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《數理化通俗演義》作者:梁衡

1樓 七海八千代 2024-4-10 03:56
2樓 七海八千代 2024-4-10 03:57
第一回 洞庭湖邊屈原問天 金字塔下泰氏說地
 
  ——宇宙是什麼?
 
 
 
  第二回 聰明人喜談發現 蠻橫者無理殺人
 
  ——無理數的發現
 
 
 
  第三回 舉手揚沙欲塞宇宙 立竿見影可測地周
 
   ——人類第一次測量地球
 
 
 
  第四回 赤身裸體長街狂奔 一對好友海邊爭論
 
  ——比重與浮力的發現
 
 
 
  第五回 推動地球不費吹灰力 橫掃勁敵方知科學威
 
  ——槓桿原理的發現
 
 
 
  第六回 老弱婦孺齊上陣 一面鏡子退千軍
 
  ——凹面鏡聚光作用的妙用
 
 
 
  第七回 秀才見兵 有理說不清 敵酋來訪 芳草掩哲人
 
  ——一個科學家的墓碑
 
 
 
  第八回 八龍舉首報地動 一騎飛至判真偽
 
  ——世界上第一台地動儀的誕生
 
 
 
  第九回 華燈熠熠受宴威 陰霧慘慘愚受驚
 
  ——關於月蝕的一次預報
 
 
 
  第十回 割圓不盡 十指磨出血 周率可限 青史標美名
 
  ——圓周率是怎樣算出來的?
 
 
 
  第十一回 無名僧 天台山上收高徒 智和尚 一把尺子量北斗
 
  ——世界上第一次實測子午線
 
 
 
  第十二回 黑漆漆 長夜待明幾點寒星 怯生生 新說初出一位巨人
 
  ——日心說的創立
 
 
 
  第十三回 砸碎天球探尋無窮宇宙 以身燃火照亮後人道路
 
  ——一位科學家的殉難
 
 
 
  第十四回 幾聲犬吠 絞架上死鬼失蹤 一豆青燈 地窖內活人無聲
 
  ——第一部人體解剖書的出版
 
 
 
  第十五回 說真話 又一偉人被燒死 擺事實 生理科學終問世
 
  ——血液循環的發現
 
 
 
  第十六回 恍當一聲 千年聖人被推翻 寥寥數語 滿座論敵皆無言
 
  ——自由落體定律的發現
 
 
 
  第十七回 撥雲望月 天上原來沒有天 衣錦還鄉 明人也會做蠢事
 
  ——望遠鏡的發明
 
 
 
  第十八回 大主教家中宴遠客 伽利略羅馬上大當
 
  ——日心說又一次遭禁止
 
 
 
  第十九回 施巧計巨人再寫新巨著 弄是非主教又出壞主意
 
  ——力學、天文學巨著《對話》的問世
 
 
 
  第二十回 假悔罪 地球其實仍在轉 真宣判 冤獄一定二百年
 
  ——科學史上最大的一起迫害案
 
 
 
  第二十一回 佛羅倫薩 意公爵難堪 勒根斯堡 德皇帝受驚
 
  ——大氣壓強的發現
 
 
 
  第二十二回 恨未能觀天窮底 第谷氏臨終相托
 
        死盯住火星不放 開普勒出奇制勝
 
  ——開普勒第一、第二定律的發現
 
 
 
  第二十三回 智達宇宙 有權立法束眾星 貧病一身 無錢餬口死他鄉
 
  ——開普勒第三定律的發現
 
 
 
  第二十四回 千里投書 億萬里外獵新星 百年假說 一夜之間變成真
 
  ——海王星的發現
 
 
 
  第二十五回 河邊一夢 繁星點點指坐標 船上一覺 幾個數字縛海盜
 
  ——直角坐標系的創立
 
 
 
  第二十六回 無形學院研究無形物 有識之人腳下有新路
 
  ——波義耳定律、化學科學的確立
 
 
 
  第二十七回 蘋果月亮 天上地下一個樣 痴男傻女 你東我西難成雙
 
  ——萬有引力定律的發現
 
 
 
  第二十八回 胡克妒賢 皇家學會大失策 哈雷識貨 又當伯樂又賺錢
 
  ——萬有引力定律的公佈
 
 
 
  第二十九回 門縫裏 牛頓玩弄三稜鏡 小旅店 歌德細看少女郎
 
  ——顏色本質的第一次突破
 
 
 
  第三十回 崇上帝 巨人甘心當僕人 入歧途 半生聰明半生愚
 
  ——神是第一推動的妄說
 
 
 
  第三十一回 濡沫相依兄妹深情凝遙夜 度曲為業歌舞妙手擷新星
 
  ——天王星的發現
 
 
 
  第三十二回 窮夫妻吵架 一腳踢出新紡車 智瓦特發憤 廿年造成蒸汽機
 
  ——引起世界工業革命的兩項大發明
 
 
 
  第三十三回 舊學說 百年統治終破產 新原理 一時沉埋永放光
 
  ——質量守恆定律的發現
 
 
 
  第三十四回 絕聰明 揮毫落紙成魔方 最勇敢 舉手向天攫雷電
 
  ——電的本質的發現
 
 
 
  第三十五回 一條蛙腿抽動引起風波 兩位能人鬥法各顯神通
 
  ——電壓的發現
 
 
 
  第三十六回 浪子回頭 皇家學院得奇士 功夫到處 元素家族添新丁
 
  ——鉀、鈉等新元素的發現
 
 
 
  第三十七回 惜人才 戴伯樂收高徒 妒新秀 法拉第遭白眼
 
  ——電磁感應的發現
 
 
 
  第三十八回 茶壺煮餃子笨女婿失去講座,實驗加方程物理學登上高峰
 
  ——電磁理論的創立
 
 
 
  第三十九回 忽辭世短命人發現電磁波,見訃告有志者發明無線電
 
  ——電磁波的發現和使用
 
 
 
  第四十回 千年夢石頭變金曾何見,一朝點破原子本性各同
 
  ——原子論的創立
 
 
 
  第四十一回 孤軍深入化學不幸陷困境,天降奇兵物理仗義助其功
 
  ——光譜分析法的創立
 
 
 
  第四十二回 踏破鐵鞋得來卻在故紙里,種瓜得豆辛苦終會有收成
 
  ——惰性氣體的發現
 
 
 
  第四十三回 運籌帷握一副彩牌定乾坤,決勝千里三國學人拜下風
 
  ——元素周期律的發現
 
 
 
  第四十四回 一聲霹靂滿面鮮血高呼勝利,萬貫資財終生發明全留後人
 
  ——強力安全炸藥的發明
 
 
 
  第四十五回 小醫生扣響物理大門,啤酒匠發現科學定理
 
  ——能量守恆和轉化定律的發現
 
 
 
  第四十六回 略施法術鋼鐵竟能作人語,費盡心機棉線也會放光明
 
  ——電燈的發明
 
 
 
  第四十七回 看門人推門闖進小王國,磨鏡翁窺鏡發現微生物
 
  ——微生物的發現
 
 
 
  第四十八回 求佳人 才子喜得賢內助,攻化學 醫學卻展新前程
 
  ——微生物學的確立
 
 
 
  第四十九回 五年環球先從自然探得實際,六個便士只向爸爸買點時間
 
  ——進化論的創立
 
 
 
  第五十回 飛鴻一葉華萊士已着先鞭,擲筆三嘆達爾文欲棄前功
 
  ——進化論的發表
 
 
 
  第五十一回 亂紛紛 大主教口濺飛沫,鐵錚錚 小鬥犬力挫讕言
 
  ——進化論的傳播
 
 
 
  第五十二回 螢光一閃 揭開物理新紀元,照片一張 掀起報界千層浪
 
  ——X射線的發現
 
 
 
  第五十三回 錯中錯卻見真成果,新發現又有新犧牲
 
  ——天然「放射性」的發現
 
 
 
  第五十四回 奇女子 異國他鄉求真理,好伴侶 濡沫相依攻難關
 
  ——鐳的發現(上)
 
 
 
  第五十五回 願將事業作愛子,卻看名利如浮雲
 
  ——鐳的發現(下)
 
 
 
  第五十六回 巧設計 是光是電見分曉,細測算 質量電量全找到
 
  ——電子的發現
 
 
 
  第五十七回 悄然無聲 張原子變成李原子,喜報忽至 化學獎卻送物理人
 
  ——原子蛻變的發現
 
 
 
  第五十八回 茫茫太陽系 皆是小原子,小小原子內 卻有太陽系
 
  ——原子核的發現
 
 
 
 
  第五十九回 晴空裏飄來一朵烏雲,死水上吹起一陣清風
 
  ——量子論的產生
 
 
 
  第六十回 小實驗捅破舊理論,巧裁縫難補百衲衣
 
  ——以太說的被否定
 
 
 
  第六十一回 天馬行空 小職員發表高論,價值連城 短論文裝備大軍
 
  ——狹義相對論的創立
 
 
 
  第六十二回 太陽作證 相對論顛撲不破,納粹逞凶 科學家流落異國
 
  ——廣義相對論的創立
 
 
 
  第六十三回 王子追電子 探得微觀新奧秘,數學加物理 辟出力學新體系
 
  ——量子力學的創立
 
 
 
  第六十四回 戰亂將起 實驗室已難平靜,為淵驅魚 科學家雲集美國
 
  ——原子核裂變的發現
 
 
 
