力学的发展史(3)
(2)古希腊的力学
亚里士多德(前384—前322),古希腊思想家。出生在古希腊北方靠近马其顿的一个小城邦斯塔古拉。17岁时,到雅典进柏拉图学院学习,当柏拉图的学生和助手长达20之久,直到柏拉图死后才离去。他是柏拉图的最有才华和最得意的门徙之一。
亚里士多德在科学思想史上占有特殊的重要地位。他研究的范围涉及到逻辑、哲学、政治、历史、伦理、天文、物理、生物等各个方面。他的著作有数百种,流传下来的也有几十种。
亚里士多德在其著作中讨论了力学问题。他曾试图建立杠杆理论,他说:距支点距离较大的力容易移动重物,因为这种力画出了一个较大的圆。他把杠杆端点的重物的运动分解为切向 运动和法向运动两部分。他称切向运动为合乎自然的运动,而把法向运动称为违反自然的运动。显然,这是不正确的。
亚里士多德的专著《物理学》是一部论述自然及其运动的学说,是世界上最早的物理学著。书中着重研究力学问题。他详细考察了物体的运动后指出,只有认识运动的意义,才能了解自然的意义。运动不是存在于事物之外,而是存在于事物之中。
亚里士多德以为月亮以下的物体,都有重者向下轻者向上的自然运动,要改变它们的自然状态就得有外力。外力一旦消失,物体就立即恢复它们的自然状态。显然,这种观点是不符合实际情况的。当然,亚里士多德由此得出的关于落体的一些观点也是错误的。他说:“体积相等的两个物体,较重的下落得较快。”他还说,物体下落的快慢精确地与它们的重量成正 比。
直到文艺复兴时期以前,亚里士多德的理论仍是很有权威的,再加上宗教界把它的见解与教义结合起来,奉为不可怀疑的经典。致使在近两千年的历史中,压抑了学术的创新和科学的进步。从物理学的学史的角度看,近代物理学的产生,正是和推翻亚里士多德的错误学说分不开的。
亚里士多德最早明确区分了哲学和自然科学研究的对象。他把对外在被观察之中的运动和变化着的对象的研究,统称为“物理学”;而把对始因、本质、存在的基础等等“实体的本性和最确定的原则”的研究,看作为哲学的任务。亚里士多德的科学研究,为古代自然科学的 确立揭开了序幕。
阿基米德(约前287—前212)是继亚里士多德之后,另一位古希腊的伟大科学家。他父亲是一位天文学家,从小就受到家庭的良好教育,使阿基米德很早就对数学和力学产生了浓厚的兴趣。他用实验的方法发现了著名的浮力原理和杠杆原理。他是力学这门科学的真正创始人。
阿基米德在其名著《论平面的平衡》(两卷本)一书中提出了杠杆原理,还讨论了如何求任一 给定物体的重心问题。早在阿基米德时代以前2000多年,人们已经在实践中动用杠杆知识了。阿基米德的功绩不是发明,而是对大量的杠杆知识的系统分析和整理。
浮体定律是阿基米德的最著名的发现。传说有这样的故事:
海罗在叙拉古阿基米德出生地称王之后,决定在一座圣庙里放上一顶金星冠,献给不朽的神灵。海罗与承包商谈好了价钱,订了合同,并精确地称出黄金交给了他。到了规定的日期, 制造商送来了做工极其精美的皇冠,大王极其满意。看起来皇冠的重量与所给的皇金重量完全相符。但后来有人告发说,在做皇冠时,商人盗窃了金子,加上了等量的白银。海罗为了 把窃贼的嘴脸揭露出来,即命阿基米德想想办法。阿基米德连洗澡的时候都在想着这件事,当他进澡盆时,发现自己的身体越往里浸,从盆里溢出的水就越多。这可找到了解决问题的办法了,他一下子从澡盆里跳出来,光着身子欣喜若狂地冲回家,一边大喊大叫:“找到了 !”
