阿基米德说他想到了……

作者:科学可以很好玩来源:百家号发布时间:2017-06-27

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!”
        不想说科学家们勤奋学习、刻苦努力的事迹了,因为我相信这方面的教育,大家实在从小都不缺。说些轶事为主。
         科学界三巨头
        国际公认的科学史上的三大巨头,按照时间顺序先后是阿基米德、牛顿和爱因斯坦。今天我们就去古希腊,看看这个排在第一位的阿基米德(Archimedes)。对,就是那个说“给我一个支点,我就能撬动整个地球”的人。阿基米德生活在公元前两百多年的古希腊西西里岛上的叙拉古国。

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阿基米德(网络图)

        撬船下海
        据说他说完上面那句豪言壮语以后,国王听到了,就把他喊来问话:“到哪里去找这个支点?”——这下子问到点子上了吧。阿基米德老先生只好说:“这样的支点是没有的。”
        我去,那你这是说的毛啊?

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给我一个支点,我就能撬动整个地球(网络图)

        国王被骗感爆棚,正要下旨惩戒他,好在他及时补刀:“但是我可以给你举一个别的东西起来!”当时国王正好有个头疼的事情:他帮埃及王造了一艘大船。造的时候当然在岸上,结果造完了发现没法把它弄下水(智商是硬伤)……动用全城之力也没搞定。
        正好阿基米德这事撞上了枪口,于是国王说:“行吧,地球你撬不动,算了,帮我把这艘船撬下水去。”
         从地球缩小到一条船,对阿基米德来说,这个任务的难度一下子从疯狂模式(insane),跳过了困难模式(hard),直达普通模式(normal)。没怎么费事,他就利用杠杆和滑轮,设计并制造了一个机器出来。他把连在机器上的一根绳子递给国王,让他轻轻拉一下。顿时,经过复杂的机械运动的传导,大船真的动起来了,顺利的滑下水去。
国王和他的小伙伴们都惊呆了,好像看魔术一样。最后宣布,阿基米德是牛人,大家都要学习他。
        称量皇冠
        阿基米德的第二个故事相信大家都耳熟能详,我尽量简短叙述:国王让工匠造一顶皇冠,并给了黄金作为原材料;工匠后来把做好的皇冠送给国王,皇冠样式精美,称重也和开始给的黄金一样,国王本来很高兴。但这时冒出来一个人打小报告,说这个工匠私下吞没了一部分原材料黄金,换的相同重量(质量)的银。这么一来国王就有点不爽,但是他无法证实,又舍不得劈开皇冠验货,连像买西瓜那样钻个小孔取样尝尝都舍不得。
        那么裹在里面是金是银就无法从外观上判断了,又不能搞各种化学实验来验明正身(连切开都舍不得,当然更不能放到强酸王水之类的液体里),怎么办?
        国王有点烦躁,就去问阿基米德。
        阿基米德只能寄希望于密度。没错,金子和银子的密度是不一样的,相同体积的话,肯定金子要重(质量大)。相同质量的话,肯定金子体积小。重量(质量)好办,上秤称一下就好;问题是体积怎么办?
        这事到现在,好歹也隔了两千多年了,并不确定当时这个皇冠的样式;但用我们现在的常识揣度,皇冠大致是长成下列图中的一个的:

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各种皇冠(网络图)

        但显然这些都是典型的不规则的物体。那这个体积怎么测?阿基米德反复想,玩命琢磨,连放水洗澡时都在想。一不小心水都放满了,他才进去,搞得水都溢出来了,这时他突然想到了。

