偉大的阿基米德

偉大的阿基米德?引言：本篇主要講述古希臘物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，靜力學(xué)和流體靜力學(xué)的奠基人阿基米德的生平，同時(shí)介紹其在數(shù)學(xué)，天文學(xué)，物理學(xué)等方面的突出貢獻(xiàn)及成就。?阿基米德的七十五年公元前287年，阿基米德出生于西西里島(Sicilia)的敘拉古(Syracuse)(今意大利錫拉庫薩)。他出生于貴族，與敘拉古的赫農(nóng)王有親戚關(guān)系，家庭十分富有。阿基米德的父親是天文學(xué)家兼數(shù)學(xué)家，學(xué)識淵博，為人謙遜。他十一歲時(shí)，借助與王室的關(guān)系，被送到古希臘文化中心亞歷山大里亞城，跟隨歐幾里得的學(xué)生埃拉托塞和卡農(nóng)學(xué)習(xí)，他以后和亞歷山大的學(xué)者保持緊密聯(lián)系，因此他算是亞歷山大學(xué)派的成員。亞歷山大里亞位于尼羅河口，是當(dāng)時(shí)文化貿(mào)易的中心之一。這里有雄偉的博物館、圖書館，而且人才薈萃，被世人譽(yù)為智慧之都”。阿基米德在這里學(xué)習(xí)和生活了許多年，曾跟很多學(xué)者密切交往。他在學(xué)習(xí)期間對數(shù)學(xué)、力學(xué)和天文學(xué)有濃厚的興趣。在他學(xué)習(xí)天文學(xué)時(shí)，發(fā)明了用水利推動(dòng)的星球儀，并用它模擬太陽、行星和月亮的運(yùn)行及表演日食和月食現(xiàn)象。為解決用尼羅河水灌溉土地的難題，他發(fā)明了圓筒狀的螺旋揚(yáng)水器，后人稱它為'阿基米德螺旋”。公元前240年，阿基米德回?cái)⒗?，?dāng)了赫農(nóng)王的顧問，幫助國王解決生產(chǎn)實(shí)踐、軍事技術(shù)和日常生活中的各種科學(xué)技術(shù)問題。公元前212年，古羅馬軍隊(duì)攻陷敘拉古，正在聚精會神研究幾何問題的阿基米德，不幸被蠻橫的羅馬士兵殺死，終年七十五歲。阿基米德的遺體葬在西西里島，墓碑上刻著一個(gè)圓柱內(nèi)切球的圖形，以紀(jì)念他在幾何學(xué)上的卓越貢獻(xiàn)并享有"數(shù)學(xué)之神”的稱號。?阿基米德的成就（阿基米德無可爭議的是古代希臘文明所產(chǎn)生的最偉大的數(shù)學(xué)家及科學(xué)家之一，他在諸多科學(xué)領(lǐng)域所做出的突出貢獻(xiàn)，為他贏得同時(shí)代人的高度尊敬，并用他的智慧顛覆人類歷史）力學(xué)方面：阿基米德在力學(xué)方面的成績最為突出。1、在總結(jié)了關(guān)于埃及人用杠桿來抬起重物的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，阿基米德系統(tǒng)地研究了物體的重心和杠桿原理。提出了精確地確定物體重心的方法，指出在物體的中心處支起來，就能使物體保持平衡；同時(shí)，他在研究機(jī)械的過程中，發(fā)現(xiàn)并系統(tǒng)證明了阿基米德原理（即杠桿定律），為靜力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。此外，阿基米德利用這一原理設(shè)計(jì)制造了許多機(jī)械。2、他在研究浮體的過程中發(fā)現(xiàn)了浮力定律，也就是有名的阿基米德定律其公式為：F浮=G排液=p液°gV排液。幾何學(xué)方面：阿基米德的數(shù)學(xué)成就在于他既繼承和發(fā)揚(yáng)了古希臘研究抽象數(shù)學(xué)的科學(xué)方法，又使數(shù)學(xué)的研究和實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來。1、阿基米德確定了拋物線弓形、螺線、圓形的面積以及橢球體、拋物面體等各種復(fù)雜幾何體的表面積和體積的計(jì)算方法。在推演這些公式的過程中，他創(chuàng)立了'窮竭法”，類似于現(xiàn)代微積分中所說的逐步近似求極限的方法。2、他是科學(xué)的研究圓周率的第一人。他提出用圓內(nèi)接多邊形與外切多邊形邊數(shù)增多、面積逐漸接近的方法求圓周率。他求出了圓周率大小范圍為：223/71<n<22/7。 3、面對古希臘繁冗的數(shù)字表示方式，阿基米德還首創(chuàng)了記大數(shù)的方法，突破了當(dāng)時(shí)用希臘字母計(jì)數(shù)不能超過一萬的局限，并用它解決了許多數(shù)學(xué)難題。4、提出了著名的阿基米德公理。