阿基米德


数学家的成长故事


阿基米德的一生



阿基米德(Archimedes,约公元前287-前212),古希腊伟大的哲学家、百科式科学家、数学家、物理学家、力学家,静态力学和流体力学的奠基人,并且享有“力学之父”的美称。他与牛顿、高斯一起被评为有史以来最伟大的三位数学家。

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求学经历


公元前267年,阿基米德被父亲送到埃及的亚历山大城跟随欧几里得的学生埃拉托塞和卡农学习。他后来在亚历山大跟随过许多著名的数学家学习,包括有名的几何学大师—欧几里德,阿基米德在这里学习和生活了许多年,他兼收并蓄了东方和古希腊的优秀文化遗产,对其后的科学生涯中作出了重大的影响,奠定了阿基米德日后从事科学研究的基础。

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主要成就


NO.1

浮力原理


浮力原理:浸在流体中的物体(全部或部分)受到向上的浮力,其大小等于物体所排开流体的重量。这是阿基米德在洗澡时发现了入水愈深,浴缸里的水溢出,感觉到自己体量愈轻的现象后总结出来的。


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NO.2

杠杆原理


杠杆原理:满足下列三个点的系统,基本上就是杠杆:支点、施力点、受力点。杠杆原理亦称“杠杆平衡条件”:要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等。即:动力×动力臂=阻力×阻力臂。


给我一根杠杆,我

能撬动整个地球。


NO.3

机械应用


阿基米德非常重视试验,他对于机械的研究源自于他在亚历山大城求学时期,一生设计、制造了许多仪器和机械,值得一提的有阿基米德螺旋提水器、举重滑轮、灌地机、扬水机以及军事上用的抛石机等。

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数学大师

阿基米德在数学上也有着极为光辉灿烂的成就,特别是在几何学方面。

阿基米德的数学思想中蕴涵微积分,阿基米德的《方法论》中已经“十分接近现代微积分”,这里有对数学上“无穷”的超前研究,贯穿全篇的则是如何将数学模型进行物理上的应用。他所缺的是没有极限概念,但其思想实质却伸展到17世纪趋于成熟的无穷小分析领域里去,预告了微积分的诞生。

阿基米德将欧几里德提出的趋近观念作了有效的运用。他利用“逼近法”算出球面积、球体积、抛物线、椭圆面积,后世的数学家依据这样的“逼近法”加以发展成近代的“微积分”。阿基米德还利用割圆法求得π的值介于3.14163和3.14286之间。

另外他算出球的表面积是其内接最大圆面积的四倍,又导出圆柱内切球体的体积是圆柱体积的三分之二,这个定理就刻在他的墓碑上。

阿基米德研究出螺旋形曲线的性质,现今的“阿基米德螺线”曲线,就是因为纪念他而命名。另外他在《数沙者》一书中,他创造了一套记大数的方法,简化了记数的方式。

阿基米德的几何著作是希腊数学的顶峰。他把欧几里得严格的推理方法与柏拉图鲜艳的丰富想象和谐地结合在一起,达到了至善至美的境界,从而“使得往后由开普勒、卡瓦列利、费马、牛顿、莱布尼茨等人继续培育起来的微积分日趋完美”

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天文研究



阿基米德发展了天文学测量用的十字测角器,并制成了一架测算太阳对向地球角度的仪器。

阿基米德还曾经运用水力制作一座天象仪,球面上有日、月、星辰、五大行星。根据记载,这个天象仪不但运行精确,连何时会发生月蚀、日蚀都能加以预测。

阿基米德还认为地球可能是圆的。晚年阿基米德开始怀疑地球中心学说,并猜想地球有可能绕太阳转动,这个猜想一直到哥白尼时代才被人们提出来讨论。


阿基米德所发现的这些原理对人类认识和利用自然的方式产生了巨大影响,这位伟大学者为探索自然科学的奥秘献上了自己的一生。第二次布匿战争时,罗马军队攻破叙拉古城,而阿基米德却旁若无人地在地上演算数学题,最终死于罗马士兵之手。

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