中外科学家发明家丛书:阿基米德- 第3部分

天特来求教。”阿基米德一边欠起身来向老妇人施礼，一边问道：“您想鉴　

定什么？”老妇人说：“也是鉴定金银材质的问题，”她一边说，一边从怀　

里掏出一个小小的布包，将小布包打开，里面是2颗圆圆的金色小球，其中　

一颗较大，一颗较小。老妇人取出金色小球，高举在手里，朝宫殿里所有的　

官员喊道：“你们看，这是两颗金球，是我儿子花费几个月的时间制成的，　

可惜我的儿子不在了，我也难断定它们是不是纯金制造的。现在，就请阿基　

米德先生帮助鉴定一下，看看里面是不是掺了银子。”宫廷仆人端了一个木　

盘，将两颗金色的小球放在木盘里，互相传递观赏。这是两颗做工非常精致　

考究的金球，上面镂刻着各种飞禽走兽，草木花纹，还有天上的浮云，大海　

的波涛。图案精巧细致异常逼真，令人惊叹不已，众官员全都交口称赞起来。　

阿基米德按照通常的程序，让人端来一罐水，然后称了小球的重量，将小球　

放入罐中，然后计算小球排出的水的重量。这一切操作程序都无需阿基米德　

亲自动手，他的助手们按照预定的步骤和所遵循的原理一一作完，然后计算　

核对。只一会时间，结果出来了：小球排出的水比等重量的金块排出的水还　

多。阿基米德猛地一怔，突然意识到，这个小金球里面掺的不是银子，而是　

掺加了什么轻金属。然后，阿基米德又派人按照预定的步骤鉴定那个大金球。　

更加奇怪的现象发生了。这颗大金球放进水里并不下沉，而是漂在水面上，　

有人把它压下去，却又浮上来，往复多次，那个金色的球仍然浮在水面上，　

只有一部分在水中，阿基米德又是一怔，这样的话，该如何鉴定排出的水量　

呢。面对这两个金球及测试结果，周围的人都惊呆了，一直在旁边观察操作　

的阿基米德感到有些心慌意乱：这两个小球肯定有问题。他边想边去拿那两　

个金球，当他将这两个金球分托在两个手掌上，掂了掂重量时，他心里明白　

了，然后他向老妇人和周围的人解释到：“这两个小球是空腔的，我们无法　

鉴定它们是不是掺了银或其它物质。”只见老妇人脸一沉，扳起那张慈祥和　

善的面孔，用肯定的语气说：“我的儿子知道，这两个小球都是用纯金制成　

的。”国王说：“那就请您的儿子来说说吧！”老妇人含着怨恨的口气说：　

　“可是他不在这里，他被关在监狱里，甚至被剥夺了欢度祭神节的权利。”　

