阿基米德
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阿基米德简介阿基米德(Archimedes,公元前287---前212)是数学历史上最伟大的数学家之一,近代数学史家贝尔(E.T.Bell,1883---1960)说:“任何一张列出有史以来三个最伟大的数学家的名单中,必定包括阿基米德,另外两个通常是牛顿和高斯.不过以他们的丰功伟绩和所处的时代背景来比,拿他们影响当代和后世的深邃久远来比较,还应首推阿基米德.”阿基米德的名字在他同时代的人们中成为贤明的象征,他会用简单的方法解最难的问题.古希腊著名的作家和历史学家普鲁塔克(Plutarch,公元前1世纪)说:把这样困难的题目解决得如此简单和明白,在数学里没有听到过,假设有谁尝试一下自己解这些题目,他会什么也得不到.但是,如果他熟悉了阿基米德的解法,那么他就会立刻得出这样的印象,这个解法他自己也会找到.阿基米德用如此容易和简明的方法把我们引向目的.阿基米德出生于意大利半岛南端西西里岛的叙拉古,他的父亲是天文学家,曾撰写过有关太阳和月球直径的文章.阿基米德早年在亚历山大学习,以后和亚历山大的学者一直保持联系.阿基米德终生倾心对科学的研究,常常沉浸于忘我的思考之中,普鲁塔克曾写道:阿基米德废寝忘食,完全无视关心自己的身体.经常要强迫他去洗澡,在洗澡中,擦上香油膏,然而就在这时,他用手指在自己擦上油膏的身体上画几何图形.古罗马建筑师维脱罗卫(Vitruvius,公元前2世纪)记述的阿基米德发现浮体规律的情景,令人感慨不已.有一次叙拉古的亥厄洛(Hieron)王让人制造纯金的皇冠.做成后国王疑心是否完全用纯金制成,便请素称多能的阿基米德来鉴定.阿基米德曾长时间地思考解决的方法,正在苦闷之中,他到公共浴池洗澡,当浸入装满水的浴盆中时,水漫溢到盆外,而身体重量顿觉减轻.于是,他突然想到不同质料的东西,虽然重量相同,但因体积不同,排去的水必不相等.根据这一道理,不仅可以判断皇冠是否掺有杂质,而且知道偷去黄金的重量.这次成功的发现使阿基米德大吃一惊,他光着身子跑出浴池,大声喊:“我找到了”.经过仔细地实验,他终于发现了流体静力学的基本原理:“阿基米德原理”---物体在液体中减轻的重量,等于排去液体的重量.在阿基米德一生的最后几年中,表现出了真挚的爱国热情.他为祖国的安危献出了自己全部力量和智慧.当罗马军队首领马塞拉斯率领大军进攻叙拉古时,阿基米德发挥了自己的聪明才智,制造新的机械对抗罗马当时先进的军事设施.他制造了许多武器,做好在任何情况下击退敌人的准备.假设敌人离城市很远,便用巨大的远射程投射机器,发射大量的“重炮弹”和“火箭”,击败敌人的战船.当阿基米德觉察炮弹落得太远,不能击中船只时,便使用了适合较小距离的投射机器.这样,使罗马军队胆战心惊,以致他们无力再向前推进.希腊文献记载,当罗马兵船靠近城下,阿基米德用巨大火镜反射日光使兵船燃烧.另一种说法是他用投火器,将燃烧着的东西弹出去,烧毁敌人的战船.总之,阿基米德竭尽全力,发明各种新式器械,给罗马军队以沉重的打击,为保卫祖国作出了重大奉献.后来,终因叛徒的出卖,叙拉古城失守了.一种说法是阿基米德似乎并不知道城池已破,仍沉迷于数学的深思,埋头画几何图形.当一个罗马士兵冲到他面前时,阿基米德严肃地说:“走开,不要动我的图.”罗马士兵听了,觉得受到污辱,就拔剑刺死了阿基米德.终年75岁.根据阿基米德生前遗嘱,在墓碑上刻着球内切于圆柱的图形,象征着他特别珍视的发明.阿基米德在数学中做出很多奉献,他的许多著作的手稿一直保存到现在.一些数学史家都把他的原著译成现代文字.例如,希思的英译本,兹瓦利那的德译本,维尔·埃斯克(P.Ver.Ee -cke)的法译本,还有荷兰的迪克特赫斯(E.J.Dijksterhuis)的名著《阿基米德》.