天文學(xué)方面： 1、他發(fā)明了用水利推動(dòng)的星球儀，并用它模擬太陽、行星和月亮的運(yùn)行及表演日食和月食現(xiàn)象； 2、他認(rèn)為地球是圓球狀的，并圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)，這一觀點(diǎn)比哥白尼的"日心地動(dòng)說”要早一千八百年。限于當(dāng)時(shí)的條件，他并沒有就這個(gè)問題做深入系統(tǒng)的研究。?阿基米德著作一覽：《數(shù)沙器》，是專講計(jì)算方法和計(jì)算理論的一本著作。阿基米德要計(jì)算充滿宇宙大球體內(nèi)的砂粒數(shù)量，他運(yùn)用了很奇特的想象，建立了新的量級計(jì)數(shù)法，確定了新單位，提出了表示任何大數(shù)量的模式，這與對數(shù)運(yùn)算是密切相關(guān)的。《圓的度量》，利用圓的外切與內(nèi)接96邊形，求得圓周率n為：223/71<n<22/7,這是數(shù)學(xué)史上最早的，明確指出誤差限度的n值。他還證明了圓面積等于以圓周長為底、半徑為高的正三角形的面積;使用的是窮竭法。> 《論球與圓柱》，熟練地運(yùn)用窮竭法證明了球的表面積等于球大圓面積的四倍；球的體積是一個(gè)圓錐體積的四倍，這個(gè)圓錐的底等于球的大圓，高等于球的半徑。阿基米德還指出，如果等邊圓柱中有一個(gè)內(nèi)切球，則圓柱的全面積和它的體積，分別為球表面積和體積的。在這部著作中，他還提出了著名的"阿基米德公理"?！稈佄锞€求積法》，研究了曲線圖形求積的問題，并用窮竭法建立了這樣的結(jié)論："任何由直線和直角圓錐體的截面所包圍的弓形（即拋物線），其面積都是其同底同高的三角形面積的三分之四。"他還用力學(xué)權(quán)重方法再次驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論，使數(shù)學(xué)與力學(xué)成功地結(jié)合起來?！墩撀菥€》，是阿基米德對數(shù)學(xué)的出色貢獻(xiàn)。他明確了螺線的定義，以及對螺線的面積的計(jì)算方法。在同一著作中，阿基米德還導(dǎo)出幾何級數(shù)和算術(shù)級數(shù)求和的幾何方法。《平行圖形的平衡或其重心》，是關(guān)于力學(xué)的最早的科學(xué)論著，講的是確定平面圖形和立體圖形的重心問題?！墩摳◇w》，是流體靜力學(xué)的第一部專著，阿基米德把數(shù)學(xué)推理成功地運(yùn)用于分析浮體的平衡上，并用數(shù)學(xué)公式表示浮體平衡的規(guī)律。書中他研究了旋轉(zhuǎn)拋物體在流體中的穩(wěn)定性?！墩撳F型體與球型體》，講的是確定由拋物線和雙曲線其軸旋轉(zhuǎn)而成的錐型體體積，以及橢圓繞其長軸和短軸旋轉(zhuǎn)而成的球型體體積?！栋⒒椎路椒ā罚且环饨o埃拉托斯特尼的信，它主要講根據(jù)力學(xué)原理去發(fā)現(xiàn)解決問題的方法。他把這種方法看作是嚴(yán)格證明前的一種試探性工作,得到結(jié)果以后，還要用歸謬法去證明它?！度号栴}》，含有八個(gè)未知數(shù)，最后歸結(jié)為一個(gè)二次不定方程。最初是在一封給埃拉托塞尼的信中提出，但真實(shí)性頗值得懷疑，"群牛問題”大概很早以前就已存在，阿基米德只是重新研究而已。阿基米德的愛國精神：在阿基米德晚年時(shí)，羅馬軍隊(duì)入侵?jǐn)⒗?，阿基米德指?dǎo)同胞們制造了很多攻擊和防御的武器。當(dāng)侵略軍首領(lǐng)馬塞勒塞率眾攻城時(shí)，他設(shè)計(jì)的投石機(jī)把敵人打得哭爹喊娘。他制造的鐵爪式起重機(jī)，能將敵船提起并倒轉(zhuǎn)，拋至大海深處。傳說他還率領(lǐng)敘拉古人民制作了一面大凹鏡，將陽光聚焦在靠近的敵船上，使它們焚燒起來。羅馬士兵在這頻頻的打擊中已經(jīng)心驚膽戰(zhàn)，草木皆兵，一見到有繩索或木頭從城里扔出，他們就驚呼"阿基米德來了”，隨之抱頭鼠竄。羅馬軍隊(duì)被阻入城外達(dá)三年之久。最終，于公元前二一二年，羅馬人趁敘拉古城防務(wù)稍有松懈，大舉進(jìn)攻闖入了城市。此時(shí)，阿基米德正在潛心研究一道深?yuàn)W的數(shù)學(xué)題，一個(gè)羅馬士兵闖入，用腳踐踏他所畫的圖形，阿基米德憤怒地與之爭論，殘暴的士兵哪里肯聽，只見他舉刀一揮，一位璀璨的科學(xué)巨星就此隕落。?阿基米德的求學(xué)精神：重視實(shí)踐，阿基米德和雅典時(shí)期的科學(xué)家有著明顯的不同，就是他既重視科學(xué)的嚴(yán)密性、準(zhǔn)確性，要求對每一個(gè)問題都進(jìn)行精確的、合乎邏輯的證明；又非常重視科學(xué)知識的實(shí)際應(yīng)用。他非常重視試驗(yàn)，親自動(dòng)手制作各種儀器和機(jī)械。他一生設(shè)計(jì)、制造了許