【170】阿基米德(下)
说到几何,算是古希腊的一个优良传统了。柏拉图学园大门上的“不通几何者谢绝入内”令人记忆犹新。
可是,柏拉图虽然是几何的大力倡导者,可却也把希腊的几何学关到了一个笼子里面。百余年来,希腊的几何学家们都恪守着柏拉图所提出的一个奇怪的规定——尺规作图。
大家在中学几何里想必都学过尺规作图,只许用没有刻度的直尺和圆规来构造几何图形。不知道大家学的时候有没有想过,为什么非得这样啊?这不是找麻烦么?反正我上学的时候是想过这个问题,只是没好意思问。
后来读了历史才知道,原来几何在柏拉图的头脑里,始终与他那个美丽的理念世界相连(参见第106节)。老人家近乎偏执地认定,用所有尺规以外的工具所做出来的图,都是机械的,没有灵气的,低劣的,要严格禁止的。
久而久之,尺规作图就成了数学界的一条金科玉律,无人敢越雷池一步。
可阿基米德就是一个异类。
这一百多年里,诞生了不少喜欢研究尺规作图的几何学家。可他们都遇到了三个难以解决的问题,也就是著名的古希腊几何三大难题:三等分角、立方倍积(作一个立方体,使其体积为一个已知立方体的两倍)、化圆为方(作正方形使其面积等于已知圆的面积)。
许多人为之绞尽脑汁,苦苦思索解决良策。直到19世纪,数学家们方才证明了:其实这三个问题用尺规作图是不可能实现的!
而阿基米德在研究这些问题的时候,就根本没把柏拉图的束缚当回事,随意地采用他喜一爱一的方法去研究它们。他的积分思想,也正是在研究化圆为方问题的时候得到的灵感。
阿基米德把这种对柏拉图几何思想的颠覆,记录在了《力学定理的方法》中。可惜的是,由于战乱,这篇珍贵的文献被悄悄埋没了,直到1906年,才被一位希腊学者从君士坦丁堡的故纸堆中翻了出来。否则的话,也不至于在阿基米德身后,人们还在柏拉图的圈圈里打转。
当然尺规作图也是一件很有趣的事情,许多著名的数学成果也是研究尺规作图时弄出的副产品。可只研究这个东西,也就没劲了。
结果人们一直等了一千八百多年,一个叫笛卡尔的人才做了第二个阿基米德。他打破了柏拉图的规矩,搞出了一把带刻度的尺子,也就是我们今天熟知的坐标系。解析几何宣告诞生,代数与几何总算结合起来了。
有人说,如果后来的数学家们早日走上阿基米德的道路,数学的发展至少要提早一千年。
也未尝没有道理。笛卡尔、牛顿、莱布尼茨,或许本不需要等那么多年才出世的。
又有人说了,如果不是那个时代的劳力太便宜的话(以奴隶为主),大家追随阿基米德,工业革命也该提早一千年。
不管这话是否靠谱,阿基米德在机械方面的成就,也的确相当了不起。尽管,如普鲁塔克所说,他发明的那些机械“只不过是他研究几何之余的消遣而已”。
他的大部分发明,也的确跟几何有关。比如他利用自己一精一熟的螺线理论设计的一抽一水机,直到今天仍在埃及和欧洲的部分地区用于灌溉,被称作“阿基米德螺旋一抽一水机”。
而他从几何中悟出的最重要的定理,当然是杠杆定理了。
阿基米德本人对这个定理也十分得意。今天的小学生都知道他的那句狂言:“给我一个支点,我可以撬起地球。”
这句话说得也忒狂了一点。他那位国王亲戚希罗二世就问了:“真有这样一个支点么?”
“这个……我只是打比方。”
“切!那你既然连地球都能撬起来,撬艘船总没问题吧。瞧见那艘大船了没有?对对对,就是几十个人正在拉的那艘。你要是能把它弄上岸,我就服你。”
然后阿基米德就弄了一些杠杆啊、滑轮什么的,搞了一套机械系统,然后用手使劲一拉,船上岸了!
