阿(a)基(ji)(ji)米德(de)(公元前287年(nian)—公元前212年(nian)),偉大(da)的(de)古希(xi)臘哲學(xue)(xue)(xue)家、百科式科學(xue)(xue)(xue)家、數(shu)學(xue)(xue)(xue)家、物理學(xue)(xue)(xue)家、力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)家,靜態力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和(he)流體靜力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)的(de)奠基(ji)(ji)人,并(bing)且(qie)享有“力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)之父”的(de)美稱(cheng),阿(a)基(ji)(ji)米德(de)和(he)高斯、牛(niu)頓并(bing)列為世界三大(da)數(shu)學(xue)(xue)(xue)家。阿(a)基(ji)(ji)米德(de)曾說過(guo):“給我一個支(zhi)點,我就能(neng)撬起整(zheng)個地球。”
阿(a)基(ji)(ji)米德確立了靜(jing)力(li)學(xue)(xue)和流(liu)體(ti)(ti)靜(jing)力(li)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)基(ji)(ji)本原理。給出許多求(qiu)(qiu)幾何圖(tu)形(xing)(xing)重(zhong)(zhong)心(xin),包(bao)括由一(yi)拋(pao)物線和其(qi)網平行弦線所(suo)圍成圖(tu)形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)(de)方法。阿(a)基(ji)(ji)米德證明物體(ti)(ti)在液(ye)體(ti)(ti)中所(suo)受浮力(li)等(deng)于(yu)它所(suo)排開液(ye)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)量,這一(yi)結果(guo)后被(bei)稱為阿(a)基(ji)(ji)米德原理。他(ta)還(huan)給出正拋(pao)物旋(xuan)轉體(ti)(ti)浮在液(ye)體(ti)(ti)中平衡(heng)穩(wen)定的(de)(de)(de)(de)判據(ju)。阿(a)基(ji)(ji)米德發(fa)(fa)明的(de)(de)(de)(de)機(ji)械(xie)有(you)引水用(yong)的(de)(de)(de)(de)水螺旋(xuan),能牽(qian)動滿載大(da)船(chuan)的(de)(de)(de)(de)杠桿滑輪機(ji)械(xie),能說明日(ri)食(shi),月(yue)食(shi)現象的(de)(de)(de)(de)地球(qiu)-月(yue)球(qiu)-太陽運行模型(xing)。但他(ta)認(ren)為機(ji)械(xie)發(fa)(fa)明比純數學(xue)(xue)低級(ji),因而沒寫這方面的(de)(de)(de)(de)著作。阿(a)基(ji)(ji)米德還(huan)采用(yong)不(bu)斷(duan)分割法求(qiu)(qiu)橢(tuo)球(qiu)體(ti)(ti)、旋(xuan)轉拋(pao)物體(ti)(ti)等(deng)的(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji),這種方法已具有(you)積(ji)分計算的(de)(de)(de)(de)雛形(xing)(xing)。
