科学之王阿基米德

阿基米德（archimedes，前287—前212），古希腊著名的数学家、物理学家，静力学和流体静力学的奠基人。也是具有传奇色彩的人物。

公元前287年，阿基米德出生于地中海中部的西西里岛。两千多年前的西西里岛，还是古希腊的殖民地。随着希腊的衰落，西西里分裂成许多希腊化的小国。位于西西里东部的海港城市叙拉古，当时就是这些小国中的一个。这就是阿基米德的故乡。

阿基米德的父亲菲迪阿斯是一位天文学家兼数学家，一生研究地球、太阳、月亮的关系，计算星球间的距离，多有建树。

阿基米德长到7岁的时候，父亲为他请了最好的教师，教他数学、天文学、哲学和文学。群众中流传的伊索寓言、荷马史诗，是阿基米德最爱听的故事。这些故事不仅给了他智慧，而且培养了他热爱生活、热爱祖国的高尚品质。

在阿基米德11岁的时候，父亲将他送往埃及深造。埃及有一个港口城市亚历山大，聚集了许多第一流的学者和科学家，创造了为世人钦佩和叹服的学术思想。此外，城里还有当时世界上最大的图书馆，藏书达70万卷以上，那无疑是一个智慧的大宝库。亚历山大城是埃及托勒密王一世开始兴建的王都。坐落在城市中央的王宫花园，是当时世界上著名的学术中心。那里的博物馆和图书馆不仅是学者们从事学术研究的最好环境，而且也吸引了来自希腊、印度、阿拉伯等地的求学青年。被誉为“几何学之父”的欧几里得，便在这座王宫花园中开办过学校，讲述他的著作《几何学原理》，传播他的学术思想。

阿基米德来到亚历山大的时候，欧几里得已经去世，他的学生埃拉托色尼便成了阿基米德的老师。师生之间感情甚洽，他们一起讨论数学、天文学、力学方面的问题，一起看戏剧、听音乐。每当风和日丽之时，他们还一起去散步或游览尼罗河。在这种融洽的关系中，阿基米德的知识和智慧一天天丰富起来。阿基米德从11岁去亚历山大学习和工作，直到47岁才回到叙拉古，时间是公元前240年。这时正是他的创造力最旺盛的时期。他被委任为亥厄洛国王的顾问，继续从事数学和力学方面的研究。

公元前218年，罗马与迦太基发生了战争。叙拉古在罗马与迦太基的战争中站到了迦太基的一边，因而引起了罗马人的记恨。罗马帝国凭借着自己强大的军事力量，发动了对叙拉古的讨伐和进攻。

这时的阿基米德已是近70岁的老人。强烈的爱国思想使他走上了保卫祖国的道路。

公元前215年，罗马将领马塞拉斯率领大军，乘坐战舰来到了历史名城叙拉古城下，马塞拉斯以为小小的叙拉古城会不攻自破，听到罗马大军的显赫名声，城里的人还不开城投降？

然而，回答罗马军队的是一阵阵密集可怕的镖箭和石头。罗马人的小盾牌抵挡不住数不清的大大小小的石头，他们被打得丧魂落魄，争相逃命。

突然，从城墙上伸出了无数巨大的起重机式的机械巨手，它们分别抓住罗马人的战船，把船吊在半空中摇来晃去，最后甩在海边的岩石上，或是把船重重地摔在海里。船毁人亡，马塞拉斯侥幸没有受伤，但惊恐万分，完全失去了刚来时的骄傲和狂妄，变得不知所措，最后只好下令撤退，把船开到安全地带。

罗马军队死伤无数，被叙拉古人打得晕头转向。可是，敌人在哪里呢？他们连影子也找不到。

马塞拉斯最后感慨万千地对身边的士兵说：“怎么样？在这位几何学‘百手伟人’面前，我们只得放弃作战。他拿我们的战船当游戏扔着玩。在一刹那间，他向我们投射了这么多镖、箭和石块，他难道不比神话里的百手伟人还厉害吗？”

