阿基米德

古希腊物理学家和数学家,静力学和流体静力学的奠基人。恩格斯在《自然辩证法》一书中赞誉他是后古典时期才开始的对科学进行精确的和有系统的研究的代表人物之一。

公元前287年,阿基米德生于西西里岛的叙拉古(今意大利锡拉库萨)。他的父亲是天文学家和数学家。他11岁时被送到古希腊世界文化中心亚历山大里亚城学习,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,发明了用水力推动的星球仪,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,他回叙拉古后,当了国王亥厄洛的顾问,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。传说他晚年所发明的作战机械把罗马入侵者阻止于叙拉古城外长达二三年之久。另一难于置信的传说是,他曾让许多人手执凹面镜会聚阳光,烧毁了罗马军队的木制战舰。公元前212年,叙拉古城失陷,正在聚精会神地研究科学问题的阿基米德,不幸被蛮横的罗马士兵杀害。

(1)系统总结并严格证明了杠杆定律,为静力学奠定了基础。在总结前人经验的基础上,阿基米德系统地研究了物体的重心和杠杆原理,提出了精确地确定物体重心的方法,指出在物体的重心处支起来,就能使物体保持平衡。在《论平面图形的平衡》一书中,进一步确定了各种平面图形的重心,并对杠杆平衡条件做了严格的数学证明。得出重物的重量比和它们离支点的距离成反比的杠杆定律。运用这一定律,阿基米德设计过杠杆滑轮系统,创造了用小力把大船拉到水里等奇迹。为了说明杠杆原理的威力,他曾说过:“假如给我一个支点,我就能推动地球。”

(2)发现阿基米德原理,从而奠定了流体静力学的基础。传说亥厄洛王召见阿基米德,让他鉴定纯金王冠是否掺假。他冥思苦想多日,在跨进澡盆去洗澡时,从看见水面上升得到启示,作出了关于浮体问题的重大发现,并通过王冠排出的水量解决了国王的疑问,在著名的《论浮体》一书中,他详细阐述了这一发现,总结出了著名的阿基米德原理:放在液体中的物体受到向上的浮力,其大小等于物体所排开的液体重量。从此使人们对物体的沉浮有了科学的认识。

(3)确定各种几何图形的面积和物体的表面积、体积的计算方法,创立“穷竭法”。他精通几何学,先后发现了几十条定理。在《圆的度量》等著作中,提出了计算圆的周长、面积及扇形面积的准确公式;他用圆内接多边形与外切多边形边数增多、面积逐渐接近的方法精确求出圆周长与直径之比(即常数

的误差范围。在这些计算中,他创立的“穷竭法”,实质上与现代数学积分计算的基本思想相同。在《论抛物线形的求积法》、《论球和圆柱》等著作中,阿基米德在计算抛物线弓形面积和球、椭球、旋转抛物体等的表面积与体积时,进一步发展了“穷竭法”,可以说是现代微积分法的先导。他还首创记任意大数的方法,突破了当时用希腊字母记数最大数不能超过一万的局限等。

和他的前辈及同时代的一些学者相比,阿基米德的学术活动有一个显著的特点,就是他既极为重视科学的严密性、准确性,要求对每一个问题都进行精确的、合乎逻辑的证明;又非常注意科学知识的实际应用,亲自设计制造过多种机械装置和建筑物,开创理论研究和实际应用密切结合的学风。

流传下来的阿基米德的著作除上文提到的外,尚有《螺线》、 《论锥体和球体》、 《沙的计算》等。据现在所知,他失传的著作有《天球仪的制造》、《论杠杆》、《支持》、《原理》和《反射光学》等。在他死后差不多两千年,在公元1670年,英国牛津出版了《阿基米德遗著全集》。经历了这么多世纪而保留下来的阿基米德的著作,就全部收在这部全集中了。

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