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张一甲(顶级数学家可以恐怖到什么程度)
编辑 2024-06-03 13:02:18 科技资讯
1. 张一甲，顶级数学家可以恐怖到什么程度？
能够被称为“恐怖”的顶级数学家，让我想起了“阿基米德”的故事。
阿基米德
阿基米德与高斯、牛顿被后人称为世界三大数学家，他是“理论天才与实验天才合于一人的理想化身”，是伟大的数学家和物理学家。牛顿和爱因斯坦也都曾从他身上汲取过智慧和灵感，文艺复兴时期的达芬奇和伽利略等人都拿他来做自己的楷模。
阿基米德曾经豪言壮语“给我一个支点，我就能撬起地球”，他的话并非无稽之谈，而是因为他发现了杠杆原理，利用这个发现，他顺利的帮助国王的巨船下海；他洗澡时发现了浮力原理，又成功帮助国王解决了称皇冠的难题；阿基米德晚年时，他的国家被入侵，他用智慧御敌，他参与的这场战争被历史学家称为战争史上的奇观。
01 豪言壮语：给我一个支点，我就能翘起地球
阿基米德发现了杠杆原理
在埃及造金字塔的时候，奴隶们就利用杠杆把沉重的石块往上撬。远古时代的人们就懂得利用杠杆，但是没有人能够说出其中的科学道理。在阿基米德发现杠杆定律之前，是没有人能够解释的。阿基米德经过反复地观察、实验和计算，终于确立了杠杆的平衡定律。就是，“力臂和力（重量）成反比例。”换句话说，就是：小重量是大重量的多少分之一重，长力臂就应当是短力臂的多少倍长。阿基米德确立了杠杆定律后，就推断说，只要能够取得适当的杠杆长度，任何重量都可以用很小的力量举起来。
据说他曾经说过这样的豪言壮语：
“给我一个支点、我就能举起地球”
叙拉古国王听说后，对阿基米德说：“凭着宙斯起誓，你说的事真是稀奇古怪，阿基米德！”阿基米德向国王解释了杠杆的特性以后，国王说：“到哪里去找一个支点，把地球举起来呢？”
“这样的支点是没有的。”阿基米德回答说。
“那么，如何才能让人相信你说的话？” 国王说。
“陛下，您不是替埃及王造了一艘很大的船吗？我可以让您一个人的力量就把船推下海”
国王既怀疑又期待。
阿基米德利用杠杆和滑轮的子理，制造了一套巧妙的机械。把一切都准备好后，阿基米德请国王来观看大船下水。他把一根粗绳的末端交给国王，让国王轻轻拉一下。顿时，那艘大船慢慢移动起来，顺利地滑下了水里，国王和大臣们看到这样的奇迹，都惊叹不已。
于是，国王信服了阿基米德，阿基米德也因此赢得了全国人民的信服。
02 称量皇冠的难题
皇冠的难题
叙拉古赫农王叫一个工匠替他打造一顶金皇冠。国王给了工匠一定量的黄金。工匠的手艺高超，制作出精巧别致的皇冠，重量跟当初国王所给的黄金一样重。
可是，有人向赫农王报告说：“工匠制造皇冠时，私下吞没了一部分黄金，把同样重的银子掺了进去。”国王听后，也怀疑起来，就把阿基米德找来，要他想法测定工匠是否私吞黄金了。这次，可把阿基米德难住了。他回到家里冥思苦想，好久都没有找到办法。
有一天，阿基米德在洗澡的时候，脑子里还想着称量皇冠的难题。突然，他注意到，当他的身体在浴盆里沉下去的时候，就有一部分水从浴盆边溢出来。溢出的水提醒了阿基米德，他高兴地跳出浴盆，忘了穿衣服，就跑到人群的街上去了。一边跑，一边叫：“尤里卡！尤里卡！”（意思是找到了）
阿基米德进皇宫后，向国王申请做一个实验，他将与皇冠一样重的金子、一块银子和皇冠，分别一一放在水盆里，金块排出的水量最少，银块排出的水量最多，而皇冠则介于两者之间。 有了实验的佐证，阿基米德信心满满地对国王说：“陛下，皇冠里的确掺了银子”。
