“裸奔”的大师阿基米德 | “万物简史”第18期|163

回顾上一周，在上一期的内容中，丁老师有一个数据写错了，“地理学之父”埃拉托色尼利用几何学算出来的是25.2万希腊里，而不是25.2希腊里。感谢发现问题并及时反馈给我的同学，你有一双敏锐的眼睛来发现问题，非常了不起。

另外，过去的一周还有两个大节日。

5月13日是母亲节，相信很多同学都用自己的方式表达了对妈妈的爱。

那么，另一个节日你知道吗？5月18日是世界博物馆日。

博物馆是保护和传承人类文明的重要殿堂，是连接过去、现在和未来的桥梁，现在各个国家和地区都十分重视博物馆的建设，世界上最著名的四大博物馆每天都是游人如织，人们纷纷去那里参观、学习。

世界四大博物馆

丁老师的家乡也有好几个非常棒的博物馆，

上周五我们刚组织了一部分小朋友参观我们这里的中国港口博物馆，真是大开眼界。

参观中国港口博物馆

那么，最早的博物馆源自于哪里呢？我们前面提到过的亚历山大大帝征服了埃及之后，在尼罗河畔建立了“亚历山大城”。随着他不断征服古巴比伦、叙利亚、波斯、印度河流域等古文明，他搜集了大量的新奇玩意儿和奇珍异宝，于是，就在亚历山大城里又建了一个叫做“缪塞昂”的研究机构。缪斯是古希腊神话中智慧女神的名字，“缪塞昂”意思就是智慧女神缪斯的宫殿，“缪塞昂”这个词后来演化成了英语里的“博物馆”——museum，缪塞昂也被视为博物馆的前身。

但还是要补充一下，事实上，当时的“缪塞昂”不仅仅是收藏文物标本的博物馆，里面还有动植物园、天文台、实验室，以及我们讲“印刷术”时提到过的“亚历山大图书馆”都是它的一部分，所以它更像是一所“皇家学院”。

聊完了博物馆的由来，就该男主角闪亮登场了。他就是阿基米德，科学史上第一位科学巨匠，数学史上最杰出的三位大神之一（另外两个是牛顿和高斯），还是天文学家、哲学家、发明家和工程师。如果要把成就和头衔刻在名片上，别人只需一张小卡片，阿基米德用A4纸来写都不够。

油画《沉思的阿基米德》

先说阿基米德的出生，他是意大利西西里岛人，不要怀疑你的耳朵哦，你没听错，随着亚历山大大帝的扩张，当时的意大利就是属于古希腊的疆域。阿基米德出生在意大利西西里岛一个叫叙拉古的地方，西西里岛风景优美，拥有水晶般清澈的海水和美丽的海床。（图7）那地方后来名声不太好，因为那是黑手党的摇篮，什么是黑手党呢？简单说就是一帮社会捣乱分子，美国经典电影《教父》就是以西西里岛的黑手党为人物原型拍摄的，你有兴趣了解的话可以看看。但是2300年前，西西里岛的荣光属于阿基米德，他的父亲是一位天文学家，耳濡目染，他对科学十分感兴趣。

转眼，小阿基米德9岁了。太阳当空照，花儿对阿基米德笑，我们的阿基米德背着小书包快乐地上学去了，他去的那学校，相当有名，连你都知道，那就是“缪塞昂”。他在上学的时候就已经展示了惊人的天赋，他发明了螺旋抽水机，就是利用螺旋装置能自动把水提升到高处的机器，农民伯伯种庄稼浇水灌溉的时候太实用了，所以直到今天，埃及还有人在使用这种机械。几年后，阿基米德离开了亚历山大城回到了家乡叙拉古，一直到死，他都在叙拉古进行自己的科学研究。

阿基米德式螺旋抽水机

关于阿基米德的科学研究，可以用他的三句名言来概括，三句名言也对应了阿基米德的三个小故事。

第一句：“给我一个支点，我可以撬动地球”。

其实，阿基米德在展示他的发现：杠杆原理，支点就是杠杆原理里的重心点。杠杆原理后来也被称为阿基米德原理，这里阿基米德其实就弄清楚了一件事，那就是什么是重心。现在的我们都知道，只要把手指头放在一根棍子的中间，棍子就会保持平衡，如果移动手指又会怎样呢？这就是阿基米德原理所解释的现象。我们小学生到了六年级学了《简单机械》就会知道这个道理，但在当时是一个很伟大的发明。