  第六十五回 憂蒼生 科學家上書大總統,傳佳音 航海者登上新大陸
 
  ——第一個原子反應堆的誕生
 
 
 
  第六十六回 苦幹三年 兩顆炸彈製成功,悔恨萬分 一紙建議致慘禍
 
  ——原子彈的爆炸
 
 
 
  第六十七回 一念之間 救活千萬人,十年接力 功到自然成
 
  ——抗菌素的發現
 
 
 
  第六十八回 嚴師長 聲色俱厲教學子,慈老翁 語重心長勉後人
 
  ——條件反射學說的創立
 
 
 
  第六十九回 黃碗豆綠碗豆 孟德爾詳察父和子
 
        紅果蠅白果蠅 摩爾根細究雌與雄
 
  ——遺傳學說的創立
 
 
 
  第七十回 破密碼 遺傳謎底終揭曉,大溶合 科學深處無疆界
 
  ——生命科學的發展
 
 
 
  第七十一回 究方法 說書人試談相似論,論精神 有志者不屈事竟成
 
  ——結束
3樓 七海八千代 2024-4-10 03:57
第一回
洞庭湖邊屈原問天,金字塔下泰氏說地
 
——世界是什麼?  大約公元前四世紀的時候,我國南方的楚國是一塊美麗富饒、文化發達的地方。源遠流長的湘江碧波粼粼,漁夫們長篙扁舟,在撒網垂釣。高高的巫山,竹木青青,雲靄漫漫,山寨中的人們穿着鮮麗的衣服,扮着各種神鬼,載歌載舞。我們的祖先,從北京周口店的山頂洞裏走出來已四十多萬年了,他們對當時那個世界已經積累了許多豐富的知識。
 
 
 
  這天湘江邊走來一個人,他瘦長的個子,清瞿的臉龐,眼神里現出一種莊嚴的沉思。他腰佩長劍,頭戴高高的帽子,身着齊腳的長袍。這個人穿過齊腰深的白艾,踏着岸邊的蘭草。他那明亮的目光掃過天邊的白雲,掃過江面遠處的煙波,邊走邊吟誦起來:
 
 
 
  遂古之初,誰傳道之?
 
  上下未形,何由考之?
 
  冥昭瞢暗,誰能極之?
 
  馮翼惟象,何以識之?
 
  明明暗暗,惟時何為?
 
  陰陽三合,何本何化?
 
 
 
  圜則九重,孰營度之?
 
  惟茲何功,孰初作之?
 
  斡維焉系,天極焉加?
 
  八柱何當,東南何虧?
 
  九天之際,安放安屬?
 
  隅隈多有,誰知其數?
 
 
 
  天何所沓,十二焉分?
 
  日月安屬,列星安陳?
 
  出於湯谷,次於濛汜,
 
  自明及晦,所行幾里。
 
  夜光所德,死則又育,
 
  厥利維何,而顧菟在腹?
 
  ……
 
 
 
  九州安錯,川谷何洿?
 
  東流不溢,孰知其故?
 
  ……
 
 
 
  這歌的大意是: 
 
 
 
  那遠古渺茫的情形啊, 
 
  是誰來將它傳道? 
 
  那時天地本沒有成形啊, 
 
  又是誰將它查考? 
 
 
 
  渾渾沌沌啊,晝夜不分, 
 
  可怎去將它的根由尋找? 
 
  一團熱氣啊,籠罩四方, 
 
  又怎去將它的面目研討? 
 
 
 
  天明天黑啊,暮來朝去, 
 
  為甚麼這樣交換,沒完沒了? 
 
  陰陽二氣啊,攙合無窮, 
 
  那是源頭?那是末梢? 
 
 
 
  圓圓的天啊,高達九層, 
 
  是誰來設計,誰來畫稿? 
 
  何等雄偉啊,這樣的工程, 
 
  是誰來修建,誰來督造? 
 
 
 
  斗轉星移啊,是甚麼將它們系住? 
 
  天的軸心啊,怎樣來將它安牢? 
 
  八根巨柱啊,怎樣撐起這面天空? 
 
  東南方向啊,卻為甚麼向下傾倒? 
 
 
 
  天上九個廣闊的區域啊, 
 
  它們伸向何方,在哪兒終了? 
 
  各個區域裏無數的角落, 
 
  到底多少,我該向誰去請教? 
 
 
 
  這天穹怎麼會合成一個整塊啊, 
 
  黃道十二區,是誰劃分得這樣巧? 
 
  這日月怎麼會懸在半空? 
 
  星羅棋佈,是誰安排得這樣好? 
 
 
 
  太陽啊,早晨從東方的湯谷起身, 
 
  晚上到遙遠的蒙水邊歇腳。 
 
  就這樣從天亮走到天黑, 
 
  這一天的行程有多少里之遙? 
 
 
 
  月亮啊,有甚麼奇怪的本領? 
 
  月初昏黑,月中又容光閃耀? 
 
  它要幹甚麼啊,這樣好笑: 
 
  將一隻兔子在懷中緊緊地摟抱? 
 
  …… 
 
 
 
  大地啊,誰將你這樣安放, 
 
  河谷啊,為什麼深深池陷落? 
 
  百川啊,日夜東流不肯停歇, 
 
  大海啊,你怎麼總是喝不飽? 
 
  …… 
 
 
 
  這人就是我國偉大的詩人屈原,以上吟的就是他的《天問》。他在這篇名著中一口氣提了172個問題,涉及了天文地理、日月星辰。 一千多年以後,我國中唐時期又一位大詩人柳宗元與屈原的思想發生共鳴,相似的遭遇驅使他揮筆寫出《天對》,探討了宇宙的起源和構成,有力地批駁了神靈創世說,成為我國科學發展史上的兩顆啟明星,這是後話。
 
 
 
  就在屈原嘆問蒼天前不久,地中海的兩岸又是另一番景象。那裏有一個和我國一樣古老的國家——埃及。碧藍的天空下是一片金黃的沙漠,尼羅河浩浩蕩蕩地向北流去,兩岸留下厚厚的淤泥。幾座由大石條疊成的金字塔,矗立在沙漠中直接雲霄。大地啊,是這樣的平坦,人們的思想也在馳騁翱翔。這時在金字塔下有一小群人,他們席地而坐,圍成一個小圓圈,幾把陶壺,一些碎肉。人們手裏拿着樹枝折成的小棍在地上劃着,嘴裏吃着,說着。他們可說是世界上最古老的一群科學家,其中不少人是從希臘來到這裏的,經常這樣談天說地,討論問題。這時一個叫泰勒斯(約公元前624-547)的人站起來說:「我認為這地就像一個菜碟子一樣,平平的,圓圓的,整年整月地在空中轉着,太陽、月亮、星星都在圍着它動。」這時,另一個叫亞諾芝曼德的人立即反對:「不,大地是一個長筒子,筒底的直徑是筒高的三分之一,筒的四周空氣有相等的壓力,所以它總是懸在空中。太陽一曬,地上的泥水就起泡,泡里出來魚,魚又變成人。」他還沒說完,又有人發言:「我認為一切都是氣組成的,我們手摸着的是氣,吸的是氣,人心也是空氣一團。」「……不對,不對,世界是水組成的,你看,尼羅河裏不能沒有水,莊稼少不了水,人更要喝水……。」他們就是這樣爭着,吵着,提出許多問題,想出許多解釋,可是誰也說服不了誰。
 
 
 
  真的,那高高的天空,茫茫的星漢,無邊的大地,到底有多少奧秘?這世界上萬物的變化有沒有個規律?人們既然提出了問題,自然會找見答案的。且聽我們將這些故事一個個地慢慢說來。 
4樓 七海八千代 2024-4-10 03:58
第二回
聰明人喜談發現,蠻橫者無理殺人
 
——無理數的發現  上回說到泰勒斯與一群人在金字塔下議論,到底世界是甚麼。有的說是水,有的說是氣。不料更有怪者,數年後他的一個學生卻說世界是「數」。這個學生叫畢達哥拉斯(前572-492)。當他在希臘出生的時候,東方的釋迦牟尼正在印度講佛,中國的孔子正在春秋各國講道。
 
 
 
  畢達哥拉斯從小就極聰明,一次他背着柴禾從街上走過,一位長者見他那捆柴禾的捆法與別人不同,便說「這孩子有數學奇才,命該成為一個大學者。」他聞聽此言,便摔掉柴捆南渡地中海到泰勒斯門下去求學。真是名師出高徒,畢達哥拉斯本就極聰慧,經泰勒斯一指點,當時許多數學難題在他的手下便迎刃而解。比如,他證明了三角形的內角和等於180度; 算出你要用瓷磚鋪地,則只有用正三角、四角、六角三種正多角磚才能剛好將地鋪滿;證明了世界上只有五種正多面體,即:4、6、8、12、20面體。他還發現了奇數、偶數、三角數、四角數、完全數、友數、直到畢達哥拉斯數。但他最偉大的成就要算是發現了後來以他的名字命名的畢達哥拉斯定理(勾股弦定理)。即:以直角三角形兩直角邊為邊長的正方形的面積之和等於以斜邊為邊長的正方形的面積:a2+b2=c2。據說,這是當時畢達哥拉斯在寺廟裏見匠人用方磚鋪地,常要計算面積,於是便發明了此法。
 
 
 
  這定理是提出來了,用起來也確實方便,但是怎麼從理論上加以證明呢?
 
