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第8章 阿基米德用杠杆撬起地球(2)

“开什么玩笑,到哪里去找一个支点能把地球举起来呢?你倒是说呀!”国王很不高兴。

“这样的支点是没有的。”阿基米德说。

“那不就得了!”国王说,“要叫人信服力学的威力,怎么可能呢!”

阿基米德这时向国王鞠了一躬,“不,陛下,你误会了!”他郑重其事地说,“我能够用实例来证明我的观点。”

“好呀,我倒要看看你是怎样证明的。”

这次谈话没过多久,亥厄洛国王叫人造了一艘大船。过去,这样大的船下水,要几百个奴隶齐心协力地推,才能推动它。亥厄洛国王决定考一考阿基米德。“他不是夸下海口可以举起地球吗,这次,先让他一个人把大船推下海吧。”国王心想。

国王把阿基米德找来,宣布了他的决定,他原以为阿基米德会一口拒绝的,不料阿基米德却认真地点点头:“好吧,我试试看。”

这天,天气晴朗,雪白的海鸥不时掠过蔚蓝色的海面,微微起伏的波浪在阳光下闪着银光,是个好日子。

海边的船坞热闹非凡,居民几乎倾城而出,把海滩围得水泄不通,人们你一言、我一语,大声喧哗或窃窃私语,汇成潮水般的声浪。

有人说:“阿基米德今儿准要失败。”

有人说:“咳,这个聪明人准是发疯了!”

人们说着闹着,对着造船架上的大船指指点点。

那是一艘漂亮的三桅大木船,船身雕刻着非常精细的图案,既结实又威风。船上还有许多人,他们是奉国王之命,加重大船的重量的。

这会儿,大船也骄傲地扬起船头,好像说:“是谁说一个人可以把我推动?”

突然,沸腾的人群一下子平静下来,亥厄洛国王和阿基米德登上了平台,千百双眼睛一下子从四面八方集中在他们的身上。

国王坐下之后,用手指着大船,笑眯眯地说:“口努,就是它。怎么样?现在认输还来得及……”

阿基米德却很冷静地说:“陛下,请您稍等片刻。”

说罢,他就忙开了。手下的人按照他的吩咐也七手八脚地忙起来。

围观的人们觉得眼睛不够用,一会儿跟着阿基米德转,一会儿盯着他们跑来跑去的身影,简直眼花缭乱。

这时,只见阿基米德指挥奴隶们往大船上系了一根粗粗的长绳,又在平台上装了一组滑轮,把一个带手柄的螺旋式的东西固定在平台上。

“好了吗?好了吗?”国王有点沉不住气,探着身子连连发问。

阿基米德没有回答,像是存心让国王大吃一惊似的,他一只手攥着螺杆柄,缓缓地摇起来。

人们屏住呼吸,目不转睛地盯住大船。

嘿,那挤满了人的大船竟然慢慢地、慢慢地滑动了。

“哗——”就像平地卷起了一阵狂风,人群中欢声鼎沸:“看啊、快看啊,大船动了!动了!”

“呵呵,他没有疯!”

亥厄洛国王揉揉眼睛,果然,大船正稳稳当当地滑行。再看看阿基米德,他正得意地微笑呢。

国王惊呆了,他明白,站在自己面前的阿基米德,是一个无所不能的人。

阿基米德的滑轮装置就是杠杆理论的实际应用。不过,如果按阿基米德的说法,给他支点,就能举起地球,那么要做到这点可不像移动大船那样容易。因为地球的质量很大,必须有一根长得只能是想象中的杠杆才能轻轻将它举起,这根杠杆的长臂要比短臂长100000000000000000000000倍。

但在理论上,阿基米德又是成立的。

阿基米德是第一个对杠杆作用的原理进行科学总结,并上升到理论的人。

他经常观察奴隶们劳动的场面,当奴隶们搬运巨大的石块时,他们把撬棍的一头放在石块下面,另一头放在自己的肩上,使劲一扛,石块就挪动了。然后,重复刚才的运动,石块就越来越接近目的地。奴隶们用这样的方法,从很远的地方运来了石块,盖起了美丽、庄严、宏伟的宫殿和金字塔。

阿基米德也曾在尼罗河泛舟,他和朋友们一下一下地摇着桨,摇着、摇着,他发现杠杆的原理通过桨、通过船的移动而表现出来。

虽然人类很早就懂得用杠杆来减轻劳动强度,提高工作效率,发明了早期的工具和机械,但是在阿基米德以前,谁也没有进行过科学的总结。阿基米德从日常生活司空见惯的现象中,经过观察和实验,从物体重心的观点出发,对杠杆的平衡条件做了数学证明。他在《论平面图形的平衡》这本著作中提出的杠杆定律和滑轮定律,直到今天还是一切机械设计的基础,在我们的生活和生产中不断创造新的奇迹。