其著作涉及的范围很广,也说明他对前人在数学中的一切发现具有渊博的知识.保存下来的阿基米德著作多半是几何内容的著作,也有一部分力学和计算问题的著作.主要是《论球与圆柱》(On the Sphere and Cylin der),《论抛物线求积法》(On Quadrature of the Parabola),《圆的度量》(Measurement of a Circle),《论螺线》(OnSpirals),《论平板的平衡》(On Plane Equilibriums),《论锥型体与球型体》(On Conoids Spheroids),《砂粒计算》(The Sand Reckoner),《论方法》(On Method)(阿基米德给厄拉托塞的书信中,关于几何学的某些定理),《论浮体》(On Floating Bodies),《引理》.在这些著作中的几何方面,他补充了许多关于平面曲线图形求积法和确定曲面所包围体积方面的独创研究.在这些研究中,他预见到了极微分割的概念,这个观念在17世纪的数学中起到了重要作用,其本身就是微积分的先声,但缺乏极限概念.阿基米德的求积法蕴育着积分思想的萌芽,利用这种方法,发现了定理阿基米德研究了曲线图形求积的问题,并且用穷竭法建立了这样的结果:“任何由直线和直角圆锥体的截面所包围的弓形(即抛物线),下面是阿基米德的简略证明,可以揭示他的研究方法.AQ1Q4是一抛物线弓形,抛物线顶点为A(如图3.14).Q1Q4交抛物线的轴于O点.Q1O和Q4O各在Q2和Q3处平分,作图中所示的各线段就可完成图形.现在,Q1O2=4Q2O2=4BC2,AO=4AC,因此BQ2=3AC.采用同样方法重复把Q1Q2,Q2O平分就可证明(1)式的右方加上等.在这些线上不断这样做下去,就可证明抛物线弓形面积是这里△是指△AQ1O4.然而阿基米德没有求极限的观念,他是用归谬法来证明他的结论的.这种证法的要点是,如果所求面积不等于给定的面积S,它就一定同时大于它又小于它.而这是不合理的,由此,推知抛物线弓形的面积等于阿基米德在《圆的度量》(Measurement of acircle)一文中,利用外切与内接96边形求得圆周率π:史上最早给出的关于圆周率的误差估计.在进行证明时,阿基米德防止了借助无穷小量这个概念,因为这个概念一直是希腊人所疑心的.他考虑了内接多边形和外切多边形.他确立这个基本原理的方法是说明并证明:“给定二不等量,则不管大量与小量之比方何接近1,都有可能:(1)求出两条直线,使得较长的与较短的之比更小(大于1);(2)作一圆或扇形的相似外切多边形和内接多边形,使得外切多边形的周长或面积,与内接多边形的周长或面积之比小于给定的比”.然后就像欧几里得所做过的那样,他证明如果不断把边数加倍,最后会留下一些弓形,它们加起来比任何指定的面积都要小.阿基米德对此做了一点补充,即指出假设把外切多边形的边数增加到足够多,就能使多边形的面积与圆的面积之差,小于任何给定的面积.阿基米德还研究了螺线,撰写了《论螺线》一书,有人认为,从某种意义来说,这是阿基米德对数学的全部奉献中最出色的部分.许多学者都在他的作螺线切线的方法中预见到了微积分方法.值得称道的是,他用运动的观点定义数学对象,如果一条射线绕其端点匀速旋转,同时有一动点从端点开始沿射线作匀速运动,那么这个点就描出一条螺线.这种螺线后来称为“阿基米德螺线”.螺线有一个基本性质,把矢径的长度和初始线从初始位置旋转时所通过的角度联系起来.此基本性质是以命题14出现的,现在都以r=aθ这个方程来表示之.阿基米德然后证明了,在第一个周转和初始线之间所包围的面积,亦即在矢径O与2写道:“我认为螺线和回到原处的直线所围的面积,等于以该固定点作有一直线在螺线的末端与螺线相切’并从固定端另作一直线垂直于旋转一周后返回到原处的直线,以致与切线相遇,我认为这样做成的与切线相遇的直线,就等于这个圆的圆周”.