今天給大家講一位大師的故事,誰呢?就是那個說出「給我一個支點,我就能撬動整個地球」的阿基米德。
1.生活不能自理的怪人天才
公元前287年,阿基米德出生於古希臘殖民地、位於今天義大利西西里島的敘拉古,在今天一般譯為「錫拉庫薩」。公元前287年,差不多是什麼時候呢?相當於我們中國的戰國時期。如果您看過《羋月傳》,那就更好解釋了,阿基米德就是羋月當宣太后那會兒出生的。
孟子說過,一個人想要幹大事,得先「苦其心志,勞其筋骨,餓其體膚,空乏其身」,也就是說,吃過苦中苦,方為人上人。然而這句話卻不適用於阿基米德,人家一出生就含著金湯匙:他家是敘拉古國王的親戚,妥妥的皇親國戚,背後有這麼大一靠山,自然是非常有錢、而且很有地位了。
不過,富二代常有,而學霸不常有,富二代的阿基米德還是個學二代。他的老爹是個天文學家兼數學家,知識淵博,學富五車,也很重視孩子的教育。「阿基米德」在古希臘語裡是「大思想家」的意思,看來老爹希望他成為一名哲學家。然而阿基米德沒有走上哲學這條路,相反,受老爹影響,他對數學、幾何學和天文學是更感興趣,而且學起來飛快,很快地,他爹就教不了他了。
這個時候,這位英明的老爹意識到,阿基米德是個好苗子,一定要讓他繼續學下去。這時候,錢就出來證明自己是個好東西了,他老爹通過王室的關係,又花了一筆錢,把阿基米德送到埃及的亞歷山大去留學。咱們現在也流行出國留學,而這一點,兩千多年前的阿基米德就已經輕鬆get了。
出國留學的時候,阿基米德才11歲,到了亞歷山大之後,他看見了一個廣闊的天地。當時的亞歷山大是世界級的文化中心,學者雲集。更重要的是,那兒還有阿基米德一直以來的偶像——「歐式幾何」的創始人、一代宗師歐幾裡得。
這下阿基米德可開心壞了,他先是跟著歐幾裡得的學生學習,後來終於有了向歐幾裡得請教的機會。這段求學的經歷,對阿基米德的學霸生涯可謂是影響深遠。在亞歷山大,阿基米德不僅打下了很好的知識理論基礎,而且還結交了兩位影響終生的學霸朋友。
這兩位朋友,一個是天文學家埃拉託色尼,因為成功地測量出地球周長而被譽為「地理學之父」。另一位叫科農,是一名很有才華的數學家,阿基米德經常與他通信,相互交流心得。多虧了科農,把這些信全都保存了下來,否則我們就無法了解到阿基米德的很多研究成果了。
阿基米德本來就喜歡數學,再經過留學時候的薰陶,回到敘拉古之後,在很長一段時間裡,他成天都琢磨這些東西,對於別的事情是漠不關心,結果成了周圍人眼中的怪物。俗話說「吃飯不積極,腦子有問題」,但阿基米德對吃飯還真是不積極。有時候,飯菜都擺好在桌上了,他卻在那發呆。喊他吃飯,根本沒有反應。實際上阿基米德正在思考數學問題,其他的事情都聽不進去,但看他那樣子,大家一度以為他是中邪了。
由於思考問題時經常靈魂出竅,導致阿基米德的生活自理能力非常糟糕,他老婆得時時刻刻盯著他,生怕他出什麼意外。要說起來,阿基米德對於數學還真是痴迷,就連用潤膚油擦身的時候,他也會忘乎所以地用手指在塗了油的皮膚上畫幾何圖形,結果就忘記了穿衣服,光著身子在屋裡面走來走去。
除了自己的皮膚,像什麼鋪滿沙的地板、泥巴地、火爐上的爐灰,阿基米德都能在上面畫圖形,走到哪畫到哪。這得痴迷到什麼程度,才會這樣忘記一切,眼裡心裡時時刻刻都是那些幾何圖形。
2. 浮力原理和阿基米德的裸奔
雖然阿基米德經常發呆,一發呆就不食人間煙火,但在正常的時候,他還是很可愛的。阿基米德並沒有一般紈絝子弟的壞脾氣,相反,他聰明絕頂,性格開朗,還樂於助人,經常幫大家解決各種難題,整個敘拉古上到國王、下到平民百姓,沒有誰不喜歡他的。就連他那個最有名的浮力原理,也是在他幫國王解決問題的時候發現的。
事情是這樣的。當時,敘拉古每年都要舉行祭神節,有一年祭神節前,國王將一塊純金的金塊交給了敘拉古手藝最高的金匠,讓他製作一頂金王冠。幾天以後,王冠送來了,金燦燦的亮瞎眼,國王看了之後,非常喜歡,就準備重賞這名金匠。
不過國王又很多疑,他轉念一想:這小子會不會在王冠裡面摻假呢?於是他便問金匠,給他的金子是不是全部用到王冠上了。金匠拍著胸口打包票:陛下,全都用上了,您不信的話,稱一稱重量,不就知道了嗎?