公元前287年,阿(a)基米(mi)德誕生(sheng)(sheng)于希臘西西里島敘(xu)拉(la)古(gu)附(fu)近的一個小村莊(zhuang),他出生(sheng)(sheng)于貴族(zu),與(yu)敘(xu)拉(la)古(gu)的赫(he)農王(King Hieron)有(you)親(qin)戚關系,家庭十分富有(you)。阿(a)基米(mi)德的父親(qin)是(shi)(shi)天(tian)文學(xue)(xue)家兼數學(xue)(xue)家,學(xue)(xue)識(shi)淵博,為人(ren)謙遜。阿(a)基米(mi)德的意思是(shi)(shi)大思想家,阿(a)基米(mi)德受家庭的影響,從小就(jiu)對(dui)數學(xue)(xue)、天(tian)文學(xue)(xue)特別(bie)是(shi)(shi)古(gu)希臘的幾何學(xue)(xue)產(chan)生(sheng)(sheng)了濃厚的興趣。
阿基米(mi)德(de)出生(sheng)時,在(zai)當(dang)時古(gu)希臘(la)的(de)(de)(de)輝煌文化已(yi)經逐漸衰退,經濟、文化中心(xin)逐漸轉(zhuan)移(yi)到埃及的(de)(de)(de)亞歷山(shan)大城;但(dan)是(shi)(shi)另一方面,意大利半(ban)島上新興的(de)(de)(de)羅(luo)馬共和國,也正不斷的(de)(de)(de)擴張勢力(li);北非(fei)也有新的(de)(de)(de)國家迦太基興起。阿基米(mi)德(de)就是(shi)(shi)生(sheng)長在(zai)這種新舊勢力(li)交替的(de)(de)(de)時代(dai),而敘拉(la)古(gu)城也就成(cheng)為許(xu)多勢力(li)的(de)(de)(de)角斗場所。
公元前(qian)267年,也就是阿(a)基(ji)米德十(shi)一(yi)歲(sui)時,阿(a)基(ji)米德被(bei)父親送(song)到埃(ai)及的(de)(de)亞(ya)歷山大城(cheng)跟隨歐幾里(li)得的(de)(de)學生埃(ai)拉托塞和卡(ka)農學習。亞(ya)歷山大城(cheng)位于尼羅河口,是當時世界的(de)(de)知識、文化貿(mao)易中(zhong)心,學者云集,人(ren)(ren)才薈萃,被(bei)世人(ren)(ren)譽為“智慧之都”。舉凡(fan)文學、數學、天文學、醫學的(de)(de)研究都很(hen)發達。
阿基(ji)米(mi)德(de)在亞(ya)歷(li)山大跟(gen)隨過許(xu)多著名(ming)的數學(xue)(xue)(xue)家學(xue)(xue)(xue)習(xi),包括有名(ming)的幾(ji)何學(xue)(xue)(xue)大師—歐(ou)幾(ji)里德(de),阿基(ji)米(mi)德(de)在這里學(xue)(xue)(xue)習(xi)和生活了(le)(le)許(xu)多年,他兼收(shou)并蓄了(le)(le)東方和古希(xi)臘的優秀文(wen)化遺產,對其后的科學(xue)(xue)(xue)生涯中作(zuo)出了(le)(le)重大的影響,奠定了(le)(le)阿基(ji)米(mi)德(de)日后從(cong)事科學(xue)(xue)(xue)研究(jiu)的基(ji)礎(chu)。
公元前218年羅馬(ma)(ma)(ma)帝國(guo)與(yu)(yu)北非迦(jia)(jia)太基(ji)帝國(guo)爆(bao)發了第二(er)次布(bu)匿戰爭。身處西西里島的敘拉古一(yi)直都是投(tou)靠羅馬(ma)(ma)(ma),但(dan)是公元前216年迦(jia)(jia)太基(ji)大敗羅馬(ma)(ma)(ma)軍(jun)隊,敘拉古的新國(guo)王(海維隆二(er)世的孫子(zi)繼任),立即(ji)見風轉(zhuan)舵與(yu)(yu)迦(jia)(jia)太基(ji)結盟,羅馬(ma)(ma)(ma)帝國(guo)于(yu)是派馬(ma)(ma)(ma)塞拉斯將軍(jun)領軍(jun)從海路和陸路同時進攻敘拉古。