国王哪里明白实验蕴含的道理，就连大臣也一头雾水。国王说“阿基米德，你是如何根据这样一个实验断定工匠在皇冠里掺了银子的？”
阿基米德说：“一公斤的木头和一公斤的铁，因为他们的材质不一样，体积也不一样，放入水中排出的水量也不一样，体积大的木头排出的水多，而体积小的铁排出的水少。同样的，相同重量的金子和银子排出的水量也不一样，体积大的银子一定比体积小的金子排出的水量少。假如皇冠是纯金的，那么它排出的水会和同重量的金子一样，假如掺了银子，他的体积就会变大，排出的水也就会多一些。刚才的实验证明了皇冠中掺了银子。
国王和大臣们听完阿基米德的论述，好像明白了什么。
阿基米德的这个实验，就是“静水力学”的胚胎。但他并不停留在这一点上，继续深入研究浮体的问题。结果发现了自然科学中的一个重要原理——浮力定律（阿基米德原理）：物体在液体中所获得的浮力，等于它所排出液体的重量。（即广为人知的排水法）
03 战争史上的一个奇观
公元前218年罗马共和国与北非迦太基帝国爆发了第二次布匿战争。身处西西里岛的叙拉古一直都是投靠罗马，但是公元前216年迦太基大败罗马军队，叙拉古的新国王（海维隆二世的孙子继任），立即见风转舵与迦太基结盟，罗马帝国于是派马塞拉斯将军领军从海路和陆路同时进攻叙拉古。此时的阿基米德已经年过七旬，他为了国家毅然决然地站了出来，奋起抗敌。
罗马统帅玛尔凯路，在接连攻下叙拉古的两座城后，更加狂妄自大。他认为，只要用五天的准备时间，就可以攻陷国都叙拉古城。但他恰恰没有想到，就是因为有一位热爱祖国的白发苍苍的老人阿基米德，就把他的一切计划打破了。
投石器和起重机
阿基米德利用杠杆原理制造了一种叫作石弩的抛石机，能把大石块投向罗马军队的战舰，或者使用发射机把矛和石块射向罗马士兵，凡是靠近城墙的敌人，都难逃他的飞石或标枪。
阿基米德还发明巨大的起重机，当敌人的战舰靠近城墙的时候，起重机巨大的钩子可以将敌人的战舰吊到半空中，然后重重地摔下使战舰在水面上粉碎。现在的很多机器，如塔吊等，与阿基米德的起重机有异曲同工之妙。
聚光的镜子
有一天叙拉古城遭到了罗马军队的偷袭，而叙拉古城的青壮年和士兵们都上前线去了，城里只剩下了老人、妇女和孩子，处于万分危急的时刻。就在这时，阿基米德让妇女和孩子们每人都拿出自己家中的镜子一齐来到海岸边，让镜子把强烈的阳光反射到敌舰的主帆上，千百面镜子的反光聚集在船帆的一点上，温度急剧升高，船帆燃烧起来了，火势趁着风力，越烧越旺，罗马人不知底细，以为阿基米德又发明了新武器，就慌慌张张地逃跑了。
这些武器弄的罗马军队惊慌失措、人人害怕，连将军马塞拉斯都苦笑承认：“这是一场罗马舰队与阿基米德一人的战争”。这场战争被历史学家称为战争史上的奇观。
阿基米德是“理论天才与实验天才合于一人的理想化身”，他在数学，特别是几何学有着极为耀眼的成就。
阿基米德年轻时追随欧几里德学习，将欧几里德提出的趋近观念作了有效地运用。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。
你永远无法去估量一个具有超前智慧的头脑中迸发出来的火花。我们所能给予的就是无比的尊敬和敬佩！
参考资料：
李凌卿．古希腊物理学家—阿基米德．初中生之友胡云志．阿基米德的死．中学生数理化李印龙．阿基米德的贡献（二）．教育实践与研究作者不详．阿基米德的故事．新课标综合刊本文标签：
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