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亞裡士多德數學之神

生活 更新时间:2024-07-26 20:13:54

亞裡士多德數學之神(數學之神阿基米德)1

阿基米德(Archimede,公元前287年—公元前212年)是古希臘偉大的數學家、力學家、天文學家,生于西西裡島(Sicilia,今屬意大利)的叙拉古(Sracusa,又譯錫拉庫薩),卒于叙拉古。

和其他的古希臘數學家相比,阿基米德的生卒年是比較确定的。J. 策策斯(Tzetazes,約1110年—1180年)在《史書》(Book of Histories)中記載:“智者阿基米德是叙拉古人,著名的機械制造師,終生研究幾何,活到75歲。”對于阿基米德之死,T. 李維(Livius,公元前59年—公元前17年)、策策斯等曆史學家作了不同的描述,但一緻同意他是在叙拉古陷落(公元前212年)時被羅馬士兵所殺的。以此倒推回去,他應出生于公元前287年。

阿基米德是叙拉古統治者海厄羅王(HieroⅡ,約公元前308年—公元前216年,約公元前270年—公元前216年在位)的親戚,和王子吉倫(Gelon,後繼承王位)是朋友。父親菲迪亞斯(Phidias)是天文學家。

阿基米德早年曾在當時希臘的學術中心亞曆山大跟随歐幾裡得的門徒學習,對歐幾裡得數學進一步的發展作出了一定的貢獻。在那裡他結識了許多同行好友,如科農(Conon of Samos),多西修斯(Dositheus)以及埃拉托塞尼(Eratosthenes)等。回到叙拉古以後他仍然和他們保持密切的聯系,因此阿基米德也算是亞曆山大學派的成員,他的許多學術成果就是通過和亞曆山大的學者通信往來保存下來的。後人對阿基米德給予極高的評價。數學史家E. T. 貝爾(Bell,1883年—1960年)說:“任何一張列出有史以來三個最偉大的數學家的名單中,必定會包括阿基米德,另外兩個通常是牛頓和高斯。不過以他們的豐功偉績和所處的時代背景來對比,拿他們影響當代和後世的深邃久遠來比較,還應首推阿基米德。”普林尼(Pliny,23年—79年)甚至稱阿基米德為“數學之神”。這些過分的贊揚,反映了後世對阿基米德的崇敬。

赫拉克利德(Heraclides)曾寫過阿基米德的傳記,歐托基奧斯(Eutocius of Ascalon)不止一次提到這件事,可惜傳記已失傳,阿基米德的生平事迹,散見于各種文獻中。

在阿基米德的一生中,最悲壯、最驚心動魄的一幕是他以古稀之齡,投身于反侵略戰争,最後為國捐軀。

迦太基(Carthage)是古代腓尼基(Phoenicia)人建立的國家,以現今非洲北部的突尼斯為中心,領土東到西西裡島,西達西班牙和摩洛哥。由于商業和殖民利害的沖突,從公元前264年起到公元前146年為止,前後三次和羅馬人進行了猛烈的戰鬥,延續120年之久。羅馬人稱迦太基人為腓尼(Poeni),轉稱布匿人(Punic),故史稱“布匿戰争”。第二次布匿戰争發生于公元前218年至公元前201年 ,叙拉古和迦太基締結同盟,因此成為羅馬的仇敵。公元前214年,羅馬名将馬塞勒斯(Marcus Claudius Marcellus,約公元前268年—公元前208年)率領大軍圍攻叙拉古。在這危急存亡之際,阿基米德便獻出自己一切傑出的科學技術為祖國效勞。

詳細記述這次保衛戰的主要有三本書:波利比奧斯(Polybius,約公元前200年—公元前118年)的《通史》(共40卷),李維的《羅馬史》及普盧塔克的《馬塞勒斯傳》(Vitamarcelli)。此外,策策斯、盧西恩(Lucian,約120年—180年以後)等對此也有所論述。

