阿基米德(Archimedes) (約公元前287-前212)
"阿基米德志氣如此之高,心靈如此之幽深,科學知識如此之豐富,……一心追求那美妙的不夾雜世俗需求的學問。"——普盧塔切
"給我一個支點,我就能夠移動地球。"——阿基米德
阿基米德是古希臘的數學家、力學家。約公元前287年生於西西里島的敘拉古;約公元前212年卒於敘拉古。
阿基米德的父親是一位天文學家,自幼給予他良好的教育。阿基米德早年在亞歷山大跟隨歐幾裡得的學生學習,後來回到他的故鄉,但仍和亞歷山大的學者保持著密切的聯繫。
阿基米德的成果一直被推崇為創造性和精確性的典範。歐洲經歷了漫長的中世紀的黑夜之後,才達到他當時的數學水平。羅馬時代的科學史家普林尼(Plinius)曾把他譽為"數學之神"。
微積分的思想
阿基米德的幾何著作是希臘數學的頂峰。他把歐幾裡得嚴格的推理方法與柏拉圖先驗的豐富想像和諧地結合在一起,達到了至善至美的境界,從而"使得往後由克卜勒、卡瓦列利(Cavalieri)、費馬(Fermat)、牛頓(Newton)、萊布尼茨(Leibniz)等人相繼培育起來的微積分日趨完美"。阿基米德沒有把歐多克索斯發展的窮竭法作為發現新結果的惟一工具,而是把它跟德謨克利特和柏拉圖學派曾經探索過的無窮小量觀念巧妙地結合起來,並且做得靈活自如。可以說,古代沒有一位數學家像他那樣地走到了微積分的邊緣。他在對某些面積和體積的論述中,得出了我們初等微積分課本中出現的許多與定積分等價的關係。
他的主要數學著作有:《圓的測量》,主要是研究圓周和圓面積的計算問題;《論球與圓柱》,主要是研究球的表面積和體積的計算問題,他使用了無窮小量,其中很多命題的證明,已經接近了微積分的思想方法,但沒有求助於極限的概念;《拋物線求積法》,研究了曲線圖形求積問題,並巧妙用窮竭法求得"任何由直線和直角圓錐體的截面所包圍的弓形,其面積等於與其同底同高的三角形面積的4/3",他的方法很接近於現行的積分法;在《論劈錐曲面體與球體》這部著作中有40個命題,這些命題中運用了窮竭法;《砂計算法》,是一本專門講記數法的書;《論螺線》一書是阿基米德所有數學貢獻中最光彩奪目的部分,後世的數學家從他作螺線的切線和計算螺線的面積的方法中已感受到了微積分的思維方式;其實它已經是微積分的先聲。
力學與幾何學
阿基米德也是古希臘最偉大的力學家。在他之前沒有人能像他那樣把幾何學與力學結合得如此緊密而完美,像他那樣巧妙地用幾何方法來證明力學結論。他在物理方面的著作主要有:《論浮體》,他發現了浮力定律——浸在流體中的物體受到向上的浮力,其大小等於物體自身所排開流體的重量;《論槓桿》,他發現了槓桿原理——當槓桿所受作用力和所克服的阻力在同一平面時,作用力和力臂的乘積等於阻力和阻力臂的乘積。對此他曾自豪地說:"給我一個支點,我就能夠移動地球"。他還著有《論平板平衡》、《論重心》、《論製作球》《鏡面反射》等。同時他還是聞名於世的天文學家。
阿基米德的著作以精確和嚴謹著稱。其完美令人嘆為觀止,油然而生敬。
令人敬佩的阿基米德
阿基米德是一位偉大的愛國者。在第二次布匿戰爭時期,他把自己的科學知識用於保衛祖國,流傳了許多傳說和故事:當進犯的羅馬戰船駛近城下時,他設計了一種起重機把敵船吊起,使船底朝天;他利用拋物鏡面的聚焦性質,把日光集中到羅馬船上,使它們起火;他製造了一種能投射大石的機械,使敵軍心膽懼裂等,致使敵軍統帥馬塞拉斯(Marcellus)驚呼:"我們是在同數學家打仗!安穩地呆在城裡,卻能夠擊毀我們的船隻。猝然間向我們發射出那麼多利箭,簡直賽過了百手巨人!"傳說後來敵兵不敢靠近城牆,就是城上拋出一根繩子也會嚇得敵兵倉皇逃跑,因為他們怕是阿基米德的新奇武器。
然而,在圍城三年之後終因糧絕和敵人的離間詭計,致使敘拉古陷落敵手。當該城被洗劫時,阿基米德仍專心致力於數學問題的研究,俯身在沙盤上畫他的幾何圖形。一個羅馬士兵命令阿基米德離開,他慢慢地做手勢說:"別把我的圓弄壞了!"士兵拔出短劍,這位曠古絕倫的偉大學者,竟喪生在一個兇殘無知的士兵之手。羅馬統帥出於對阿基米德的才能和人品的敬佩,特為他修建了一座頗為壯觀的陵慕,在墓碑上刻著球內切於圓柱的圖形。因為阿基米德曾發現"球的體積及表面積,都是其外切圓柱體體積及表面積的2/3。"
近代數學史專家貝爾(Bell)說:"任何一張列出有史以來三個最偉大的數學家的名單中,必定包括阿基米德。"萊布尼茨甚至說:"了解了阿基米德的人,對後來傑出人物的成就就不會再那麼欽佩了。"歷史學家、傳記家普盧塔切(Plutarch)說:"阿基米德志氣如此之高,心靈如此之幽深,科學知識如此之豐……一心追求那美妙的不夾雜俗世需求的學問。"
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