年过古稀的阿基米德是一位闻名于世的大科学家。在保卫叙拉古城时，他动用了杠杆、滑轮、曲柄、螺杆和齿轮。他不仅用人力开动那些投射镖箭和石弹的机器，而且还利用风力和水力，利用有关平衡和重心的知识、曲线的知识和远距离使用作用力的知识等。难怪马塞拉斯不费劲地就找到了自己惨败的原因。当天晚上，马塞拉斯连夜逼近城墙。他以为阿基米德的机器无法发挥作用了。不料，阿基米德早准备好了投石机之类的短距离器械，再次逼退了罗马军队的进攻。罗马人被惊吓得谈虎色变，一看到城墙上出现木梁或绳子，就抱头鼠窜，惊叫着跑开：“阿基米德来了。”

传说，阿基米德还曾利用抛物镜面的聚光作用，把集中的阳光照射到入侵叙拉古的罗马船上，让它们自己燃烧起来。罗马的许多船只都被烧毁了，但罗马人却找不到失火的原因。900多年后，有位科学家按史书介绍的阿基米德的方法制造了一面凹面镜，成功地点着了距离镜子45米远的木头，而且烧化了距离镜子42米远的铝。所以，许多科学家通常都把阿基米德看成是人类利用太阳能的始祖。

马塞拉斯进攻叙拉古时屡受袭击，在万般无奈下，他带着舰队，远远离开了叙拉古附近的海面。他们采取了围而不攻的办法，断绝城内和外界的联系。3年以后，他们利用叙拉古城市居民的大意，终于在公元前212年占领了叙拉古城。马塞拉斯十分敬佩阿基米德的聪明智慧，下令不许伤害他，还派一名士兵去请他。此时阿基米德不知城门已破，还在凝视着木板上的几何图形沉思呢。当士兵的利剑指向他时，他却用身子护住木板，大叫：“不要动我的图形！”他要求把原理证明完再走，但激怒了那个鲁莽无知的士兵，他竟用利剑刺死了75岁的老科学家。马塞拉斯勃然大怒，他处死了那个士兵，抚慰阿基米德的亲属，为他开了追悼会并建了陵墓。阿基米德被后世的数学家尊称为“数学之神”。

罗马数学家西塞罗提到他住在西西里岛的叙拉古时曾参观过阿基米德的墓地。虽然“墓地上杂草遍布，灌木丛生”，但是他马上晓得这就是他所欲寻找的对象。当他发现了“在杂草中的小墓碑上面放着一个内嵌球体的圆柱体时”，不禁百感交集，难过万分。为了拯救墓地免于湮灭，西塞罗不仅拜访了阿基米德的后代，而且还赠送慰问金，替他的罗马祖先杀害阿基米德来赎罪。

阿基米德一生所留下的最大遗产是他的数学，他是古代最伟大的数学家，由几十本遗作及残卷中所记载的内容可以看出。他的著作不仅品质极高、逻辑深入，且文字典雅。套句牛顿的优美词句，阿基米德确实是站在时代伟人的肩上，高瞻远瞩。但不论历史的影响多么深远，也不能完全说明他在数学上带给人类的惊人成就。

每个人都可能听过一些超越时空、鉴古辨今的时代伟人，然而这些人所能预知的大约只有10年或20年，最多亦不超过一代之后的事，但阿基米德的数学成就在往后的几个世纪内始终无人可及。一直等到微积分在17世纪末期发展出来后，数学家才不需要站在阿基米德所建立的基础上探讨立体体积与表面积的关系。

阿基米德常常通过实践直观地洞察到事物的本质，然后运用逻辑方法使经验上升为理论，再用理论去指导实际工作。没有一位古代的科学家，像阿基米德那样将熟练的计算技巧和严格证明融为一体，将抽象的理论和工程技术的具体应用紧密结合起来。