据说他做了两件重量与皇冠相同的物体,一件是黄金的,另一件是白银的。做好之后,他用一个大容器用水装得满满的,并把银制品放进去。溢出来的水的体积与沉入容器中的白银体积是相等的。然后,他把物体取出来,用量杯把水注入容器,以补偿溢出的水,直到恢复原来的满度。这样他就求出了与确定量的水相对应的银子的体积。
做完这个实验后,他又把金制品放入装满水的容器中,然后取出来,照上次一样用量杯把水装满,他发现这次溢出来的水没有上次那么多,稍微少了一点儿。也就是说,金子的体积经相同重量的银子的体积少多少,水也正好少多少。最后,他又用水装满容器,并把皇冠放进 同样多量的水中,发现皇冠排出的水比同样重的金制品排出的水要多。因此,他基于这一事实证明了金子里掺进了白银,把制造商这个窃贼的嘴脸暴露在光天化日之下了。
他在《浮体》一书中,建立了重要的阿基米德浮体定律,即浸没在水中的物体重量的减少,等于它所排开的水的重量。也就是说,物体在液体中所受到的浮力,等于它所排开的液体的重量。
阿基米德在其一生中有许多重大的创造发明。如在年青时就造了一台用水力来推动的、模拟 太阳月亮和行星运动的行星仪,利用杠杆原理创造了滑轮。他在亚历山大时期发明了“螺旋 提水器”(水泵)。他在叙拉古遭到罗马人进攻时,发明了许多军事武器来保卫自己的家园。 据说,当罗马人从海上和陆上向叙拉古进攻时,叙拉古人被吓呆了,觉得简直毫无力量来抵 挡罗马人如此可怕的攻击。但这时阿基米德造了投石炮,向陆上进攻的敌人射出了各种飞弹
(图4 阿基米德螺旋提水器)
和大量巨石,使敌兵无法招架,一堆堆地被打倒在地。他设计出大型反光镜使罗马人的战船着火。他发明了起重机械把罗马人的战船举到半空,忽东忽西地乱转,形成了一幅可怕的景象……。罗马人狼狈不堪,因而改变了攻城的战术,开始了对叙拉古的长期围困。
围城两年以后,公元前212年,叙拉古终于被罗马军队占领。当时的罗马主将马尔凯斯深知阿基米德的才能,命令部下不许杀害他,但是命令尚未到达时,七十五岁的阿基米德已死于罗马士兵的长矛之下。
(2)古希腊的力学
亚里士多德(前384—前322),古希腊思想家。出生在古希腊北方靠近马其顿的一个小城邦斯塔古拉。17岁时,到雅典进柏拉图学院学习,当柏拉图的学生和助手长达20之久,直到柏拉图死后才离去。他是柏拉图的最有才华和最得意的门徙之一。
亚里士多德在科学思想史上占有特殊的重要地位。他研究的范围涉及到逻辑、哲学、政治、历史、伦理、天文、物理、生物等各个方面。他的著作有数百种,流传下来的也有几十种。
亚里士多德在其著作中讨论了力学问题。他曾试图建立杠杆理论,他说:距支点距离较大的力容易移动重物,因为这种力画出了一个较大的圆。他把杠杆端点的重物的运动分解为切向 运动和法向运动两部分。他称切向运动为合乎自然的运动,而把法向运动称为违反自然的运动。显然,这是不正确的。
亚里士多德的专著《物理学》是一部论述自然及其运动的学说,是世界上最早的物理学著。书中着重研究力学问题。他详细考察了物体的运动后指出,只有认识运动的意义,才能了解自然的意义。运动不是存在于事物之外,而是存在于事物之中。
亚里士多德以为月亮以下的物体,都有重者向下轻者向上的自然运动,要改变它们的自然状态就得有外力。外力一旦消失,物体就立即恢复它们的自然状态。显然,这种观点是不符合实际情况的。当然,亚里士多德由此得出的关于落体的一些观点也是错误的。他说:“体积相等的两个物体,较重的下落得较快。”他还说,物体下落的快慢精确地与它们的重量成正 比。
直到文艺复兴时期以前,亚里士多德的理论仍是很有权威的,再加上宗教界把它的见解与教义结合起来,奉为不可怀疑的经典。致使在近两千年的历史中,压抑了学术的创新和科学的进步。从物理学的学史的角度看,近代物理学的产生,正是和推翻亚里士多德的错误学说分不开的。
