阿基米德(公(gong)元前(qian)287年—公(gong)元前(qian)212年),偉大的古希(xi)臘哲學(xue)家(jia)、百(bai)科式科學(xue)家(jia)、數學(xue)家(jia)、物理學(xue)家(jia)、力(li)(li)學(xue)家(jia),靜態力(li)(li)學(xue)和流體靜力(li)(li)學(xue)的奠基人,并且享有“力(li)(li)學(xue)之父”的美稱,阿基米德和高斯、牛頓并列為世界三(san)大數學(xue)家(jia)。阿基米德曾說過:“給我一個支點(dian),我就能撬(qiao)起整(zheng)個地球。”
阿基(ji)(ji)(ji)米德確(que)立(li)了靜力學(xue)和(he)流體(ti)靜力學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)(ji)(ji)本原(yuan)理。給出許多(duo)求幾何圖(tu)形重心,包括由一拋物(wu)線和(he)其網平行(xing)(xing)弦線所(suo)圍成圖(tu)形的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重心的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)。阿基(ji)(ji)(ji)米德證明物(wu)體(ti)在液(ye)體(ti)中(zhong)所(suo)受浮(fu)力等于它所(suo)排開(kai)液(ye)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重量,這一結果(guo)后被稱為阿基(ji)(ji)(ji)米德原(yuan)理。他(ta)還(huan)(huan)給出正拋物(wu)旋(xuan)轉體(ti)浮(fu)在液(ye)體(ti)中(zhong)平衡(heng)穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)判據。阿基(ji)(ji)(ji)米德發明的(de)(de)(de)(de)(de)(de)機械(xie)有引水(shui)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)螺旋(xuan),能(neng)牽動滿(man)載大船的(de)(de)(de)(de)(de)(de)杠桿滑輪機械(xie),能(neng)說(shuo)明日(ri)食,月(yue)(yue)食現象的(de)(de)(de)(de)(de)(de)地球(qiu)-月(yue)(yue)球(qiu)-太陽運(yun)行(xing)(xing)模型(xing)。但(dan)他(ta)認為機械(xie)發明比純數學(xue)低級(ji),因而沒(mei)寫這方(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)著作。阿基(ji)(ji)(ji)米德還(huan)(huan)采用(yong)不斷分割法(fa)求橢球(qiu)體(ti)、旋(xuan)轉拋物(wu)體(ti)等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)積,這種方(fang)法(fa)已具有積分計(ji)算的(de)(de)(de)(de)(de)(de)雛形。
公元前287年,阿(a)基米德誕生(sheng)于希(xi)臘西西里島敘拉古附(fu)近(jin)的一(yi)個小(xiao)村莊,他出生(sheng)于貴族(zu),與敘拉古的赫農(nong)王(King Hieron)有親戚關系,家(jia)(jia)庭十分(fen)富有。阿(a)基米德的父親是天文學(xue)家(jia)(jia)兼(jian)數學(xue)家(jia)(jia),學(xue)識(shi)淵博(bo),為人謙遜。阿(a)基米德的意思是大(da)思想(xiang)家(jia)(jia),阿(a)基米德受家(jia)(jia)庭的影響,從小(xiao)就對數學(xue)、天文學(xue)特別是古希(xi)臘的幾(ji)何學(xue)產生(sheng)了濃厚的興趣。
