阿基米德的科學發現

謎團檔案

時間：前287年—前212年

地點：希臘

起因：傑出的科學家阿基米德

謎題回放

希臘古典時代所有科學家中，阿基米德無疑是最傑出的一位。阿基米德為後代科學家開創先河：他認為無論哪種原理，隻要經試驗證明行得通就是正確的，這或許是他對科學思想的最重要貢獻。不過阿基米德也跟當時別的希臘人一樣，甚為輕視科學研究的實際用途，隻對自己在理論上的發現最感自豪。當時十分流行的想法是，將科學原理應用到日常生活中，無論如何均屬鄙俗的行徑，這一點曆史學家普魯塔克筆下勾勒得很清楚，他說哲學家柏拉圖痛斥發明家和工程師，指這些人“腐蝕和損毀純粹優美的幾何學”。

阿基米德（前287年—前212年），偉大的古希臘哲學家、數學家、物理學阿基米德家。出生於西西裏島的敘拉古。阿基米德到過亞曆山大裏亞，據說他住在亞曆山大裏亞時期發明了阿基米德式螺旋抽水機，今天在埃及仍舊使用著。第二次布匿戰爭時期，羅馬大軍圍攻敘拉古，最後阿基米德不幸死在羅馬士兵之手。阿基米德出生在希臘西西裏島東南端的敘拉古城。在當時古希臘的輝煌文化已經逐漸衰退，經濟、文化中心逐漸轉移到埃及的亞曆山大城；但是另一方麵，意大利半島上新興的羅馬帝國，也正不斷的擴張勢力；北非也有新的國家迦太基興起。阿基米德就是生長在這種新舊勢力交替的時代，而敘拉古城也就成為許多勢力的角力場所。阿基米德的父親是天文學家和數學家，所以他從小受家庭影響，十分喜愛數學。大概在他九歲時，父親送他到埃及的亞曆山大城念書，亞曆山大城是當時世界的知識、文化中心，學者雲集，舉凡文學、數學、天文學、醫學的研究都很發達，阿基米德在這裏跟隨許多著名的數學家學習，包括有名的幾何學大師—歐幾裏德，因此奠定了他日後從事科學研究的基礎。

阿基米德生於西西裏島的敘拉古，一生大部分時間住在那裏，當時敘拉古是一個希臘王國。阿基米德是一位卓越的數學家，同時在科學上有許多創見；他是曆史上第一個算出π(圓周率)正確數值的人，利用這個恒定值可以計算出球體、錐體、圓柱體的曲麵麵積和此類物體體積。阿基米德認為這項發現是他一生最重要的成就，因此叫人日後在他的基碑上雕刻一個圓球和一個圓柱的圖形。

今天阿基米德最受人稱道的成就，卻是他在機械方麵的發明，以及具實際用途的發現。阿基米德天賦異能，對於任何事物，一經觀察，即能推究出其工作原理。他明白杠杆和滑輪如何發生作用，並且據此製造了一些機器，使操作人員隻需耗相當少的體力便可舉起或提起重物。據說阿基米德曾用自己設計的滑輪，將一艘滿載的船支從敘拉古的海港水中拉上岸邊。不管是否確有這回事，以阿基米德的多才多藝，他一定可以辦得到。

阿基米德對於機械的研究源自於他在亞曆山大城求學時期。有一天阿基米德在久旱的尼羅河邊散步，看到農民提水澆地相當費力，經過思考之後他發明了一種利用螺旋作用在水管裏旋轉而把水杠杆原理吸上來的工具，後世的人叫它做“阿基米德螺旋提水器”，埃及一直到二千年後的現在，還有人使用這種器械。這個工具成了後來螺旋推進器的先祖。當時的歐洲，在工程和日常生活中，經常使用一些簡單機械，譬如：螺絲、滑車、杠杆、齒輪等，阿基米德花了許多時間去研究，發現了“杠杆原理”和“力矩”的觀念，對於經常使用工具製作機械的阿基米德而言，將理論運用到實際的生活上是輕而易舉的。他自己曾說：“給我一個支點，我能撬動整個地球。”剛好海維隆王又遇到了一個棘手的問題：國王替埃及托勒密王造了一艘船，因為太大太重，船無法放進海裏，國王就對阿基米德說，“你連地球都舉得起來，一艘船放進海裏應該沒問題吧？”於是阿基米德立刻巧妙地組合各種機械，造出一架機具，在一切準備妥當後，將牽引機具的繩子交給國王，國王輕輕一拉，大船果然移動下水，國王不得不為阿基米德的天才所折服。從這個曆史記載的故事裏我們可以明顯的知道，阿基米德極可能是當時全世界對於機械的原理與運用，了解最透徹的人。

阿基米德最膾炙人口的一項科學發現，顯露出如有實際問題需要解決，就能激發他的天資才識。事情是這樣的：敘拉古國王赫諾要阿基米德想辦法查明王冠是純金打造或是摻了銀。於是阿基米德打算在沐浴時鬆馳下來，再好好想這個問題。浴盆裝滿水，他踏進浴盆自然有水溢出來。阿基米德立刻悟出怎樣解決問題了。如果將一頂純金王冠置於水中，排開的水量會少於一頂同樣重量的金銀合金王冠排開的水量。因為黃金比銀重，即密度比銀大，所以一頂摻銀王冠比等重的純金王冠體積為大。據說阿基米德發現這個道理，歡欣莫名，竟然赤身露體衝到大街上高叫“Eureka”，希臘文的意思是“我想出來了！”於是根據這項原理拿王冠做實驗，結果證明王冠確摻有雜質，赫諾一怒之下將造王冠的金匠處死。那金匠雖則倒楣，我們卻獲益不淺，因為阿基米德發現了“比重”(一種物質密度與水的密度之比)這個重要的原理。純金的比重為19．3，那就是說：純金重量是同體積水重的19．3三倍。銀沒有那樣的密度，比重為10．5。

阿基米德發現了這條道理還不滿足，繼續探索。他知道一種物質比重數值小於一，那種物質即可浮在水麵。這個原理現在稱為阿基米德原理。阿基米德除運用這原理替敘拉古國王解決疑難外，並沒有作更多的用途。他似乎認為所發現的原理能用於提升載重船支或檢驗王冠純度，已感滿足。但阿基米德提出的理論，當時實在也可作其他用途，例如改良水車，使其產生更強大動力，或是建造效能更高的船支。但當時的希臘人不大需要機械動力，奴隸、牲畜和一些水車大致上可滿足他們的需要了。正因為希臘人沒有充分利用科學發明在古典世界取得領導地位，終於被羅馬人征服。羅馬人扼殺了希臘人似乎獨具的超凡創造能力。公元前212年，敘拉古落人羅馬人手中，阿基米德被一個羅馬兵殺死。但羅馬人對阿基米德極為尊敬，依照他的遺願，在阿基米德的墓碑上雕上圓柱包圍著圓球的圓形，紀念阿基米德最感自豪的球體體積和曲麵麵積計算法。即使如此，古代希臘的科學及其實際應用，依然默默無聞了幾乎有二千年之久。

謎案追蹤

阿基米德，這位古希臘的哲學家、數學家、物理學家，留給後人無數的成就。但更重要的是他傳揚這一種精神，一種為科學孜孜追求的進取精神。