许多物理学家之所以能取得巨大成就,是因为他们经常对自己研究的问题着迷并认真对待。其中一些甚至可以说是疯狂的。古希腊西西里岛诞生了伟大的物理学家阿基米德,他对科学非常着迷。他的疯狂行为艺术代表作有《在街上裸奔》、《吹嘘地球可以移动》等。

阿基米德(网络图)

有一次,国王西隆二世做了一顶金冠,但他一直怀疑金匠偷了他的金子,并在王冠中混了银子。因此,他要求阿基米德辨认王冠,但要求不要毁掉它。可怜的阿基米德,对着耀眼的王冠沉思了很久,终于累了。于是仆人把洗澡水放好,让他洗个澡。当他走进浴缸,看着溢出的热水时,他眼前一亮。他突然想到,即使物体的重量相同但材料不同,体积也会不同,排出的水量也会不同。阿基米德得到了答案,高兴地站了起来,开始了裸奔的壮举,大喊:“我明白了!我明白了!”。在那之后,他做了一个实验——只是把皇冠放入水中,看看排出的水量,然后与同样重量的黄金排出的水量进行比较。结果证明皇冠确实被掺假了。制造王冠的工匠也移动了他的头,阿基米德得到了奖励。阿基米德是否真的裸奔不能被后世证实。人们所知道的是,他经过思考和实验验证后提出了浮力原理。然而,阿基米德忽略了浮力实验中的一个重要问题,即物质的体积不是那么容易确定的。

有趣的图片:阿基米德在巴斯。(网络图)

据说工匠的母亲不相信她的儿子能伪造它,所以她苦思多年,最后她找到阿基米德,给阿基米德一个金球,检查金球是否掺假。阿基米德做了同样的事情,告诉她金球是掺假的。听了这个结论后,她切开了金球。阿基米德发现金球的内部是中空的。结果,当年铸造王冠的工匠很可能成为阿基米德粗心大意的牺牲品。因为在实际铸造中,非常有可能在冠部内产生气泡。由于空气的密度很小,恐怕几个小气泡造成的体积差异就足以使王冠中认为王冠中混入了许多其他金属。阿基米德的经验有出错的时候,因为那时人们并不真正理解物体体积是如何产生的。经过几代物理学家的不懈努力,人们终于从微观角度认识到宏观固体体积的起源——库仑相互作用,电荷之间的排斥和吸引相互平衡,使固体物质具有固定的形状。至于决定液体体积的主要原因,分子间的范德华相互作用和氢键比原子间的相互作用弱得多,而且分子间距较大,所以液体一般没有固定的形状。

除了揭示浮力的奥秘,阿基米德还在科学的其他方面取得了杰出的成就,可以说是一位科学全才。在数学上,他确定了各种复杂几何物体的表面积和体积的计算方法,创立了“穷举法”,被公认为微积分计算的鼻祖。他还用渐进的方法来更精确地计算圆周率。面对古希腊繁琐的数字表示,阿基米德还开创了记忆大数的方法,突破了当时希腊字母数不能超过10,000的限制,并用它解决了许多数学问题。天文学方面,阿基米德发明了天文馆。他还相信地球是圆的,绕着太阳转。这比哥白尼早1800多年!在物理学中,阿基米德发明了许多有趣的工具,如著名的阿基米德螺旋水泵。

有趣的图片:阿基米德利用地球。(网络图)

阿基米德也是民族英雄。传说当罗马帝国入侵阿基米德的小镇时,他号召所有年龄层的妇女和儿童用镜子击退罗马战舰。他们用无数面镜子组成一面巨大的凹面镜,将阳光聚焦在罗马战舰的船帆上,这些船帆很快着火,沉入海底。也许这个故事听起来比裸奔事件更不可靠,而且后来的几代人没有成功地重复这个实验,但是科学研究只是需要这样一个疯狂的势头。阿基米德曾夸口说:“给我一个支点,我能支撑地球。”懂一点数学的人可以计算和理解,即使他有这样一个支点来移动地球一毫米(不管它是否能被清楚地测量),他也必须乘坐最先进的宇宙飞船,否则他将不能行走,直到他老了,死了。但是如果你真的计算出阿基米德能走多远,那你绝对不明白人们在说什么。他只是想表现出一种姿态——瞧,这就是所谓的杠杆原理,它既神奇又疯狂!

阿基米德墓碑(网络图)

真实的故事是阿基米德发明了一种巨大的起重机,它可以直接将罗马战舰举得高高的,然后就散架了。他还发明了巨大的石头投掷器,可以用作大炮。这都是基于杠杆原理。简而言之,阿基米德的“一个人的战争”曾数次威慑罗马军队,不愧为民族英雄。遗憾的是英雄的命运总是极其悲惨。公元前212年,罗马人利用古城西拉的防御稍有放松的机会入侵并攻破这座城市。这时,75岁的阿基米德正聚精会神地研究一个深奥的数学问题。一名罗马士兵破门而入,踩在他用脚画的人像上。阿基米德生气地和他争论。这位野蛮无知的士兵挥舞着刀,举起手,一位杰出的科学巨星倒下了。当罗马皇帝得知他的士兵杀死了阿基米德时,他非常后悔。然而,事情已经结束了。他怎么能回到天堂?阿基米德的墓碑上刻有敌人马拉色兹将军的一个图形:圆柱体底面的直径等于它的高度,也等于圆锥体的高度和球体的直径。它们的体积关系非常有趣。圆锥体:球体:圆柱体=1:2:3。

这就是阿基米德的生活,一个疯狂、执着、聪明和伟大的物理学家!