敘拉古和羅馬帝(di)國之間發(fa)生戰(zhan)爭,是(shi)在阿(a)基米(mi)(mi)德年(nian)老(lao)的(de)(de)時候,羅馬軍隊(dui)的(de)(de)最高統帥馬塞拉斯率領羅馬軍隊(dui)包圍了他所居住的(de)(de)城市,還占(zhan)領了海港(gang)。阿(a)基米(mi)(mi)德雖不贊成戰(zhan)爭,但又不得(de)不盡自己的(de)(de)責任,保衛自己的(de)(de)祖國。阿(a)基米(mi)(mi)德眼見國土危急(ji),護(hu)國的(de)(de)責任感促使他奮起抗(kang)敵(di),于是(shi)阿(a)基米(mi)(mi)德絞盡腦汁,日以繼夜的(de)(de)發(fa)明(ming)御敵(di)武(wu)器。
●投石器和起重機
阿基米德利用(yong)杠桿原理制(zhi)造(zao)了(le)(le)一種叫作石(shi)弩的(de)拋石(shi)機,能把大石(shi)塊投向(xiang)羅馬(ma)軍(jun)隊的(de)戰艦(jian),或(huo)者(zhe)使用(yong)發(fa)(fa)射機把矛和石(shi)塊射向(xiang)羅馬(ma)士(shi)兵(bing),凡是靠近(jin)城墻的(de)敵(di)(di)人,都難逃他的(de)飛石(shi)或(huo)標(biao)槍······阿基米德還發(fa)(fa)明(ming)了(le)(le)多種武器,來阻擋羅馬(ma)軍(jun)隊的(de)前進。根據(ju)一些年代較晚(wan)的(de)記載,當時他造(zao)了(le)(le)巨大的(de)起重(zhong)(zhong)機,可以將敵(di)(di)人的(de)戰艦(jian)吊到半空中,然后(hou)重(zhong)(zhong)重(zhong)(zhong)地摔下使戰艦(jian)在水面上粉(fen)碎(sui)。
●鏡子聚光
有一(yi)天(tian)敘拉(la)古(gu)城遭到了羅馬軍(jun)隊的(de)(de)偷(tou)襲,而敘拉(la)古(gu)城的(de)(de)青壯(zhuang)年和(he)士兵們都上前線去了,城里(li)只剩下了老(lao)人、婦女和(he)孩(hai)子,處于萬(wan)分危(wei)急(ji)的(de)(de)時刻。就在這時,阿基米德為了自己的(de)(de)祖國站了出來。
阿基米(mi)德讓婦女和孩子們每人都拿(na)出自己家中(zhong)的(de)鏡(jing)子一(yi)齊(qi)來(lai)到海岸邊,讓鏡(jing)子把強烈的(de)陽光(guang)反射到敵(di)艦的(de)主帆(fan)(fan)上,千百面鏡(jing)子的(de)反光(guang)聚(ju)集在船帆(fan)(fan)的(de)一(yi)點上,船帆(fan)(fan)燃燒起來(lai)了(le),火勢趁著風(feng)力,越(yue)燒越(yue)旺(wang),羅馬人不(bu)知底細,以為阿基米(mi)德又發明(ming)了(le)新(xin)武(wu)器。就(jiu)慌(huang)慌(huang)張(zhang)(zhang)張(zhang)(zhang)地逃跑(pao)了(le)。
這些武(wu)器(qi)弄(nong)的羅馬(ma)軍隊驚慌失(shi)措、人(ren)人(ren)害怕(pa),連(lian)將(jiang)軍馬(ma)塞(sai)拉斯都苦(ku)笑承認(ren):“這是一場羅馬(ma)艦隊與阿基米德一人(ren)的戰(zhan)爭”、“阿基米德是神(shen)話中(zhong)的百手巨(ju)人(ren)”。
公(gong)元(yuan)前212年,古羅馬軍隊入侵敘拉(la)古,阿基米(mi)德(de)被(bei)羅馬士兵殺死(si),終(zhong)年七十五歲。阿基米(mi)德(de)的遺體(ti)葬在西西里(li)島(dao),墓碑上(shang)(shang)刻著(zhu)一個圓柱內切(qie)球的圖形(xing),以紀念他(ta)在幾何學上(shang)(shang)的卓越貢獻。
