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威地驶向叙拉古港口,叙拉古城的青壮年和士兵们一起上前线去了,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,老阿基米德为了自己的祖国又站了出来。他让妇女和孩子们
每人都拿着自己家中的镜子一齐来到海岸边,让镜子对准强烈的阳光,集中
照射到敌舰的主帆上,千百面镜子的反光聚集在船帆的一点上,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
新式武器,就慌慌张张地退却了。
关于阿基米德的传说还有许多许多……
最后一个故事是:阿基米德之死。
公元前 212 年,罗马军队进入了叙拉古城。罗马军队的统帅马塞拉斯下
了一道命令:“要活捉阿基米德。”
在战争失败后,阿基米德对现实采取了学者的超然漠视的态度,专心致
力于数学问题的研究。有一天,阿基米德坐在残缺的石墙旁边,正在沙地上
画着一个几何图形。一个罗马士兵命令阿基米德离开,他傲慢地做了个手势
说:“别把我的圆弄坏了!”罗马士兵勃然大怒,马上用刀一刺,就杀死了
这位伟大的科学家。
阿基米德被杀的消息传来,最为惋惜的就是那位罗马军队的统帅马塞拉
斯,他为阿基米德举行了隆重的葬礼。
笛卡尔
什么是解析几何?在数学上“解析”就是代数的同义词。把代数与几何
融合为一体就被称为解析几何。解析几何是进行科学研究的重要的数学工
具。比如说,要确定船只在大海中航行的位置,就要确立经纬度,这就需要
精确地掌握天体运行的规律;要改善枪炮的性能,就要精确地掌握抛射物体
的运行规律。解决这些问题必须采用解析几何。因为它可以利用字母表示流
动坐标,用方程刻划一般平面的曲线。解析几何的发明人就是伟大的数学家
笛卡尔。
笛卡尔 1596 年 3 月 31 出生在法国,父亲是一位相当富有的律师。8 岁
时,父亲把他送进基督教会学校读书。他是一个很好的学生,因为身体不好,
学校允许他每天早上在床上学习。这个习惯一直保持到他老年的时候。
软弱的身体挡不住有志的笛卡尔在科学征途上奋飞。他 17 岁进入普瓦界
大学学习,20 岁毕业后到巴黎当了律师。在学校,笛卡尔就十分热爱数学,
在巴黎恰好遇到了两位热爱数学的神甫。在两位神甫的鼓励指导下,笛卡尔
又花了 1 年的时间钻研数学,进一步奠定了数学的根底。
笛卡尔在法国军队里呆过几年,但他没有打过仗,他把大量的时间都用
于哲学和数学的研究上。
1628 年,笛卡尔移居荷兰。他认为那里社会安定,思想自由,是搞学术
研究的好地方。在那里他住了 20 年。
笛卡尔一生对人类社会有许多的贡献,但最重要的是在数学方面。例如:
他是第一个使用开头的一些字母表示常量,用靠近结尾的一些字母表示变量
的。我们所熟悉的代数中的 x、y 就是来自于笛卡尔。他还引进了指数和平方
根的记号。
笛卡尔在军队服役期间热衷于研究数学,他一有时间就思考问题。他的
伟大发现就是在床上得到的。一天,他躺在床上,发现了空中飞动着的苍蝇。
他盯着苍蝇入了神。他想到苍蝇在每一时刻的位置可以用苍蝇所在的位置处
相交的三个相互垂直的平面来确定。在二维平面上,如在一张纸上,每一点
都可以由在这点相交的两条互相垂直的直线来确定。例如:地球表面上所有
的点都可以由经度及纬度确定。利用笛卡尔的坐标系,平面上的每一点都可
以用两个数的有序组来表示,如(2,5)或(…3,…6),这可以解释为“由
始点东边 2 个单位和北边 5 个单位”或“由始点西边 3 个单位和南边 6 个单
位”。对于空间中的点,需要用 3 个数的有序组,第三个数表示上下的单位。
一个代数方程表示一个变量 y 如何按照某种固定的格式依赖于另外一个
变量 x 的涨落。例如 y=x2…5,对于x 的每一个数值,都有 y 的某个确定的值。
若令 X 等于 1,y 就成为…3;如 x 是 2,x 就是 3;如 x 是 3,y 就是等于 13,
如此等等。如果把这些 x、y 的组[(1,…3),(2,3),(3,13),……]
所代表的点变成笛卡尔坐标系下平面上的点,就得到一条光滑曲线,在这个
例子中是一条抛物线。每一条曲线通过笛卡尔坐标系表示一个特殊的方程;
每一个方程表示一条特殊的曲线。
笛卡尔应用坐标方法,把数学的两大形态——形与数结合了起来。解析
几何使变数进入了数学,立即使运动进入了数学,为微积分的创立奠定了基
础。
笛卡尔把这个概念写到了 1637 年出版的《方法论》一书中的附录之一《几