此即为《论螺线》一书中命题24.阿基米德在《砂粒计算》(论数砂)著作中,设计出了一种表示大数的计数系统,能表示超出当时希腊计数系统所能表示的数.在阿基米德之前,希腊人的计算扩大到不超过10000,并将10000叫做无数之多.阿基米德把无数之多当作一种新的单位,把无数之多引入计算,并且提出了更高位的单位.据说阿基米德向希腊数学家们提出过一个“群牛问题”.实质上要从7个方程中,得出8个正整数解,最后归结为一个二次不定方程x2-472949y2=1,这个方程的解的位数相当大.《引理》(Liber Assumptorum)一书是阿基米德最早的著作,其中含有15个命题,例如:命题2,如果做正方形的外接圆与内切圆,那么外接圆的面积等于内切圆面积的两倍.命题3,如果在圆内作两条相交成直角的弦,那么由交点分成的4条线段的平方和等于直径的平方.在《论浮体》(on Floating Bodies)一文中,阿基米德首先给出了比重比流体小的物体、相同的物体、大的物体浮力的法则,这确实是一部具有时代意义的杰作.阿基米德在数学的创作中,运用了很多独到的方法.尤其他根据力学的原理发现问题之法,被整理成《阿基米德方法》(The Method of Archimedes).1906年海堡(J. L.Heiberg)在君士坦丁堡(Constantinople,现称伊斯坦布尔(lstanbul),土耳其最大城市)发现阿基米德写给厄拉托塞(Eratosthenes,约公元前274---194年)的信以及阿基米德其他著作的传抄本,记述了阿塞米德结合静力学和流体力学研究大量的关于计算长度、面积、体积和重心等有关几何问题.其要点是:体积是由面积构成,面积是由彼此平行的直线构成.每条直线都有重量,而且与它们的长度成正比.因而可以把问题归结于使未知的几何图形与已知的几何图形相互平衡以求重心,其中利用杠杆原理确定抛物弓形面积,球和球冠面积,旋转双曲体体积就是例证.实际上,这是通往积分的较快的迂回之路.阿基米德信心百倍地预言:“一旦这种方法确立之后,有些人或者是我的同代人,或者是我的后继者,就会利用这个方法又发现另外一些定理,而这些定理是我所预想不到的.”阿基米德为了能在数学中确立发现问题的方法,并给出了逻辑证明.阿基米德的预言,终于在近2000年之后,得以实现.18世纪,丹尼尔·伯努利(Da-niel Bernoulli)由物理知识推测到了三角级数形式的弦振动的微分方程的一般解.19世纪中叶黎曼(G.F.B.Riemann)由电学理论确定在每一个封闭的黎曼曲面上都存在着通常有解的代数函数.阿基米德作出的所有结论都是在没有代数符号的情况下获得的,使证明的过程颇为复杂,但他以惊人的独创性,将熟练的计算技巧和严格的证明融为一体,并将抽象的理论与工程技术的具体应用紧密结合起来,将希腊数学推向一个新阶段.由于阿基米德在科学研究中,注意在实践中洞察事物的各种现象,并透过现象认清本质,然后通过严格的论证,使经验事实上升为系统的理论,因此,阿基米德在天文学、力学等方面也作出了重大奉献.阿基米德一生酷爱天文学,但遗憾的是他关于天文学的著作没有保留下来,根据希达克斯(Syntaxis)的记载,为了进行天文观测,阿基比较精确的.并用仪器测量太阳的视角直径等,据说阿基米德撰写过《天文仪器的制作》(On the mak-ing of spheres)一书,现已失传.总之,阿基米德的所有名著都以精确和严谨著称.正如数学史家希思所说,“这些论著毫无例外地都是数学论文的纪念碑.解题计划的逐步启示,命题次序的巧妙排列,严格排除与目的没有直接关联的一切东西,对整体的润饰---其完美性所给人的印象是如此之深,以致在读者心中能产生一种近乎敬畏的感情”.。