这里国王和阿基米德及众大臣都意识到，这是那位为国王作王冠的金匠的母　

亲，说金匠往王冠里掺假是冤枉了他。　

　　　　　这时，最感到痛心是的是阿基米德，他意识到自己的技术性错误有多大，　

用部分实验证明的理论去鉴定他人的成果有多么愚蠢，的确阿基米德前面的　

实验所得到的结论是正确的，但只适用于一部分物质，并不是所有的物质全　

都适用。就像那顶精美的王冠，镂月裁云，玲珑剔透。就是镶嵌在上面的那　

些零件，有缨、簪、小球、叶片、花纹等。少说也有几十件，如果在某几件　

内置有空腔，排水量岂不就会增多？如果按排水量的多少确定王冠之中是否　

掺假，不仅给金匠酿成冤案，还会误导自己对事物的认识。　

　　　　　显然，对于实体零件或者说能够被水淹没的物体，阿基米德的鉴定方法　

是有效的，而对于空心零件，由于空心所占的体积无从确定，所以阿基米德　

不能鉴定。诚然，人们不知道国王的王冠里究竟是不是掺了假，可这场戏剧　

性的判决的确给阿基米德一个颇为深刻的启示，也成为他终身引以为戒的教　

训。　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　五、“阿基米德定律”的诞生　



　　　　　鉴定王冠的风波过去了，金匠的母亲把两个小球送给了阿基米德，阿基　

米德的心情更沉重了，如何解开空腔小球不下沉的迷，又摆在阿基米德面前。　

　　　　　阿基米德又开始了思索，我们发现，不论是现代物理学，还是古代物理　

学，都是建立在实验的基础上，阿基米德也不例外，他和他的助手把各种材　

质的东西：金、银、铁、铜、木块等东西拿来，一一放入水中，通过观察比　

较，首先发现，有些东西可以沉入水底，有些东西浮在水面上，另有一些东　

西停在水中某一深度，有一些东西一半在水中，一半在水上，这就说明，放　

入水中的物体，受到了一个向上托的力，阿基米德给这种向上托的力取名为　

　“浮力”。它与什么因素有关？应该怎样求得呢？阿基米德决定用秤称得浮　

力的大小，他认为：在水中，既然有一个向上托的力来托起物体，要是在水　

中称一称这个物体，它的重量应该能够减轻一些，减轻的数值当然就是浮力　

了。　

　　　　　经过实验表明：“物体在水中称得的重量加上物体排开的水的重量等于　

物体在空气中的重量，也就是说，浮力的大小等于物体排开液体的重量。”　

至于那个大一些的小金球，虽然它只有一部分浸入水中，它所受的浮力的大　

小也等于它排开的液体的重量。实验还表明，物体在水中或沉或浮，取决了　

物体的重量和所受到的浮力的大小，因为物体的重量是垂直向下的，而物体　

所受的浮力是垂直向上。　

　　　　　在实验中，阿基米德还发现，物体在水中或沉或浮，还取决于物体的密　

度大小，密度大的物体放入水中就沉得深，密度小的物体在水中就沉得浅。　

体积等于密度乘质量，密度与体积成反比，与质量成正比。密度大的物体体　

积就小，所受浮力就小，在水中就沉得深，密度小的物体，体积大，所受浮　

力大，在水中就沉得浅或浮在水面上。　

　　　　　就这样，阿基米德发现了浮力定律，也就是我们在中学物理中学到的“阿　

基米德定律”，它作为液体静力学的基本原理，在他的《论浮体》这本著作　

中得到进一步的归纳和总结。他在《论浮体》这本书中写道：　

　　　　　与等体积的液体等重量的物体，如放在液体中，此物体既不浮出液面，　

也不下沉到液体的任何深度下；　

　　　　　比液体轻的物体，如放在液体中，不会整个沉入液体内，它有一部分将　

露在液面上；　

　　　　　比液体重的物体，如放在液体中，就下沉到被排开的液重等于整个物体　

本身的重量为止；　

　　　　　如果把比液体轻的物体用力按入液体内，物体将受到向上的推力，其大　

小等于被排开的液体重量和物体重量之差；　

　　　　　比液体重的物体，如放入液体中，就会下沉到底；而且，如果在液体中　

称它，它所失去的重量，就等于所排开的液体重量。　

　　　　　2000多年前阿基米德发现和总结的“阿基米德定律”对后世科学技术的　

发展具有非常重要的意义。我们现在使用的潜水艇就是利用“阿基米德定律”　

的原理制成和使用的。潜水艇中设置了专门的储水柜，朝储水柜里吸水，就　

使潜水艇的重量增加，在潜水艇体积不变的情况下，增加潜水艇的重量，潜　

水艇就会下沉。排出储水柜中的水，潜水艇的重量减轻，潜水艇就上浮。利　

用“阿基米德定律”的原理，潜水艇可以自由控制沉浮，而且能控制潜水艇　


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所要停止的深度。不仅在战争时期被广泛应用，而且在和平时期，作为探索　