 
 
  正是:
 
 
 
  畢氏無心一道題,費盡後人多少力。
 
 
 
  自從這個定理問世以來,東西方不知有多少數學家來設法證明,真是百花齊放,各有所妙。這都是後話。我國在清朝初年有一位數學家叫梅文鼎(1633-1721),他發明的一種證法卻極簡便,只需用一張硬紙,剪上幾刀,一併就知,列位如有興趣不妨一試。
 
 
 
  再說這畢達哥拉斯將那數學知識運用得純熟之後,覺得這實在是一套了不得的本事,不能只滿足於用數來算題解題,於是他要試着從數學擴大到哲學,用數的觀點去解釋一下世界。經過一番刻苦實踐,他提出「凡物皆數」,數的元素就是萬物的元素,世界是由數組成的,世界上的一切沒有不可以用數來表示的,數本身就是世界的秩序。畢達哥拉斯還在自己的周圍建立了一個青年兄弟會,入會者都要宣誓不把知識泄露給外人,這樣他才肯向他們傳授數學。可見當時才萌芽的數學是多麼神秘。畢達哥拉斯死後大約50年間,他的門徒們把這種理論加以研究發展,形成了一個強大的畢達哥拉斯學派。
 
 
 
  這天,學派的成員們剛開完一個學術討論會,正坐着遊船出來領略一下山水風光,以驅散一天的疲勞。這地中海海濱,藍色的海灣環抱着品都斯山;長長的希臘半島伸進海面,就像明亮的鏡子上鑲着一粒珍珠。這天,風和日麗,海風輕輕吹來,盪起層層波浪,大家心裏好不高興。一個滿臉鬍子的學者看着廣闊的海面興奮地說:「畢達哥拉斯先生的理論一點不錯,你們看這海浪一層一層,波峰波谷,就好像奇數、偶數相間一樣,世界就是數字的秩序。」「是的,是的。」這時一個正在搖槳的大個子插進來說:「就說這小船和大海吧。用小船去量海水,肯定能得出一個精確的數字。一切事物之間都是可以用數字互相表示的。」
 
 
 
  「我看不一定。」這時船尾的一個學者突然發話了,他沉靜地說:「要是量到最後,不是整數呢?」
 
 
 
  「那就是個小數。」
 
 
 
  「要是這個小數既除不盡,又不能循環呢?」
 
 
 
  「不可能,世界上的一切東西,都可以相互用數直接準確地表達。」
 
 
 
  這時,那個學者以一種不想再爭辯的口氣冷靜地說:「並不是世界上一切事物都可以用我們現在知道的數來互相表示。就以畢達哥拉斯先生研究最多的直角三角形來說吧,假如是等腰直角三角形,你就無法用一個直角邊準確地量出斜邊來。」
 
 
 
  這個學者叫希帕索斯,他在畢達哥拉斯學派中是一個聰明、好學、很有獨立思考能力的青年數學家。今天要不是因為爭論,還不想發表自己這個新見解呢。那個搖槳的大個子一聽這話就停下手來大叫着:「不可能,不可能,先生的理論置之四海皆準。」希帕索斯眨了眨一雙聰明的大眼,伸出兩手,用兩個虎口比成一個等腰直角三角形說:
 
 
 
  「如果直邊是3,斜邊是幾?」
 
 
 
  「4」
 
 
 
  「再準確些?」
 
 
 
  「4.2」
 
 
 
  「再準確些?」
 
 
 
  「4.24」
 
 
 
  「再準確些呢?」
 
 
 
  大個子臉漲得緋紅,一時答不上來。希帕索斯說:「你就再往後數上十位、二十位也不能算是最精確。我演算了很多,任何等腰直角三角形的一邊與斜邊都不通約,都不能用一個精確的數字表示。」這話像一聲晴天的霹靂,這是多麼反常啊!全船立即響起一陣怒吼:「你敢違背畢達哥拉斯先生的遺言,敢破壞我們學派的信條!敢不相信數字就是世界!」希帕索斯這時倒十分冷靜,他說:「我這是個新的發現,就是畢達哥拉斯先生在世也會獎賞我的。你們可以隨便去驗證。」可是人們不聽他說,憤怒地喊着:「叛逆!叛逆!先生的不肖門徒。」
 
 
 
  「打死他!打死他!」大鬍子衝上來,當胸給了他一拳。希帕索斯抗議着:「你們無視科學,你們竟這樣無理!」「捍衛學派的信條永遠有理。」這時大個子也衝過來,猛地將他抱起:「我們給你一個最高的獎賞吧!」說着就把希帕索斯拋進了海里。藍色的海水很快淹沒了他的軀體,吞沒了他的聲音。這時,天空飄過幾朵白雲,海面掠過幾隻水鳥,靜靜的遠山綿延起伏,如一道屏風。一場風波過後,這地中海海濱又顯得那樣寧靜。
 
 
 
  科學史就這樣揭開了序幕,但卻是一幕悲劇。
 
 
 
  魯迅先生說:悲劇就是將人生極有價值的東西,毀滅給人看。一個很有才華的數學家就這樣被奴隸專制制度的學閥們毀滅了。但是這倒真使人們看清了希帕索斯的思想的價值。這次事件後,畢達哥拉斯學派的成員們確實發現不但等腰直角三角形的直角邊無法去量斜邊,圓的直徑也無法去量盡圓周,那個數字是3.14159265358979...更是永遠也無法精確的。慢慢地,他們後悔了,後悔殺死希帕索斯的無理行動。他們漸漸明白了,明白了直覺並不是絕對可靠的,有的東西必須靠證明;他們明白了,過去他們所認識的數字0、 自然數等有理數之外,還有一些無限的不能循環的小數,這確實是一種新發現的數——應該叫它「無理數」。這個名字反映了數學的本來面貌,但也真實記錄了畢達哥拉斯學派中的學閥的蠻橫無理。
 
 
 
  正是:
 
 
 
  科學史才揭序幕,科學家便有犧牲。
5樓 七海八千代 2024-4-10 03:58
第三回
舉手揚沙欲塞宇宙,立竿見影可測地周
 
——人類第一次測量地球  還接上回說起。自從地中海邊發生的那件因為爭論無理數而釀成的悲劇之後,大約又過了一百多年,到公元前338年的時候,希臘北方有一個馬其頓王國逐漸強大起來,並控制了希臘。到公元前334年,馬其頓國王亞歷山大發動遠征。十年間,便佔領了東到印度,南到埃及的廣大領域。 這位國王為了炫耀自己的武功,便在地中海岸的尼羅河口修建了一座港口城市,取名亞里山大里亞。
 
 
 
  亞歷山大死後,馬其頓王國立即一分為三。到公元前305年時, 埃及托密勒王朝興起,國王托密勒一世大力擴建城市,網羅人才,很快使這裏成為當時世界上最大的都市和科學中心。城內建有一百尺寬的馬路、豪華的廣場、花園、噴水池、體育場.特別還建了一個亞里山大里亞博物院,包括了圖書館、動物園、植物園、研究院等。其中的圖書館藏有希臘和東方典籍達70萬卷。當年在希臘本土由畢達哥拉斯辛苦經營的學派,已經銷聲匿跡,而希臘和東方的許多着名科學家,像歐幾里德等又都雲集到這裏。
 
 
 
  這天落日的餘輝剛剛消失在遠處的海面,亞里山大里亞港外那座壯麗的燈塔便發出耀眼的光茫。這燈塔是古代的七大奇觀之一。八根花崗石的圓柱支撐着巨大的圓頂,頂端有一座七米高的海神波賽依頓的雕像,圓頂下是一團熊熊的大火,火後立着一面大銅鏡,將火光反射得加倍明亮。隨着這燈塔的點燃,整個城市也閃爍起萬家燈火,街道上車輛如梭,港灣里船桅如林。到劇院裏去看戲的,到體育館去看角斗的人們三五成群,街上一片喧鬧。
 
 
 
  這時在離城稍遠一點的海攤上,有兩個人平躺在沙灘上。一個是阿基米德(前287~212),他是從地中海彼岸的西西里島來這裏留學的;另一個是他的朋友,地理學家埃拉托色尼(前275~195)。他們在博物院裏工作了一天,現在要在海邊上來吸吸海風。這時潮起潮落,雲開月顯,涼風習習。他們仰臥觀天,誰也不說話,思想的翅膀已經在太空中憑虛翱翔。突然,阿基米德一骨碌翻身爬起,手裏捏着一把沙子道:
 
 
 
  「埃拉托色尼,你說這一把沙子有多少粒?」
 
 
 
  「大概有幾千、一萬粒吧。」
 
 
 
  「這一片海灘的沙子有多少粒?」
 
 
 
  「這可說不清!」
 
 
 
  阿基米德跳起來,雙手捧起一捧沙子向天空揚去:「假如我把沙子撒開去,讓它塞滿宇宙,把地球、月亮、太陽和金、木、水、火、土等行星統統都埋起來,一共要多少粒?」
 
 
 
  「啊?——」埃拉托色尼也一骨碌爬起來,驚得說不出話來,半天才回答道:「不可能,不可能!親愛的阿基米德,你怕不是瘋了吧,要知道你是永遠算不出來的!」
 
 
 
  「我就要算一個給你看看。」
 
 
 
  「我不信。」
 
 
 