國王馬上拿來了秤,一稱,分毫不差。國王大喜過望,正準備賞賜,但有個大臣卻質疑道:光稱重不行,如果在王冠裡摻上同等重量的銀子,分量不是也一樣的嗎?國王一聽就愣了:你說得對,但怎麼證明呢?
既然大家都想不出辦法,國王就只能找阿基米德了,要求他在不破壞王冠的情況下,看看這裡面有沒有摻假。對這個問題,阿基米德一開始也是一籌莫展,你說這怎麼鑑定啊,又沒有什麼探測儀,又不讓人切一塊下來仔細檢查,成天盯著一頂皇冠,我怎麼知道裡面有沒有摻假?阿基米德做了很多試驗,每天絞盡腦汁,腦細胞死傷無數,也沒有找到什麼好辦法。
有一天,阿基米德去公共浴室洗澡,剛一坐進浴缸,腦海裡一個念頭飄過,哎,感覺胳膊變輕了,這說明水有一種向上的力量啊。然後他噌地站了起來,發現浴缸的水位下降了,他又坐下去,水位又上升了。接著,他把自己的身體完全躺進浴缸,很多水從浴缸裡溢了出來。
阿基米德腦海裡一陣電光火石:媽呀,我的重量是不變的,但我的身體入水越多,水位就越高。這說明,把一個物體放入水中,溢出來水的多少與質量無關,而與物體的體積有關。那麼,根據這個思路,不就可以確定金冠的體積嗎?想到這,阿基米德興奮地跳了起來,因為實在是太興奮了,他連衣服都沒穿,就跑出了浴室,一邊光著屁股在大街上狂奔,一邊大聲喊著「尤裡卡!尤裡卡!」意思是「找到了」「找到了」。
他的傭人看著他在街上裸奔,嚇得腿肚子抽筋,還以為主人是癲癇了呢,衝上去,一頓連拉帶拽,這才把渾身光溜溜的阿基米德給拖回去了。
經過反覆驗證之後,阿基米德便到王宮交差去了。他讓人拿來了王冠,又拿來了一塊同等重量的純金。如果王冠是100%純金,而且金匠又把國王給的金子100%用完的話,那麼不管王冠是什麼形狀的,它和純金塊的體積必然是一樣的。接下來,阿基米德把王冠和純金塊,分別放進了兩個盛滿水的盆裡。
見證奇蹟的時刻到了:放王冠的盆裡溢出來的水,竟然比放純金塊的那個盆要多。這說明,在同等重量的條件下,王冠的體積要比純金的體積大,結論是不言而喻的:王冠不是純金的,摻了別的東西。
面對鐵一般的事實,金匠只能伏地認罪,承認自己在王冠在裡面摻了一些銀子。接下來金匠的命運如何,阿基米德可沒功夫去關心了,他覺得王冠的真假雖然已經解決了,但還有好多問題沒搞明白,於是便向國王告退,繼續回去做實驗了。
他琢磨著,自己坐在浴盆中時,感覺好像變輕了,有個力把自己向上託,那麼這個力有多大呢?突然他想到:物體受到浮力會變輕,可以稱出物體在水中的重量。而物體在水中與在空氣中的重量之差,不就是物體受到的浮力嗎?於是阿基米德公布了浮力定律:物體在液體中會受到浮力,而浮力的大小,等於物體排開液體的重量。
說到這您可能要說了,這我也想起來了,我初中時候就學過浮力公式了!別騙我沒文化。但您要知道,這個原理,就是阿基米德發現的,今天,您還得學阿基米德兩千多年前的研究成果,如果中學物理的浮力學得不好,那就真的太悲催了,想想也真太悲催啊,憑啥啊,人家兩千年前洗了個澡,就害得我們今天這麼多人要跟著絞盡腦汁弄懂身體在澡盆裡的浮浮沉沉啊。
編輯|涼山
排版|涼山
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