阿(a)(a)基(ji)(ji)米德(de)出生時(shi),在當時(shi)古希臘的(de)(de)輝煌文化已經逐漸衰(shuai)退(tui),經濟、文化中心逐漸轉移到埃及(ji)的(de)(de)亞(ya)歷(li)山大(da)城;但是另一方面,意大(da)利半島上新興(xing)(xing)的(de)(de)羅馬共和國,也(ye)正(zheng)不斷的(de)(de)擴張勢力;北非也(ye)有新的(de)(de)國家迦(jia)太基(ji)(ji)興(xing)(xing)起。阿(a)(a)基(ji)(ji)米德(de)就是生長在這種新舊勢力交替的(de)(de)時(shi)代,而敘拉古城也(ye)就成為許多勢力的(de)(de)角(jiao)斗場所。
公(gong)元前267年,也就是(shi)阿(a)基(ji)米德十(shi)一歲時(shi)(shi),阿(a)基(ji)米德被(bei)父親送到埃及的亞(ya)歷山大城(cheng)跟隨歐幾里得的學(xue)(xue)生(sheng)埃拉托(tuo)塞和卡農學(xue)(xue)習。亞(ya)歷山大城(cheng)位(wei)于尼羅(luo)河口,是(shi)當時(shi)(shi)世(shi)界的知識、文化貿易(yi)中心,學(xue)(xue)者云(yun)集,人才薈萃,被(bei)世(shi)人譽為“智慧之都(dou)”。舉凡(fan)文學(xue)(xue)、數學(xue)(xue)、天(tian)文學(xue)(xue)、醫學(xue)(xue)的研究都(dou)很發(fa)達。
阿(a)基(ji)米德(de)(de)(de)在亞歷(li)山大跟(gen)隨過(guo)許(xu)多(duo)著名的(de)數(shu)學(xue)家學(xue)習,包括有名的(de)幾何學(xue)大師—歐幾里德(de)(de)(de),阿(a)基(ji)米德(de)(de)(de)在這里學(xue)習和生活了(le)許(xu)多(duo)年,他(ta)兼收并蓄了(le)東方和古希(xi)臘(la)的(de)優秀文化遺產,對(dui)其后的(de)科(ke)學(xue)生涯中作出(chu)了(le)重大的(de)影響,奠定了(le)阿(a)基(ji)米德(de)(de)(de)日(ri)后從事科(ke)學(xue)研究的(de)基(ji)礎。
公元前(qian)(qian)218年(nian)羅馬(ma)(ma)帝國(guo)與北非迦太(tai)基(ji)帝國(guo)爆發(fa)了第二次布匿戰爭。身處西西里島的敘拉古(gu)一直都是投靠(kao)羅馬(ma)(ma),但是公元前(qian)(qian)216年(nian)迦太(tai)基(ji)大敗羅馬(ma)(ma)軍隊,敘拉古(gu)的新國(guo)王(海維(wei)隆二世的孫子繼任),立(li)即見風轉(zhuan)舵與迦太(tai)基(ji)結(jie)盟(meng),羅馬(ma)(ma)帝國(guo)于是派馬(ma)(ma)塞拉斯將軍領軍從海路和陸路同時進(jin)攻敘拉古(gu)。
敘拉古和(he)羅馬帝國之(zhi)間發生戰爭,是(shi)(shi)在阿(a)基米(mi)德(de)年老(lao)的(de)(de)時候,羅馬軍隊(dui)的(de)(de)最高統帥馬塞(sai)拉斯率領(ling)羅馬軍隊(dui)包圍了(le)他所居住的(de)(de)城(cheng)市,還占領(ling)了(le)海港。阿(a)基米(mi)德(de)雖(sui)不贊(zan)成戰爭,但又不得(de)不盡(jin)自己的(de)(de)責任(ren),保衛自己的(de)(de)祖國。阿(a)基米(mi)德(de)眼見國土危急,護國的(de)(de)責任(ren)感(gan)促使他奮起抗敵(di),于是(shi)(shi)阿(a)基米(mi)德(de)絞盡(jin)腦汁,日以繼夜的(de)(de)發明御敵(di)武器。
●投石器和起重機
