié)日,而疏于防范的機(jī)會(huì),從一個(gè)冷僻的城門偷襲進(jìn)去,才把敘拉古攻陷。
當(dāng)羅馬軍隊(duì)沖進(jìn)城的時(shí)候,瑪爾凱路曾下令不好殺害這位偉大的物理學(xué)家。但是那時(shí),阿基米德正在他的實(shí)驗(yàn)室里畫他的圖形。士兵沖進(jìn)后,腳踏聲驚擾了他。這種驚擾,使他驚醒過(guò)來(lái),憤怒地喊道:“喂!你弄壞了我的圖畫,趕快跑開些!”結(jié)果,他的憤慨激怒了羅馬士兵,阿基米德便死于刀下。
偉大的物理學(xué)家阿基米德雖然遇難了,但是,他在科學(xué)上給人類做出的貢獻(xiàn),是無(wú)法估量的!
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