阿基米德和哥白尼的故事

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给我一个支点,我可以撬动地球。
——阿基米德

阿基米德(Archimedes,前287年—前212年),伟大的古希腊哲学家、数学家、物理学家。出生于西西里岛的叙拉古。阿基米德到过亚历山大里亚,据说他住在亚历山大里亚时期发明了阿基米德式螺旋提水器,今天在埃及仍旧使用着。第二次布匿战争时期,罗马大军围攻叙拉古,最后阿基米德不幸死在罗马士兵之手。

科学成就
阿基米德发展了天文学测量用的十字测角器,并制成了一架测算太阳对向地球角度的仪器。他最著名的发现是浮力和相对密度原理,即物体在液体中减轻的视重,等于排去液体的重量,后来以阿基米德原理著称于世。在几何学上,他创立了一种求圆周率的方法,即圆周的周长和其直径的关系。

阿基米德有句名言:“给我一个支点,我就可以撬动地球。”他一生专心研究科学上的体积和浮力问题,有一个有趣的故事,就是当时候国王叫金匠打造一顶纯金的皇冠,国王因为怀疑金匠加了杂物,就请阿基米德鉴定,阿基米德一直在想鉴定的方法,就在他走进浴缸里洗澡的时候,看见满出去的水时,悟出利用浮力测量不规则物体体积的方法,他高兴的跑出浴室,大叫:“我找到了!”一时忘了自己是光着身体。另外,阿基米德还有几何方面的数学成就。

阿基米德是第一位讲科学的工程师,在他的研究中,使用欧几里德的方法,先假设,再以严谨的逻辑推论得到结果,他不断地寻求一般性的原则而用于特殊的工程上。他的作品始终融合数学和物理,因此阿基米德成为物理学之父。

他应用杠杆原理于战争,保卫西拉斯鸠的事迹是家喻户晓的。而他也以同一原理导出部分球体的体积、回转体的体积(椭球、回转抛物面、回转双曲面),此外,他也讨论阿基米德螺线(例如:苍蝇由等速旋转的唱盘中心向外走去所留下的轨迹),圆、球体、圆柱的相关原理,其成就。

阿基米德将欧几里德提出的趋近观念作了有效的运用,他提出圆内接多边形和相似圆外切多边形,当边数足够大时,两多边形的周长便一个由上,一个由下的趋近于圆周长。他先用六边形,以后逐次加倍边数,到了九十六边形,求出π的估计值介于3.14163和3.14286之间。另外他算出球的表面积是其内接最大圆面积的四倍。而他又导出圆柱内切球体的体积是圆柱体积的三分之二,这个定理就刻在他的墓碑上。

著作
《方法论》
《论浮体》
此书讨论物体的浮力,研究了旋转抛物体在流体中的稳定性
《论球与圆柱》
此书从几个定义和公理出发,推出关于球与圆柱面积和体积等50多个命题
《平面图形的平衡或其重心》
此书从几个基本假设出发,通过严格的几何方法论证力学原理,并求出若干平面图形的重心
《数沙者》
此书主要讲述设计一种可以表示任何大数目的方法
《论杠杆》
《论劈锥曲面体与球体》
《抛物线求积》
《论螺线》

哥白尼尼古拉·哥白尼(Nicolas Copernicus,1473年2月19日~1543年5月24日)是波兰天文学家,现代天文学创始人,日心说的创立者。

1473年哥白尼生于维斯瓦河畔的小城托伦的一个富裕商人家庭。十岁时父亲就死了,由他的舅父卢卡斯·瓦赞尔罗德领养。1791年哥白尼进入克拉科夫大学学习,在这里他开始对天文学发生兴趣。1496年他赴意大利博洛尼亚大学帕多瓦大学求学,学习数学,天文学,法律,医学等,并接受人文主义思想。1503年在费拉拉大学获得法学博士学位,他舅父提供给他一个在波兰波罗的海边上的弗伦堡的教士位置。1506年哥白尼回到波兰,担任他舅父的医生和秘书。1512年他舅父去世,他将主要精力放在教士的责任和医学研究上,同时利用工作之余时间研究天文学。在弗伦堡30年间,他建了一个小天文台,后来被称为“哥白尼塔”,自17世纪以来被人们作为天文学的圣地保存下来。但是从当时人的记载和哥白尼本人的著作来看,他很少进行天文观测,他主要通过前人的观测结果,进行哲学思考与数学计算,逐渐形成了自己的天文学体系。