  「好,三天後我們再在這裏見面。」阿基米德說完後,兩人揮手而別。
 
 
 
  柯倫的擔心不是沒有道理的。當時世界上還沒有發明方便的阿拉伯數字。希臘人用他們的27個字母分成三組,分別代表個、十、百、千位數,到一萬就是最大的了,再大就無法表示和計算了。
 
 
 
  可是,阿基米德這個怪人,他能想出這個怪題目,也能找到好辦法。他立即找來一粒球形的橄欖核,算出它的體積等於幾粒沙子,又依次推算地球的體積、宇宙的體積等於多少枚橄欖核。當數字超過一萬時,他聰明地把萬作為一個新起點,叫它第一階單位,然後再往上數到萬萬,叫第二階單位,這樣就可以依次推到很大很大。過了些日子,敘拉古國王收到阿基米德的一封信,說他已經算出這個龐大的數字:塞滿宇宙需要一千萬個一千萬的第八階單位粒沙子,用今天的數學方式來表示可以寫成:107(1千萬)×1078(第八階)。再
 
 
 
  確切一點就是1後面寫上63個零。
 
 
 
  當然,這個數字在今天看來是不能成立的,因為宇宙是沒有邊緣的。阿基米德是根據當時人們認為的宇宙半徑來算的。可是這樣一算,他倒是找到了一種數學新概念:「階」。「階」相當於後來數學上的「冪」。
 
 
 
  第三天中午剛過,阿基米德便如約向沙灘走去。他高高的個子,一頭金髮,鼻略高、眼微凹,走起路來總是昂首看着遠方,好像那水天之際有他正在思索的答案。他年輕、瀟灑、剛 毅、聰穎集於一身,彷佛世界就在他的手中。當他來到沙灘時,埃拉托色尼比他來的還早,正面對大海,左手插腰,眼睛朝向海面遠處,好像在仔細地搜索什麼。奇怪,右手還拄着一根高高的細竹竿,既不像釣魚,也不像撐船。阿基米德悄悄走到他背後大喊一聲:「我來了!」
 
 
 
  埃拉托色尼讓他這麼一喊,肩膀不覺抖了一下,猛一回頭,嗖地一聲將竹竿平握在手中,一見是他,忙笑着說:「啊,原來是你。是來認輸的吧。」
 
 
 
  「…科學無戲言。阿基米德什麼時候說過假話?」接着阿基米德便將他算的結果如此這般地說了一遍。 說完又得意洋洋地抓起兩把沙子拋向天空:「世界在我的手中!」
 
 
 
  不料埃拉托色尼並不以為然,他將竹竿往沙地上一插說:「你能知道宇宙裝得下多少沙子,可是你知道地球周長有多少?」這一問倒把阿基米德問住了,他沒想到這個比他小十二歲的朋友這樣年輕氣盛。 今天是專和他鬥法來的,便反過來將他一軍:「難道你知道有多長?」
 
 
 
  「不瞞你說,在你數沙子的時候我已經測好了。」
 
 
 
  「啊!」阿基米德覺得新鮮極了,「你用什麼辦法測得?」
 
 
 
  「這很簡單,我只用了一根三尺長的竹竿。」
 
 
 
  「難道你用竹竿把地球量了一圈?」
 
 
 
  「不!我就站在這裏不動!」埃拉托色尼認真地講述起來:
 
 
 
  「你知道,離亞里山大里亞5000斯塔迪姆(埃及長度計算單位)有一個城市叫塞恩,夏至那天,陽光可以直射到井底,說明光線與塞恩城的地面垂直,而在我們亞里山大里亞的物體卻有一個短短的影子。我就拿這一根竹竿在亞里山大里亞廣場上這麼一立,就能算出這兩個城市與地球球小形成的夾角,再一量這兩個城市間的距離…」
 
 
 
  「……就能推出地球的周長。妙!妙!」整天研究三角、圓弧的阿基米德心有靈犀,一點就通。他不等埃拉托色尼說完就着急地問:「夾角多大?」
 
 
 
  「7又1/5度。」
 
 
 
  「距離多少?」
 
 
 
  「五千斯塔迪姆。「
 
 
 
  「呵,地球周長25萬斯塔迪姆。」阿基米德說的這個數字合四萬公里,與我們近代測得數字僅差一百公里。
 
 
 
  「阿基米德,你這個數學腦袋可真厲害啊!」
 
 
 
  他倆都仰天大笑起來。阿基米德尤其興奮。他說:「我們還可以算出月亮、太陽,算出地球怎樣繞太陽轉,我還要製造一個天體模型,讓人們親眼看看天體怎樣運動……」
 
 
 
  正當他們高興地歡笑的時候,突然礁石後面跳出一個人來,大喝一聲:「站住,你們兩個大膽的書呆子,還要不要腦袋!」
 
 
 
  究竟礁石後面跳出一個什麼人來,且聽下回分解。
6樓 七海八千代 2024-4-10 04:00
第四回
赤身裸體長街狂奔,一對好友海邊爭論
 
——比重與浮力的發現  埃拉托色尼談論天體結構的時候,突然有人大喊「還要不要腦袋」。 兩人大吃一驚,忙回頭仔細一看,才鬆了一口氣,原來是他們的好友,亞里山大里亞博物院的天文學家亞利斯塔克。阿基米德正要回敬他幾句,亞利斯塔克暗示他不要嚷嚷。他一抬頭才發現不遠處還有二人在散步,其中一人叫克利安西。阿基米德不覺聳了一下肩膀,三人立即悄悄地返身離開海灘往回走去。
 
 
 
  原來,在這個世界學術中心,堂堂的亞里山大里亞博物院裏,派系鬥爭也很激烈。剛才那個克利安西是斯多噶唯心哲學派的領袖。如果要讓克利安西知道他們三人討論地球在繞太陽轉之類的問題,是夠危險的。要知道,直到阿基米德死後一千多年,布魯諾和伽利略就是因為堅持這個學說,一個被燒死,一個被判了無期徒刑。這是後話。難怪亞利斯塔克問他們還要不要腦袋。
 
 
 
  再說阿基米德在亞里山大里亞學習了一段時間後,頓生思鄉之情,便回到了自己的祖國——西西里島的敘拉古。敘拉古國王艾希羅和阿基米德是親戚。見他在外留學多年,也不問學識深淺,一見面就給他出了個難題。原來一年一度的盛大祭神節就要來臨了。艾希羅國王交給金匠一塊純金,命令他制出一頂非常精巧、華麗的王冠。王冠製成後,國王拿在手裏掂了掂,覺得有點輕。他叫來金匠問是否摻了假。金匠以腦袋擔保,並當面用秤來稱,與原來金塊的重量一兩不差。可是,摻上別的東西也是可以湊足重量的。國王既不能肯定有假,又不相信金匠的誓言,於是把阿基米德找來,要他解此難題。
 
 
 
  一連幾天,阿基米德閉門謝客,反覆琢磨,因為實心的金塊與鏤空的王冠外形不同,不砸碎王冠鑄成金塊,便無法求算其體積,也就無法驗證是否摻了假。他絞盡腦汁也百思不得其解。
 
 
 
  讀者有所不知,這阿基米德還有一個怪毛病,就是家裏桌上有了灰塵,從不許別人擦去,以便他在上面畫圖計算。爐灰掏出來不讓馬上倒掉,也要攤在地上畫個半天。因為當時並沒有現在這樣方便的紙筆。更有怪者,他常痴痴呆呆地在自己身上塗畫。當時人們用一種特產的泥團當肥皂。一天他準備洗澡,可是剛脫了上衣,就抓起一團泥皂在肚子土、胸脯上塗畫起來,畫了個三角又畫圓,邊畫邊思考那頂惱人的王冠。這時他的妻子走進來,一看就知道他又在犯痴,二話沒說,便一把將他推入衛生間。他一面掙扎,一面喊道:「不要濕了我的圖形!不要濕了我的圖形!」但是哪由分說。這厲害夫人逼阿基米德洗澡,也已經是平常事了。他還未喊完,已「撲通」一聲跌入池中,夫人掩門而去。誰知這一跌倒使他的思路從那些圖形的死胡同里解脫出來,他注視着池沿。原來池水很滿,他身子往裏一泡,那水就順着池沿往外溢,地上的鞋子也淹在水裏,他急忙探身去取。而他一起身水又立即縮回池裏,這一下他連鞋也不取了,又再泡到水裏,就這樣一出一入,水一漲一落。再說夫人剛走出門外,正要去干別的事,忽聽那水池裏啦啪啦啪啦地響,水唰唰啦啦地在地上亂流。她停步返身,正要喊:「連洗澡也不會啊!」忽然阿基米德渾身一絲不掛,濕淋淋地衝出門來把她碰了一個倒起,她忙伸手,滑溜溜地沒有抓住。阿基米德已衝到街上,高喊着:「優勒加!優勒加!(意即發現了)」夫人這回可真着了急,嘴裏嘟嚷着「真瘋了,真瘋了」,便隨後也追了出去。街上的人不知發生了什麼事情,也都跟在後面追着看。阿基米德頭也不回地向王宮一路跑去。
 
 
 
  原來,阿基米德由澡盆溢水聯想到王冠也可以泡在水裏,溢出水的體積就是王冠的體積,而這體積與同等重的金塊的體積應該是相同的,否則王冠里肯定有假。就是說,同等重量的東西泡進水裏而溢出的水不一樣,肯定它們就是不同的物質。每一件物質和相同體積的水都有上個固定的重量比,這就是比重。直到現在,物理實驗室里還有一種求比重的儀器,名字就叫「優勒加」,以紀念這一不尋常的發現。
 