阿基米德后来在保卫叙拉古、抵御罗马人的战争中发明了起重机和投石机等机械,正是杠杆原理的绝妙应用。

王冠之谜和液体静力学

有一次,叙拉古国王亥厄洛让人做了一顶王冠。这顶王冠是用纯金制成的。

这天,工匠把做好的王冠恭恭敬敬地送来了,国王往头上一戴,不大不小,正合适。金灿灿的王冠镂着花纹,既华贵又威严。

亥厄洛国王洋洋得意。

过了几天,国王心里直犯嘀咕。如果工匠偷了他的黄金做了手镯、戒指什么的,那不等于欺骗了堂堂的国王嘛。

于是,他找来工匠,问个究竟。

工匠一点也不慌,他对天发誓,说什么也不承认偷字。最后还说:“尊敬的国王,你可以称一称呀,您交给我黄金时,不都记着数吗?”

这句话提醒了国王,他赶忙命令左右的侍从,取下王冠一称,不多不少,王冠和黄金的重量不差分毫。国王没话说了。

工匠得意地领取了一笔酬金,脸上挂着胜利的微笑,走了。

国王心里仍然闷闷不乐,总像有什么堵在心里。他都不乐意带王冠了,把它放在一边。

突然,他想起了阿基米德,人们不都说他什么问题都能解决吗?

“阿基米德,如果该死的工匠往王冠里掺了银子,而这掺进的银子又和他偷的黄金重量相等,你能查出来吗?”国王很急切的问。他倒不是小器,只是觉得如果被人骗了,那就太不像话了。

国王提出的问题看起来很简单,倒是一下子把阿基米德给难住了,因为国王要求他不许损坏王冠,又要把问题搞清楚,这在许多人看来,简直是不可能的。

阿基米德把王冠带回家里。别的事情都无法干了,这个美丽的王冠倒真的让阿基米德大费脑筋。白天,他盯着王冠想;夜里,他睁大眼睛想,一连想了几天都没有结果。

王冠害得阿基米德吃不下饭,伺候他的奴隶只好把饭端到面前,一勺子一勺子地喂。这一来,他恼了,一挥手,“去去去……”把奴隶们全赶跑了。

他不洗脸,也不洗澡,头发乱蓬蓬,胡须脏巴巴,样子很狼狈。

奴隶们合计一下,得让主人洗个澡,休息休息再想问题。于是,两个奴隶拿着干毛巾和抹身体的油,来找阿基米德,同样遭到拒绝:“洗澡?不去!”

两个奴隶只好架起他,把他送到公共浴室去。“放下,你们快放下!我还有重要的事情要做呢。”阿基米德气恼地嚷了起来。

这回,奴隶没有听他的,由他手舞足蹈,大喊大叫,惹得过路的人都来看热闹。奴隶们架着他一直向前走。

等到放进澡堂的浴盆里,阿基米德还嚷着要爬出来,奴隶们只好把他往水里按。一不小心,阿基米德整个儿滑进浴盆里,水从浴盆的边沿溢了出来,流了一地……奴隶们吓坏了,生怕阿基米德会生气。

谁知阿基米德一跃而起,跳出浴盆,笑着喊着往外跑:“我找到了,我找到了!”

奴隶们面面相觑,好一会儿才醒悟过来,阿基米德还光着身子呢。他们抓起主人的衣服,追了出去,大声呼唤:“主人,主人,您还没穿衣服!”

他像没听见一样,直往家里奔。

阿基米德知道了什么呢?原来,他知道了辨别金王冠里是否掺有其他金属的办法。

回到家,他马上做试验:他在一个空盆里放了一只瓦罐,小心地往瓦罐里倒满清水,再轻轻地放进金王冠。好,就像自己滑进浴盆那样,水沿着瓦罐的边沿溢出来,流到盆里。他把盆里的水倒出来,量一量,记下数。他又一次往瓦罐里倒满水,把一块与金王冠等重量的黄金放进去,水同样流出来。于是把这些水也量了一下。两次数据一比,不一样。金块排出的水要比王冠排出的水少!重复几次结果完全一样。接下来,他取了一块与王冠、黄金块同样重的白银块,也用同样的办法,放进装满水的瓦罐,结果,白银排出的水又多于王冠排出的水。

阿基米德立即得出了结论:王冠既不是纯金的,也不是纯银的,工匠在制作王冠时肯定是在黄金中掺了不少白银,把多余的黄金偷走了。工匠大胆地戏弄了国王。

阿基米德在解释王冠之谜的同时,实际上是发现了液体静力学的基本原理,这个原理后来就以他的名字命名,称为阿基米德原理。

阿基米德是怎样揭开金王冠之谜的呢?

