一、阿基米德与皇冠 ——第一个科学发现 什么是路？就是从没路的地方践踏出来的，从只有荆棘的地方开辟出来 的。 ——鲁迅 公元前 ２８７ 年，古希腊叙拉古国的海罗在锡拉丘兹称王后，为显示自己 的丰功伟业，决定制造一顶金皇冠放入一座圣庙，献给不朽的神灵。为了使 这件事做得完美，海罗国王挑选了优秀的制造商，并精确地称量出黄金交给 这位制造商。不久，一顶精美别致的金皇冠被呈献给国王。国王观后十分高 兴，心满意足。不料后来有人告发说，在做皇冠时商人盗窃了金子，加上了 等量的银子。海罗国王认为自己受了骗，蒙受了奇耻大辱，同时也感到事情 果真如此，那是对神灵的亵渎，罪过实在深重。但又苦于无法将商人的窃贼 嘴脸揭露于众，因为皇冠的重量与所给的黄金的重量完全相符。为此，海罗 国王召见了宫廷科学家，就是当时最著名的力学家阿基米德，让他想想办法。 阿基米德了解了这一事情的原委后，日夜冥思苦想。一天，他在洗澡，当身 体慢慢浸入水中时，澡盆中的水逐渐溢出澡盆外。这一简单现象使阿基米德 的思路豁然开朗。他一下子从澡盆里跳出来，光着身子欣喜若狂地大叫：“找 到了！找到了！”他找到了解决问题的办法。 根据洗澡这一事实所受的启发，阿基米德设计了一个实验。他做了两件 物体，每件的重量与皇冠相同，一件是黄金的，另一件是白银的。他把一个 大容器装满水，首先把银制品放进去，而后再取出来，再用量杯把水注入容 器，直到恢复原来的满度。这样，阿基米德根据溢出的水的体积与沉入容器 中的银制品的体积应当相等的道理，求出了银制品的体积。在此之后，阿基 米德又把金制品放入装满了水的容器中，再取出来，并像上一次一样用量杯 把水再装满。他发现第二次溢出的水没有第一次那么多，稍微少了一点点。 这说明金制品的体积比相同重量的银制品的体积要小，两者之差恰好是两次 溢出的水的体积之差。最后，他又用水装满容器，并把制造商制造的皇冠放 入，发现皇冠排出的水比同样重的金制品排出的水要多些，而比同样重的银 制品排出的水要少些。由此他断定制造商在金子里掺进了银子，从而帮助国 王判定了制造商窃取金子的罪行。 阿基米德从这个揭开皇冠之谜的实验中深受启发，撰写了《论浮体》一 书。书中他叙述了所发现的浮力原理：把物体浸在任何一种液体中，液体所 排开的体积等于物体所浸入的体积；物体所受的浮力（即物体在液体中所失 去的重量）等于该物体所排开的液体的重量。诚然，阿基米德的发现主要是 基于灵感及简单的实验，并未借助于什么复杂的设备和仪器，但却不失为人 类科学史中第一个完整的、真正的理论发现，成为世世代代人们传颂的美谈。 在科学产生的萌芽时期，虽然有许多科学家、自然哲学家提出一些学说 和理论，也做过一些粗陋的实验，但像阿基米德发现浮力原理那样，既具有 设计精密的实验作为基础，又从实验中发掘出定理和规律，并以理论的形式 加以阐述的却寥寥无几。阿基米德之所以能摘走科学史上第一个科学发现的 桂冠，主要是因为他迷恋科学，有强烈的求知欲，以科学研究为最大乐趣。
一位传记作家描述：“他常被人逼着才去洗澡，擦香膏，可是就在这时他还 要在地上画几何图形，用手指在他那涂了油膏的身上画几何线，满脸乐陶陶 的神气，真像是诗神附体一样。”其次，是因为阿基米德在科学活动中注重 实验、强调技术，同时又进行严格的理论论证和逻辑推理。在这些方面，阿 基米德一直得到各个时代科学家的高度评价。达・芬奇是阿基米德的崇拜者， 伽利略则以阿基米德的后继者自居。莱布尼兹说：“无论谁，只要穷究阿基 米德研究的真谛，就会很少赞叹近人的发现。”２０ 世纪美国数学家、哲学家 怀特海说：“可以把数学的天才同物理学的洞察力兼而有之的阿基米德，与 数学物理的建立者、差不多在他之后二千年的牛顿相提并论。” 科学发现可称为人类智慧的花朵，是人类进步和社会文明的一个重要特 征。它在人类认识史上总表现为惊世骇俗、激动人心的事件，而且总能为人 类带来某些幸福。长期以来，人们一直在探索着科学发现的内在机制，在追 寻着科学发现是否有逻辑可循，是否是一个不能理解的神秘的禁区等问题的 答案。上面叙说的皇冠的故事中，阿基米德对浮力原理的发现为科学殿堂奠 定了第一块完整的基石，因此它对我们认识科学发现的规律颇具裨益，大有 启发。 从中我们可总结出科学发现所遵循的某种途径或规则： 简单的经验事实（无意中的）→引发灵感并产生某种新思想或新观念（伴 随科学家强烈的求知欲）→设计并进行实验证明（自觉性的）→经逻辑推理 将新思想变为一种新理论→著书立说。 由此不难看出，科学发现并非完全是非逻辑性的，而是有某种规则可循 的；也并非是不可理解的神秘的禁区，而是可以为人类认识和把握的。
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