版本一:羅(luo)馬士(shi)兵(bing)闖入(ru)阿(a)基(ji)米德(de)的住宅,看(kan)見一位老人在(zai)地上(shang)埋頭(tou)作幾何圖形(xing),阿(a)基(ji)米德(de)對(dui)士(shi)兵(bing)說你們等(deng)一等(deng)再殺我,我不能給世人留(liu)下不完整(zheng)的公式!還沒等(deng)他(ta)(ta)說完,士(shi)兵(bing)就殺了他(ta)(ta)。他(ta)(ta)是(shi)帶(dai)著遺(yi)憾死(si)去的。
版本二:一個羅(luo)馬(ma)士(shi)兵(bing)突然出現在他(ta)面前(qian),命令他(ta)到(dao)馬(ma)塞拉斯那里去(qu),遭到(dao)阿基(ji)(ji)米(mi)德的(de)嚴詞(ci)拒絕,于(yu)是阿基(ji)(ji)米(mi)德不幸死在了這(zhe)個士(shi)兵(bing)的(de)刀劍之下。
版本三:阿(a)基(ji)米(mi)德(de)坐(zuo)在殘缺的石(shi)墻旁(pang)邊,正在沙地上(shang)畫著(zhu)一(yi)個幾何圖形。一(yi)個羅(luo)馬士(shi)兵(bing)命令阿(a)基(ji)米(mi)德(de)離開,他傲慢地做了(le)(le)個手勢說(shuo):“別把我的圓弄壞了(le)(le)!”羅(luo)馬士(shi)兵(bing)勃然大(da)怒,馬上(shang)用刀一(yi)刺,就(jiu)殺死了(le)(le)這(zhe)位古代科學家阿(a)基(ji)米(mi)德(de)。
版本四:羅馬士(shi)兵(bing)闖入了阿基(ji)(ji)米(mi)(mi)德的住宅,看見一(yi)位老人正(zheng)在自家宅前的地上畫圖(tu)研究幾何問題(ti),阿基(ji)(ji)米(mi)(mi)德說:“走開,別動我的圖(tu)!”戰士(shi)一(yi)聽十分生氣(qi),于是拔出刀(dao)來,朝阿基(ji)(ji)米(mi)(mi)德身上刺(ci)下去(qu)。
無論阿基(ji)(ji)米(mi)德(de)(de)是怎么死(si)的,最為惋惜的就是那位羅馬軍隊的統帥馬塞拉斯,馬塞拉斯將殺(sha)死(si)阿基(ji)(ji)米(mi)德(de)(de)的士兵當作殺(sha)人犯(fan)予以處決,他為阿基(ji)(ji)米(mi)德(de)(de)舉(ju)行了隆重的葬(zang)禮,并為阿基(ji)(ji)米(mi)德(de)(de)修建了一座陵墓(mu),在墓(mu)碑上根據阿基(ji)(ji)米(mi)德(de)(de)生(sheng)前的遺愿,刻上了"圓柱內切球"這一幾何圖形。
阿基米德流傳于世的著作(zuo)(zuo)有10余種(zhong),多為希臘文手稿。他的著作(zuo)(zuo)集中探討(tao)了求積問題,主要是曲(qu)邊圖形的面積和曲(qu)面立方(fang)體(ti)的體(ti)積,其體(ti)例深受歐幾里德《幾何原本》的影響,先是假設,再以嚴謹的邏(luo)輯(ji)推論得到證明。他不斷地尋求一般(ban)性原則(ze)而(er)用(yong)于特殊的工程上。他的作(zuo)(zuo)品始終融合數學和物(wu)理。
《論球和圓(yuan)柱(zhu)(zhu)》:阿基米德從定義和公理出發,推出圓(yuan)和圓(yuan)柱(zhu)(zhu)面(mian)積體積50多(duo)個命題,思想(xiang)蘊含微積分。
《圓(yuan)的度(du)量》:求得(de)圓(yuan)周(zhou)率(lv)π為22分(fen)之7>π>223分(fen)之71。
還證(zheng)明(ming)了圓面積等于圓周長為(wei)底,半徑為(wei)高的等腰三角形的面積。
《拋物線求積(ji)法》:研(yan)究了曲線圖(tu)形求積(ji)的問題。