到底是不是阿基米德在吹牛呢？当时的叙拉古国王希龙也是半信半疑。恰好当时国王造了一艘大船，由于重量特别沉移不进水里，于是请来了“能撬动地球”的阿基米德，他利用杠杆原理设计出了一套复杂但十分巧妙的装置，然后把装置另一头的绳索交到希龙国王的手里，国王用手轻轻拉动神索，奇迹出现了！大船缓缓挪动进入水里，国王顿时为之折服。

第二个故事则更具有传奇色彩。

希龙国王有一次请金匠用纯金打造了一顶王冠。完成后，皇帝又怀疑制作王冠的材料被偷梁换柱，掺了其它金属，就请来阿基米德做鉴定。由于不能损坏王冠剖开进行检查，古时候也没有透视设备检查内部构造，所以这事情难度很大，一开始阿基米德也是束手无策。

有一天，他坐在装满水的浴盆里洗澡，水就从边上溢了出来。他顿时就想到了怎么测量黄金的体积，内心澎湃的阿基米德压抑不住自己的兴奋，从浴盆里冲出来，衣服都忘了穿，光着屁股就跑到大街上，一边跑一边喊：“尤里卡，尤里卡！”（希腊语：我找到了）。

“裸奔的大师”找到了什么方法呢？方法就是把王冠放到装满水的桶中，然后测量溢出水的体积。然后再把同等重量的纯金放入同样装满水的桶中，再测出此时溢出的水的体积。按照阿基米德的理论，如果王冠里有其它金属的话，体积就会更大，溢出的水会更多。据说，根据这个方法，他们果真发现了王冠里面掺了银子。

这个故事很生动，它其中的原理，在你学了五年级的《沉和浮》单元以后，理解起来是没有什么问题的。这个原理至今仍写在物理学的教科书里，属于流体静力学的基本原理，也被称为“阿基米德原理”。也正是为了纪念这一事件，现代世界最著名的发明博览会就以“尤里卡”来命名。

这个故事其实还有一个中国版本，那就是语文课本里提到的“曹冲称象”的故事，讲的就是少年曹冲运用浮力原理称大象的体重。

不过，现在也有很多人对这个故事提出了质疑。他们发现，古代希腊的王冠类似于奥运会的橄榄枝花环，

古希腊王冠

目前考古发现的古希腊王冠最大重量也只有700多克，直径为18.5厘米左右。可能你对这几个数据没有概念，完全没有关系，你只要知道，如果我们把这个纯金王冠放进一个手掌那么宽，（直径20cm左右）装水的玻璃杯里，它会造成0.165厘米的水位上涨。如果里面掺了1/3的银子，（这个量已经相当大了，肉眼都能看出色彩变化），那么杯子里的水会上涨0.206厘米。减一减，两次实验的水位差距0.041厘米，也就是0.41毫米。

你可以找来一把尺子看看，0.41毫米是怎么的一个距离差。这在我们学校的实验室里，都是几乎无法测出来的，要知道，在当时，精密的尺子和量筒、量杯都还没发明呢，所以要辨别出这个数量级的水位差，几乎是不可能的。

因此，用水桶测王冠的故事可能是杜撰的，但阿基米德原理的发现是不争的事实，估计他采用的是其它的实验方法测出来的。

我们今天把故事和这个质疑放在一起，就是希望同学们通过自己的知识来判断，你认为这个故事是真实的吗？你还觉得哪些著名科学家的故事令你心里存疑呢？可以把你的理由写在留言板里，大胆质疑，小心求证，这本来就是科学的精神。

小结一下

今天我们从博物馆的起源说起，古希腊时期亚历山大城里的“缪塞昂”是现代博物馆的前身，它也是阿基米德的母校。9岁就求学在外的阿基米德最终成了古希腊科学的旗帜，我们今天介绍了他的其中两句名言“给我一个支点，我能翘起整个地球”以及“尤里卡，我找到了。”相对应的两个故事非常精彩，当然我们要用科学的眼睛去审视故事的真实性。阿基米德的伟大是毋庸置疑的，以至于，敌国来攻打叙拉古的时候，敌国国王下令不能伤害阿基米德，想留住这个人才，可惜，他还是被害了。下周二，我们来讲《阿基米德之死》以及他留下的宝贵的文化遗产。

万物简史 | 小鱼和大家一起回溯科学史上那些伟大与奇妙的时刻，一起品读那些扛着人类文明砥砺前行的科学家们的精彩故事......

★第17期《科学的黎明》

★第16期《科学史上最牛的“合照”》

★第15期《指路神“针”》

★第14期《诺贝尔和诺贝尔奖》

★第13期《“保健品商人”的大贡献》

★第12期《东方不亮西方亮》

★第11期《世界难题的中国答案》

★第10期《同桌的你》

★第9期《爱在西元前》

★第8期《尼罗河畔的土豪》

★第7期《和上帝辩论的男人》