阿基米德简介阿基米德(Archimedes,约公元前287~212)是古希腊物理学家、数学家,静力学和流体静力学的奠基人。
【阿基米德的生平】公元前287年,阿基米德诞生于西西里岛的叙拉古(今意大利锡拉库萨)。
他出生于贵族,与叙拉古的赫农王有亲戚关系,家庭十分富有。
阿基米德的父亲是天文学家兼数学家,学识渊博,为人谦逊。
他十一岁时,借助与王室的关系,被送到古希腊文化中心亚历山大里亚城去学习。
亚历山大里亚位于尼罗河口,是当时文化贸易的中心之一。
这里有雄伟的博物馆、图书馆,而且人才荟萃,被世人誉为“智慧之都”。
阿基米德在这里学习和生活了许多年,曾跟很多学者密切交往。
他在学习期间对数学、力学和天文学有浓厚的兴趣。
在他学习天文学时,发明了用水利推动的星球仪,并用它模拟太阳、行星和月亮的运行及表演日食和月食现象。
为解决用尼罗河水灌溉土地的难题,他发明了圆筒状的螺旋扬水器,后人称它为“阿基米德螺旋”。
公元前240年,阿基米德回叙古拉,当了赫农王的顾问,帮助国王解决生产实践、军事技术和日常生活中的各种科学技术问题。
公元前212年,古罗马军队攻陷叙拉古,正在聚精会神研究科学问题的阿基米德,不幸被蛮横的罗马士兵杀死,终年七十五岁。
阿基米德的遗体葬在西西里岛,墓碑上刻着一个圆柱内切球的图形,以纪念他在几何学上的卓越贡献。
【阿基米德的科学成就】阿基米德正确地得出了球体、圆柱体的体积和表面积的计算公式,提出了抛物线所围成的面积和弓形面积的计算方法。
最著名的还是求阿基米德螺线(ρ=α×θ)所围面积的求法,这种螺线就以阿基米德的名字命名。
锥曲线的方法解出了一元三次方程,并得到正确答案。
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。
最有趣的是阿基米德关于体积的发现:有一次,阿基米德邻居的儿子詹利到阿基米德家的小院子玩耍。
詹利很调皮,也是个很讨人喜欢的孩子。
阿基米德简介阿基米德中文名称: 阿基米德生卒年: 公元前287~前212生平简介古希腊伟大的家、力学家。
生于西西里岛的叙拉古,卒于同地。
早年在当时的文化中心亚历山大跟随欧几里得的学生,以后和亚历山大的学者保持紧密联系,因此他算是亚历山大学派的成员。
后人对阿基米德给以极高的评价,常把他和i.牛顿、c.f.高斯并列为有史以来三个贡献最大的数学家。
他的生平没有详细记载,但关于他的许多故事却广为流传。
据说他确立了力学的杠杆定律之后,曾发出豪言壮语:“给我一个立足点,我就可以移动这个地球!”叙拉古的亥厄洛王叫金匠造一顶纯金的皇冠,因怀疑里面掺有银子,便请阿基米德鉴定一下。
当他进入浴盆洗澡时,水漫溢到盆外,于是悟得不同质料的物体,虽然重量相同,但因体积不同,排去的水也必不相等。
根据这一道理,就可以判断皇冠是否掺假。
阿基米德高兴得跳起来,赤身奔回家中,口中大呼:“尤里卡!尤里卡!”(希腊语意思是“我找到了”)他将这一流体静力学的基本原理,即物体在液体中减轻的重量,等于排去液体的重量,总结在他的名著《论浮体》中,后来以“阿基米德原理”著称于世。
第二次布匿时期,罗马大军围攻叙拉古,阿基米德献出自己的一切聪明才智为祖国效劳。
传说他用起重机抓起敌人的船只,摔得粉碎;发明奇妙的机器,射出大石、火球。
还有一些书记载他用巨大的火镜反射日光去焚毁敌船,这大概是夸张的说法。
总之,他曾竭尽心力,给敌人以沉重打击。
最后叙拉古因粮食耗尽及奸细的出卖而陷落,阿基米德不幸死在罗马士兵之手。
流传下来的阿基米德的著作,主要有下列几种。
《论球与圆柱》,这是他的得意杰作,包括许多重大的成就。
他从几个定义和公理出发,推出关于球与圆柱面积体积等50多个命题。
