
公元前三世纪的叙拉古,阳光洒满熙攘的街道,却照不进国王希伦二世心头的阴霾。他命工匠打造了一顶纯金王冠,准备献给神明,可王冠做好后,却有流言悄悄传开——工匠私吞了部分黄金,掺入了等重的白银。
国王既愤怒又困惑,他想验证王冠的真伪,却有一个苛刻的要求:不能损坏王冠分毫。要知道,在两千多年前,没有精密的仪器,想要不破坏王冠就分辨金、银成分,几乎是一个无解的难题。大臣们面面相觑,谁也想不出办法,最后,这个棘手的任务落到了数学家阿基米德的肩上。
阿基米德接下任务后,整日茶饭不思。他翻遍了所有的数学典籍,做了无数次称重实验,可金和银的重量相同,根本无法区分。日子一天天过去,国王的催促越来越紧,阿基米德却始终找不到突破口,疲惫和焦虑几乎将他压垮。
这天,仆人见他神色憔悴,便劝他去洗个热水澡放松一下。阿基米德拗不过,只好走进浴室。巨大的浴缸里盛满了水,他慢慢踏入水中,身体刚一浸没,奇妙的事情发生了——浴缸里的水正顺着边缘缓缓溢出,而且他浸入水中的身体越沉,溢出的水就越多。
那一刻,阿基米德的脑海里仿佛有一道闪电劈过,他猛地愣住了。他下意识地伸手摸了摸自己的胳膊,又低头看了看溢出的水,一个念头瞬间破土而出:身体浸入水中的体积,不就等于溢出的水的体积吗?
这个发现让他豁然开朗!金和银的密度不同,同等重量的金和银,体积必然不一样。如果王冠是纯金的,它排开的水的体积,就会和同等重量的纯金块排开的水的体积相等;如果王冠里掺了白银,白银的体积比黄金大,排开的水就会更多!
这个想法让阿基米德欣喜若狂,他忘记了自己还赤身裸体,猛地从浴缸里跳出来,一边狂奔着冲向皇宫,一边高声呼喊:“尤里卡!尤里卡!”——希腊语里,这句话的意思是“我找到了!”
街上的行人纷纷驻足,看着这位头发湿漉漉、浑身滴水的数学家,脸上满是诧异。可阿基米德顾不上这些,他只想立刻把这个发现告诉国王。
来到皇宫后,阿基米德立刻做了一个实验。他先拿出一块和王冠等重的纯金块,把它放进盛满水的容器里,收集好溢出的水;接着又把王冠放进同样盛满水的容器里,收集溢出的水。结果显而易见——王冠排出的水,比纯金块排出的水要多得多!
铁证如山,工匠无从抵赖,只能低头认罪。国王的难题解决了,而阿基米德的发现,却在科学史上留下了浓墨重彩的一笔。他从这个现象出发,深入研究,最终提出了浮力原理:物体在液体中受到的浮力,等于它排开液体的重量。
这场始于浴缸的灵感迸发,被后人称为“尤里卡时刻”,它不仅揭穿了一个工匠的骗局,更开启了流体静力学的大门。直到今天,当我们赞叹轮船远航、潜艇深潜时,都不该忘记,两千多年前,那位从浴缸里狂奔而出的数学家,曾用一个简单的发现,撬动了整个科学世界。
文、图/基础教学部 华玲
审核/王俊华
编辑/左园