阿基米德不仅在理论上成就璀璨，还是一个富有实践精神的工程学家。他一生设计、制造了许多机械和机器，除了杠杆系统外，值得一提的还有举重滑轮、灌地机、扬水机以及军事上用的投射器等。

和侧重于抽象思维的希腊哲人不同，阿基米德很看重物理定律的实际应用。比如他注意到了螺旋可以省力，便制造了螺旋提水器，直到现在，这种古老的机械仍在埃及等地应用。又如，今天的建筑工地上，总有吊车来来往往，吊车上的最关键装置是滑轮——动滑轮、定滑轮。这些滑轮，阿基米德在2000多年前就能得心应手地应用，他曾借助滑轮完成一次伟大功绩——把一艘众多人力无法移动的大船轻而易举地拉入水中。

科学史上还记下了他的另一项发明——抛石机。当时没有大炮，抛石机可算是很有威力的重型武器了。罗马士兵围困叙拉古城长达三年，仍未攻破，就是为阿基米德的抛石机所阻。当然，最后强大的罗马军队还是攻下了叙拉古城，阿基米德也死于罗马士兵的长矛之下。

罗马人消灭了阿基米德的肉体，却消灭不了他的精神。罗马的科技文化成果中，处处显示出阿基米德的创造成果。比如罗马人非常重视水利工程，他们建造的引水道，被称作是古建筑史的丰碑。在这个引水工程中，虹吸技术发挥了重要作用。罗马的宫殿、神庙等建筑，也为古建筑史写下光辉的篇章。特别是可容观众4500人的斗兽场，足可与现代大型体育场相媲美，实际上现代体育场的建筑样式，有不少是从罗马人那里沿袭来的。

阿基米德把机械原理应用于实践，对人类的文明影响更为深远。现如今大凡日常生活中，我们周遭可以见到会动的物体，几乎都与机械脱离不了关系，像汽车、飞机等。其实我们只要仔细观察我们周边的生活，很多事情都是与机械息息相关，机械电机也一直扮演着带动人类文明演进的动力。从太空中的航天科技到海洋中的地心探险，机械电机的智慧更是与科技的脉动息息相关。也许您会疑惑人们什么时候开始学会利用机器呢，机器的功用到底在哪呢？也许有人会回答从英国的工业革命起，人类才真正进入使用机械的世代。孰不知，远在更久远的古希腊时代，阿基米德就开始研究机械的奥妙之处了。

不过，到了文艺复兴时代，阿基米德有了一位隔世弟子——达文西。达文西对机器构造的详尽研究，深受阿基米德的影响。达文西一生致力于运用他的创造力及想象力，不断地从事各项发明设计及科学研究。伟大的梦想成就伟大的发明，他追求的目标是要“制造能使全世界撼动的机器”。而最令他迷恋的是机械化的发条装置工具，这个发明使得人们可以开始精确地测量时间。他研究时钟的内部结构，拆解每一个零件来研究其功能，检验整体结构的性质，观察运动的动力系统。在达文西的素描中显示了这些钟的所有的细节，包括了它们的机械结构、指针与刻度，平衡轴、齿轴、和钟声。他还在素描中为飞行器结合了发条装置功能，这证明了现今的飞行系统的确是基于时钟机械结构上发展的。达文西对于测时的研究是我们今日测时基础知识的来源。

在20世纪初人类发明了可转动双翼的飞机。达文西也曾经设计过类似的飞行器。攀登上此飞行器的梯子造型十分有趣。梯子的设计是为了吸收并降低降落时的撞击力。飞行时梯子会被收回于机上，很像现代飞机的可伸缩缩降落轮。双翼飞机是以人力驱动的，飞行员以头推动杆子，同时以双手按下按钮，并以自己的重量踩下脚踏板。他仔细地观察及研究那些举起重物的机械设备，例如：如何在教堂的圆顶置放铜球。往后他进行了相当多运输、举重及自动行走的机械设计。