 
 
  阿基米德跑到王宮後立即找來一盆水,又找來同樣重量的一塊黃金,一塊白銀,分兩次泡進盆里。白銀溢出的水比黃金溢出的幾乎要多一倍(現在我們確切地知道,白銀的比重是10.5,黃金的比重是19.3)。把王冠和金塊分別泡進水盆里,王冠溢出的水比金塊的多,這時金匠不得不低頭承認,王冠里是摻了白銀。這件事使國王對阿基米德的學問佩服至極,他立即發出佈告:「以後不論阿基米德說什麼話,大家都要相信。」
 
 
 
  這煩人的王冠之謎總算解決了,阿基米德那愁鎖的眉頭剛剛舒展一點,可心裏又結上了一個疙瘩,真是「才下眉頭又上心頭」,他的大腦永不肯休息。原來,這希臘是個沿海國家,自古航海事業發達。阿基米德自從在澡盆里一泡,發現物體排出的水等於其體積後,那眼睛就整天盯住海里各種來往的貨船,有時在海灘上一立就是一天。那如痴如醉的樣子常引得運貨的商人和水手們在他的背後指三說四。這天他和好友柯倫到海邊散步,還沒有走多遠就停在那裏。柯倫知道他又想起了什麼,正要發問,突然阿基米德倒先提出一個問題:「你看,這些船為什麼會浮在海上?」
 
 
 
  「這很簡單,因為它們是木頭做的。」
 
 
 
  「你是說,只有比水輕的東西才可以浮在水上嗎?」
 
 
 
  「當然只能如此。」
 
 
 
  「可是你看那些奴隸們從船上背下來的箱子,那些金銀玉器,那些刀槍兵器,哪個不比水重,為什麼它們裝在船上不會沉到水裏?」
 
 
 
  柯倫一時答不上來。阿基米德又說:「我要是把一艘船拆成一塊塊的木板,再把木板和那些貨捆在一起,拋到海里,你說會不會沉到海底?」
 
 
 
  柯倫驚得瞪大了眼睛。
 
 
 
  「老朋友,你真的要拆一艘三桅貨輪作試驗嗎?」他知道阿基米德搞起實驗來是什麼都想得出來、幹得出來的。
 
 
 
  阿基米德淡淡一笑說:「不會,不會。」他從柯倫吃驚的眼神里知道自己在別人眼裏實在是個瘋子。「我想,我們總會找到別的實驗辦法的。」
 
 
 
  從這天起,海灘上就再也看不見這一對好友的影子。原來,他們呆在家裏,圍着陶盆,要尋找「浮力」。阿基米德把一塊木頭放在水裏,從陶盆排出的水正好等於木頭的重量,他記了下來;又往木頭上放了幾塊石子,再排出的水又正好等於石子的重量,他又記了下來;他把石頭放到水裏,用秤在水裏稱石頭,比在空氣中輕了許多,這個輕重之差又正好等於石頭排出的水的重量……。阿基米德將手邊能浸入水的物體都這樣一一做過試驗,終於一拍腦門,然後拿起一根鵝毛管筆在一張小羊皮上鄭重地寫下了這樣一句話:
 
 
 
  「物體在液體中所受到的浮力,等於它所排開的同體積的液重。」
 
 
 
  接着他將那些實驗數字整理好, 開始書寫一本人類還沒有過的科學新書《浮體論》。這本書當時自然不會印刷出版,書的手稿在阿基米德死後二千年才在耶路撒冷圖書館被人發現,書中插圖的水面竟是球面形狀,這體現了他的科學思想:大地是球形的。這是後話。
 
 
 
  還說現在,阿基米德躲在小屋子裏,地上擺滿了盆盆罐罐,桌上鋪着一疊羊皮,他正埋頭實驗和寫作。忽然,一個人推門進來,只見他穿着一身華貴的朝服,卻滿臉汗水,兩腳泥漿,站在門口上氣不接下氣地嚷道:「啊,我尊敬的阿基米德先生,原來你躲在這裏。難道你不知道外面發生了什麼事情?國王正派人四處找你,他心急如火,這陣正在宮裏發脾氣呢。」欲知國王找他有何急事,且聽下回分解。
7樓 七海八千代 2024-4-10 04:01
第五回
推動地球不費吹灰力,橫掃勁敵方知科學威
 
——槓桿原理的發現  且說阿基米德將自己鎖在海邊的一間石頭小屋裏,正夜以繼日地寫作《浮體論》。這天突然闖進一個人來,一進門就忙不迭地喊道:「哎呀呀!你老先生原來躲在這裏。此刻國王正撒開人馬,在全城四處找你呢。」阿基米德認得他是朝內大臣,心想,外面一定出了大事。他立即收起羊皮書稿,伸手抓過一頂圓殼小帽,飛身跳上停在門口的一輛四輪馬車,隨這個大臣直奔王宮。
 
 
 
  當他們來到殿前階下時,就看見各種馬車停了一片,衛兵們銀槍鐵盔,森列兩行。殿內文武滿座,鴉雀無聲。國王正焦急地在地毯土來回踱着步子。由於殿內陰暗,天還不黑就燃起了高高的燭台。燈下長條幾案上攤着海防圖、陸防圖。阿基米德看着這一切,就知道他最擔心的戰爭終於爆發了。
 
 
 
  原來這地中海沿岸在古希臘衰落之後,先是馬其頓王朝的興起,馬其頓王朝衰落,又是羅馬王朝興起。羅馬人統一了意大利本土後向西擴張,遇到了另一強國迦太基。公元前264年到221年兩國打了二十三年仗,這是歷史上有名的「第一次布匿戰爭」,羅馬人獲勝。公元前218年開始又打了四年,這是「第二次布匿戰爭」,這次迦太基起用了一個奴隸出身的軍事家漢尼拔,一舉輕獲羅馬人五萬餘眾。地中海沿岸的兩霸就這樣長年爭戰,互有勝負。阿基米德的祖國叔拉古,是個夾在迦、羅兩霸中的城邦小國,在這種長期的風雲變幻中,常常隨着人家的勝負而棄弱附強,游移飄忽。阿基米德對這種眼色外交很不放心,曾多次告誡國王,不要惹禍。可是現在的國王已不是那個阿基米德的好友艾希羅。他年少無知,卻又剛愎自用。當「第二次布匿戰爭」爆發後,公元前216年眼看迦太基人將要打敗羅馬人,國王很快就和羅馬人決裂,與迦太基人結成了同盟,羅馬人對此舉非常惱火。現在羅馬人又打了勝仗,就大興問罪之師,從海陸兩路向這個城邦小國壓了過來,國王嚇得沒了主意。這時他看到阿基米德從外面進來,迎上前去,恨不得立即向他下跪,忙說:「啊,親愛的阿基米德,你是最聰明的人。聽先王在世時說過,你都能推動地球。」
 
 
 
  關於阿基米德推動地球之說,這還是他在亞里山大里亞留學時侯的事。當時他從埃及農民提水用的「沙杜佛」(吊杆)和奴隸們撬石頭用的撬棍,發現了可以藉助一種槓桿來達到省力的目的,而且發現,手握至支點的這一段越長,就越省力氣。由此他提出了這樣一個定理:力臂和力(重量)的關係成反比例。這就是槓桿原理。用我們現在的表達方式就是:重量×重臂=力×力臂。為此,他會給當時的國王艾希羅寫信說:「我不費吹灰之力,就可以隨便牽動任何重的東西。只要給我一個支點,給我一根足夠長的槓桿,我也可以推動地球。」可現在這個小國王並不懂得什麼叫科學,他只知道在這大難臨頭之際,趕快藉助阿基米德的神力救他一駕。
 
 
 
  可是這羅馬軍隊着實厲害。他們作戰時列成方隊,前面和兩側的士兵將盾牌護着身子,中間的將盾牌舉在頭上,戰鼓一響,這一個個方隊就如同現代化的坦克一樣,向敵陣步步推進,任你亂箭射來也只不過是把那盾牌敲出無數的響聲而已。羅馬軍隊還有特別嚴的軍紀,發現臨陣逃脫立即處死,士卒立功晉級,統帥獲勝返回羅馬時要舉行隆重的凱旋式。這支軍隊稱霸地中海,所向無敵,一個小小的敘拉古哪放在眼裏。況且舊仇新恨,早想來一次清算。
 
 
 
  這時由羅馬執政官馬賽拉斯統帥的四個陸軍軍團已經推進到敘拉古城的西北。現在城外已是鼓壁齊鳴,喊殺盤連天了。在這危急的關頭,阿基米德雖然對因國王目光短淺造成的這場禍害很是不快,但木已成舟,國家為重,他掃了一眼沉悶的大殿,捻着銀白的鬍鬚說:「要是靠軍事實力,我們決不是羅馬人的對手。現在要能造出一種新式武器來,或許還可守住城池,以待援兵。」國王一聽這話,立即轉憂為喜說:「先王在世時早就說過,凡是你說的,大家都要相信。這場守衛戰就由你全權指揮吧。」
 
 
 