《論螺線》:明確螺線的定義,以及對螺線的計算方法(fa)。導出幾(ji)何級數和(he)算數級數求和(he)的幾(ji)何方法(fa)。
《論錐(zhui)型(xing)體與球(qiu)型(xing)體》:確(que)定由拋物線和雙曲(qu)線其軸旋轉(zhuan)而(er)成的錐(zhui)形體體積,以及橢(tuo)圓繞(rao)其長軸和軸旋轉(zhuan)而(er)成的球(qiu)形體體積。
《數沙者》:專講計算方法和計算理論(lun)的(de)(de)一本著(zhu)作。建立(li)了新(xin)的(de)(de)量級計數法,確定新(xin)的(de)(de)單位,提出(chu)表示任何大量計數的(de)(de)方法。
《平面圖形的平衡或其重心》:是關于力學的最早的科學論著,提出(chu)了杠桿的思想(xiang)。
《論浮(fu)體》:是流體靜力學的第一部專著。
《論(lun)杠桿》:關于杠桿平衡的著作。
除此(ci)以外,阿(a)基米(mi)德還有一篇非常(chang)重要的著作,是(shi)一封給埃拉(la)托斯特尼的信(xin),遺失后重新被發現,后來(lai)以《阿(a)基米(mi)德方法》為名刊行于世(shi),它(ta)主要講研究力學原理(li)去發現問(wen)題的方法。
古代抄本:抄(chao)本A、抄(chao)本B,不幸(xing)的是(shi)這兩份抄(chao)本都已遺失。
收錄著作:《平面圖形的(de)平衡或其重心》、《拋(pao)物線求積(ji)》、《論球和(he)圓(yuan)柱》《圓(yuan)的(de)度量》、《論螺線》、《論浮體》、《圓(yuan)錐體和(he)橢球體》、《數沙者》。
古代抄本:1998年第三份抄本抄本C遺(yi)失后(hou)重新被發現(xian)。
收錄著作:《平(ping)面圖形的平(ping)衡(heng)或(huo)其重心》、《論球和圓柱》、《測圓術(shu)》、《論螺線》、《論浮體》、《方法論》、《十四巧板》。其中前5篇已經從抄本AB承傳了(le)下來,而最(zui)為(wei)珍貴(gui)的是最(zui)后兩篇,這是以前沒有出現過的。
浮(fu)力(li)(li)原理簡(jian)述:物體在液體中所獲得的浮(fu)力(li)(li),等(deng)于(yu)它所排(pai)(pai)出液體的重(zhong)量,即:F=G(式(shi)中F為(wei)物體所受(shou)浮(fu)力(li)(li),G為(wei)物體排(pai)(pai)開液體所受(shou)重(zhong)力(li)(li))。該式(shi)變形可得:
F=G=ρgV
(式中(zhong)ρ為(wei)被排開液(ye)體(ti)密度,g為(wei)當地重力加速(su)度,V為(wei)排開液(ye)體(ti)體(ti)積)
相傳敘拉古赫農王讓工(gong)(gong)匠替他做(zuo)了(le)一(yi)頂純金(jin)的(de)王冠(guan)。但(dan)是在(zai)做(zuo)好后,國王疑心工(gong)(gong)匠做(zuo)的(de)金(jin)冠(guan)并(bing)非純金(jin),工(gong)(gong)匠私吞了(le)黃金(jin),但(dan)又不能破壞王冠(guan),而這頂金(jin)冠(guan)確又與當初(chu)交給金(jin)匠的(de)純金(jin)一(yi)樣(yang)重。這個問題(ti)難倒了(le)國王和諸位大(da)臣。經一(yi)大(da)臣建議,國王請來(lai)阿(a)基米德來(lai)檢驗皇冠(guan)。
最初阿基米(mi)德對這個問題無計(ji)可施。有一天,他在(zai)家洗澡,當(dang)他坐進(jin)澡盆(pen)里時,看到水(shui)往外溢,突(tu)然想(xiang)到可以用測(ce)定(ding)固(gu)體在(zai)水(shui)中(zhong)排(pai)水(shui)量的(de)辦(ban)法,來確定(ding)金冠的(de)體積。他興奮(fen)地跳出(chu)澡盆(pen),連衣服都顧不得穿上就跑(pao)了出(chu)去,大(da)聲喊著“尤(you)里卡!尤(you)里卡!”(ερηκα,意思是(shi)“找到了”。)