何》中。这也是他的唯一一部数学著作。
笛卡尔的一生著作极多,他的著作绝大部分是表达其哲学思想的。哲学
家的盛名掩盖了笛卡尔在数学上的光辉成就。笛卡尔在其他科学领域也取得
了伟大的成就:用微粒子的涡动理论说明太阳和行星的运动,发现了光折射
的基本定律;证明了宇宙永远保存着同量的运动,提出了运动守恒定律;研
究了多种器官的构造和胚胎发育情况,首次提出了神经传导和反射机能的理
论;反对经院哲学,主张创立为实际服务的哲学,在总结前代科学家科研方
法的基础上,创立了演绎法。因此应该说,笛卡尔是近代科技史上的一位有
多方面成就的伟大学者。
不幸的是,1649 年 9 月,笛卡尔极为勉强地屈从于瑞典宫廷对他的邀请,
为瑞典的统治者克里斯蒂娜做哲学教师。这个古怪的克里斯蒂娜要求笛卡尔
一个星期三次在清晨 5 点去拜见她。在瑞典的冬夜里最冷的时候一星期到宫
中拜见三次,对于肺部不健康的笛卡尔来说简直是太残酷了。这个冬天还没
过去(1650 年 2 月 11 日),笛卡尔就死于肺炎。他的身体除了头以外,全
部运回法国。1809 年一位名叫白则里的人得到了笛卡尔的头颅骨,才使得笛
卡尔最终完整地回到了老家。
在笛卡尔的一生中,他的成绩是那么辉煌.但是他在有生之年没有为此自
负,相反,他却说:“我的努力求学并没有得到别的好处,只不过是愈来愈
发觉自己是无知的。”这种发自肺腑的由衷之言,正充分显示了一个伟大学
者的崇高品质。
勇敢的富兰克林
电,对生活在我们这个时代的人来说实在是太熟悉了。电的用途是那么
的广泛,可以说现在人们的日常生活离不开电,科学家在进行科学研究中更
离不了电。电已经成为今天人类生活的基本能源之一。
在电学的先驱者中,第一个应该介绍的人物就是本杰明·富兰克林,因
为在人们的心目之中富兰克林几乎成了电的化身,因为他“从天空夺得了闪
电”而震动了世界。
1706 后 1 月 17 日,富兰克林出生在美国一个贫困的家庭。富兰克林的
父亲以制造蜡烛和肥皂为职业。富兰克林从小聪明好学,8 岁时进学校读书,
门门功课都名列前茅。由于家中兄弟姊妹多,家庭经济困难,他只上了两年
公学、一年私塾就辍学了。11 岁的富兰克林整天在父亲的店铺里打杂。
12 岁时,富兰克林到大哥开的印书店去当学徒。做一名印刷工人。虽然
工作繁重,但他还是抓紧一切机会读了大量的书籍,开阔了自己的眼界,这
对他以后的一生都有很大的影响。
1723 年,17 岁的富兰克林告别了故乡波士顿,踏上了人生新的征途,自
己去闯天下了。在他 25 岁那年,富兰克林创办了美国历史上的第一个图书馆
——费城图书馆。他是那么喜欢读书,他曾经说过:“读书是我唯一的娱乐。”
富兰克林勤奋好学,27 岁时开始学习外文。不到 3 个月的时间,他就能
看法文书了。他又用了半年的时间学会了意大利文,接着又学会了西班牙文
和拉丁文。在他 40 岁左右,才开始致力于科学技术研究。
1745 年冬天,电学界传出了一个惊人的消息。德国的科学家克莱斯特和
荷兰的科学家马森布罗克几乎同时发现了电震现象和制作了莱顿瓶。电是什
么呢?看不见、摸不着、稍纵即逝、一瞬而过,所以人们无法保存,用起来
很不方便。莱顿瓶就是为电而造的一座“仓库”。莱顿瓶因诞生在莱顿城而
得名。它的构造是在玻璃瓶的内外表面都贴上锡箔,电荷经由一根黄铜链穿
过瓶塞进入瓶内,积累在锡箔上。当人接触到带电的莱顿瓶时,就会受到强
烈的电击。同时它还会产生出电火花和“噼噼啪啪”的爆裂声。莱顿瓶第一
次实现了使电可以人工控制的梦想,为人们进行电学研究创造了条件。
当时很多科学家都用莱顿瓶做过实验,富兰克林也是其中之一。他注意
到电火花发出的光和爆裂声,心想,这或许可能是一种非常微小的闪电和雷
鸣。要不然,从另一个角度来看,天上威严的雷鸣电闪,恐怕就是由地球和
天空这整个行星所构成的巨大莱顿瓶中电的相互作用呢。
因此,富兰克林决定做一个实验。
1752 年 7 月的一天,天气闷热,天色很暗,富兰克林和他的儿子一起,
来到渺无人迹的旷野里。他们准备了一个大风筝,这个风筝是用丝绸做的,
风筝的顶端安有一段长长的铁丝,牵引风筝的是一根麻绳,绳的末端系着一
块绸带,在绸带和麻绳之间还挂了一把钥匙。他们还带来了一个莱顿瓶。突
然间天空乌云滚滚,雷声隆隆,捕捉天电的好时机到来了。他们立即行动起
来,风筝迅速地被放入高空。
随着风云积集,一道耀眼的闪电划破长空。一块雨云从风筝上空迅速地
滚了过去,倾盆大雨自天而降。富兰克林站在屋檐下仔细地观察着风筝的每
一个细节。他发现牵引风筝的绳索上毛茸茸