馬塞勒斯從陸上及海上襲擊叙拉古。阿基米德用他發明的起重機之類的器械将靠近牆根的船隻抓起來,再狠狠地摔下去,有的被撞得粉碎,有的沉入海底。馬塞勒斯也不甘示弱,他用8艘5層橹船,每兩艘連鎖在一起,架起一種叫“薩姆布卡”的武器,準備攻城。可是叙拉古人未等敵船靠近,就用強大的機械将巨大的石塊抛出,打得“薩姆布卡”七零八落;同時萬弩齊發,羅馬士兵死傷無數,吓得目瞪口呆的馬塞勒斯下令退兵。在陸上,羅馬士兵也沒有占到便宜。多次進攻,均未得逞。

有一種傳說是阿基米德用巨大的火鏡(Burning-mirror)反射陽光來焚燒敵船,這大概是誇張的說法,最早見于盧西恩的記載。不過當時阿基米德已經發現抛物面反射鏡能夠聚焦的性質。有的書說是将燃燒的火球彈射出去使敵船着火,這種說法比較可信。

無論如何,羅馬士兵已成驚弓之鳥,簡直是“風聲鶴唳,草木皆兵”,隻要看到一根繩子或一塊木頭從城裡扔出來,立刻抱頭鼠竄,大呼:“阿基米德的機器又瞄準我們了。”

羅馬人在一次軍事會議上決定夜間偷襲,他們以為飛彈隻能在遠距離起作用,黑夜可以避開城上的視線,一旦接近城牆,飛彈就無能為力了。誰知阿基米德早有防備,制造了一種叫“蠍子”的弩炮,專門對付近處的敵人。羅馬士兵又一次吃了大虧。馬塞勒斯嘲笑他自己的工程師和工兵說:“我們還能同這個懂幾何的‘百手巨人’(Briareus)戰鬥下去嗎?他輕松地穩坐在海邊,把我們的船隻像擲錢遊戲(Pitch and toss)似的抛來抛去,船隊被搞得一塌糊塗,還射出那麼多的飛彈,比神話裡的百手妖怪還厲害。”(注釋:來源普盧塔克作《馬塞勒斯傳》)

後來羅馬士軍放棄正面進攻,改用長期圍困的策略。叙拉古終于因糧食耗盡和叛徒的出賣而淪陷。公元前212年,75歲的阿基米德也光榮犧牲了。

阿基米德留下的數學著作不下10種,多數為希臘文手稿,也有的是13世紀以後從希臘文譯成拉丁文的手稿。由J. L. 海伯格(Heiberg)校訂的《阿基米德全集,包括歐托基奧斯的注釋》(Archimedis Opera Omnia Cum Commentrariis Eutocii),這是标準的本子。譯成現代語的常見的有三種:T. L. 希思(Heath)英譯注釋本:《阿基米德全集,包括阿基米德方法》(The Works of Archimedes with the Method of Archimedes);P. V. 埃克(Eecke)法譯本:《阿基米德全集》(Les oeuvres completes d'Archimede);迪克斯特惠斯(Dijksterhuis):《阿基米德全集》(Archimedes),原文為荷蘭語,作者為C. 迪克舒恩(Dikshoorn)。

曆史上有的數學家勇于開辟新的園地,但缺乏缜密的推理;有的數學家偏重于邏輯證明,但對新領域的開拓卻徘徊不公元前。阿基米德則兼有二者之長,他将驚人的獨創與嚴格的論證融為一體,更善于将計算技巧與邏輯分析結合起來。正确地注意理論與實際的聯系,常常通過實踐直觀地洞察到事物的本質,然後運用邏輯方法使經驗上升為理論(如浮力問題),再用理論去指導實際工作(如發明抗敵器械)。在嚴格性和嚴密性方面,實際超過了15世紀至17世紀的分析學家,他的理論比牛頓、萊布尼茨更加接近柯西、魏爾斯特拉斯的“ε—δ”方法(如阿基米德公理及窮竭法的使用)。隻是沒有強大的生産需求和适宜的社會環境,未能進一步發展起來。

這位獨步千古的科學家,還具有崇高的愛國熱忱,在祖國危亡的緊急關頭,獻出了自己的一切。他的愛國精神和愛科學的精神同樣為萬世所景仰。

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