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阿基米德“死光”只是传说“给我一个支点，我将撬动地球”。谁也说不清楚历史上有多少人引用过这句话，来表达自己建功立业的雄心壮志。这句话出自古希腊数学家和物理学家阿基 米德之口。据说，他在向叙拉古国的国王解释其杠杆原理时，说出了这一句著名的“狂言”。 赫农王对阿基米德的理论一向持半信半疑的态度。他要求阿基米德将它们变成活生生的例子以使人信服。阿基米德说：“给我一个支点，我就能撬动地球。” 国 王说：“这恐怕实现不了，你还是来帮我拖动海岸上的那条大船吧。”这条船是赫农王为埃及国王制造的，体积大，相当重，因为不能挪动，搁浅在海岸上 已经很 多天了。阿基米德满口答应下来。 反映阿基米德曾利用光的反射原理将敌人的船只烧毁的油画阿基米德设计了一套复杂的杠杆滑轮系统安装在 船上，将绳索的一端交到赫农王手上。赫农王轻轻 拉动绳索，奇迹出现了，大船缓缓地挪动起来，最终下到海里。国王惊讶之余，十分佩服阿基米德，并派人贴出 告示称：“今后，无论阿基米德说什么，都要 相信他。” 公元前287年，阿基米德出生在希腊西西里岛的叙拉古。他的父亲是一位很渊博 的天文学家和数学家。在父亲的影响下，阿基米德从小就热爱学习，善于思考 ，喜欢辩论。他到11岁的时候，漂洋过海来到埃及的亚历山大里亚城，向欧几里德 的学生柯农学习哲学、数学、天文学、物理学等方面的知识。他继承了欧几 里德证明定理时的严谨性并有所突破，他的才智和成就远远高于欧几里德。他的贡献主 要是在物理学方面，被人誉为“力学之父”。 毫无疑问，阿基米德是古代希腊文明所产生的最伟大的数学家及科学家，他在诸多科学领域所作出的突出贡献，使他赢得同时代人的高度尊敬。 阿基米德求得了抛物线弓形、螺线、圆形的面积和体积以及椭球体、抛物面体等复杂几何体的体积。在推演这些公式的过程中，他熟练地启用了“穷竭法”， 即 今天所说的逐步近似求极限的方法，因而被公认为微积分计算的鼻祖。面对古希腊繁冗的数字表示方式，阿基米德提出了一套有重要意义的按级计算法，并 利用它 解决了许多数学难题。 阿基米德在力学方面的成绩最为突出，这些成就主要集中在静力学和流体静力学方面。他在研究机械的过程中，发现了杠杆原理，并利用这一原理设计制造了 许多机械。他在研究浮体的过程中发现了浮力定律，也就是有名的阿基米德定律。 关于阿基米德发现浮力定律的图画阿基米德在天文学方面也有出色的成就。他设计了一些圆球，用细绳和木棒将它们联接起来模仿日月和星辰的运动，并利用 水 力使它们转动。这样，日食和月食就可以生动的表现出来了。阿基米德认为，地球是圆球状的，并围绕着太阳旋转，这一观点比哥白尼的“日心地动说”要 早 1800年。限于当时的条件，他并没有就这个问题做深入系统的研究。但早在公元前3世纪就提出这样的见解，是很了不起的。 阿基米德的 著作很多，作为数学家，他写出了《论球和圆柱》、《论劈锥曲面体与球体》、《抛物线求积》、《论螺线》；作为力学家，他写出了《论平板的 平衡》、《论浮 体》、《论杠杆》、《论重心》。在《论平板的平衡》中，他系统地论证了杠杆原理；在《论浮体》中，他论证了浮体定律。 阿基米德不仅在 理论上成就璀璨，还是一个富有实践精神的工程学家。他一生设计、制造了许多机构和机器，除了杠杆系统外，值得一提的还有举重滑轮、灌 地机、扬水机以及军 事上用的投射器等。被称作“阿基米德举水螺旋”的扬水机，是为了将水从大船的船舱中排出而发明的。扬水机可以利用螺旋把水搬运到 高处，在埃及得到了广泛 的应用，是现代螺旋泵的前身。 有关阿基米德最有争议的一个事迹可能就要数“死光”了。 据传，公元前213年，罗 马的执政官马塞拉斯率领军队攻打叙拉古城。阿基米德在保卫叙拉古的战役中充分发挥了他的聪明才智，利用杠杆原理制造了一批在 城头上使用的投石器。在罗马 人入侵时，许多又大又重的石块以飞快的速度投向从陆地上侵入的敌人。罗马人的小盾牌根本抵挡不住，被打得丧魂落魄，只得 争相逃命。之后，当他们一看到城 墙上出现绳子或木架子之类的东西，就以为阿基米德再次开动机器了，惊叫着“阿基米德来了”，随即抱头跑得远远的。阿 基米德还发明有一种巨大的起重机式的 机械巨手，它们分别抓住罗马人的战船，把船吊在半空中摇来摇去，最后抛到海边的岩石上。罗马人惊恐万分，只好撤 退到安全地带。阿基米德不仅用人力开动那 些投石器，还利用风力和水力，将有关平衡和重心的知识、曲线的知识和远距离使用作用力的知识运用到了这场战 争中，重创罗马入侵者。 最令人称奇的是，当罗马人的战船退到机械手够不着的地方时，阿基米德让全城妇女老幼手持镜子，排列成一个扇形，利用抛物镜面的聚光作用，把阳光聚集 到罗 马战船上，让它们自己燃烧起来。