  兩天之後,天剛破曉,羅馬統帥馬安拉斯指揮着他那嚴整的方陣向護城河逼來。今天方陣雨沒還準備了鐵甲騎兵,方陣內強壯的士兵肩扛着雲梯。馬賽拉斯在出發前宣佈:「攻破敘拉古,到城裏吃午飯去。」在喊殺聲中,方陣慢慢向前蠕動。按常規:城上早該放箭了。可怎麼今天城牆上卻是靜悄悄地不見一人?也許幾天來的惡戰使敘拉古人已筋疲力盡了吧。羅馬人正在疑惑間,城裏隱約傳來吱吱呀呀的響聲,接着城頭上就飛出大大小小的石塊,開始時如碗如拳,以後越來越大,簡直如鍋如盆,火山噴發般地翻將下來。石頭落在方陣里,士兵們忙舉盾來護,哪知石重速急,一下連盾帶人都搗成一團肉泥。羅馬人漸漸支持不住了,連滾帶爬地逃命。這時敘拉古的城頭又射出了飛蝗般的利箭,羅馬人的背後無盾牌和賊甲,那利箭直穿背股,哭天喊地,好不悽慘。
 
 
 
  正是:
 
 
 
  你有萬馬和千軍,我有天機握手中。不怕飛瀑半天來,收入潭底靜無聲。
 
 
 
  阿基米德到底造出了什麼武器使羅馬人大敗而歸呢?原來他製造了一些特大的弩弓-發石機。這麼大的弓,人是根本拉不動的,他用上了槓桿原理。只要將弩上轉軸的搖柄用力板動,那與搖柄相連的牛筋又拉緊許多根牛筋組成的組弓弦,拉到最緊處,再猛地一放,弓弦就能帶動載石裝置,把石頭高高地拋出城外,落到一千多米遠的地方。原來這槓桿原理並不只是簡單使用一根直棍撬東西。比如水井上的轆轤吧,它的支點是轆轤的軸心,重臂是轆轤的半徑,它的力臂是搖柄,搖柄一定要比轆轤的半徑長,打起水來就很省力。阿基米德的拋石機也是用的這個原理。他真是把槓桿原理用活了。羅馬人哪裏知道敘拉古城有這許多新玩藝兒。
 
 
 
  就在馬賽拉斯剛敗回大本營不久,海軍統帥克勞狄烏斯也派人送來了戰報。原來,當陸軍從西北攻城時,羅馬海軍從東南海上也發動了攻勢。羅馬海軍原來並不厲害,後來發明了一種接舷鈎裝在船上,遇到敵艦就可以鈎住對方,軍士躍上敵艦,變海戰為陸戰,奮勇殺敵。今天克勞狄馬斯,為對付敘拉古還特意將艦包上了鐵甲,準備了雲梯,號令士兵,只許前進,不許後退。奇怪的是,今天敘拉古的城頭卻分外安靜,牆垛後面不見一卒一兵,只是遠遠望見直立着幾副木頭架子。當羅馬戰船開到城下,士兵們舉起雲梯正要往牆上搭的時候,突然那些木架上垂下一條條鐵鏈,鏈頭上有鐵鈎、鐵爪,鈎住了羅馬海軍的戰船。任水兵們怎樣使勁劃槳,那船再不能挪動一步。他們用刀砍,用火燒,大鐵鏈分毫不動。正當船上一片驚慌時,只見大架上的木輪又「嘎嘎」地轉動起來,接着鐵鏈越拉越緊,船漸漸被吊離了水面,隨看船身的傾斜,士兵們被紛紛拋進了海里,桅杆也被折斷。船身被吊到半空以後,這個大木架還會左右轉動,於是那一艘艘戰艦就像盪鞦韆一樣在空中悠蕩,然後被摔到城牆上,摔到礁石上,成了堆碎木片。有的被吊過城牆,成了敘拉古人的戰利品。這時敘拉古城頭上還是靜悄悄的,沒有人彎弓射箭,也沒有人搖旗吶喊,只有那件怪物似的木架,伸下一個大鈎抓走了戰船。羅馬人看着這「嘎嘎」作響的怪物,嚇得腿軟手抖,海上一片哭喊聲和落水碰石後的呼救聲。克勞狄烏斯在戰報中說:「我們看不見敵人,就像在和一隻木桶打仗。」阿基米德的這件「怪物」原來也是用的槓桿原理,又加了滑輪。
 
 
 
  經過這場大戰,羅馬人損兵折將,又白白丟了許多武器和戰船,可是還沒有見過阿基米德一面。
 
 
 
  晚上馬賽拉斯胡亂吃了幾口飯、一人在燈下直生悶氣:「阿基米德,阿基米德,你這個曾赤身裸體在街上跑的怪人,想推動地球的瘋子,你手裏到底有多少魔法,今天我連這個小小的敘拉古也拿不下來,回去怎麼向元老院交代?」正當馬賽拉斯孤燈悶坐,苦無良策時,有一個人悄悄走進來,走到他面前說道:「將軍,我有一計,管保阿基米德三天之內束手就擒。」
8樓 七海八千代 2024-4-10 04:02
第六回
老弱婦孺齊上陣,一面鏡子退千軍
 
——凹面鏡聚光作用的妙用  卻說馬賽拉斯作戰一天,損兵折將,正在帳內悶坐,這時進來一人獻策說,三天之內能使阿基米德束手就擒。他抬頭一看,原來是一員副將。那人說:「將軍,你怎麼忘了,我們也有厲害的武器啊,這時不用,還待何時?」原來羅馬人常年征戰,攻城掠地,也發明了一些專門武器。不過他們還不能像阿基米德那樣巧用科學,以智取勝,而是專靠役使大量的奴隸,以力取勝。現在這位副將說有厲害的武器,是指專門用來攻城的「攻城塔」,就是立一座十分高大的木塔,下面裝明輪子,攻城時推至城牆邊,兵士從塔頂用弓箭封鎖對方的城頭,然後架上雲梯強攻。馬賽拉斯經部下這麼一講,才從沮喪中醒來,連忙召集會議,研究新的攻城方案。他又特別派人向海軍統帥克勞狄烏斯送信,約以聯合行動,務求一舉攻下敘拉古。會議結束時,馬賽拉斯特意宣佈了一條軍令:「抓住阿基米德者有重賞,但一定要保證他的安全,不得有任何傷害。」
 
 
 
  第二天,戰場上一片寂靜,雙方相安不動,各自秣馬厲兵,期以死戰。第三天早晨,從羅馬軍營里出來一座木樓房,緩緩地向敘拉古城靠近。那正是攻城塔,前有數百人拉,後面又有許多人推,漸漸逼近了護城河。這時敘拉古城中又飛出了大大小小的石塊,但是,這些石塊碰到攻城搭上裹的幾層厚厚的牛皮,砰砰有聲,卻又軟軟地落地。攻城塔很快接近了城楷,固定好塔腳,塔頂上排好射手,塔下的攻城槌,開始咚咚地搗城牆了。這下敘拉古城內一片驚慌。男子差不多都上了城頭,到處是一片嘶喊,刀光劍影。這時,馬賽拉斯騎一匹帶鐵甲的馬親自督陣,臉上顯出得意的神情:「啊,阿基米德,你這個老頭子,看你今天不敗在我的手下!?」
 
 
 
  真是屋漏偏遭連陰雨,船破又遇頂頭風。正當城北羅馬陸軍架起攻城塔強攻便上的時候,城南遠處的海面上,克勞狄烏斯率領海軍脾船,黑壓壓的一片,乘風破浪向城邊壓來。這時守城的士兵大都上了北城牆,南門上只有幾個老兵放哨,見此情景就敲起鍾來,並飛快地向阿基米德告急。阿基米德正在大營里與將軍們商量守城之策,接此報告,同人們吩咐了幾句,便隻身來到南城門樓上。他咪起那雙已經掛上自眉毛的慧眼,向海面上凝視了片刻,又抬頭望望天空,只見萬里無雲,驕陽噴火,便說道:「事情緊急,現在趕快叫全城所有的婦女帶上自己的梳妝鏡,到南門外集合!」
 
 
 
  一些士兵飛快進城傳令去了,阿基米德守候在海邊。他站在高高的礁石上,凝望看那藍天碧海。他雖然裹帝一身鐵甲,但是難免又閃過一縷學者的情思。多麼美麗的地中海啊,水天一色浩浩茫茫,清風徐來,鷗鷺點點。這個知識之海,和平之海,她那長長的海岸從希臘半島到尼羅河口,生成了多少科學巨人:泰勒斯、畢達哥拉斯、歐幾里德、亞里士多德;她那深深的碧波,從西西里島到塞浦路斯,融匯了多少東西方的文明:中國的絲綢,印度的象牙,埃及的紙草,希臘的工藝品。可是今天這和平之海上卻燃起了火,飄起了血。他又極目遠眺,彷佛看到了那亞歷山大港外的那座塑有海神波賽依頓大雕像的巨大燈塔,彷佛看見了塔頂那團熾燃帝的人,火後邊那面特別大的凹面銅鏡。那團火正好處在凹面鏡的焦點上,也就是說在鏡面弧半徑的中點上,於是那光射到鏡面上,又都成平行光束集中反射出去,極強極亮。他永遠也不會忘記這座劃破黑暗,給遠航者指路的燈塔,不會忘記他第一次橫渡地中海去亞里山大里亞求學,還未見海岸就先見到那團智慧之火的情景。他想起了在那裏學習的時候,正當青春年華,朝氣蓬勃,可是,隨帝歲月的流逝,他已經是70歲的老人,還肩負傳衛國的重任。他暗暗乞求海神波賽依頓保佑,今天也讓我們用那團智慧之火把侵略者埋葬在地中海吧。
 
