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历史上的物理巨匠(二)

 丘山三也君 2022-02-15

阿基米德(公元前287—212,古希腊),哲学家、数学家、物理学家。阿基米德与我国古代秦始皇是同一时代的人。

阿基米德是位百科式科学家但最为我们熟知的莫过于“浮力原理”和“杠杆原理”。

浮力公式:物体在液体中所获得的浮力,等于它所排出液体的重量,即:F浮力=ρ流体×g×V排开流体

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阿基米德这一发现,有一个故事广为流传。国王要阿基米德鉴定金冠是否纯金制作,一天他去洗澡,当他进入浴盆时,水漫溢到盆外,这触发了阿基米德的灵感,他突然悟到可以用测定固体在水中排水量的办法来测量固体的比重。阿基米德高兴得跳起来,赤身奔回家中,口中大呼:“尤里卡!尤里卡!”(我找到了)他将这一流体静力学的基本原理,总结在他的名著《论浮体》中,古老的“阿基米德原理”从此著称于世。

杠杆公式的发现也来自现实问题,国王建造了一艘大型游轮,但由于自身太重而无法下水,阿基米德采取“用滑轮拖”和“用杠杆撬”的办法,让船体顺利下水了。其原理是:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即F1×L1=F2×L2。这一定律尽管比我国《墨经》中的记载要晚2个世纪,但是它已经有了定量计算的公式,这是物理学发展的一大飞跃。

这个2200年前发现的定律,依然是我们初中物理必学课程,也是中考必考的内容,这是何等了不起!因为这一发现,阿基米德曾说过这样一句名言:“给我一个支点,我就能举起地球!”

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阿基米德还是一位非常了不起的数学家,他发现了圆球的体积和表面积都是外切圆圆球的圆柱体体积和表面积的2/3,这与上述“浮力定律”“杠杆原理”并列为阿基米德三大定律。

阿基米德是最早发现圆周率的人,他得到的值是介于3.140845、3.142857之间,这个神奇的常数在下面还将讲到。

阿基米德的科学发现远不止上述几点,他在机械制造、数学微积分、几何、天文等领域都有伟大的发现,他将欧几里得几何学逻辑推理用于解决物理问题,为经典物理学的兴起在方法上提供了一个范本。

阿基米德所处的年代,古希腊文明开始衰退,古罗马开始向外扩张,阿基米德所在的叙拉古国和古罗马发生了战争。阿基米德热爱自己的祖国,他不顾年事已高,发明投石器攻击敌军,利用镜子聚光点燃敌军船帆,成功抵御了来犯敌军。

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关于阿基米德的去世有多个版本,但共同的说法是被罗马军队士兵所杀。所幸的是,罗马军队的统帅将杀死阿基米德的士兵作为杀人犯处决了,并为阿基米德举行了隆重的葬礼,还为阿基米德修建了一座陵墓。

克罗狄斯·托勒密(约90—168年,希腊)数学家、天文学家、地理学家和占星家。

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由于农业生产的需要,人类开始主动关注天象变化规律,这就是最古老的天文学。

大约从公元前500年开始,古希腊毕达哥拉斯、柏拉图、亚里士多德、欧几里得等都进行了天文观测,托勒密总结了前人在400年间天象观测的成果,他提出了“地心说”:地球位于宇宙中心静止不动,月亮、水星、金星、太阳、火星、木星、土星依次排列,它们都围绕地球作圆周运动(均轮),而每个行星又在一个称为“本轮”的小圆形轨道上匀速转动,恒星都位于被称为“恒星天”的固体壳层上。

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这个学说尽管后来被推翻了,但在当时为人们所接受并流传了1400多年。为什么会这么持久呢?有两方面的原因:

一是当时的天文学是由“观察”(感性)和“猜测”(理性)两部分构成的,而其理性部分大多与“上帝”有关,这与5-13世纪中世纪欧洲黑暗教皇统治者的理论需求一致,因此“上帝”一说得到空前肯定。当然,由于人们的思想被禁锢,物理学也处于停滞不前状态。

二是托勒密用“均轮”和“本轮”理论,不断完善修补其“地心说”,保障了其理论和实际观察的一致性,从而在技术层面得到大家的认可,也正因为这个原因,勒密的“地心说”很复杂,本轮多达80多个。

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尽管托勒密的“地心说”和当局思想意识高度一致,但两者的出发点和落脚点大有区别:一个是科学上的误判,而另一个是愚弄人民实施封建统治的政治谎言。

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