阿基米(mi)德利用杠(gang)桿原理制造了一種(zhong)(zhong)叫作石(shi)弩的(de)(de)(de)(de)(de)拋石(shi)機,能(neng)把大(da)石(shi)塊投(tou)向羅馬軍(jun)隊的(de)(de)(de)(de)(de)戰(zhan)艦,或(huo)者使用發射機把矛和石(shi)塊射向羅馬士兵,凡是(shi)靠(kao)近城墻的(de)(de)(de)(de)(de)敵人(ren)(ren),都難逃他的(de)(de)(de)(de)(de)飛石(shi)或(huo)標(biao)槍······阿基米(mi)德還發明了多種(zhong)(zhong)武器,來阻擋羅馬軍(jun)隊的(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)進。根據一些年代較晚的(de)(de)(de)(de)(de)記載,當時他造了巨大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)起重(zhong)機,可以將(jiang)敵人(ren)(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)戰(zhan)艦吊到半空(kong)中,然后重(zhong)重(zhong)地摔下(xia)使戰(zhan)艦在(zai)水面上(shang)粉碎(sui)。
●鏡子聚光
有一天敘(xu)拉(la)古城遭到了(le)羅馬軍隊(dui)的(de)偷襲,而(er)敘(xu)拉(la)古城的(de)青壯(zhuang)年和士兵們都上(shang)前線去了(le),城里(li)只剩下了(le)老人、婦女和孩(hai)子,處于萬分危急的(de)時刻。就在這(zhe)時,阿基米德為了(le)自己的(de)祖國站了(le)出來(lai)。
阿(a)基米(mi)德讓婦女和(he)孩子(zi)們(men)每人都拿(na)出(chu)自(zi)己家中的(de)鏡子(zi)一(yi)齊來到海岸邊(bian),讓鏡子(zi)把強烈的(de)陽光反射到敵艦(jian)的(de)主(zhu)帆上(shang),千百面鏡子(zi)的(de)反光聚集在船帆的(de)一(yi)點(dian)上(shang),船帆燃燒起來了,火(huo)勢趁著風(feng)力(li),越燒越旺,羅馬人不知(zhi)底(di)細(xi),以(yi)為阿(a)基米(mi)德又發明(ming)了新武器。就慌(huang)慌(huang)張張地逃跑了。
這(zhe)些(xie)武器弄的(de)羅馬軍(jun)隊驚慌失措、人人害(hai)怕,連將軍(jun)馬塞(sai)拉斯都苦(ku)笑承認:“這(zhe)是(shi)一(yi)場羅馬艦隊與阿(a)基米德(de)一(yi)人的(de)戰爭”、“阿(a)基米德(de)是(shi)神話中的(de)百手巨人”。
公元前212年(nian),古(gu)羅馬(ma)軍(jun)隊入侵敘拉古(gu),阿基(ji)(ji)米德(de)被羅馬(ma)士兵殺死,終年(nian)七十五歲。阿基(ji)(ji)米德(de)的(de)遺(yi)體葬在西西里島(dao),墓碑上刻著(zhu)一個圓柱內切球的(de)圖形,以紀(ji)念他在幾何(he)學上的(de)卓越貢(gong)獻。
版本一:羅馬士兵(bing)闖入(ru)阿(a)基米德(de)的(de)住(zhu)宅,看見一(yi)位(wei)老人在(zai)地上埋頭作幾(ji)何圖形,阿(a)基米德(de)對士兵(bing)說(shuo)你們等一(yi)等再殺我,我不能給世人留(liu)下不完(wan)整(zheng)的(de)公式!還(huan)沒等他(ta)說(shuo)完(wan),士兵(bing)就殺了他(ta)。他(ta)是帶著遺憾(han)死(si)去的(de)。
版本二:一個羅馬(ma)士兵突(tu)然出(chu)現在他面前,命(ming)令(ling)他到(dao)馬(ma)塞拉斯那里去,遭到(dao)阿基米德(de)的(de)嚴詞拒絕,于(yu)是阿基米德(de)不幸死在了(le)這(zhe)個士兵的(de)刀劍之下。
版本三:阿基米德(de)坐在(zai)殘缺的石墻旁邊,正在(zai)沙地上(shang)畫著(zhu)一個幾何圖形。一個羅馬(ma)士兵命令阿基米德(de)離開,他(ta)傲(ao)慢(man)地做了個手勢說:“別把我的圓(yuan)弄壞了!”羅馬(ma)士兵勃然(ran)大怒,馬(ma)上(shang)用刀一刺,就殺(sha)死了這位古(gu)代科(ke)學家阿基米德(de)。
版本四:羅(luo)馬士兵闖入(ru)了阿基米德(de)的(de)住宅(zhai),看(kan)見(jian)一(yi)位老(lao)人正在(zai)自家宅(zhai)前的(de)地上畫圖(tu)研究幾何問題,阿基米德(de)說:“走開(kai),別動我的(de)圖(tu)!”戰士一(yi)聽十分生氣,于是(shi)拔出(chu)刀來(lai),朝阿基米德(de)身(shen)上刺下(xia)去。