希罗二世大为叹服,阿基米德也成了锡拉库萨城的明星人物。
后来,希罗二世也让阿基米德设计了些战争机器。只不过,希罗二世一生都在罗马和迦太基之间游刃有余地骑墙,锡拉库萨始终没有遇到任何危险,这些机器也就被搁置了。
第146节
可希罗不会想到,他刚去世不久,他的孙子就得罪了罗马,锡拉库萨告急。那些战争机器终于派上了用场。
锡拉库萨城外的海面上,停泊着马塞卢斯的舰队。罗马的独门攻城武器,由八艘木船架起的巨炮,缓缓向海岸靠拢。
以马塞卢斯的估计,久疏战阵的锡拉库萨人看见这个阵势,就该弃城投降了吧。
可他万万没有料到,自己尚未靠近,锡拉库萨人迎接他的礼物就已经备好了——阿基米德设计的巨型投石一弩一。
那个时代的罗马人绝无可能见到如此厉害的机器。这个一弩一无论是射程、发炮频率还是石块的重量(传说有五百斤重)都领先世界。只将罗马人的大炮砸得粉碎,砸得罗马人鬼哭狼嚎。
而阿基米德的库藏还不止于此。
另一种机器被称作“阿基米德之爪”,它可以从城中伸出,抓起罗马舰船,从空中狠狠地摔向地面。比起投石来,这更是毁灭一性一的打击。
更绝的是,传说阿基米德在艳一陽一高照之时,曾经指挥人们用许多面镜子拼成一个巨大的凹面镜,将焦点设在罗马舰船之上。结果几分钟之后,罗马战船就燃一烧起来。像这样近似于妖法的表演,更是将罗马士兵的心理搞到崩溃。
后世不少人质疑这些神奇记载的真实一性一。2005年和2006年,美国discovery频道做了两期节目,从实验上证明了,至少“阿基米德之爪”和“超级凹面镜”是可以实现的。那么我们为什么拒绝相信这些传奇呢?
至少史书上明确记载着罗马人的绝望:
若能除去这位锡拉库萨老人,必有希望立刻夺取这座城市。可只要他一天还在,他们便一天不敢进攻。
——波利比奥斯
一位年逾古稀的老人,以一己之力抗住数万大军,还有比这更伟大的传奇么?
马塞卢斯是真的怕了。他彻底放弃了强攻,改为在外围封锁,并蚕食周围的土地,试图切断锡拉库萨的补给。后来,在一次宗教庆典中,锡拉库萨人放松了戒备。罗马人得到消息,趁机攻入了这座曾令他们陷入绝望的城池。
接下来就是满城的掳掠与屠一杀。马塞卢斯对他的敌人表现出了崇高的敬意,他下令不得伤害阿基米德。
可罗马人或许并不知道,神一样的阿基米德已经那样老了。所以,当一个士兵看到了那位正在炉灰上抹来抹去的老人时,他或许并不知道他是谁。他刚刚走到老人身边,便听到了一声怒吼:“别碰我的圆!”
士兵随即拔一出了佩剑,刺入了老人的胸膛。
不会有一个罗马人,会因为专注于一个图形而丧生。
——怀特海
这是一个历史的瞬间,它仿佛一个时代交接缩影——罗马人的刀剑,战胜了希腊人的头脑。
罗马可以征服希腊,可它却无力承载希腊智慧的重量,无法延续希腊文明的辉煌。
阿基米德倒下了,随之倒下的是古典世界的巨人——希腊。
那个灿烂的时代,真的离我们远去了。连最后一片衣角,也飘散在锡拉库萨的风中。
公元前212年,锡拉库萨的城破,阿基米德的死,把伤感留给了我们。可此时的罗马人正在欢呼雀跃。罗马拿下锡拉库萨之后,等于切断了迦太基本土与意大利之间的联系,汉尼拔更加孤独了。
战场的天平,开始向罗马倾斜。请看下集——罗马反击。