他經(jing)過了進一步(bu)的(de)(de)(de)實驗以后,便(bian)來到了王宮,他把王冠和同(tong)等重量的(de)(de)(de)純金(jin)放在盛(sheng)滿水的(de)(de)(de)兩個盆里(li),比較兩盆溢(yi)出(chu)(chu)來的(de)(de)(de)水,發(fa)現(xian)放王冠的(de)(de)(de)盆里(li)溢(yi)出(chu)(chu)來的(de)(de)(de)水比另(ling)一盆多(duo)。這就說明王冠的(de)(de)(de)體積比相同(tong)重量的(de)(de)(de)純金(jin)的(de)(de)(de)體積大,密度不相同(tong),所以證明了王冠里(li)摻進了其他金(jin)屬。
這次試驗的(de)意義遠(yuan)遠(yuan)大(da)過查(cha)出金匠欺(qi)騙國王,阿基米德(de)(de)從(cong)中發現了(le)浮力(li)定律(阿基米德(de)(de)原理):物(wu)體在(zai)液體中所獲得的(de)浮力(li),等于它所排出液體的(de)重量。(即廣為人知的(de)排水法)
杠(gang)(gang)(gang)桿(gan)(gan)原理:滿足下(xia)列三(san)個(ge)(ge)點的(de)(de)系統(tong),基(ji)本(ben)上就(jiu)是杠(gang)(gang)(gang)桿(gan)(gan):支點、施力(li)(li)(li)點、受力(li)(li)(li)點。杠(gang)(gang)(gang)桿(gan)(gan)原理亦稱(cheng)“杠(gang)(gang)(gang)桿(gan)(gan)平衡條(tiao)件”:要使杠(gang)(gang)(gang)桿(gan)(gan)平衡,作用在杠(gang)(gang)(gang)桿(gan)(gan)上的(de)(de)兩個(ge)(ge)力(li)(li)(li)矩(ju)(力(li)(li)(li)與力(li)(li)(li)臂(bei)的(de)(de)乘積)大(da)小必須(xu)相(xiang)等。即(ji):動力(li)(li)(li)×動力(li)(li)(li)臂(bei)=阻力(li)(li)(li)×阻力(li)(li)(li)臂(bei),用公(gong)式(shi)可表達為:
F1×L1=F2×L2
(F1表示動力,L1表示動力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂)
海維(wei)隆(long)王(wang)(wang)又遇到(dao)了(le)一(yi)個棘手的(de)問題(ti):國王(wang)(wang)替埃(ai)及托勒密王(wang)(wang)造(zao)了(le)一(yi)艘船,因為太大太重(zhong),船無法(fa)放進海里,國王(wang)(wang)就對阿基(ji)(ji)米德說(shuo)(shuo):“你連地球都舉得(de)起(qi)來,把一(yi)艘船放進海里應該沒問題(ti)吧(ba)?阿基(ji)(ji)米德叫(jiao)工匠在(zai)船的(de)前后左右安裝了(le)一(yi)套設計(ji)精巧(qiao)的(de)滑車和杠桿。阿基(ji)(ji)米德叫(jiao)100多人在(zai)大船前面,抓住一(yi)根繩(sheng)子(zi),他(ta)讓(rang)國王(wang)(wang)牽動一(yi)根繩(sheng),大船居(ju)然慢(man)慢(man)地滑到(dao)海中(zhong)。國王(wang)(wang)異常高(gao)興,當(dang)眾宣布:“從現(xian)在(zai)起(qi),我要(yao)求(qiu)大家(jia),無論阿基(ji)(ji)米德說(shuo)(shuo)什(shen)么,都要(yao)相(xiang)信他(ta)!”