無論阿(a)基(ji)米(mi)德是怎(zen)么死的,最為惋惜的就是那位羅馬(ma)(ma)軍隊的統帥馬(ma)(ma)塞拉(la)斯,馬(ma)(ma)塞拉(la)斯將殺死阿(a)基(ji)米(mi)德的士兵(bing)當(dang)作(zuo)殺人犯予以處(chu)決,他為阿(a)基(ji)米(mi)德舉行了隆重的葬禮,并(bing)為阿(a)基(ji)米(mi)德修(xiu)建(jian)了一座陵墓,在墓碑(bei)上根據阿(a)基(ji)米(mi)德生前(qian)的遺愿(yuan),刻上了"圓柱(zhu)內切(qie)球"這一幾何圖形。
阿基(ji)米(mi)德流傳于世的著(zhu)作(zuo)有10余種(zhong),多為(wei)希臘文(wen)手稿(gao)。他的著(zhu)作(zuo)集中探(tan)討了求積問題,主(zhu)要是曲邊圖形(xing)的面(mian)積和(he)曲面(mian)立(li)方體(ti)的體(ti)積,其體(ti)例深受(shou)歐幾(ji)里德《幾(ji)何原(yuan)本》的影響,先是假設,再以嚴謹的邏輯推論得到證明。他不斷地(di)尋求一(yi)般性原(yuan)則而用于特殊(shu)的工程上(shang)。他的作(zuo)品始(shi)終融合(he)數學(xue)和(he)物理。
《論球(qiu)和(he)圓柱》:阿基米德(de)從定義和(he)公(gong)理出(chu)發,推出(chu)圓和(he)圓柱面積(ji)體(ti)積(ji)50多個(ge)命題,思想蘊含微積(ji)分。
《圓的度量》:求(qiu)得(de)圓周率π為22分之7>π>223分之71。
還證(zheng)明(ming)了(le)圓面(mian)積等(deng)于(yu)圓周長(chang)為底,半徑為高的(de)等(deng)腰三(san)角形(xing)的(de)面(mian)積。
《拋物線求(qiu)(qiu)積(ji)(ji)法》:研究(jiu)了曲線圖形求(qiu)(qiu)積(ji)(ji)的問題。
《論(lun)螺線》:明確螺線的定(ding)義,以及對(dui)螺線的計算(suan)方(fang)法(fa)。導出幾(ji)何級(ji)數和算(suan)數級(ji)數求和的幾(ji)何方(fang)法(fa)。
《論錐(zhui)型體(ti)與球型體(ti)》:確定由拋物線(xian)和雙曲線(xian)其(qi)軸旋轉而(er)(er)成的錐(zhui)形體(ti)體(ti)積(ji),以及(ji)橢圓繞其(qi)長軸和軸旋轉而(er)(er)成的球形體(ti)體(ti)積(ji)。
《數沙者》:專講計算方法(fa)(fa)和計算理論的(de)一本著作(zuo)。建立了新的(de)量(liang)級計數法(fa)(fa),確定新的(de)單位,提(ti)出表示任(ren)何大量(liang)計數的(de)方法(fa)(fa)。
《平面(mian)圖形的(de)(de)平衡或其(qi)重(zhong)心》:是關(guan)于力學的(de)(de)最早的(de)(de)科(ke)學論著,提出(chu)了杠桿(gan)的(de)(de)思想(xiang)。
《論(lun)浮體(ti)(ti)》:是(shi)流體(ti)(ti)靜力學的第(di)一部專著(zhu)。
《論杠桿》:關于杠桿平衡的著作。
除此以外,阿基米(mi)德還有一(yi)篇非(fei)常重(zhong)要(yao)的(de)著(zhu)作(zuo),是一(yi)封給埃(ai)拉托斯特尼的(de)信,遺失后重(zhong)新被發現(xian),后來以《阿基米(mi)德方法》為名刊行(xing)于世,它主要(yao)講(jiang)研究力學(xue)原理去發現(xian)問題(ti)的(de)方法。
古代抄本:抄(chao)(chao)本A、抄(chao)(chao)本B,不幸的(de)是(shi)這兩份抄(chao)(chao)本都已遺失(shi)。
收錄著作:《平面圖形的平衡(heng)或其重心》、《拋物線求(qiu)積》、《論(lun)球(qiu)和圓(yuan)柱》《圓(yuan)的度(du)量》、《論(lun)螺線》、《論(lun)浮體(ti)》、《圓(yuan)錐體(ti)和橢球(qiu)體(ti)》、《數(shu)沙(sha)者》。