海洋资源的工具也是必不可少的。　

　　　　　　“阿基米德定律”同样可以用在气体上，现代航空工业中使用的氢氦气　

球和飞艇，就是利用氢气和氦气比重轻而产生的巨大浮力而升上天空的。　

　　　　　阿基米德在洗澡这个偶然的机会中发现了这个具有重大意义的“阿基米　

德定律”，在古今中外不同肤色、不同民族的人民中，做为一个教育学生和　

成年人勤奋思考的生动故事，一直被流传至今。阿基米德在鉴定王冠时所使　

用的盛水的锡罐，后人将他命名为“攸勒加”，一直被人们用来做为确定比　

水重的固体物质的密度的仪器，人们以这种形式来纪念这位为人类建立了不　

朽功勋的大科学家。从此，“攸勒加”（我找到了）被做为一句代表灵感和　

汗水的名言，被人们世世代代传颂着。在这句话的后面，凝结着每一位科学　

家的汗水和心血。　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　六、　《故国风光图》　



　　　　　又是一个欢乐的祭神节。国王亥洛为了表彰阿基米德在科学上的贡献，　

特意登门拜访，并送给阿基米德一幅画《故国风光图》。这幅画虽然取名《故　

国风光图》，实际上并没有多娇的江山，也看不到气势磅礴的雄关峻岭和秀　

丽宜人的青山绿水。只见清澈明朗的碧空，点缀着朵朵白云；底下是一望无　

际的滚滚麦浪在迎风飘荡。画面的显著位置上画着3件引水器具：用杠杆提　

桶汲水；用滑轮装置起吊水桶；用“阿基米德螺旋”原理制作的“水蜗牛”　

抽水。这幅　《故国风光图》虽然没有名胜美景，然而，阿基米德理解国王的　

心意，这不仅是国王对自己表示的节日祝贺，而且也表达了国王对自己的发　

明创造能够用于劳动人民的生产实践所给予的赞誉，同时也显示出一国之君　

对科学、对科学家的尊重和关怀。这不禁使阿基米德想起了很久以前的一件　

事。　

　　　　　当阿基米德把刚刚发现的杠杆定理兴奋地告诉国王的时候，国王曾经饶　

有兴趣的问他：如果按照你发现的原理，你能移动地球吗？阿基米德曾经斩　

钉截铁地说：“能，只要你给一个支点。”但是谁都无法找到使地球移动的　

支点。所以国王说：“阿基米德，如果你的研究只停留在学问的游戏上，不　

能解决实际的重大问题，你的学问有什么用处呢？”阿基米德为了证明自己　

的学问能够解决实际的重大问题，在杠杆原理的基础上，设计了一套杠杆滑　

轮系统。　

　　　　　当时，叙拉古的船都是由木头制造的，海水的侵蚀和海中生物寄生在船　

壳上，使得每隔一段时间就得把船拖到岸上来进行彻底清洗并重新油漆。把　

船拖上岸是一件非常费时费力的事，必须趁着退潮的时候，许多人合力用绳　

子拉。等清洗油漆后再推回海里，就更费劲了。常常是好不容易推下去，一　

个巨浪打来，又会退到原地，阿基米德就用设计好的滑轮系统，系在巨大的　

三桅货船上，另一头系在岸上的转柄上，阿基米德派人摇动把柄，把柄带动　

小齿轮开始转动，通过巧妙的齿轮传递，大齿轮上缠着的绳子收紧后，拖着　

货船缓慢地向岸上移来，随着把柄的转动，大货船一点一点地离开水面，稳　

稳地移沙滩上。　

　　　　　现在，国王送给阿基米德《故国风光图》，既是对阿基米德所取得的成　

就的肯定，也是对阿基米德的勉励。国王鼓励他把自己的知识和科学贡献给　

祖国叙拉古，而阿基米德也正是这样做的。　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　七、两千年未解的题　



　　　　　阿基米德博学多才，在许多领域都有建树。他用科学知识不仅为叙拉古　

人民的生产生活解决了许多实际问题，而且在科学理论上也指导了后人的研　

究。在工作中，他曾给他的助手们出了一道十分复杂的题目，这道题目是用　

诗文表达出来的。　

　　　　　我的朋友，你准确地算一算太阳神的牛吧！　

　　　　　尽管你聪明智慧，可也得费煞脑筋。　

　　　　　从前，在西西里岛的草原上，曾经在那儿放牧过多少牛呢？　

　　　　　告诉你，这些牛分成4群。　

　　　　　它们的颜色各有差异，第一群白得像乳汁一样，而第二群却正相反，它　

们是那样乌黑，黑漆得直发光亮。　

　　　　　第三群是棕色的，第四群的牛身则带有花点。　

　　　　　在每群中，既有牡牛，也有牝牛。　

　　　　　再告诉你，这些牛数可有一定的比例：　

　　　　　在牡牛中，白牛数等于棕牛数，连同黑牛的1/3。　

　　　　　别忘了，还得加上黑牛的一半算在一起；　

　　　　　还要告诉你，黑牛数等于花牛的1/4，　

　　　　　再加上花牛的1/5也不够，把棕牛数都搭到底。朋友，最后我要你假设，　

那花牛数呀！　

　　　　　它等于白牛的