阿基(ji)米德(de)對于機械的(de)研究源(yuan)自于他在亞歷山大城求學時期(qi),有(you)一天阿基(ji)米德(de)在久旱的(de)尼羅河邊散步,看到農(nong)民提水澆(jiao)地相當費(fei)力,經過(guo)思考(kao)之后(hou)他發(fa)明(ming)了一種利用(yong)螺旋(xuan)作(zuo)用(yong)在水管(guan)里(li)旋(xuan)轉而把水吸(xi)上來(lai)的(de)工(gong)具,后(hou)世的(de)人(ren)叫(jiao)它做“阿基(ji)米德(de)螺旋(xuan)提水器(qi)(qi)”。埃及一直到二千年后(hou)的(de)現代(dai),還有(you)人(ren)使用(yong)這(zhe)種器(qi)(qi)械。這(zhe)個工(gong)具成了后(hou)來(lai)螺旋(xuan)推進(jin)器(qi)(qi)的(de)先祖。
阿基米德非常重視試驗(yan),一生設計、制造了(le)許多儀器和機(ji)械,值得一提的有(you)舉重滑(hua)輪、灌地機(ji)、揚水(shui)機(ji)以及軍(jun)事上用的拋(pao)石機(ji)等。
當時的(de)歐洲,在工程和日常(chang)生活(huo)中,經常(chang)使用(yong)(yong)一些(xie)簡單機械,譬(pi)如:螺絲(si)、滑(hua)車、杠桿、齒輪等,阿(a)基米德(de)花了許多時間去研究,發現了“杠桿原理”和“力矩”的(de)觀念,對于(yu)經常(chang)使用(yong)(yong)工具制(zhi)作機械的(de)阿(a)基米德(de)而言,將理論運用(yong)(yong)到實(shi)際的(de)生活(huo)上是(shi)輕而易舉的(de)。阿(a)基米德(de)極(ji)可能是(shi)當時全世界對于(yu)機械的(de)原理與運用(yong)(yong)了解最(zui)透徹(che)的(de)人。
阿基米德和雅典時期(qi)的(de)科(ke)(ke)學(xue)家有著(zhu)明顯的(de)不同,就是他既重(zhong)視(shi)科(ke)(ke)學(xue)的(de)嚴密性、準確(que)性,要求對每一個問(wen)題(ti)都(dou)進行精確(que)的(de)、合乎(hu)邏(luo)輯的(de)證(zheng)明;又非常(chang)重(zhong)視(shi)科(ke)(ke)學(xue)知識的(de)實(shi)際應用。
阿(a)基米(mi)德在數學上也有著(zhu)極為光輝燦(can)爛(lan)的成就(jiu),特別是在幾何學方面(mian)。
阿基米(mi)德的數(shu)學(xue)思(si)想中蘊涵(han)微積分,阿基米(mi)德的《方法論》中已經“十(shi)分接(jie)近現代(dai)微積分”,這里有對數(shu)學(xue)上(shang)“無(wu)窮”的超(chao)前(qian)研究,貫穿全篇(pian)的則是如何將數(shu)學(xue)模(mo)型(xing)進行(xing)物(wu)理(li)上(shang)的應(ying)用(yong)。
他(ta)所缺的(de)是沒有極限概(gai)念,但其思想實(shi)質卻伸展到17世(shi)紀(ji)趨于(yu)成(cheng)熟的(de)無窮(qiong)小分(fen)析領域里(li)去,預(yu)告了微積分(fen)的(de)誕生。
