【科學家小傳系列】 不是只有裸奔的阿基米德

發布日期:2022/04/19
正在使用圓規的阿基米德畫像

阿基米德(公元前287年—公元前212年)為古希臘有名的哲學家、物理學家、數學家,同時也是工程師。

關於阿基米德的事蹟大家應該最耳熟能詳的,就是真假皇冠的判別的故事,甚至很多人會只記得「裸奔」兩個字。

但其實阿基米德在很多領域上都有很多重要的發明以及發現,使得很多人認為他是除了牛頓以外,世上最偉大的科學家;更有人認為他是史上最偉大的三個數學家之一(另外兩個人是牛頓與高斯)!

出身

在公元前287年,阿基米德出生在古希臘西西里島東南端的敘拉古城,在當時希臘已經逐漸式微,政治、經濟以及文化中心都逐漸轉移到埃及的亞歷山大城。而在義大利半島上,也有新興的羅馬帝國,而阿基米德就是在這種新舊勢力交替的世代中誕生,敘拉古城也因為夾在眾多勢力之中,成為多國的角逐地。

求學

阿基米德的父親是天文學家以及數學家,因此受到父親的影響,使得阿基米德在小的時候就非常喜歡數學。

看到了阿基米德的天分,於是父親便在阿基米德九歲的時候將他送到亞歷山大城裡跟著很多有名的數學家學習,其中也包括了有名的幾何學大師-歐幾里得,因此奠定了他之後從事科學研究的基礎。

其實看了幾個科學家的生平到這裡會發現一件事情,幾乎所有有名的科學家都有跟著名師學習!可見慎選老師的重要性啊!

經過了多年的求學過後,阿基米德最後選擇回到敘拉古城。

回國後的阿基米德受到國王的賞識,也常常與大臣們討論國事以及學術研究,不愁吃穿(?)的生活也讓阿基米德能夠專心從事科學研究,也因此讓阿基米德在後續的十年內在機械、物理甚至是數學上都有非凡的成就。

研究與科學上的貢獻

關於阿基米德的事蹟,從小聽到大最經典的莫過於是國王找他判別皇冠的真假了。

國王在當時明瞭阿基米德的成就後,出了一個難題給他:「在不能夠把皇冠鎔掉或是拆解的情況之下,要怎麼樣能夠知道皇冠是不是純金打造的?」阿基米德為了這個難題困擾了非常久。

直到有這麼一天他洗澡的時候,看到身體泡到水中,水溢出浴缸,便想到了:「浴缸中溢出的水會和我的身體的體積是相等的,如果我用和皇冠一樣等重的黃金都丟到水裡面,如果體積溢出不一樣多的話就表示皇冠是有摻其他金屬的!」

於是就不顧自己身上到底有沒有穿衣服,就開開心心的在街上裸奔(大誤)。

後來阿基米德將這個發現總結,進一步地提出了浮力理論,也就是在國中理化跟高中物理裡面所提到的內容囉!

雖然說槓桿原理並不是阿基米德所發現的,但是將槓桿原理還有簡單機械的內容運用在機械上,阿基米德功不可沒。也因此阿基米德有一句最有名的話:「給我一個支點,我可以舉起整個地球。」

其實真的要說,阿基米德在數學上的貢獻比物理上的貢獻還要多了許多,雖然當時對於無理數以及圓周率都所知不多,但是阿基米德整理了球與圓柱的體積以及面積的關係,讓球與圓柱的體積以及面積的公式呼之欲出。

另外,阿基米德也使用了近似法,近乎推出了圓周率的值:「任何一個圓周與它的直徑的比小於三又七分之一而大於三又七十一分之十。」,阿基米德所使用的逼近法,更被後世的數學家用以發展為現代的「微積分」。

甚至在極座標中最有名的「螺線」亦是阿基米德當時所提出來的,後續這種螺線則被命名為「阿基米德螺線」。相較於上述幾個比較有名的數學例子,其實像是各位讀者在三角函數中所學到的海龍公式,其實也是阿基米德的研究成果呢!

戰爭的貢獻

雖然說阿基米德看起來比較像是研究理論的數學家以及物理學家,但阿基米德在當時羅馬古城隊敘拉開戰時,可是提供非常多的工程防禦武器!

說到這裡又得來講一下背景了,雖然說敘拉是各國家的角逐之地,但是其實敘拉是比較靠向羅馬帝國,這樣問題就來了,為什麼靠向羅馬帝國的敘拉,會被羅馬帝國攻打呢?

因為當敘拉原本的國王去世後,新的國王上任時,立刻向北非的迦太基靠攏,因為在當時北非的迦太基大敗了羅馬帝國(就是典型的見風轉舵的意思啦!),沒想到引起羅馬帝國的不爽,決定要攻打敘拉。

阿基米德看到國事危急,因此決定挺身而出建造許多防禦機器抵抗羅馬帝國的攻勢,讓羅馬帝國吃足了大虧。

羅馬帝國發現硬攻實在打不下敘拉,所以最終採取「斷糧」的政策,這個政策其實也讓阿基米德束手無策(畢竟他也只是個科學家啊),於是公元前212年敘拉古終於被羅馬軍隊攻陷。

而相傳,當時羅馬帝國攻陷敘拉時,阿基米德還在他自家住宅裡研究幾何圖形,即便當士兵進入他家後不小心踩壞了他正在研究的圖形,他還對士兵破口大罵:「站開些,別踩壞我的圖形!」

此時對於一個戰士來說真的是孰可忍孰不可忍,於是就這麼的拔刀斬殺了阿基米德,這位偉大的數學家暨物理學家就過世了QQ。

結語

阿基米德的手稿,因為戰亂的時代幾乎都已經失傳了,只留下少部分的資料跟內容。

不過,如果其實真的要說,如果讓阿基米德再活久一點的話,相信一定還會有更多而且更高的成就的!

其實阿基米德有非常非常多的貢獻,絕對不只有裸奔這個事情好嗎XDDD?希望讀者可以藉由這一次的介紹更了解偉大的數學家暨物理學家還有工程師,阿基米德唷!

參考文獻

科學名人堂-阿基米德,URL:http://www.bud.org.tw/museum/s_star11.htm

維基百科-阿基米德,URL:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%98%BF%E5%9F%BA%E7%B1%B3%E5%BE%B7

阿基米德的數學成就與方法,URL:http://www.mathdb.org/articles/archimedes/c_archimedes.htm#Bk05

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