阿基米德真的可以撬动地球吗?

  • 关于阿基米德“撬动地球”的说法,很可能是个以讹传讹的结果。

阿基米德是古希腊著名的数学家、物理学家、天文学家、发明家和工程师,他被公认为是古代最伟大的科学家和数学家之一。

说起阿基米德,我们耳熟能详的不外乎两个故事:

第一个是阿基米德在洗澡时发现了浮力原理,他利用这个原理测出了国王黄金王冠的体积,经过计算,发现金匠在打制王冠时往里掺了假。

(阿基米德发现浮力原理)

第二个就是阿基米德的那句名言:如果给我一个支点,我就能撬动地球。

阿基米德的科学成果远不止这两项,除了数学和几何学方面的诸多贡献外,他还是阿基米德螺旋的发明者,当时希腊的水手们利用这个发明来抽取船舱底部的积水。

(阿基米德螺旋)

阿基米德还发明了利用凹面镜来反射阳光进行聚焦,对了抵抗强大罗马军团的海军,他组织亚历山大的男女老幼拿着家里的镜子走上城墙,将太阳光集中反射到敌人的船帆上,焚毁了罗马军团的战舰,逼退了敌人的进攻。

(意大利佛罗伦萨创作于1600年壁画,展示阿基米德的镜子被用来烧毁罗马军舰)

阿基米德还是滑轮与滑轮组的发明者,这些滑轮组可以帮助希腊的水手们搬运很重的货物。学过中学物理的朋友们都知道,滑轮与滑轮组利用的就是杠杆原理。

(一个木制的滑轮组)

阿基米德于公元前287年出生在古希腊西西里岛的一个贵族家庭,他的父亲就是一名数学家和天文学家。阿基米德自幼就热爱数学,年轻时他师从数学家欧几里得,奠定了日后从事数学和科学研究的基础。

  • 关于记载阿基米德成就的著作,存世的只有两部。

1906年,丹麦语言学家和历史学家约翰·路德维希·海贝格教授在君士坦丁堡一个修道院图书馆里,发现了一本174页山羊皮的羊皮卷,上面有据称是公元13世纪抄写的阿基米德数学手稿。这本不完整的手稿被称为“Archimedes Palimpsest”,其中记载了阿基米德的浮力原理,并没有黄金王冠的故事。因此有人质疑关于王冠称重的故事是有人根据阿基米德浮力原理杜撰出来的,质疑者认为以公元前2世纪的测量条件,阿基米德几乎不可能精确地测量出王冠中到底掺杂了多少银子。

(记载了阿基米德浮力原理的“Archimedes Palimpsest”手稿)

另一本记载着阿基米德科学理论的书是公元4世纪希腊数学家帕普斯的著作《亚历山大的帕普斯》,这本共八卷《数学概要》除了少数丢失外,其余的大部分都有幸保存下来。它涵盖了包括几何、休闲数学、立方体加倍、多边形和多面体等在内的广泛主题。

(亚历山大的帕普斯《数学概要》译本)

《数学概要》的第8卷中讲述了力学、重心的性质和一些力学的原理。其中就有阿基米德最著名的一句话:“如果给我一个支点和站立的地方,我可以撬动世界”。

值得注意的是,阿基米德本人的著作并没有任何流传下来,关于他论文的手稿是用古希腊语写的,而所有关于阿基米德的理论都是由其他数学家在他们的著作中加以引述后才为世人所知,然后经过几轮翻译才在西方国家中流传开来。

阿基米德本人到底有没有说过这句话?他说的到底是“地球”还是“世界”?这些都是存疑的地方

至少有一点可以肯定,阿基米德本人并不是杠杆的发明者,他如果真说过类似的话,那也是他希望借此说明杠杆在力学中的作用。阿基米德是一位严谨的数学家和物理学家,不是诗人,他并非真想去“撬动地球”。

(1824年在伦敦出版的“ 力学杂志”的版画)

  • 阿基米德在几何学方面有卓越的贡献,在当时,他知道地球是一个球体吗?

最早关于地球“是一个球体”的概念,可查证的记录始于公元前6世纪古希腊哲学,直到公元前3世纪,在希腊天文学中它还只是个推测性的问题,那时候没有人真正证实地球就是一个球体。

公元前3世纪,亚历山大图书馆的首席图书管理员、数学家、天文学家和地理学家埃拉托色尼Eratosthenes创立了地理学科。他通过对比中午太阳在两个距离已知的南北距离的角度,计算出地球的周长,从而论证地球是个球体。埃拉托色尼计算出地轴倾斜角度,制作出科学的年表,他计算出一年365天,每四年就有一次366天的闰年。

埃拉托色尼的许多计算结果在今天看来并不准确,有些甚至相差甚远。但鉴于他在地理学上的奠基地位,埃拉托色尼被称为“地理之父"。

(“地理之父"埃拉托色尼)

埃拉托色尼是阿基米德的好朋友,从这个角度看,我们有理由相信阿基米德受其影响,也会同意“地球”这样一个概念。正如前文所述,由于当时没有人实际证明地球是一个圆的球体,加上阿基米德本人没有著作留存于世,所以我们并不能证明“阿基米德口中”要撬动的是“地球”而不是“世界”。

现在再去计算阿基米德到底需要一根多长的棍子、把支点选在哪儿才能“撬动地球”,是完全没有必要的无聊之举了。

(油画《阿基米德的思考》)

或许,你觉得我写下这些文字,来讨论这句话的真假,也是纯属无聊?

你通过这篇文字了解到阿基米德“撬动地球”背后的故事,了解科学的发展历史,这便是值得的。