亚里士多德最早明确区分了哲学和自然科学研究的对象。他把对外在被观察之中的运动和变化着的对象的研究,统称为“物理学”;而把对始因、本质、存在的基础等等“实体的本性和最确定的原则”的研究,看作为哲学的任务。亚里士多德的科学研究,为古代自然科学的 确立揭开了序幕。
阿基米德(约前287—前212)是继亚里士多德之后,另一位古希腊的伟大科学家。他父亲是一位天文学家,从小就受到家庭的良好教育,使阿基米德很早就对数学和力学产生了浓厚的兴趣。他用实验的方法发现了著名的浮力原理和杠杆原理。他是力学这门科学的真正创始人。
阿基米德在其名著《论平面的平衡》(两卷本)一书中提出了杠杆原理,还讨论了如何求任一 给定物体的重心问题。早在阿基米德时代以前2000多年,人们已经在实践中动用杠杆知识了。阿基米德的功绩不是发明,而是对大量的杠杆知识的系统分析和整理。
浮体定律是阿基米德的最著名的发现。传说有这样的故事:
海罗在叙拉古阿基米德出生地称王之后,决定在一座圣庙里放上一顶金星冠,献给不朽的神灵。海罗与承包商谈好了价钱,订了合同,并精确地称出黄金交给了他。到了规定的日期, 制造商送来了做工极其精美的皇冠,大王极其满意。看起来皇冠的重量与所给的皇金重量完全相符。但后来有人告发说,在做皇冠时,商人盗窃了金子,加上了等量的白银。海罗为了 把窃贼的嘴脸揭露出来,即命阿基米德想想办法。阿基米德连洗澡的时候都在想着这件事,当他进澡盆时,发现自己的身体越往里浸,从盆里溢出的水就越多。这可找到了解决问题的办法了,他一下子从澡盆里跳出来,光着身子欣喜若狂地冲回家,一边大喊大叫:“找到了 !”
据说他做了两件重量与皇冠相同的物体,一件是黄金的,另一件是白银的。做好之后,他用一个大容器用水装得满满的,并把银制品放进去。溢出来的水的体积与沉入容器中的白银体积是相等的。然后,他把物体取出来,用量杯把水注入容器,以补偿溢出的水,直到恢复原来的满度。这样他就求出了与确定量的水相对应的银子的体积。
做完这个实验后,他又把金制品放入装满水的容器中,然后取出来,照上次一样用量杯把水装满,他发现这次溢出来的水没有上次那么多,稍微少了一点儿。也就是说,金子的体积经相同重量的银子的体积少多少,水也正好少多少。最后,他又用水装满容器,并把皇冠放进 同样多量的水中,发现皇冠排出的水比同样重的金制品排出的水要多。因此,他基于这一事实证明了金子里掺进了白银,把制造商这个窃贼的嘴脸暴露在光天化日之下了。
他在《浮体》一书中,建立了重要的阿基米德浮体定律,即浸没在水中的物体重量的减少,等于它所排开的水的重量。也就是说,物体在液体中所受到的浮力,等于它所排开的液体的重量。
阿基米德在其一生中有许多重大的创造发明。如在年青时就造了一台用水力来推动的、模拟 太阳月亮和行星运动的行星仪,利用杠杆原理创造了滑轮。他在亚历山大时期发明了“螺旋 提水器”(水泵)。他在叙拉古遭到罗马人进攻时,发明了许多军事武器来保卫自己的家园。 据说,当罗马人从海上和陆上向叙拉古进攻时,叙拉古人被吓呆了,觉得简直毫无力量来抵 挡罗马人如此可怕的攻击。但这时阿基米德造了投石炮,向陆上进攻的敌人射出了各种飞弹
(图4 阿基米德螺旋提水器)
和大量巨石,使敌兵无法招架,一堆堆地被打倒在地。他设计出大型反光镜使罗马人的战船着火。他发明了起重机械把罗马人的战船举到半空,忽东忽西地乱转,形成了一幅可怕的景象……。罗马人狼狈不堪,因而改变了攻城的战术,开始了对叙拉古的长期围困。
围城两年以后,公元前212年,叙拉古终于被罗马军队占领。当时的罗马主将马尔凯斯深知阿基米德的才能,命令部下不许杀害他,但是命令尚未到达时,七十五岁的阿基米德已死于罗马士兵的长矛之下。