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壹個數學小故事

稱量皇冠的難題 

在壹般人看來,阿基米德是個“怪人”。用羅馬歷史學家普魯塔克的話說:“他象是壹個中了邪術的人,對於飯食和自己的身體全不關心。”有時候,飯擺在桌子上叫他吃飯,他好象沒聽見,仍舊在火盆的灰裏畫他的幾何圖形。他的妻子,要時時看守他。譬如他用油擦身的時候,便呆坐著用油在自己身上畫圖案,而忘記原來是作什麽事的了。他的妻子更怕送他到浴堂裏去洗澡,這個笑話是因為國王的壹個新冠冕而引起的。 

國王在前不久,叫壹個工匠替他打造壹頂金皇冠。國王給了工匠他所需要的數量的黃金。工匠的手藝非常高明,制做的皇冠精巧別致,而且重量跟當初國王所給的黃金壹樣重。可是,有人向國王報告說:“工匠制造皇冠時,私下吞沒了壹部分黃金,把同樣重的銀子摻了進去。”國王聽後,也懷疑起來,就把阿基米德找來,要他想法測定,金皇冠裏摻沒摻銀子,工匠是否私吞黃金了。這次,可把阿基米德難住了。他回到家裏苦思苦想了好久,也沒有想出辦法,每天飯吃不下,覺睡不好,也不洗澡,象著了魔壹樣。

有壹天,國王派人來催他進宮匯報。他妻子看他太臟了,就逼他去洗澡。他在澡堂洗澡的時候,腦子裏還想著稱量皇冠的難題。突然,他註意到,當他的身體在浴盆裏沈下去的時候,就有壹部分水從浴盆邊溢出來。同時,他覺得入水愈深,則他的體量愈輕。於是,他立刻跳出浴盆,忘了穿衣服,就跑到人群的街上去了。壹邊跑,壹邊叫:“我想出來了,我想出來了,解決皇冠的辦法找到啦!” 

他進皇宮後,對國王說:“請允許我先做壹個實驗,才能把結果報告給妳。”國王同意了。阿基米德將與皇冠壹樣重的金子、壹塊銀子和皇冠,分別壹壹放在水盆裏,看金塊排出的水量比銀塊排出的水量少,而皇冠排出的水量比金塊排出的水量多。   

阿基米德對國王說:“皇冠摻了銀子!”國王看了實驗,沒有弄明白,讓阿基米德給解釋壹下。阿基米德說:“壹公斤的木頭和壹公斤的鐵比較,木頭的體積大。如果分別把它們放入水中,體積大的木頭排出的水量,比體積小的鐵排出的水量多。我把這個道理用在金子、銀子和皇冠上。因為金子的密度大,而銀子的密度小,因此同樣重的金子和銀子,必然是銀子的體積大於金子的體積。所 以同樣重的金塊和銀塊放入水中,那麽金塊排出的水量就比銀塊的水量少。剛才的實驗表明,皇冠排出的水量比金塊多,說明皇冠的密度比金塊的密度小,這就證明皇冠不是用純金制造的。”阿基米德有條理的講述,使國王信服了。實驗結果證明,那個工匠私吞了黃金。 

阿基米德的這個實驗,就是“靜水力學”的胚胎。但他並不停留在這壹點上,繼續深入研究浮體的問題。結果發現了自然科學中的壹個重要原理——阿基米德定律。即:把物體浸在壹種液體中時,所排開的液體體積,等於物體所浸入的體積;維持浮體的浮力, 跟浮體所排開的液體的重量相等。