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         于是他就一路冲到皇宫,全然忘记自己正保持着全裸出浴的状态,一边还大喊,我想到了,我想到了!不是想到他的衣服放在哪里了。而是想到:物体浸入水中部分的体积就等于被它排开的水的体积。
        接下来就简单了:阿基米德让国王找来一个装满水的盆,把皇冠放在盆里,皇冠沉底后收集溢出的水;然后把皇冠换成相同重量(质量)的黄金再做一次,也收集溢出的水。两次溢出的水量不同,后一次的水少。这就说明皇冠比相同重量(质量)的黄金排开的水体积大,也就是说皇冠体积大于纯金。阿基米德果断认定,皇冠掺假了。
         要注意一点:中学学这个故事的时候,很容易造成的一个误区是把阿基米德在这个实验中得到的结论和他后来发现的阿基米德原理(也称浮力定律)等同起来。这里给大家澄清一下:
        皇冠试验的原理是物体浸入液体部分的体积就等于被它排开的液体的体积。阿基米德原理的内容是物体所受液体的浮力等于被其排开的液体的重力。看出区别了吗?前面说的是体积的关系,后面说的是力的关系,不是同一件事,是有关联的两件事,不要搞混淆了。
        保卫祖国
        阿基米德的第三个故事是,当他75岁高龄的时候,罗马人进攻他的国家叙拉古。当时的情况是,罗马部队摧枯拉朽,连续攻下两座城池,直逼都城叙拉古城。
         罗马统帅当时判断,五天内解决战斗。结果,这场战斗也被西方的历史学家认为是战争史上的一场奇观。因为这场五天的战斗打了八个月。因为这座城里有一个人叫阿基米德。
        首先是白天进攻。应该说,罗马人的准备还是很充分的,每艘战舰上都装备着弓箭、投石器、轻标枪、攻城器。
遗憾的是,阿基米德的准备更加充分。他制造的是超大超远程投射机器,能把二百多公斤的石头扔出一千米远。一千米,我查了下,相当于十八世纪欧洲大炮的射程。
         公元前二百年的阿基米德老师,你确定不是穿越回去的?总之,这种大规模杀伤性武器打得罗马人还没看到城墙就船沉人亡,损失惨重。

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         白天不行就改晚上。罗马统帅觉得晚上看不远,肯定有机会,等我们的部队到了城下,你那些打远不打近的武器就派不上用场了。但是他还是失策了,因为阿基米德是个好孩子,不偏科。除了造打远的机器,他还会造打近的机器。结果是守城的士兵不断开动短射程的机器,不断地投射石头、标枪,带队进攻的罗马统帅本人都差点躺枪。
        接下来的日子里,双方不断地提高技术含量,罗马人调动带有攻城器的战舰,阿基米德就把一种挂着“长嘴”的机器调来迎战,“嘴”里掉出的一块块石头把攻城器砸坏的同时把战舰也砸沉……
         阿基米德还发明了一种机器操纵的铁钩,操作起来十分灵活,用来钩住敌船拉起船头使其侧翻……
        罗马人的进攻一茬接着一茬,阿基米德的发明一个接着一个,结果是打的罗马士兵丧失斗志,只要看到城头伸出绳子出来,就如丧考妣作鸟兽散,还哭天抢地:“快跑,阿基米德又发明出新机器了!”
         谁说百无一用是书生,我看这个书生就真正很厉害。
         最后的结果是罗马人只好围而不攻,困了八个月,才趁城里人过节时偷袭成功,攻陷叙拉古。
         罗马军队攻进城的时候,阿基米德还在实验室的沙地上画图研究课题。士兵冲进来时踏毁了他的沙图,他大喊“起开,你把我实验的图弄坏了!”结果惨死刀下。
         罗马统帅闻讯大惊,虽然阿基米德的各种发明给他的部队造成了重创,但是他也知道这是一个人才,之前也下过命令不得动他。奈何手下的兵油子不听使唤。其一怒之下,将杀害阿基米德的士兵处死。
        由此可见阿基米德声望之高,而且他并不是个书呆子,他理科和工科都很擅长,能够很好的学以致用,把书本知识运用到实践中去。而且他誓死保卫自己的祖国,运用他的科学文化知识武装部队,提升己方战斗力。
        “科学没有国界,但是科学家有自己的祖国。”这句话很好的诠释了阿基米德的爱国情操。
        所以他是三大科学家之首。

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