 
 
  這時,羅馬人的艦隊已漸漸地逼近了敘拉古。克勞狄烏斯站在指揮船上,腰佩長劍,頭戴鐵盔。為了防備敘拉古城上那木頭架子怪物再伸出魔爪,他命令將每八艘戰艦鎖在一起,連成一個巨大的海上戰台,給士兵們配備了特製的大斧,準備砍斷木架上伸出的魔手,然後就可以架雲梯登城。可是當他們的戰艦接近敘拉古的時候,卻看到城頭上並沒有那個怪物木頭架子,也沒有彎弓持槍的守兵,卻看到城門大開着!這時城裏走出三五成群的婦女穿着長長的白衣裙,飄飄然然地走向海邊,有的爬上礁石,有的靠近水邊,婦女群中還夾着少數老人、孩子。這是幹什麼呢?阿基米德這個怪老頭子,又在玩什麼詭計。克勞狄烏斯不覺犯了尋思,他忙令水手停槳,手搭涼棚仔細觀察一番。不錯,都是些婦女、老弱。對,一定是北面攻打得緊,城將失守,他們出城投降來了。想到這裏克勞狄烏斯高興起來,他好像看見了婦女們焦愁的面容,聽到了她們乞憐求饒的柔語嬌聲。他哈哈大笑起來。傳令水手們用快速前進,好搶頭功。
 
 
 
  這時,分散在海邊排成一個弧形的婦女們,每人從使懷裏掏出了一面鏡子。如火的陽光照射鏡面,立即反射出一束束強烈的光芒。克勞狄烏斯看到了,以為那是一種別致的歡迎儀式,更加欣喜若狂。可是不一會,這些光束漸漸集中到船上,對準了桅杆,盯在那高大的白帆上。船隨着海浪在起伏顛簸,光束隨船帆上下移動,但卻像吸住一樣,總不離開那面布帆。這時滿船將士才不安起來,莫非阿基米德又想出了什麼怪點子吧。一會兒有人喊,船帆有點發黑了,有人又喊,聞到焦糊味了。話還沒說完,那桅杆上的白色篷帆騰地變成一團烈火燃燒起來。接那浸了油的帆繩、木頭桅杆都劈劈啪啪地ㄌ了火,火苗四散,繼而浪煙大火,彌慢了整個船台。那些八隻戰艦拼起來的超級戰台,因為互相連鎖着,哪一個也不能逃脫。水手們心裏一慌,槳法錯亂,船台在波峰浪谷間只是滴溜溜地打轉。不一會,其他的船台上也起了大火,可憐克勞狄烏斯辛苦經營的艦隊,都化作了焦糊的木板漂散在地中海上,他自己幸得幾隻沒有上鎖的戰艦搭救,率領殘軍倉惶駛向那浩渺的煙波里,逃命去了。
 
 
 
  原來這阿基米德真是靠海神波賽依頓幫的忙。那燈塔是將火光平行反射出去,他是利用光線的可逆原理,將那平行的太陽光聚集起來。似火驕陽放射出的無數光束經這群娘子軍手中的鏡子一集中,其熱度不亞於一團大火。驕傲而又對光學無知的克勞狄烏斯怎麼會知道阿基米德指揮這群婦女將他置於這面大鏡的焦點上呢?虧得他僥倖,不然這火將他烤熟也是毫不費力的。這樣說來讀者也許不信,但後人對此確曾作過驗證。1747年,法國科學家布韋用360面邊長15厘米的正方形鏡拼成了一個大凹面鏡,將陽光聚起來燒着了70米外的木柴堆,燒熔了30米外的鋁和18米外的銀。到20世紀70年代,在阿基米德的故鄉西西里島的阿拉諾鎮,在這個當年曾經用鏡子火燒戰船的地方,歐洲九個國家決定聯合建造一座太陽能電站。工程技術負責人說,這項工程的原理很簡單,就是當年阿基米德指揮婦女們打敗敵艦的原理。這是後話。
 
 
 
  卻說當時阿基米德站在高處看見克勞狄烏斯的海軍已被火燒水淹,漂零而退,岸上的婦女、孩子們歡呼、雀躍,但他只是舒了一口長氣。他向來不主張用科學殺人,只是強敵當頭,兵臨城下,為救全城百姓,才不得不姑且為之。他再望望海面,確實沒有敵艦了,便招呼大家回城,一面對身邊的隨從說:「快備馬,到城北看看那邊打得怎樣了?」
9樓 七海八千代 2024-4-10 04:04
第七回
秀才見兵 有理說不清,敵酋來訪 芳草掩哲人
 
——一個科學家的墓碑  話說阿基米德在南門指揮一群婦孺用鏡子火燒敵船後,又趕忙來到北門。其實城北守城之戰,他也早有安排。他已告訴守城的將士們可用長箭,箭尾系上油繩,引燃之後射向攻城塔即可破之。當馬賽拉斯指揮士兵推起攻城塔逼近城池後,城上帶火球的利箭紛紛射來。那塔本是木頭做的,上面又蒙了浸過油的牛皮,當這些火箭穿入牛皮時,箭尾的那一團火掛在了搭上。火一碰上油轟然而起,可憐一座如樓似出的攻城塔,便燒得稀里嘩啦,焦散在地。馬衣拉斯只好收兵而去。那天是石砸,今天是火燒,強大的羅馬軍隊在小小的敘拉古城下可說是吃盡了苦頭。他們從帥到兵膽戰心驚,就是城頭閃出一個抽煙的火星,扔下一根朽爛的草繩,也常常會把他們嚇得驚呼三聲。
 
 
 
  從此以後,羅馬軍隊再沒有發動強攻,只是封鎖敘拉古的海陸通道,把城死死地圍了起來,並造出謠言離間城內的公民與外地人,這部分僱傭軍與那部分僱傭軍之間的關係。這樣一直圍了三年。到公元前212年春天,有一個僱傭軍頭目叛變,打開了城門,羅馬軍一擁而入,這場戰爭才告結束。
 
 
 
  當羅馬軍隊長期圍困敘拉古的時候,阿基米德又回到了他的故學、力學世界裏去了。這是一座古老的院落,濃蔭蔽日,青藤掩牆,四周分外安靜。正房裏是一排排的書櫃,裏面全是一卷卷羊皮、紙草書稿。窗前有一張厚重的木桌,上面放帝陶盆、木棍、各種木石鐵塊,那是做槓桿、比重實驗用的,旁邊還有一個新顏料瓶裏面插帝一隻鵝毛管大筆。陽光穿過前廊斜射到室里,照帝蹲在地上的一個正在沉思的老人。這時的阿基米德已是七十五歲高齡了,一生絞盡腦汁的思索,使他染上了滿頭白髮。近年來的刀兵生活,在他臉上又增添了幾道皺紋。
 
 
 
  他在凝視着面前的一個沙盤,在他前後左右的地板上畫滿了各種三角形、四方形、柱形、弧形。那是他設想的宇宙中天體運行的軌道。他的思想正在科學的王國里縱橫馳騁。亞里山大里亞博物院的圖書,地中海邊的學術討論,敘拉古城頭的較量,這一切都鋪成了他腳下的大道,他想沿着這條紮實的道路去探尋新的奧秘,為人們解答更多的雜題。眼前的科學迷宮之門馬上又要打開新的一扇。他正在研究加沙盤裏的圖形,為什麼圖畫上有一塊黑影呢?這是日食?是月食?是地球的影子?還是太陽的影子?這天體中的影子真的來到了我的沙盤上了?他抬起頭,猛然發現眼前站着一個頂盔披甲的羅馬士兵;沙盤上的黑影原來是這凶神惡煞般的身驅的投影。
 
 
 
  羅馬士兵大聲嚷阿:「該死的敘拉古老頭,快把你的金銀財寶都拿出來,不然我就要你的命!」阿基米德這才明自發生了什麼事倩。祖國已經淪陷,自己已經成為俘虜了!他甩了一下長長的發須,以科學家的誠實態度說道:「我是一無所有的,只有這些書,這些圖,可它們比金銀還要寶貴,但是不屬於我個人,它屬於祖國,屬於所有友好的人們。」這時從門外又衝進幾個羅馬士兵,他們經過這三年的打擊、嘲弄,早已惱羞成怒,現在只有瘋狂的報復、搶劫才能平息心中的那團恨火。先來的那個羅馬士兵,見後面又有人來,一腳踢翻了沙盤,靴子踏動地板上的各種圖垂直向那一排排的櫃子撲去。阿基米德猛地轉過身來,一把扯住了他的腰帶:「你可以砍下我的腦袋,但不能踩壞我的圖形,不能毀了我的沙盤,這是科學,是知識,是要留給後人的。」那個士兵怒目圓睜,「唰」地一聲拔出那把罪惡的佩劍:「你這個瘋子,你在羅唆些什麼?」說這一劍刺透了阿基米德的胸膛。阿基米德用手扶着桌子,頑強地支撐着,目光掃過了一卷卷的書稿,鮮血濺在地板上,滴進沙盤裏,滴在那些三角形、正方形的圖案上。一個巨人的心臟就這樣停止了跳動。
 
