主要經(jīng)歷
人物出生
公元前287年,出生于貴族,父親是天文學(xué)家兼數(shù)學(xué)家,學(xué)識淵博,為人謙遜。受家庭的影響,從小就對數(shù)學(xué)、天文學(xué)特別是古希臘的幾何學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。
求學(xué)經(jīng)歷
公元前267年,十一歲時,被父親送到埃及的亞歷山大城跟隨歐幾里得的學(xué)生埃拉托塞和卡農(nóng)學(xué)習(xí)。
在亞歷山大跟隨過許多著名的數(shù)學(xué)家學(xué)習(xí),包括有名的幾何學(xué)大師—歐幾里德,兼收并蓄了東方和古希臘的優(yōu)秀文化遺產(chǎn),對其后的科學(xué)生涯中作出了重大的影響,奠定了日后從事科學(xué)研究的基礎(chǔ)。
保衛(wèi)祖國
公元前218年,羅馬帝國與北非迦太基帝國爆發(fā)了第二次布匿戰(zhàn)爭。護國的責(zé)任感促使他奮起抗敵,發(fā)明御敵武器。
投石器和起重機
利用杠桿原理制造了一種叫作石弩的拋石機。
鏡子聚光
讓鏡子把強烈的陽光反射到敵艦的主帆上,千百面鏡子的反光聚集在船帆的一點上,使船帆燃燒起來。
偉人之死
公元前212年,被羅馬士兵殺死,終年七十五歲。遺體葬在西西里島,墓碑上刻著一個圓柱內(nèi)切球的圖形,以紀(jì)念他在幾何學(xué)上的卓越貢獻。
個人成就
浮力原理
浮力原理簡述:物體在液體中所獲得的浮力,等于它所排出液體的重量,即:F=G(式中F為物體所受浮力,G為物體排開液體所受重力)。該式變形可得:
F=G=ρgV
(式中ρ為被排開液體密度,g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?,V為排開液體體積)
杠桿原理
滿足下列三個點的系統(tǒng),基本上就是杠桿:支點、施力點、受力點。杠桿原理亦稱“杠桿平衡條件”:要使杠桿平衡,作用在杠桿上的兩個力矩(力與力臂的乘積)大小必須相等。即:動力×動力臂=阻力×阻力臂,用公式可表達為:
F1×L1=F2×L2
(F1表示動力,L1表示動力臂,F(xiàn)2表示阻力,L2表示阻力臂)
機械應(yīng)用
發(fā)明了一種利用螺旋作用在水管里旋轉(zhuǎn)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”。這個工具成了后來螺旋推進器的先祖。
一生設(shè)計、制造了許多儀器和機械,有舉重滑輪、灌地機、揚水機以及軍事上用的拋石機等。
數(shù)學(xué)大師
在數(shù)學(xué)上也有著極為光輝燦爛的成就,特別是在幾何學(xué)方面。
在《方法論》中已經(jīng)“十分接近現(xiàn)代微積分”,貫穿全篇的則是如何將數(shù)學(xué)模型進行物理上的應(yīng)用。
將歐幾里德提出的趨近觀念作了有效的運用。利用“逼近法”算出球面積、球體積、拋物線、橢圓面積,后世的數(shù)學(xué)家依據(jù)這樣的“逼近法”加以發(fā)展成近代的“微積分”。還利用割圓法求得π的值介于3.14163和3.14286之間。
算出球的表面積是其內(nèi)接最大圓面積的四倍,又導(dǎo)出圓柱內(nèi)切球體的體積是圓柱體積的三分之二,這個定理就刻在他的墓碑上。
研究出螺旋形曲線的性質(zhì),現(xiàn)今的“阿基米德螺線”曲線。另外在《數(shù)沙者》一書中,創(chuàng)造了一套記大數(shù)的方法,簡化了記數(shù)的方式。
阿基米德的幾何著作是希臘數(shù)學(xué)的頂峰。把歐幾里得嚴(yán)格的推理方法與柏拉圖鮮艷的豐富想象和諧地結(jié)合在一起,達到了至善至美的境界,從而“使得往后由開普勒、卡瓦列利、費馬、牛頓、萊布尼茨等人繼續(xù)培育起來的微積分日趨完美”。
天文研究
發(fā)展了天文學(xué)測量用的十字測角器,并制成了一架測算太陽對向地球角度的儀器。
還曾經(jīng)運用水力制作一座天象儀,球面上有日、月、星辰、五大行星。根據(jù)記載,這個天象儀不但運行精確,連何時會發(fā)生月蝕、日蝕都能加以預(yù)測。
還認為地球可能是圓的。晚年開始懷疑地球中心學(xué)說,并猜想地球有可能繞太陽轉(zhuǎn)動,這個猜想一直到哥白尼時代才被人們提出來討論。
主要作品
阿基米德流傳于世的著作有10余種,多為希臘文手稿。著作集中探討了求積問題,主要是曲邊圖形的面積和曲面立方體的體積,其體例深受歐幾里德《幾何原本》的影響,先是假設(shè),再以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐普摰玫阶C明。不斷地尋求一般性原則而用于特殊的工程上。作品始終融合數(shù)學(xué)和物理。
數(shù)學(xué)
《論球和圓柱》:從定義和公理出發(fā),推出圓和圓柱面積體積50多個命題,思想蘊含微積分。
《圓的度量》:求得圓周率π為22分之7>π>223分之71。
還證明了圓面積等于圓周長為底,半徑為高的等腰三角形的面積。
《拋物線求積法》:研究了曲線圖形求積的問題。
《論螺線》:明確螺線的定義,以及對螺線的計算方法。導(dǎo)出幾何級數(shù)和算數(shù)級數(shù)求和的幾何方法。
《論錐型體與球型體》:確定由拋物線和雙曲線其軸旋轉(zhuǎn)而成的錐形體體積,以及橢圓繞其長軸和軸旋轉(zhuǎn)而成的球形體體積。
《數(shù)沙者》:專講計算方法和計算理論的一本著作。建立了新的量級計數(shù)法,確定新的單位,提出表示任何大量計數(shù)的方法。
物理
《平面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,提出了杠桿的思想。
《論浮體》:是流體靜力學(xué)的第一部專著。
《論杠桿》:關(guān)于杠桿平衡的著作。
除此以外,還有一篇非常重要的著作,是一封給埃拉托斯特尼的信,遺失后重新被發(fā)現(xiàn),后來以《阿基米德方法》為名刊行于世,它主要講研究力學(xué)原理去發(fā)現(xiàn)問題的方法。
抄本
古代抄本:抄本A、抄本B,不幸的是這兩份抄本都已遺失。
收錄著作:《平面圖形的平衡或其重心》《拋物線求積》《論球和圓柱》《圓的度量》《論螺線》《論浮體》《圓錐體和橢球體》《數(shù)沙者》。
古代抄本:1998年,第三份抄本抄本C遺失后重新被發(fā)現(xiàn)。
收錄著作:《平面圖形的平衡或其重心》《論球和圓柱》《測圓術(shù)》《論螺線》《論浮體》《方法論》《十四巧板》。其中前5篇已經(jīng)從抄本A、B承傳了下來,而最為珍貴的是最后兩篇,這是以前沒有出現(xiàn)過的。
人物評價
阿基米德對數(shù)學(xué)和物理的發(fā)展做出了巨大的貢獻,為社會進步和人類發(fā)展做出了不可磨滅的影響,即使牛頓和愛因斯坦也都曾從他身上汲取過智慧和靈感,是“理論天才與實驗天才合于一人的理想化身”,文藝復(fù)興時期的達芬奇和伽利略等人都拿他來做自己的楷模。