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那些年错过的遗憾,阿基米德与微积分擦肩而过

 襄子的箱子 2021-04-01

这是【襄子讲西方】第 097 篇文章

伟大罗马】第 10 篇文章

坎尼会战之后,汉尼拔南下,开始挖罗马同盟的墙角,加普亚等城邦陆续脱离了罗马,意大利中南部出现了松动。

在此期间,汉尼拔似乎也累了,他考虑了很久之后释放了8000罗马俘虏,算是向罗马试探性地讲和吧。在他心中,只要罗马撤出西西里,让一切都回到第一次布匿战争之前,那么他的目的也算是达到了。况且,经历了四次失败之后,汉尼拔心想罗马人也该服软了吧。

不!并没有,罗马直接对汉尼拔的试探性求和说了“NO”!于是,俘虏又乖乖地回到了汉尼拔身边,被卖给了希腊人做奴隶。

公元前215年,叙拉古的统治者去世,继位的是他的孙子。此时,汉尼拔策反了叙拉古的亲迦太基派,成功刺杀了少主,叙拉古站在了汉尼拔这一边。

与此同时,马其顿的国王腓力五世与汉尼拔结成了同盟,约定共同夹击罗马。腓力五世与亚历山大大帝同出一宗,但此时的马其顿,早就没了当年的风光,而腓力五世呢,又是一个非常想重现昔日荣耀的君主,他想再次称霸希腊世界,于是,国王决定与汉尼拔合作。

让我们看看此时的罗马吧,真可谓是四面受敌。南边是刚刚倒向汉尼拔的叙拉古,西边是西班牙,东边是马其顿,北边是高卢人。最可怕的是,汉尼拔还在意大利境内。

要不是我们这些后人已经知道了历史的发展,否则,我们真会为罗马捏一把汗,甚至为他都准备好了棺材。以我对罗马人的了解,罗马人喜欢直板棺材,他不喜欢滑盖这样花里胡哨的。

同一年,罗马选出了费边当选执政官,可能是罗马接受了费边持久战的战略思想吧。在公元前215年至公元前211年之间,是罗马人最为难过的时期。迦太基人也想趁此机会分一杯羹,开始进攻西西里,但西西里岛上的城市,除了叙拉古,没有一个背叛罗马,他们共同击退了前来进犯的迦太基人。

公元前212年,罗马与汉尼拔在意大利境内相安无事,但另一边的西西里却燃起了战火,因为罗马人准备收复叙拉古。

在这一时期,叙拉古的阿基米德出场了,这一年,这位老科学家已经70多岁了。关于阿基米德,从这段时期留下了许多故事,比如通过太阳光的反射烧毁了前来的罗马战船等等,不过,这些故事的真实性都有待商榷。

总之,在这一年,叙拉古因为有了阿基米德,使得罗马攻陷叙拉古的目的没有达成。

但是在公元前211年,罗马指挥官马塞拉斯趁着希腊民族祭祀狩猎女神阿尔忒弥斯神的时期,在夜晚发动了夜袭,终于征服了叙拉古。据说,阿基米德就死在了罗马士兵的刀枪之下。叙拉古,也在这一年成为了罗马的一个行省,失去了独立与自由。

阿基米德出生于公元前287年的叙拉古,他的父亲是一名天文学家和数学家,在他11岁的时候,他的父亲就送他到埃及的亚历山大城跟着欧几里得的学生学习。当时,在希腊时代落幕之后,埃及的压力山大城成为了学术的中心。

比起阿基米德的生平,他在学术上的成就更加夺目耀眼。

关于他在物理学上浮力的贡献,有一则传奇的小故事。当年叙拉古国王做了一顶纯金的王冠,完成之后,国王就怀疑工匠们中饱私囊,在其中偷梁换柱,总之就是怀疑这王冠究竟是纯金的,还是说工匠们偷工减料,在其中混杂了其他不纯的金属。