《平面图形的平衡或其重心》,从几个基本假设出发,用严格的几何方法论证力学的原理,求出若干平面图形的重心。
《数沙者》,设计一种可以表示任何大数目的方法,纠正有的人认为沙子是不可数的,即使可数也无法用算术符号表示的错误看法。
阿基米德的简介阿基米德是古希腊时期的科学家,哲学家,阿基米德一生都在研究科学,为人类在科学上的进步做出了很多的贡献。
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阿基米德的简介阿基米德(公元前287年—公元前212年),古希腊哲学家、数学家、物理学家。
出生于西西里岛的叙拉古。
阿基米德到过亚历山大里亚,据说他住在亚历山大里亚时期发明了阿基米德式螺旋抽水机。
后来阿基米德成为兼数学家与力学家的伟大学者,并且享有“力学之父”的美称。
阿基米德流传于世的数学著作有10余种,多为希腊文手稿。
阿基米德的成就阿基米德的成就中包含发现了浮力定理,浮力定理的发现是阿基米德在一次意外中发现的。
徐古拉的国王打造了一定纯金王冠,但是他怕工匠私藏了金子,就让阿基米德验证一下王冠是不是纯金的。
阿基米德在一次洗澡中悟出了浮力定理,帮国王验证了金冠的纯度。
阿基米德在物理方面的成就还包括发现了杠杆定理,杠杆定理使得人们在干重活时节省了很多力气。
阿基米德发现杠杆原理与船舶进海有关,由于制造的战舰太多笨重,工匠们无法将战舰拖入海中。
这个问题落到了阿基米德的身上。
阿基米德苦思冥想,悟出了杠杆定理,使得笨重的战舰很轻易地就进了大海。
阿基米德能有如此多的成就与阿基米德的勤奋有很大的关系。
阿基米德平时非常勤奋,平时特别注重思考。
阿基米德经常去城市和乡村中走一走,看一看人们的活动,经常能从中得到一些灵感。
阿基米德在数学方面也有很大的成就。
阿基米德的墓碑上刻着一个圆球内切面的图形,这是纪念阿基米德在几何学方面的成就。
阿基米德还对微积分有所阐述。
阿基米德被称为是最伟大的数学家之一。
阿基米德的故事在埃及公元前一千五百年前左右,就有人用杠杆来抬起重物,不过人们不知道它的道理。
阿基米德潜心研究了这个现象并发现了杠杆原理。
在阿基米德发现杠杆定律之前,是没有人能够解释的。
当时,有的哲学家在谈到这个问题的时候,一口咬定说,这是"魔性"。
阿基米德(公元前287-前212)古希腊伟大的物理学家、数学家。
阿基米德于公元前287年生于叙拉古(当时是希腊的殖民地)。
他的父亲是有名的数学家和天文学家,这对他的成长极为有利。
阿基米德青年时期在有名的大学城亚历山大受教育,在这期间他不但勤奋好学,兴趣广泛,而且结交了许多有志青年。
他学成回到叙拉古以后仍和这些青年科学家书信往来,谈论、研究数学和科学方面的许多重大问题。
阿基米德的一部分著作就是给这些科学家的书信而保存下来的。
阿基米德一生不仅重视理论研究,而且还与工程领域内的发明创造紧密结合起来,从而发明了许多机械。
他的著作是古代精确科学所达到的顶峰,由于他的聪明才智和刻苦努力,使他成了当时古希腊最伟大的数学家和科学家。
阿基米德17岁时就成了有名的科学家,他—生不少时间是在亚历山大图书馆度过的。
他不仅是一位伟大的数学家和科学家,而且还是伟大的爱国者和天才的思想家,他能用许多简单方法解决十分困难的问题。
他的亲戚亥洛后来成了国王,这为他的学习、研究、发明等创造了良好的物质条件。
他创造发明的目的是为了国家为了人民。
这位受人尊敬的伟大科学家于公元前212年去世,享年75岁。
特点、性格和思想:阿基米德的特点是喜欢和其他科学家研究讨论问题,在研究问题时,善于吸收别人的知识和意见,并从中学习许多有益的东西。
正因为他有这种精神,加上聪明和刻苦,使他在数学、天文、力学、工程学、物理学等许多领域都取得了光辉的成就。