古代抄本:1998年第三份抄本(ben)抄本(ben)C遺(yi)失(shi)后重(zhong)新(xin)被發現。
收錄著作:《平面圖(tu)形(xing)的(de)(de)平衡或其(qi)重心》、《論(lun)球和圓(yuan)柱(zhu)》、《測圓(yuan)術》、《論(lun)螺線》、《論(lun)浮(fu)體》、《方法論(lun)》、《十四巧板》。其(qi)中前5篇已經(jing)從抄本(ben)AB承(cheng)傳(chuan)了下(xia)來,而最(zui)為(wei)珍貴的(de)(de)是最(zui)后兩(liang)篇,這是以(yi)前沒(mei)有出現(xian)過的(de)(de)。
浮力原理(li)簡述:物體在液體中(zhong)所(suo)獲(huo)得的浮力,等于(yu)它所(suo)排(pai)出液體的重量,即:F=G(式(shi)中(zhong)F為(wei)物體所(suo)受浮力,G為(wei)物體排(pai)開液體所(suo)受重力)。該式(shi)變(bian)形可得:
F=G=ρgV
(式中ρ為(wei)被排開(kai)液體(ti)(ti)密度(du),g為(wei)當地重力(li)加(jia)速度(du),V為(wei)排開(kai)液體(ti)(ti)體(ti)(ti)積)
相傳敘拉古赫(he)農王(wang)讓工(gong)匠替(ti)他做(zuo)了一(yi)頂(ding)純金(jin)(jin)(jin)的王(wang)冠(guan)。但是在做(zuo)好(hao)后(hou),國(guo)王(wang)疑心工(gong)匠做(zuo)的金(jin)(jin)(jin)冠(guan)并非(fei)純金(jin)(jin)(jin),工(gong)匠私(si)吞(tun)了黃金(jin)(jin)(jin),但又不能破壞王(wang)冠(guan),而這頂(ding)金(jin)(jin)(jin)冠(guan)確又與當初交給金(jin)(jin)(jin)匠的純金(jin)(jin)(jin)一(yi)樣重。這個問題難倒了國(guo)王(wang)和諸位大臣(chen)。經(jing)一(yi)大臣(chen)建議,國(guo)王(wang)請來(lai)阿基米(mi)德來(lai)檢驗皇(huang)冠(guan)。
最初(chu)阿基米德(de)對這個問題無計可施。有一天,他在(zai)家洗澡(zao),當(dang)他坐進澡(zao)盆里(li)時(shi),看到水(shui)往外溢,突然(ran)想到可以(yi)用測定固體在(zai)水(shui)中(zhong)排水(shui)量(liang)的(de)辦(ban)法(fa),來確定金冠的(de)體積。他興奮地跳(tiao)出澡(zao)盆,連衣(yi)服都(dou)顧不得穿上就(jiu)跑(pao)了出去,大聲喊著“尤(you)里(li)卡!尤(you)里(li)卡!”(ερηκα,意思(si)是“找到了”。)
他經過(guo)了(le)進一步的(de)實驗(yan)以(yi)后,便(bian)來(lai)到了(le)王(wang)宮,他把王(wang)冠(guan)(guan)和(he)同(tong)(tong)等重(zhong)量(liang)(liang)的(de)純金放在盛滿水的(de)兩個(ge)盆(pen)里,比(bi)(bi)較兩盆(pen)溢(yi)出(chu)(chu)來(lai)的(de)水,發現放王(wang)冠(guan)(guan)的(de)盆(pen)里溢(yi)出(chu)(chu)來(lai)的(de)水比(bi)(bi)另一盆(pen)多。這就說(shuo)明(ming)王(wang)冠(guan)(guan)的(de)體積比(bi)(bi)相(xiang)同(tong)(tong)重(zhong)量(liang)(liang)的(de)純金的(de)體積大,密度不相(xiang)同(tong)(tong),所以(yi)證明(ming)了(le)王(wang)冠(guan)(guan)里摻進了(le)其他金屬。
這次試驗的(de)意義遠遠大過查(cha)出金匠欺騙國王,阿基(ji)米德從(cong)中發現(xian)了浮力(li)定律(阿基(ji)米德原(yuan)理(li)):物體(ti)在液體(ti)中所獲(huo)得的(de)浮力(li),等于它所排出液體(ti)的(de)重量。(即(ji)廣為人知(zhi)的(de)排水法)