时至今日，潜水艇的沉浮，气球和飞艇的飞行，打捞海底沉船，制造巨型舰船等都离不开阿基米德原理。阿基米德对人类机械与发明创造的影响还将延续。

给我一个支点，我可以撬动地球。

——阿基米德

不要碰我的圆！

——阿基米德

数学大师欧几里得

欧几里得（euclid，约前330—前275），约公元前330年生于雅典。是古希腊的数学家，亚历山大学派前期的三大数学家之一，被称为“几何之父”。欧几里得早年在雅典的柏拉图学院受过教育，饱学了希腊古典数学各种科学文化。由于雅典的衰落，数学界和其他科学一样处于困境。约在公元前300年欧几里得就崭露头角，后来因统治埃及的托勒密国王的邀请客居亚力山大城，从事数学工作。

西方几何学兴起于埃及，经泰勒斯等人移于希腊的爱奥尼亚，又经毕达哥拉斯学派等传到雅典日臻成熟。由于在希腊后期失去了独立性，导致雅典的学术文化中心向日益昌盛的埃及都城──亚历山大城转移。此时此刻的欧几里得，以流亡者的心境，旅居亚历山大，内心燃起一股热情，要将以雅典为代表的希腊数学成果，运用前人曾经部分地采用过的严密的逻辑方法重新编纂成书。惊世鸿著《几何原本》就是这样于公元前300年后诞生了。说它是一本教科书，不如说它是一部与雅典数学争鸣的专著。

《几何原本》中所引用的材料一般都可追溯到古希腊数学著作，特别是希波克拉提斯的著作，他编写的第一部初等几何教科书《几何纲要》为《几何原本》提供了基础。《几何原本》汇集了大量前人积累的数学成果，是世间少有的鸿篇巨著，被称为欧几里得几何学。

《几何原本》采用了前所未有的独特编写方式，先提出公理、公设定义，然后由简到繁证明一系列定理。内容丰富，结构严谨，文字洗练，概念清晰，判断准确，推理周密，论证有力。对这本书英国的数学家罗素在《西方哲学史》中是这样评价他的：欧几里得的《几何原本》毫无疑义是古往今来最伟大的著作之一，是希腊理智最完美的纪念碑之一。

欧几里得，这位希腊古典文化哺育起来的学者，运用惊人的才智，成功地树立了数学演绎体系的最初典范。把数学引入一个崭新的领域，迈上一个新的台阶。他的贡献就像太阳一样光辉灿烂。

欧几里得虽然生活在公元前300年左右，活跃于当时的古希腊文化中心亚历山大。但一直到20世纪之前，欧几里得的名字几乎是几何学的同义词。

在托勒密一世时代，金字塔已成为古埃及文明的遗迹。金字塔既宏伟又壮观，可在当时，没有一个人能说出金字塔究竟有多高，于是有人说道：“要想测量金字塔有多高，比登天还难呢！”但是，欧几里得听到别人的谈论，笑着说：“这有什么难的？”原来，当你的影子跟你的身体一样长的时候，去量一下金字塔的影子有多长，那长度便等于金字塔的高度，欧几里得轻而易举就破解了这个难题！

从此，他的名声越来越大，欧几里得也更潜心研究他的数学和几何学，几何学也越来越为人所知，它像一块磁铁吸引了许多人，以至连亚历山大国王托勒密也想赶时髦，学点几何学。谁知学了一点，国王就显得很不耐烦，觉得太吃力了，想找一条方便的途径，能学一下就会。欧几里得笑道：“殿下，在学习科学的时候，国王与普通百姓是一样的。科学上没有专为国王铺设的大道。”这句话后来被推广为“求知无坦途”，成为传诵千古的学习名言。

欧几里得治学是严谨的，他反对在做学问时投机取巧和追求名利。还有一则故事，是说一个学生才开始学第一个命题，就问欧几里得学了几何学之后将得到些什么。欧几里得说：“你想在学习中获取实利吗？那么拿去这三个钱币吧。”