阿基米德善于应用所学的知识,他把所学的数学知识应用到自然科学中的许多范围,应用物理知识制造了许多有用的机械和工具。
阿基米德喜欢思考问题并能大胆设想,他是一个具有崇高理想的人,一个藐视困难的人,一个理论联系实际的人。
他研究问题时思想能高度集中,为此经常忘了吃饭,忘了周围的一切,有时坐在火炉旁思考几个小时,有时一边思考—边在炉灰上画几何图形。
传说,当战争波及到他的住处时,他正在聚精会神地考虑一个画在沙盘上的几何图形,这时一个罗马士兵闯进了他的住室,他站起来要求来人不要打断他的思绪,罗马士兵一怒之下把这位科学巨人杀了。
阿基米德阿基米德阿基米德(公元前287年—公元前212年),古希腊哲学家、数学家、物理学家。
出生于西西里岛的叙拉古。
阿基米德到过亚历山大里亚,据说他住在亚历山大里亚时期发明了阿基米德式螺旋抽水机。
后来阿基米德成为兼数学家与力学家的伟大学者,并且享有“力学之父”的美称。
阿基米德流传于世的数学著作有10余种,多为希腊文手稿。
中文名:阿基米德别名:力学之父职业:哲学家、数学家、物理学家主要成就:几何体的表面积和体积的计算方法代表作品:《论球和圆柱》、《论螺线》、《沙的计算》、《论图形的平衡》。
简介(前287年—前212年),伟大的古希腊哲学家、数学家、物理学阿基米德家。
出生于西西里岛的叙拉古。
阿基米德到过亚历山大里亚,据说他住在亚历山大里亚时期发明了阿基米德式螺旋抽水机,今天在埃及仍旧使用着。
第二次布匿战争时期,罗马大军围攻叙拉古,最后阿基米德不幸死在罗马士兵之手。
阿基米德的各种画像(11张)阿基米德出生在希腊西西里岛东南端的叙拉古城。
在当时古希腊的辉煌文化已经逐渐衰退,经济、文化中心逐渐转移到埃及的亚历山大城;但是另一方面,意大利半岛上新兴的罗马帝国,也正不断的扩张势力;北非也有新的国家迦太基兴起。
阿基米德就是生长在这种新旧势力交替的时代,而叙拉古城也就成为许多势力的角力场所。
阿基米德的父亲是天文学家和数学家,所以他从小受家庭影响,十分喜爱数学。
大概在他九岁时,父亲送他到埃及的亚历山大城念书,亚历山大城是当时世界的知识、文化中心,学者云集,举凡文学、数学、天文学、医学的研究都很发达,阿基米德在这里跟随许多著名的数学家学习,包括有名的几何学大师—欧几里德,因此奠定了他日后从事科学研究的基础。
科研教学浮力原理的发现关于浮力原理,有这样一个的传说。
相传叙拉古赫农王让工匠替他做了一顶纯金的王冠,做好后,国王疑心工匠在金冠中掺了假,但这顶金冠确与当初交给金匠的纯金一样重,到底工匠有没有捣鬼呢?既想检验真假阿基米德发现浮力又不能破坏王冠,这个问题不仅难倒了国王,也使诸大臣们面面相觑。
后来,国王请阿基米德来检验。
最初,阿基米德也是冥思苦想而不得要领。
一天,他在家洗澡,当他坐进澡盆里时,看到水往外溢,同时感到身体被轻轻托起。
他突然悟到可以用测定固体在水中排水量的办法,来确定金冠的比重。
他兴奋地跳出澡盆,连衣服都顾不得跑了出去,大声喊着“尤里卡!尤里卡!”。
(Eureka,意思是“我知道了”)。
他经过了进一步的实验以后来到王宫,他把王冠和同等重量的纯金放在盛满水的两个盆里,比较两盆溢出来的水,发现放王冠的盆里溢出来的水比另一盆多。
这就说明王冠的体积比相同重量的纯金的体积大,所以证明了王冠里掺进了其他金属。
这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王,阿基米德从中发现了浮力定律:物体在液体中所获得的浮力,等于他所排出液体的重量。
一直到现代,人们还在利用这个原理计算物体比重和测定船舶载重量等。
一个支点,举起地球阿基米德对于机械的研究源自于他在亚历山大城求学时期。
