在欧几里得几何学的影响和推动下,亚历山大时期的科学迎来了自己的黄金时代,在璀璨群星中,最伟大的科学家非阿基米德莫属。
阿基米德雕像
阿基米德约于公元前287年出生于西西里岛的叙拉古,他的父亲费迪亚斯是天文学家和数学家,这使阿基米德从小受到良好的科学氛围熏陶。青年时代,如同许多充满渴望的年轻人一样,阿基米德来到当时的学术中心亚历山大里亚求学,向欧几里得的弟子学习几何。几年后,应叙拉古国王希龙二世的邀请,阿基米德返回祖国。
阿基米德是希腊化时期的科学巨匠,他的主要贡献在数学和力学两个领域,此外在天文学上也有所成就。阿基米德与欧几里得、阿波罗尼并称希腊三大数学家,与牛顿、高斯并列为有史以来最伟大的3位数学家,他同时也是“力学之父”。英国科学史家丹皮尔赞誉阿基米德是“古代世界第一位也是最伟大的近代型物理学家”,因为他是科学史上最早把观察、实验同数学方法融为一体的科学家,这种结合体现了“真正的时代精神”。阿基米德生平极富传奇色彩,他的故事从侧面展露了希腊化科学的神采。
力学技术
据说,在其杠杆原理的鼓动下,阿基米德曾经如此夸张地说:“如果给我一个支点,我将撬起整个地球。”
平衡问题和浮力问题的研究是阿基米德在物理学方面最突出的成就。杠杆原理即属于前者,阿基米德的那句“给我一个支点,我就可以撬动地球”的豪言壮语也是由此而发。对于杠杆的“神力”,许多人表示怀疑。一天,叙拉古国王为埃及的托勒密王造了一艘巨舰,但庞大的船身却难以下水。国王将这个难题交给了阿基米德。阿基米德设计了一套杠杆滑轮系统,之后将绳子一端栓在船上,另一端交给国王。结果只要轻轻一拉绳子,巨舰就开始移动,直至滑到水中。兴奋的国王为之折服,甚至下了公告:“从今以后,凡是阿基米德所说的话,务必一律听从。”
浴缸带来的灵感
传说阿基米德的“找到了”时刻出现在他注意到浴缸里水位的变化。通过这一点,他正确地判断出国王的新王冠到底是纯金的还是合金的。
有关阿基米德发现浮力定律的传说更是尽人皆知。叙拉古国王请工匠做了一顶纯金的王冠,面对完成的王冠,国王怀疑金匠在里面掺了银子,但其重量又与给予工匠的金子重量相当。疑心的国王将这个问题交给了阿基米德,条件是不准损坏王冠。这可使阿基米德为难了。连着多日的冥思苦想,都没有任何头绪。一天,他进入盛满水的浴盆洗澡,他一坐下去,水从浴盆里溢了出来,而阿基米德顿感身体变轻。这一现象令阿基米德茅塞顿开。他马上意识到,不同的物质,虽然重量相同,但因其体积有异,排去的水也必定不相等。依据这一道理,就可以确定王冠是否掺假。获得真理的阿基米德极度兴奋,他一下从浴盆里跳了出来,赤着身子边奔边喊:“尤里卡(希腊语,“发现了”之意)!尤里卡!”为了纪念这一象征着人类探索精神的事件,现代世界最著名的发明博览会就以“尤里卡”命名。
阿波罗尼和欧几里得、阿基米德并称为希腊三大数学家。阿波罗尼大约公元前262年生于小亚细亚西北部的帕加。他的主要工作是研究圆锥曲线。他用纯几何方法来处理圆锥曲线问题,达到了极高的水平。他的工作表现了高超的几何思维能力,他的研究为后世的相关研究奠定了基础。
阿基米德的死更是悲壮的传奇。公元前3世纪末,叙拉古卷入了罗马与迦太基的争霸战争中,罗马军团发动了对叙拉古的战争。为了保家卫国,阿基米德运用自己的全部智慧来抗击罗马人。阿基米德发明的起重机能将敌人的船只抓起并摔得粉碎;利用杠杆原理制造的投石机有效地阻止罗马人的攻城;聚光镜更能将罗马舰队烧毁。吃尽苦头的罗马人传说着阿基米德的威力,罗马统帅马塞拉斯也哀叹这是一场罗马舰队与阿基米德一个人之间的战争。3年的战争耗尽了叙拉古的全部能量,在叛徒的出卖下,罗马人最终攻陷了叙拉古。当罗马士兵闯进阿基米德家中时,他正在地上的沙盘里专心研究一个几何问题。面对手持屠刀的罗马人,阿基米德断喝道:“滚开,别踩坏了我的圆!”恼羞成怒的罗马士兵终于劈下了手中的屠刀。
2000多年后,阿基米德的冷峻声音“别踩坏了我的圆”,已被定格为历史的永恒画面,具有了不朽的象征意义,它令人追忆着遥远而神圣的“希腊精神”。
阿基米德之死
公元前212年,罗马人攻入叙拉古城时,阿基米德并不知情,还在全神贯注地研究一个数学问题,罗马士兵命他立刻去见罗马侵略者首领马塞勒斯,但阿基米德急于解决数学问题,便请求等一会儿,罗马士兵不耐烦,举刀砍死了一代天才阿基米德。