 
 
  阿基米德死後,他面前的那些科學之門,直到一、二千年以後才被伽利略、牛頓重新打開。那個野蠻的士兵,他哪裏知道,他這一劍是刺斷了科學的咽喉。古希臘的文明從此就跌落下來,再也沒有登上過世界的高峰。馬賽拉斯自然是處死了那個士兵。史書記載,在為阿基米德哀悼的人群中,馬賽拉斯竟是最傷心的一個。他一定是在那飛石火箭的痛擊下,深深地懂得了一個科學家的偉大。
 
 
 
  這場悲劇又過了137年,羅馬人早已完全統治了西西里島。公元前75年,羅馬派了一個年青的政治家西塞羅到西西里島任總督。當時,阿基米德的科學思想早已飛出敘拉古的城牆,飛出西西里島,他的故事在地中海廣為流傳。西塞羅想找到一點可以紀念阿基米德的實物。他親自來到阿黑洛地門附近,在一片墓地上一塊塊塊地讀着那已被風雨剝蝕得依稀難辨的碑文。突然地發現了從牛蒡群中露出的半截石碑,那上面刻着一個圓柱體,圓柱體內還內接着一個球。偉大的阿基米德原來要將自己的墓碑做為一頁書,作為科學之路上的一個里程碑,把自己沒有畫完的圖形和沒有解完的題刻在自己的墓碑上。他選擇的這個圖案,是他生前花了很多功夫得到的一個重要的證明:當一個高度與直徑相等的圓柱,內接一個球體時,這個圓柱體的體積等於這個內接球體的一倍半,即:
 
 
 
  πR2h=1.5×(4/3)×πR3
 
 
 
  (圓柱體積) (球體積)
 
 
 
  另外,圓柱體的面積,又正好等於球體的面積:
 
 
 
  2πr×2r=4πr2
 
 
 
  (圓柱面積)(球面積)
 
 
 
  阿基米德特別重視這個證明,把它專門寫在一本《球和圓柱》的書中,並寄給自己的好友多西費。他曾囑咐自己的家屬,死後要將此圖案刻在自己的墓碑上。
 
 
 
  西塞羅,這個曾是當年敘拉古的敵國的代表,此時懷着由衷的喜悅歡呼這一偉大的發現。他專門為了文章進行稱頌,並重修了阿基米德之墓,讓這個遺蹟作為對這位科學家的永桓的紀念。
 
 
 
  正是:
 
 
 
  政治分左右,軍事有敵我。 科學無國籍,知識一長河。 
10樓 七海八千代 2024-4-10 04:05
第八回
八龍舉首報地動,一騎飛至判真偽
 
——世界上第一台地動儀的誕生  上回說到古希臘偉大的科學家阿基米德在戰爭中不幸遇難。此後,歐洲在一千多年內,再沒出現可與他相比的人物。虛妄的封建迷信,瘋狂的宗教壓迫把人們淹沒在無知的荒野中。當時的世界文化中心亞里山大里亞已被焚毀,巴黎和倫敦的街上還是一些土房茅舍。整個歐洲沒有學校,沒有醫院,瘟疫到處蔓延,人們大批死亡,歐洲進入了中世紀的黑暗時代。可是,幸虧地球是圓的,正像一半是黑夜,一半就是白天一樣,那時在東半球正有一個和羅馬一樣強大的帝國,這就是中國的漢王朝。就在西塞羅無限追思阿基米德而為他立碑的三年後(公元78年),東漢的南陽郡西鄂縣(今河南南陽石橋鎮)降生了一個人。他就是後來在世界科學史上佔有顯赫地位的科學家張衡(公元78-139)。張衡自幼刻苦讀書,16歲即外出考察遊學,後在京為官。一生共有占作20種53篇,涉及文學、史學、哲學、天文、歷算、地理、藝術圖籍。正如1956年中國科學院院長郭沫若在重修張衡墓時的題詞中說的那樣:「如此全面發展之人物,在世界史中亦所罕見。」
 
 
 
  話說公元138年的一天, 洛陽城裏漢順帝早朝,文武百官班列兩旁。順帝道:「眾愛卿,可有什麼事情要向朕奏明?」這時班中一位老臣,鶴髮童顏,趨前幾步跪下道:「臣今早察知京師正西方向發生地動,那裏必是房倒牆摧,江河橫溢生靈塗炭、萬請陸下速派員安撫,以救民於水火。」這個老人就是年已61歲的張衡。他本來在朝中任太史令、侍中,三年前因敢於直言而被排擠出京任河間相,如今剛剛回朝任尚書,第一次上奏就說出這般不吉利的話來。且外面風和日麗,朗朗乾坤,沒有一絲地震的跡象,當即有人跪奏順帝:「我朝在和帝永元八年(公元96年)至安帝延九四年(公元125年),30年間就有23年發生大地震。安帝元初六年(公元119年),兩次地震京師和42個郡全都受災,房倒屋塌,山崩地裂。那是神靈主宰,上天垂象,朝將易主,果然連換三朝。自我皇永建元年(公元125年)登基以來,上應天意,下隨民心,天下太平,谷豐糧登,何來凶象之兆?平子(張衡字)在朝為官多年,被調為外相,分明是對望上有怨。今日登殿假借天意,造謠惑上,宜交廷尉(掌刑法的官)論罪,以肅朝綱。」此人伶牙俐齒,口若懸河,朝中不少迷信老朽聽得連連點頭。張衡的一些好友也不敢插嘴申辯,大殿之內一片肅靜。順帝一時也拿不定主意。先朝的大地震他是知道的,至今想來還心驚肉跳。可是,自他登基12年來,張衡就有11年在他身邊侍奉,上傳下達,犯顏直諫,也還忠於職守。自任太史以來,推算曆法,研究天文,製成渾天儀,演測天象,確有成效,今日之言決不至於信口開河。想到這裏,便問道:「卿言西方地動,有何根據?」張衡說:「臣在家中親自測得,三日之內必有驛報,若無此事,甘以欺君之罪受死。」於是當日散朝無事。
 
 
 
  再說張衡散朝回來,一班親朋好友都為他捏着一把汗,將他簇擁至家,七嘴八舌,要討個放心。張衡脫了朝服,輕捋銀髮,微笑道:「諸位不必擔心,請隨我看一樣東西。」眾人隨他來到後院一間廂房,這裏滿壁都是楠木書架,擺滿經、史、子、集各類書籍,還有他的手稿《溫泉賦》、《歸田賦》和那篇花了十年時間才寫成的《二京賦》以及天文來作《靈憲》、《渾天儀圖注》,數學書作《算罔論》等,這時蔡倫又剛剛發明了造紙,所以這張衡的書房和地中海邊阿基米德的石頭書屋大不一樣,並沒有那些大卷羊皮、顏料鵝毛之類。奇怪的是書房當中放着一件東西,狀如一個大酒樽,圓徑八尺,頂上有突起的蓋子,表面有浮雕的篆文、山、龜和鳥獸花紋。這是他六年前(公元132年)親手用青銅製成的,這個大「酒撙」的上部鏤銅八條龍,龍頭分別朝東、西、南、北、東北、東南、西北、西南八個方向排列,每個龍嘴都含有一顆銅球。每個龍頭下對着一隻蛤蟆,張嘴對一龍口呈接食狀。大家仔細一看,八條龍唯有向西這條龍嘴巴緊閉,所含鋼珠已掉在下面蹲酒的那隻蛤蟆嘴裏。張衡說:「這叫地動儀,能測八個方向的地動,只要遠處大地一有振動,必有一條龍吐球報信。你們看西面這條龍已經吐下銅球,告知那面肯定有地動了,所以找今天上朝奏明聖上,不想那些奸頑之徒又要乘機進讒,我自信這儀器是不會誤人的。」這時人們還是疑信參半,心神不定。大家圍着這件怪東西轉了幾圈,議了一會兒,便也都慢慢散去。
 
 
 
  地動儀為何能報出地震,測出方向呢?原來,大酒撙內立一根很重的銅柱,名日「都柱」,上粗下尖極易歪斜。都柱周圍的八個方向有八根曲杆,與八個龍頭相接,只要一個方向有地震波傳來,極不穩的都柱便會倒向這個方向,壓動曲杆,牽動龍頭,張口吐出銅球。這與阿基米德那些拋石機一樣也是用的槓桿原理,那曲杆就是我們現在機械學上的「曲槓桿」。張衡當年已如此熟練地運用這種機械原理,確是才思過人。
 
 
 
  再說第二天,一日不見消息,第三天也無動靜。這時,那些反對張衡的人更有了話柄,有的上書要求皇上治他的罪,有的到他家裏來諷刺挖苦。張衡的一些朋友更是提心弔膽。按說就是千里路程,如真有地動,驛馬日夜兼程也該到京了,莫不是儀器有失?張衡的夫人、子女、家人僕從地無不急得加熱鍋上的螞蟻,唯有他自己讀書,批文,泰然自若。眼見紅日西斜,第三天又要過去。張衡批了一天的公文回到書房,剛捧起一卷書,忽然,老家人闖了進來,不及下跪就慌慌張張地說道:「老爺,不好了,剛才宮裏太監宣您到溫德殿見駕,怕是為了那日朝上爭論的地動一事吧。」
 
 
 
  張衡聞言急忙換了朝服去到溫德殿見駕。到底是凶是吉,且聽下回分解。 

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