有一天阿基米德在久旱的尼罗河边散步,看到农民提水浇地相当费力,经过思考之后他发明了一种利用螺旋作用在水管里旋转而把水吸上来的工具,后世的人叫它做“阿基米德螺旋提水器”,埃及一直到二千年后的现在,还有人使用这种器械。
这个工具成了后来螺旋推进器的先祖。
当时的欧洲,在工程和日常生活中,经常使用一些简单机械,譬如:螺丝、滑车、杠杆、齿轮等,阿基米德花了许多时间去研究,发现了“杠杆原理”和“力矩”的观念,对于经常使用工具制作机械的阿基米德而言,将理论运用到实际的生活上是轻而易举的。
他自己曾说:“给我一个支点,我能撬动整个地球。
”刚好海维隆王又遇到了一个棘手的问题:国王替埃及托勒密王造了一艘船,因为太大太重,船无法放进海里,国王就对阿基米德说,“你连地球都举得起来,一艘船放进海里应该没问题吧?”于是阿基米德立刻巧妙地组合各种机械,造出一架机具,在一切准备妥当后,将牵引机具的绳子交给国王,国王轻轻一拉,大船果然移动下水,国王不得不为阿基米德的天才所折服。
从这个历史记载的故事里我们可以明显的知道,阿基米德极可能是当时全世界对于机械的原理与运用,了解最透彻的人。
当代数学大师对于阿基米德来说,机械和物理的研究发明还只是次要的,他比较有兴趣而且投注更多时间的是纯理论上的研究,尤其是在数学和天文方面。
在数学方面,他利用“逼近法”算出球面积、球体积、抛物线、椭圆面积,后世的数学家依据这样的“逼近法”加以发展成近代的“微积分”。
他更研究出螺旋形曲线的性质,现今的“阿基米德螺线”曲线,就是为纪念他而命名。
另外他在《恒河沙数》一书中,他创造了一套记大数的方法,简化了记数的方式。
阿基米德在他的著作《论杠杆》(可惜失传)中详细地论述了杠杆的原理。
有一次叙拉古国王对杠杆的威力表示怀疑,他要求阿基米德移动载满重物和乘客的一般新三桅船。
阿基米德叫工匠在船的前后左右安装了一套设计精巧的滑车和杠杆。
阿基米德叫100多人在大船前面,抓住一根绳子,他让国王牵动一根绳子,大船居然慢慢地滑到海中。
群众欢呼雀跃,国王也高兴异常,当众宣布:“从现在起,我要求大家,无论阿斯米德说什么,都要相信他!”阿基米德还曾利用抛物镜面的聚光作用,把集中的阳光照射到入侵叙拉古的罗马船上,让它们自己燃烧起来。
罗马的许多船只都被烧毁了,但罗马人却找不到失火的原因。
900多年后,有位科学家按史书介绍的阿基米德的方法制造了一面凹面镜,成功地点着了距离镜子45米远的木头,而且烧化了距离镜子42米远的铝。
所以,许多科技史家通常都把阿基米德看成是人类利用太阳能的始祖。
天文研究他曾运用水力制作一座天象仪,球面上有日、月、星辰、五大行星,根据记载,这个天象仪不但运行精确,连何时会发生月蚀、日蚀都能加以预测。
晚年的阿基米德开始怀疑地球中心学说,并猜想地球有可能绕太阳转动,这个观念一直到哥白尼时代才被人们提出来讨论。
公元三世纪末正是罗马帝国与北非迦太基帝国,为了争夺西西里岛的霸权而开战的时期。
身处西西里岛的叙拉古一直都是投靠罗马,但是西元前216年迦太基大败罗马军队,叙拉古的新国王(海维隆二世的孙子继任),立即见风转舵与迦太基结盟,罗马帝国于是派马塞拉斯将军领军从海路和陆路同时进攻叙拉古,阿基米德眼见国土危急,护国的责任感促使他奋起抗敌,于是他绞尽脑汁,日以继夜的发明御敌武器。
根据一些年代较晚的记载,当时他造了巨大的起重机,可以将敌人的战舰吊到半空中,然后重重摔下使战舰在水面上粉碎;同时阿基米德也召集城中百姓手持镜子排成扇形,将阳光聚焦到罗马军舰上,烧毁敌人船只(不过,电视节目流言终结者曾经针对这个传说做过实验,结果认为这实际上几乎不可能成功);他还利用杠杆原理制造出一批投石机,凡是靠近城墙的敌人,都难逃他的飞石或标枪。
这些武器弄的罗马军队惊慌失措、人人害怕,连大将军马塞拉斯都苦笑的承认:“这是一场罗马舰队与阿基米德一人的战争”、“阿基米德是神话中的百手巨人”。