在当时,天文学采用的是托勒密的天文体系。这一体系的基本出发思想是地球处于宇宙的中心和所有天体的运行轨道都是圆形。前者来源于日常生活经验,后者则是因为圆是非常完美简洁的形状。为了能够解释更多的现象,托勒密认为每个行星都在一个称为“本轮”的小圆形轨道上匀速转动,而本轮的中心在称为“均轮”的大圆轨道上绕地球匀速转动,但地球不是在均轮圆心,而是同圆心有一段距离。通过本轮和均轮的复合,地心说可以预测日食月食,也可以解释一些现象。所以一直被作为正统思想所接受。但是随着观测技术的进步,需要很多个本轮均轮甚至小本轮才能解释实验现象,这就使得坚持简洁的哥白尼对托勒密的系统产生了怀疑。为了简化理论,更好的符合实际观测的结果。哥白尼将不动点从地球移动到了太阳上,提出了日心说。他指出地球不是宇宙的中心,而是同五大行星一样围绕太阳这个不变的中心运行的普通行星,其自身又以地轴为中心自转。

这期间,哥白尼在一篇叫做《短论》的手稿中归纳了自己的主要天文学观点,并传播给亲近的朋友。长期以来一直认为哥白尼担心正式出版自己的天文学著作会引起教会的反对,但是却没有明确证据来证明这一点。实际上当时的教皇秘书曾经在梵蒂冈作过关于《短论》的演讲,教皇克雷蒙七世和很多主教都曾经出席,演讲过后,其中一位主教写信给哥白尼,希望他尽早正式出版他的作品。同时当时的教廷被法国控制,并不像以后那样反对新的思想。所以当时有条件出版哥白尼的著作,但是哥白尼本人一直不愿意这么作,其中重要的一个原因就是哥白尼一直想解决自己的理论体系中的缺陷,不想贸然出版而导致外来的批评。

1539年在朋友劝说下,哥白尼决定出版他的作品。1540年出版了一个小册子来介绍哥白尼体系的要点。1543年秋,哥白尼因中风已陷入半身不遂的状况。至5月24日,当一本印好的《天体运行论》送到他的病榻的时候,已是他弥留的时刻了。

哥白尼的学说改变了那个时代人类对宇宙的认识,而且动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础。由于时代的局限,哥白尼只是把宇宙的中心从地球移到了太阳,并没有放弃宇宙中心论和宇宙有限论。虽然哥白尼的观点并不完全正确,但是他的理论的提出给人类的宇宙观带来了巨大的变革。恩格斯在《自然辩证法》中评价哥白尼的《天体运行论》说:“自然科学借以宣布其独立并且好像是重演路德焚烧教谕的革命行动,便是哥白尼那本不朽著作的出版,他用这本书(虽然是胆怯地而且可说是只在临终时)来向自然事物方面的教会权威挑战,从此自然科学便开始从神学中解放出来。”

著作
《短论》
《天体运行论》

参考资料:自己

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第1个回答  2009-03-23
阿基米德是希腊化时代的科学巨匠。希腊化时期,古典希腊人那种纯粹、理想、自由的演绎科学与东方人注重实利、应用的计算型科学进行了卓有成效的融合,实际上为近代科学――既重数学、演绎又重操作、效益――树立了榜样,阿基米德是希腊化科学的杰出代表。他的传奇故事很多,而且每一个故事都从一个侧面展露了希腊化科学的风采。

作为希腊科学家,阿基米德有许多高超的不太为一般人所知晓的几何成就;作为一个希腊化科学家,他在算术方面有独到的建树,比如他求出了π=3.14。更为人津津乐道的是他发现浮力定律和杠杆原理的故事。他因为懂得杠杆原理,说出了“给我支点,我就能撬起地球”这样看似疯狂的名言。阿基米德与希腊古典时代的学者一个最大的不同在于,他不光“说”而且“练”。他因为懂得杠杆原理,所以做了一个滑轮组,一个人轻而易举地将一艘大船从海上拉进了港口,让叙拉古国王希龙二世目瞪口呆。

希龙二世请人打造了一顶纯金的王冠,造好后二世觉得好象没有这么重,怀疑金匠掺了假,但又没有办法不破坏王冠而证实其真假。国王把这个任务交给了聪明绝顶的阿基米德。据说阿基米德苦思冥想了很久,不得要害,最后在公共澡堂里洗澡时想出了办法。当时浴缸里的水太满,他身体一进浴缸就有许多水溢出来。他刚准备叹息水的浪费,却猛然想起了鉴定王冠的办法。他大喊了一声:“尤里卡(我发现了)”,便光着身子飞跑回家。如今一个世界性的发明博览会就以这句“尤里卡”命名。

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