阿(a)基米(mi)德(de)將歐幾里德(de)提(ti)出的(de)趨(qu)近觀念(nian)作了有效的(de)運用(yong)(yong)。他利(li)用(yong)(yong)“逼近法”算出球面積、球體積、拋物線、橢圓(yuan)面積,后世的(de)數學家依(yi)據這樣的(de)“逼近法”加以發展成(cheng)近代(dai)的(de)“微積分”。阿(a)基米(mi)德(de)還利(li)用(yong)(yong)割圓(yuan)法求得π的(de)值介于(yu)3.14163和3.14286之間(jian)。
另外他(ta)(ta)算(suan)出球的表面(mian)(mian)積(ji)是其內(nei)接最大圓(yuan)面(mian)(mian)積(ji)的四倍,又導(dao)出圓(yuan)柱(zhu)內(nei)切球體(ti)的體(ti)積(ji)是圓(yuan)柱(zhu)體(ti)積(ji)的三(san)分之二,這個定理就刻在他(ta)(ta)的墓碑上。
阿(a)基(ji)米(mi)德研究出螺旋(xuan)形曲線的(de)性質,現(xian)今的(de)“阿(a)基(ji)米(mi)德螺線”曲線,就是因為(wei)紀念他而命名。另外他在《數沙者》一書中,他創造了一套記大數的(de)方法,簡化(hua)了記數的(de)方式。
阿基米(mi)德的(de)幾何著(zhu)作(zuo)是(shi)希臘數(shu)學的(de)頂(ding)峰(feng)。他把歐(ou)幾里得(de)嚴格的(de)推理方法與柏拉圖鮮(xian)艷的(de)豐(feng)富(fu)想象和諧地結合在一(yi)起(qi),達到了至(zhi)善(shan)至(zhi)美(mei)的(de)境界,從而“使(shi)得(de)往后由開普勒、卡瓦列利、費馬、牛頓、萊布尼(ni)茨等人繼續培育起(qi)來的(de)微積分日趨完(wan)美(mei)”。
阿(a)基米(mi)德(de)發展了天(tian)文學測(ce)(ce)量用的(de)十字測(ce)(ce)角器(qi),并制成了一架測(ce)(ce)算太(tai)陽(yang)對向地球角度的(de)儀器(qi)。
阿基米德還曾經(jing)運用水力制(zhi)作一座(zuo)天(tian)象儀,球面上有(you)日、月、星辰、五大行(xing)星。根據記(ji)載(zai),這個(ge)天(tian)象儀不但(dan)運行(xing)精確(que),連何時會發生月蝕(shi)、日蝕(shi)都能加(jia)以預測。
阿(a)基米德(de)還認(ren)為地球可能(neng)是(shi)圓的。晚年阿(a)基米德(de)開始懷疑(yi)地球中心學說,并猜(cai)想地球有可能(neng)繞太陽(yang)轉(zhuan)動,這(zhe)個猜(cai)想一直(zhi)到哥白尼時(shi)代才被人(ren)們提(ti)出來(lai)討論。
阿基米德對數學(xue)和(he)(he)物理(li)(li)的(de)發(fa)展做出(chu)了巨大的(de)貢獻,為社會(hui)進步和(he)(he)人(ren)(ren)類發(fa)展做出(chu)了不可磨(mo)滅(mie)的(de)影響,即使(shi)牛頓和(he)(he)愛因斯坦(tan)也都曾從(cong)他(ta)(ta)身(shen)上汲取過(guo)智慧和(he)(he)靈(ling)感,他(ta)(ta)是(shi)“理(li)(li)論天(tian)(tian)才(cai)與實(shi)驗天(tian)(tian)才(cai)合(he)于一人(ren)(ren)的(de)理(li)(li)想化身(shen)”,文藝復興時期的(de)達芬奇和(he)(he)伽(jia)利略等(deng)人(ren)(ren)都拿他(ta)(ta)來(lai)做自己的(de)楷模。