因为他知道,不同的物体密度是不同的,因此,同体积的两种不同物体,重量也不相同;相反,重量相同的两种不同物体,密度大的体积就小,密度小的体积就大。

根据这个道理,由于金子的密度大于银子,因此相同重量的金子和银子,必定是银子的体积大于金子,如果把它们放进水里,金子排出的水量自然比银子排出的水少。

从金王冠排出的水量,比同样重量的金块排出的水量大,又小于同样重量的银块排出的水量,阿基米德终于发现了金王冠之谜。

不过,阿基米德的贡献并不限于回答了国王的疑问,今天,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……都离不开阿基米德原理。阿基米德的著作《论浮体》成为水力学的奠基石。

科学的悲剧

公元前218年,阿基米德已经是快70岁的老人,罗马与迦太基之间发生了战争,叙拉古站在迦太基一边,卷入这场共同对抗罗马人的战争。

作为一位爱国的科学家,阿基米德竭尽全力用自己的知识和才能为国家效忠。为保护叙拉古,粉碎罗马人的围攻,阿基米德发明了灵巧的回转起重机,可以把逼近海岸的罗马兵船从海里抓起来,悬在半空,然后抛入城墙,或者扔在地下,给敌人以重创。他制造可以发射大小石弹的投石机,射程有近有远,狠狠打击了攻城的罗马人。他还利用光学原理,在罗马人的战舰进攻时,用聚光镜来聚光,使敌舰的帆片燃烧,以致战舰起火。阿基米德把科学技术用于保护自己的国家,使罗马人的侵略企图一直不能得逞。

不幸的是,叙拉古的居民渐渐放松了警惕,他们认为,只要阿基米德在,叙拉古是不会失败的,殊不知罗马人并没有放弃侵占叙拉古的野心。

公元前212年一天,是阿尔杰米达节(即月亮女神节),叙拉古人照例庆祝一年一度的节日,美酒、篝火、舞蹈,使他们忘记了一切。这时,罗马军队在月亮被乌云遮住时,悄悄地从一道冷僻的城门用云梯爬上城墙,几乎没有遇到抵抗,攻进了狂欢中的叙拉古城。

罗马军队的偷袭成功了。

据说罗马将军马赛拉斯进城后,立即打发一名士兵去寻找阿基米德。虽然他吃尽了阿基米德的苦头,畏惧阿基米德,但是对他的才华是敬佩的,他想保护这位杰出的大科学家。

这时,阿基米德正在家里,全神贯注地蹲在地上研究一幅几何图形。他在苦思冥想,完全没有听见街上马蹄的践踏声,嘈杂的叫喊声和杂乱的脚步声,他完全沉浸在思维的世界里。

气势汹汹的罗马士兵一脚踢开房门,不禁愣了一下,他没想到马赛拉斯将军要他找的人是个糟老头子,便大声吆喝道:“喂,老家伙,起来,赶快跟我走!”

阿基米德正在思考,对突然闯进来的不速之客很反感,尤其是他那骄横的声调。他抬起头,以不屑的口气说:“嗯,你没看见我正在工作吗?”

说罢,他仍然低头看着地上的图形。

罗马士兵一脚踩上去,正好踩在几何图形的中间。

“你踩坏了,混蛋!”阿基米德怒不可遏,用画图棍子戳着士兵的鞋。

罗马士兵后退了一步,恶狠狠地举起了剑……

只是在这时,阿基米德方才明白站在他面前的是他的敌人。他知道他的生命危在旦夕,但是他不愿意马上就死,他请求罗马士兵给他一点时间,让他证完这条定理,免得给世人留下一道尚未证完的问题。

但是,凶残的罗马士兵手起剑落,刺死了75岁的阿基米德,鲜血像喷泉一样涌出,把地上的几何图形淹没了。

这位伟大的科学家直到生命的最后一刻,还在追求他毕生奋斗的事业。在他死后差不多两千年,英国出版了《阿基米德遗著全集》,这已经是1670年了。这是阿基米德留给全人类的财富。

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