个人著述阿基米德流传于世的数学著作有10余种,多为希腊文手稿。
他的著作集中探讨了求积问题,主要是曲边图形的面积和曲面立方体的体积,其体例深受欧几里德《几何原本》的影响,先是设立若干定义和假设,再依次证明,作为数学家,他写出了《论球和圆柱》、《圆的度量》、《抛物线求积》、《论螺线》、《论锥体和球体》、《沙的计算》数学著作。
作为力学家,他着有《论图形的平衡》、《论浮体》、《论杠杆》、《原理》等力学著作。
其中《论球与圆柱》,这是他的得意杰作,包括许多重大的成就。
他从几个定义和公理出发,推出关于球与圆柱面积体积等50多个命题。
《平面图形的平衡或其重心》,从几个基本假设出发,用严格的几何方法论证力学的原理,求出若干平面图形的重心。
《数沙者》,设计一种可以表示任何大数目的方法,纠正有的人认为沙子是不可数的,即使可数也无法用算术符号表示的错误看法。
《论浮体》,讨论物体的浮力,研究了旋转抛物体在流体中的稳定性。
阿基米德还提出过一个“群牛问题”,含有八个未知数。
最后归结为一个二次不定方程。
其解的数字大得惊人,共有二十多万位! 《砂粒计算》,是专讲计算方法和计算理论的一本著作。
阿基米德要计算充满宇宙大球体内的砂粒数量,他运用了很奇特的想象,建立了新的量级计数法,确定了新单位,提出了表示任何大数量的模式,这与对数运算是密切相关的。
《圆的度量》,利用圆的外切与内接96边形,求得圆周率π为:22/7>π>223/71,这是数学史上最早的,明确指出误差限度的π值。
他还证明了圆面积等于以圆周长为底、半径为高的等腰三角形的面积;使用的是穷举法。
《球与圆柱》,熟练地运用穷竭法证明了球的表面积等于球大圆面积的四倍;球的体积是一个圆锥体积的四倍,这个圆锥的底等于球的大圆,高等于球的半径。
阿基米德还指出,如果等边圆柱中有一个内切球,则圆柱的全面积和它的体积,分别为球表面积和体积的。
在这部著作中,他还提出了著名的“阿基米德公理”。
《抛物线求积法》,研究了曲线图形求积的问题,并用穷竭法建立了这样的结论:"任何由直线和直角圆锥体的截面所包围的弓形(即抛物线),其面积都是其同底同高的三角形面积的三分之四。
"他还用力学权重方法再次验证这个结论,使数学与力学成功地结合起来。
《论螺线》,是阿基米德对数学的出色贡献。
他明确了螺线的定义,以及对螺线的面积的计算方法。
在同一著作中,阿基米德还导出几何级数和算术级数求和的几何方法。
《平面的平衡》,是关于力学的最早的科学论著,讲的是确定平面图形和立体图形的重心问题。
《浮体》,是流体静力学的第一部专著,阿基米德把数学推理成功地运用于分析浮体的平衡上,并用数学公式表示浮体平衡的规律。
《论锥型体与球型体》,讲的是确定由抛物线和双曲线其轴旋转而成的锥型体体积,以及椭圆绕其长轴和短轴旋转而成的球型体体积。
除此以外,还有一篇非常重要的著作,是一封给埃拉托斯特尼的信,内容是探讨解决力学问题的方法。
这是1906年丹麦语言学家J.L.海贝格在土耳其伊斯坦布尔发现的一卷羊皮纸手稿,原先写有希腊文,后来被擦去,重新写上宗教的文字。
幸好原先的字迹没有擦干净,经过仔细辨认,证实是阿基米德的著作。
其中有在别处看到的内容,也包括过去一直认为是遗失了的内容。
后来以《阿基米德方法》为名刊行于世。
它主要讲根据力学原理去发现问题的方法。
他把一块面积或体积看成是有重量的东西,分成许多非常小的长条或薄片,然后用已知面积或体积去平衡这些“元素”,找到了重心和支点,所求的面积或体积就可以用杠杆定律计算出来。
他把这种方法看作是严格证明前的一种试探性工作,得到结果以后,还要用归谬法去证明它科学成就几何学方面阿基米德确定了抛物线弓形、螺线、圆形的面积以及椭球体、抛物面体等各种复杂几何体的表面积和体积的计算方法。