“力學之父”阿基米德

公元前287年，阿基米德出生在古希臘西西里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歷山大城；但是另一方面，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歷山大城念書，亞歷山大城是當時西方世界的知識、文化中心，學者云集，舉凡文學、數學、天文學、醫學的研究都很發達，阿基米德在這里跟隨許多著名的數學家學習，包括有名的幾何學大師—歐幾里得，因此奠定了他日后從事科學研究的基礎。

阿基米德對于機械的研究源自于他在亞歷山卓城求學時期。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，經過思考之后他發明了一種利用螺旋作用在水管里旋轉而把水吸上來的工具，后世的人叫它做“阿基米德螺旋提水器”，埃及一直到兩千年后的現在，還有人使用這種器械。這個工具成了后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、杠桿、齒輪等，阿基米德花了許多時間去研究，發現了“杠桿原理”和“力矩”的觀念，對于經常使用工具制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。他自己曾說給他一個支點，他可以舉起整個地球。

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，船無法放進海里，國王就對阿基米德說，“你連地球都舉得起來，一艘船放進海里應該沒問題吧？”于是阿基米德立刻巧妙地組合各種機械，造出一架機具，在一切準備妥當后，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懾服。從這個歷史記載的故事里我們可以明顯的知道，阿基米德極可能是當時全世界對于機械的原理與運用，了解最透徹的人。

敘拉古的亥厄洛王叫金匠造一頂純金的皇冠，因懷疑里面摻有銀子，便請阿基米德鑒定一下。當他進入浴盆洗澡時，水漫溢到盆外，于是悟得不同質料的物體，雖然重量相同，但因體積不同，排去的水也必不相等。根據這一道理，就可以判斷皇冠是否摻假。阿基米德高興得跳起來，赤身奔回家中，口中大呼：“尤里卡！尤里卡！”（希臘語意思是“我找到了”）他將這一流體靜力學的基本原理，即物體在液體中減輕的重量，等于排去液體的重量，總結在他的名著《論浮體》中，后來以“阿基米德原理”著稱于世。

第二次布匿戰爭時期，羅馬大軍圍攻敘拉古，阿基米德獻出自己的一切聰明才智為祖國效勞。傳說他用起重機抓起敵人的船只，摔得粉碎；發明奇妙的機器，射出大石、火球。還有一些書記載他用巨大的火鏡反射日光去焚毀敵船，這大概是夸張的說法。總之，他曾竭盡心力，給敵人以沉重打擊。最后敘拉古因糧食耗盡及奸細的出賣而陷落，阿基米德不幸死在羅馬士兵之手。

阿基米德無可爭議的是古代希臘文明所產生的最偉大的數學家及科學家，他在諸多科學領域所作出的突出貢獻，使他贏得同時代人的高度尊敬。

阿基米德在力學方面的成績最為突出，他系統并嚴格的證明了杠桿定律，為靜力學奠定了基礎。在總結前人經驗的基礎上，阿基米德系統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。他在研究機械的過程中，發現了杠桿定律，并利用這一原理設計制造了許多機械。他在研究浮體的過程中發現了浮力定律，也就是有名的阿基米德定律。

阿基米德確定了拋物線弓形、螺線、圓形的面積以及橢球體、拋物面體等各種復雜幾何體的表面積和體積的計算方法。在推演這些公式的過程中，他創立了“窮竭法”，即我們今天所說的逐步近似求極限的方法，因而被公認為微積分計算的鼻祖。他用圓內接多邊形與外切多邊形邊數增多、面積逐漸接近的方法，比較精確的求出了圓周率。面對古希臘繁冗的數字表示方式，阿基米德還首創了記大數的方法，突破了當時用希臘字母計數不能超過一萬的局限，并用它解決了許多數學難題。

阿基米德在天文學方面也有出色的成就。他認為地球是圓球狀的，并圍繞著太陽旋轉，這一觀點比哥白尼的“日心地動說”要早一千八百年。限于當時的條件，他并沒有就這個問題做深入系統的研究。但早在公元前三世紀就提出這樣的見解，是很了不起的。

阿基米德的著作很多，作為數學家，他寫出了《論球和圓柱》、《圓的度量》、《拋物線求積》、《論螺線》、《論錐體和球體》、《沙的計算》等數學著作。作為力學家，他著有《論圖形的平衡》、《論浮體》、《論杠桿》、《原理》等力學著作。

阿基米德和雅典時期的科學家有著明顯的不同，就是他既重視科學的嚴密性、準確性，要求對每一個問題都進行精確的、合乎邏輯的證明；又非常重視科學知識的實際應用。他非常重視試驗，親自動手制作各種儀器和機械。他一生設計、制造了許多機構和機器，除了杠桿系統外，值得一提的還有舉重滑輪、灌地機、揚水機以及軍事上用的拋石機等。被稱作“阿基米德螺旋”的揚水機至今仍在埃及等地使用。

結尾，用阿基米德在論著《群牛問題》中寫下的詩句來結束對他的回憶吧。

“朋友，如果你自認為還有幾分聰明，請來準確無誤地算一算太陽神的牛群，它們聚集在西西里島，分成四群悠閑地品嘗青草。

第一群象乳汁一般白潔，第二群閃耀著烏黑的光澤。第三群棕黃，第四群毛色花俏，每群牛有公有母、有多有少。

先告訴你各群的公牛比例：白牛數等于棕牛數再加上黑牛數的三分之一又二分之一。此外，黑牛數為花牛數的四分之一加五分之一，再加上全部棕公牛。

朋友，你還必須牢記花牛數是白牛的六分之一又七分之一再搭上全部的棕色公牛。但是，各群的母牛都有不同的比例：白色的母牛數等于全部黑色公母牛的三分之一又四分之一。而黑母牛又是全部花牛的四分之一加上五分之一，請注意，母牛公牛都要算進去。同樣的，花母牛的數字是全部棕牛的五分之一加六分之一。最后，棕色母牛與全部白牛的六分之一加七分之一相一致。

朋友，若你能確切地告訴我這些公牛母牛膘肥體壯、毛色各異，一共有多少聚集在那里，你就不愧為精通算計。

但你還稱不上聰明無比，除非你能回答如下的問題：把所有的黑白公牛齊集一起，恰排成正方形，整整齊齊。遼闊的西西里島草地，還有不少公牛在聚集。當棕色的公牛與花公牛走到一起，排成一個三角形狀。棕色公牛、花公牛頭頭在場，其他的牛沒有一頭敢往里闖。朋友，你若能夠根據上述條件，準確說出各種牛的數量，那你就是勝利者，你的聲譽將如日月永放光芒！”