杠(gang)桿原(yuan)理:滿足下列三個點的系統,基本(ben)上就是杠(gang)桿:支點、施(shi)力(li)點、受力(li)點。杠(gang)桿原(yuan)理亦稱(cheng)“杠(gang)桿平衡條件”:要(yao)使杠(gang)桿平衡,作用在杠(gang)桿上的兩個力(li)矩(ju)(力(li)與力(li)臂的乘積)大小必須相等。即:動力(li)×動力(li)臂=阻力(li)×阻力(li)臂,用公式可(ke)表達(da)為:
F1×L1=F2×L2
(F1表示動力,L1表示動力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂)
海(hai)維隆王又遇(yu)到了一(yi)個棘手的問題:國(guo)王替埃及托(tuo)勒(le)密王造了一(yi)艘船(chuan),因為太大(da)太重,船(chuan)無(wu)法放(fang)進海(hai)里(li),國(guo)王就(jiu)對(dui)阿基(ji)米德說:“你連地(di)球都舉(ju)得起來,把(ba)一(yi)艘船(chuan)放(fang)進海(hai)里(li)應該沒(mei)問題吧?阿基(ji)米德叫工(gong)匠在船(chuan)的前后左(zuo)右安裝了一(yi)套設計精巧的滑(hua)車(che)和(he)杠桿(gan)。阿基(ji)米德叫100多人在大(da)船(chuan)前面(mian),抓(zhua)住一(yi)根繩子,他讓(rang)國(guo)王牽(qian)動一(yi)根繩,大(da)船(chuan)居然慢(man)慢(man)地(di)滑(hua)到海(hai)中。國(guo)王異常高興,當眾宣布:“從(cong)現在起,我要(yao)求(qiu)大(da)家,無(wu)論阿基(ji)米德說什么,都要(yao)相(xiang)信他!”
阿基米德(de)對于(yu)機械的(de)研究(jiu)源自于(yu)他在亞歷山(shan)大城求(qiu)學時期,有(you)一天阿基米德(de)在久旱的(de)尼羅河邊散步,看(kan)到農(nong)民提(ti)水澆地相當費(fei)力,經過思考之后(hou)他發明了一種利用(yong)螺旋(xuan)(xuan)(xuan)作(zuo)用(yong)在水管里旋(xuan)(xuan)(xuan)轉而把水吸上來的(de)工(gong)具(ju),后(hou)世的(de)人(ren)叫它做“阿基米德(de)螺旋(xuan)(xuan)(xuan)提(ti)水器”。埃及一直到二千(qian)年后(hou)的(de)現(xian)代,還有(you)人(ren)使用(yong)這種器械。這個工(gong)具(ju)成(cheng)了后(hou)來螺旋(xuan)(xuan)(xuan)推進器的(de)先祖。
阿基米(mi)德非常(chang)重視試驗,一(yi)生設(she)計、制造了許多儀器和機(ji)械,值得一(yi)提的有舉重滑輪(lun)、灌(guan)地(di)機(ji)、揚(yang)水機(ji)以及軍事上用的拋石機(ji)等。
當時的(de)歐洲,在工程(cheng)和日常(chang)生活中,經常(chang)使(shi)用一些簡單(dan)機械,譬如:螺絲、滑車(che)、杠桿、齒輪等(deng),阿基米(mi)德花了(le)(le)許(xu)多(duo)時間去研(yan)究,發現了(le)(le)“杠桿原理”和“力(li)矩”的(de)觀念(nian),對于經常(chang)使(shi)用工具制作機械的(de)阿基米(mi)德而(er)言(yan),將理論運用到實際(ji)的(de)生活上是輕(qing)而(er)易舉的(de)。阿基米(mi)德極可能(neng)是當時全(quan)世(shi)界對于機械的(de)原理與運用了(le)(le)解(jie)最透(tou)徹的(de)人。
阿基米(mi)德和雅典時期(qi)的(de)科學家有著(zhu)明(ming)顯的(de)不同(tong),就是他(ta)既重視(shi)科學的(de)嚴密性、準確性,要(yao)求對每一個(ge)問(wen)題(ti)都進(jin)行(xing)精確的(de)、合乎邏輯的(de)證明(ming);又非常(chang)重視(shi)科學知(zhi)識(shi)的(de)實際應用。