但是,这个王冠的重量与当初国王给工匠们的黄金是同等的,也就是说,靠这个是无法确定皇冠是否纯金,于是他就找来了阿基米德,问问他有什么办法。

一开始,阿基米德也没辙。有一次,他在家里泡澡,当他进入水池的时候,一部分水就溢出来了,突然,一道灵光闪现过他的头脑,他觉得可以用排水量来测量固体物体的体积,若是有了体积,那么再根据质量,就可以测出固体物体的密度。而密度,则是一个物体的固有属性,在正常情况下是不会变的。

据说他为此过于兴奋,急忙飞奔了出去,连衣服都没来得及穿,一边跑一边叫:“尤里卡!尤里卡!(我找到了!我找到了!)”

后来,他用这个办法测出了王冠并非纯金。他的这个测排水量的办法,也被称为阿基米德原理,即浮力定律。

关于阿基米德,我们从中学的教科书中还可以知道他的杠杆原理,即要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等。他曾说过:“给我一根杠杆,我能撬动整个地球。”

阿基米德的主要兴趣还在于几何学方面,在这方面,他擅长求面积、体积及相关问题。他自己认为,发现圆柱体的容积和它的内接球体的体积的比例,是一生中最大的成就。

阿基米德用穷竭法得出了球的体积公式,他还用这种办法得出了抛物曲线求面积法:“任何由曲线和直角圆锥体的截面所围成的弓形,其面积是与其同底同高的三角形面积的三分之四。”

阿基米德在这方面的成就,让人不得不赞叹他的聪明才智,因为这具有近代微积分的雏形。若是阿基米德活得更久一点,或许微积分可以提早千年出现。然而,近几年的一份文献发现,或许阿基米德已经初步探索了微积分。

1988年,纽约的一所拍卖行出现了一件名为“阿基米德羊皮书”的拍品,这是一本非常破旧的小开本古代羊皮书,看起来不怎么样,但价格极高——80万美元。这上面有中世纪的祈祷内容,但因为它原先是一本阿基米德的抄本,只是后来被人刮掉了原先的字迹,再用来抄了祈祷内容。

后来,一位神秘的商人以200万美元的价格拍下了此抄本。商人拍下后,找到了专家,用了七年的时间,借助现代科学技术,终于复原了阿基米德的抄本!

原来,这些抄本包括了阿基米德的七篇著作:《论平面平衡》、《球体和圆柱体》、《测圆术》、《论螺线》、《论浮体》、《方法论》和《十四巧板》。其中前面五篇都见怪不怪了,大家都知道,最后两个《方法论》和《十四巧板》是之前从未出现过的。

学者们惊奇地发现,阿基米德在《方法论》中的内容已经十分接近近代微积分,这里有对数学上“无穷”的超前研究!这的确让人们重新认识了阿基米德。

关于阿基米德之死,流传下来四个版本:

一:罗马士兵闯入阿基米德的家里,看见一位老人在地上埋头作几何图形,阿基米德对士兵说:“你们等一等再杀我,我不能给世人留下不完整的公式!”,罗马士兵勃然大怒,手起刀落。

二:罗马士兵突然出现在他面前,命令他到马塞拉斯那里去,遭到了阿基米德的拒绝,罗马士兵勃然大怒,手起刀落。

三:阿基米德坐在残缺的石墙旁边,正在沙地上画着一个几何图形。一名罗马士兵命令阿基米德离开,他傲慢地做了个手势说:“别把我的圆弄坏了!”罗马士兵勃然大怒,手起刀落。

四:罗马士兵闯入了阿基米德的住宅,看见一位老人正在自家宅前的地上画图研究几何问题,阿基米德说:“走开,别动我的图!”罗马士兵勃然大怒,手起刀落。

阿基米德死后,马塞拉斯将杀死阿基米德的士兵当作杀人犯予以处决,他为阿基米德举行了隆重的葬礼,并为阿基米德修建了一座陵墓,在墓碑上根据阿基米德生前的遗愿,刻上了"圆柱内切球"这一几何图形。

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