阿基米德:数学之神

作者: 蔡天新

来源: 赛先生

发布日期: 2021-07-23 19:00:00

阿基米德通过在公共浴室洗澡时的灵感,发现了流体静力学的浮力原理,帮助希罗王鉴定了王冠的真伪。

阿基米德是叙拉古统治者希罗王的亲戚,和王子格伦是朋友,格伦后来继承了王位。公元前1世纪的罗马建筑师、作家维特鲁威在其十卷本的名著《建筑学》第九卷中,记叙了阿基米德和希罗王一则千古传诵的故事。

随着希罗王的政治威望和权势的日益提高,他决定建造一个华贵的神龛,内装一个纯金的王冠,以报答神灵的恩泽。金匠如期完成了任务,本应得到奖赏,偏偏这时候有人告状,说他偷去一部分金子,代之以银子。国王甚为愤怒,却又无法判断真假,便请聪明能干的阿基米德来鉴定。

起初,阿基米德也想不出好办法。苦闷之际,他到公共浴室洗澡,当浸入放满水的木桶时,一部分水溢出桶外,他的身体顿觉轻飘,于是豁然开朗。阿基米德领悟到,不同质料的物体,虽然重量相同,但因为体积不同,排出的水量也必不相同。根据这一道理,不仅可以判断王冠是否掺假,还可以知道少去的黄金份量。

阿基米德从浴盆里站了起来。阿基米德高兴地跳了起来,赤身裸体地用多利安方言高喊“尤里卡!”意思是,“我找到了!”他不仅揭穿了金匠的劣迹,且将其上升到理论高度,得到流体静力学的浮力原理:物体在流体中减轻的重量,等于排去流体的重量。

这个原理记载在阿基米德的著作《论浮体》中,《建筑学》因为这则故事被数学家们知晓,文艺复兴以后它成为古典时期的建筑名著。另有作者记成是希罗王头上的王冠,如同专家所分析的,这不甚合理,如此轻巧的体积恐不能混入银子,也难以用排水法鉴别真伪。

1500年以后,意大利画家达·芬奇依据《建筑学》第3卷中提出的人体比例要求和黄金分割律,绘出了钢笔素描《维特鲁威人》,后来成为艺术史上最著名的素描,《建筑学》也借此进入了绘画史。其实,维特鲁威本姓波利奥,因为与同时代的诗人、演说家兼历史学家同名,故被后世写成维特鲁威。

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