阿基米德在(zai)(zai)數學(xue)上也有著極為(wei)光輝燦爛的成就,特別是在(zai)(zai)幾何學(xue)方面。
阿(a)基米德的數學思想中蘊涵微(wei)積(ji)分(fen),阿(a)基米德的《方法(fa)論》中已經“十(shi)分(fen)接近(jin)現代微(wei)積(ji)分(fen)”,這里有對數學上“無窮”的超前研究,貫(guan)穿全篇(pian)的則(ze)是如何將數學模(mo)型進行(xing)物理上的應(ying)用。
他所缺的是沒有極限(xian)概(gai)念,但其思(si)想實質卻(que)伸展到17世(shi)紀趨于成熟的無(wu)窮(qiong)小分析領域里去,預告(gao)了微積分的誕生。
阿基米(mi)德(de)(de)將歐幾里德(de)(de)提出的(de)趨近(jin)(jin)觀念(nian)作了有效的(de)運用。他(ta)利用“逼(bi)近(jin)(jin)法(fa)(fa)”算出球面(mian)積、球體積、拋(pao)物線、橢圓(yuan)面(mian)積,后世的(de)數(shu)學家依據這(zhe)樣(yang)的(de)“逼(bi)近(jin)(jin)法(fa)(fa)”加以(yi)發(fa)展成(cheng)近(jin)(jin)代(dai)的(de)“微積分”。阿基米(mi)德(de)(de)還利用割圓(yuan)法(fa)(fa)求得π的(de)值介于3.14163和3.14286之間(jian)。
另外他算(suan)出球(qiu)的(de)表面(mian)積(ji)(ji)是其內接最大(da)圓面(mian)積(ji)(ji)的(de)四倍,又導(dao)出圓柱內切(qie)球(qiu)體的(de)體積(ji)(ji)是圓柱體積(ji)(ji)的(de)三分之二,這個定理就刻在他的(de)墓(mu)碑上。
阿基(ji)米(mi)德研究(jiu)出螺(luo)旋形曲線的(de)性質,現今的(de)“阿基(ji)米(mi)德螺(luo)線”曲線,就是因為紀念(nian)他(ta)而命名(ming)。另外(wai)他(ta)在《數沙者》一書中,他(ta)創造(zao)了一套記(ji)大數的(de)方法,簡化了記(ji)數的(de)方式。
阿(a)基米(mi)德的幾何著作(zuo)是(shi)希臘數學的頂峰。他(ta)把歐幾里得嚴格的推理方法與(yu)柏(bo)拉圖(tu)鮮艷的豐富想象和諧地結合在一(yi)起,達到了至善至美的境界,從而(er)“使得往后(hou)由開普勒、卡瓦列利、費馬、牛頓(dun)、萊(lai)布尼(ni)茨(ci)等人繼續(xu)培育起來的微(wei)積分(fen)日趨完美”。
阿基(ji)米德發展了天(tian)文學測(ce)量用(yong)的十字(zi)測(ce)角器,并制成(cheng)了一架測(ce)算(suan)太陽對向(xiang)地(di)球(qiu)角度的儀器。
阿基米德還曾經運(yun)(yun)用水力制(zhi)作一座天象(xiang)儀,球(qiu)面上有日(ri)、月、星辰(chen)、五大(da)行星。根據記載,這個天象(xiang)儀不但運(yun)(yun)行精確,連何時會發生月蝕、日(ri)蝕都能加以(yi)預測。
阿(a)基(ji)米德還認為地(di)球(qiu)可能是圓的。晚年阿(a)基(ji)米德開始懷疑(yi)地(di)球(qiu)中心學說,并(bing)猜(cai)想(xiang)地(di)球(qiu)有可能繞太陽轉動,這個猜(cai)想(xiang)一(yi)直到哥白(bai)尼(ni)時(shi)代(dai)才(cai)被人們提出(chu)來討論。
阿基米德對(dui)數(shu)學和物理(li)的(de)(de)發展做出了巨大的(de)(de)貢獻(xian),為社(she)會進步和人類發展做出了不(bu)可磨滅的(de)(de)影(ying)響,即使牛(niu)頓和愛因(yin)斯坦也(ye)都曾從他(ta)身(shen)上汲取過智慧和靈感,他(ta)是“理(li)論天才與(yu)實驗天才合(he)于一(yi)人的(de)(de)理(li)想化身(shen)”,文藝復興(xing)時期的(de)(de)達芬奇和伽(jia)利(li)略等人都拿他(ta)來做自己的(de)(de)楷模。