罗马的许多船只都被烧毁了，但他们却找不到失火的原因，只觉得是天降一道光使他们的船只失火，因而称之为“死光 ”。防不 胜防的罗马军队被阿基米德的发明弄得焦头烂额，面对这种情况，无奈的罗马军统帅马塞拉斯也不得不自嘲：这是一场罗马舰队与阿基米德一个人的 战争。 阿基米德遇害据史料记载，罗马人对叙拉古城久攻不下，万般无奈，他们的舰队只好远离叙拉古附近的海面，然后采取了围而不攻的办法，切断了城内和外界 的 联系。一年以后，由于内部有人通敌，这座城池才被攻破。进城后的马塞拉斯，十分敬佩使他屡次败北的阿基米德，第一件事就是派人去请他，并下令不要 伤害 他。谁知这时的阿基米德还不知道城门已经被攻破，他正在沙滩上全神贯注地凝视着他的几何图形沉思。对于前来请他的士兵只说了一句：“请你不要踩 坏我的 圆”，并要求允许他把原理证明完再走。鲁莽无知的士兵不耐烦了，竟举剑刺死了这位75岁的老科学家。 罗马统帅马塞拉斯对阿基米德的死十分痛心，他严惩了那个士兵，并为阿基米德修建了陵墓。按阿基米德的遗嘱，在墓碑上刻下了标明其体积为3：2的一个圆 柱体和一个内切球。就这样，这位伟大的科学家把对科学的嗜好和探索带到另一个世界去了。 几个世纪以来，学者们对阿基米德利用太阳光摧毁罗马舰队的传说一直有所争议。阿基米德研究的大量文字材料，在城门被破后的混乱中散失大半，使人们无 法理解他科学研究的真实情况。 不少学者怀疑这一传说的可靠性，他们认为，当时的人不可能了解光学和镜子的知识。特别值得一提的是，英格兰的两位教授对这个传说进行了仔细地研究， 再 次否定了这个传说的可靠性：因为根据光学原理，太阳光在天空中大约有一个0.5度的旋角，所以它的射线不是真正平行的，会产生发散，不可能用一个平 面镜 子有效地集中太阳射线。他们经过计算后还提出一个推论，如果上千人每人握住一个面积为一平方米的磨光镜，他们同时聚光到一点，仅仅能点燃50米开 外的面 积为0.5平方米的木头。他们还认为，用平面镜反射太阳光的效果是非常有限的，而且在当时的条件下，镜子表面不可能达到完全的光滑，因而这个战 术的杀伤 力实在是很有限的。所以，他们得出结论，关于阿基米德的大多数传说有可能是虚构的，是后人出于对这位先知的崇敬而编造出来的美好故事。 泰普尔重译了详细描述古代文明与光学有关的文本，在新近出版的《透明的太阳》一书中，令人耳目一新地描述了阿基米德利用镜子对付罗马人的过程。那些 文本中最古老的是在那次围城300多年之后，由一位叫卢奇安的历史学家和一个名为伽仑的医学家写于2世纪的作品。 泰普尔相信，这些学者读过现在已经丢失的阿基米德同时代人、希腊历史学家波里比阿的著作。他的遗作中对罗马崛起成为世纪主宰的描写，在当时最受崇拜 。 对于泰普尔说，铁证来源于后来对阿基米德功绩的重新验证。第一次在6世纪拜占庭首都君士坦丁堡，它被敌舰围困，直到有几十人手持镜子，放火烧了敌舰 ， 他们才算得救。另有科学家也重做了同样的试验。1973年，希腊科学家伊奥安尼斯·萨卡斯，决定来检验是否能用“燃烧镜”点燃一只船。他让60个水手排 队站在码头上，拿着大镜子，把光线反射到150英尺开外的一只小船上，不到3分钟，船就着火了。 牛津大学物理学教授和光学专家保罗·尤尔特说，阿基米德利用当时的技术，未必能够把镜子造得那么平滑。 美国麻省理工学院和亚利桑那大学研究人员也依样画葫芦，仿效这项“死光”试验，却徒劳无功。 麻省理工学院研究人员使用铜和玻璃制作一排总面积300平方英尺的大镜子，进行两次试验。第一次，他们尝试烧毁45公尺外的渔船，最终却只能够让渔船的 木头冒烟，但没有火苗。 他们接着移动渔船，让它跟这排镜子的距离，拉近至22.5公尺，结果这次木船燃起小火焰，但很快就熄灭了。 至于亚利桑那州大学研究人员，他们使用一套花瓣状的镜子，结果毫无作用，渔船不但没有起火，也没有冒烟。 这项试验是在探索频道节目单元“传说破解者”（MythBusters）的赞助下进行。该节目监制里斯指出，试验显示阿基米德的“死光”很可能只是传说。 他说：“我们并不是说它办不到，我们只是说，作为战争武器，它是很不实际的。” 麻省理工学院教授华莱士指出，试验显示“死光”在技术上可能行得通，但是无法证明阿基米德利用它烧毁敌船。 他说：“谁能够说阿基米德究竟有没有办到？他是历史上伟大的数学家，我不愿意低估他的智慧或能力。” “传说破解者”后来又进行同样的试验，也以失败告终，因而认为阿基米德的“死光”纯属传说。 里斯说，假如“死光”确实有用，它可说是古代的核子武器了。 但无论“死光”是否只是一个美丽的传说，阿基米德都不愧是个理论与实践相结合的天才科学家。他的聪明才智，他对科学事业的献身精神，至今仍然受到人 们的敬仰。 (责任编辑：中国历史网) |