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史上首个阿基米德科学展登陆广东科学中心

2017-01-12 16:05 来源:南方网 邹长森

展览策展人Luigi Rizzo介绍展项“力学的悖论”(邹长森/摄)

展览团队介绍展项(邹长森/摄)

展览团队与记者体验互动展项(邹长森/摄)

“螺旋桨”展项(邹长森/摄)

  南方网讯(记者邹长森)来自意大利的史上首个《阿基米德的科学》展将于2017年1月13日首次登陆中国,在广东科学中心展出。届时,70多项有趣的互动展品将还原2300年前阿基米德的超前科学思想和当时伟大的机械装置。这是南方网记者从广东科学中心获得的最新消息。

  阿基米德是古希腊伟大的哲学家、数学家和物理学家,确定了物体表面积和体积的计算方法,发现了杠杆原理和浮力定律,并设计制造了多种机械,如螺旋抽水器、军用投射器等。据展览策展人Luigi Rizzo介绍,阿基米德是“近代科学之父”,首次将数学和科学结合起来,将几何物体用数字精确计算出来,体现了科学严谨之根本。

  “不过,尽管阿基米德声名卓著,但其被大家所熟知的发明却屈指可数。世界各地的科学博物馆也很少呈列出阿基米德的发明。”Luigi Rizzo称。为此,Luigi Rizzo团队耗时5年对阿基米德的手稿及相关古典文献进行深入研究,力图重现阿基米德科学和当时的伟大机械装置。

  据了解,此次在广东科学中心展出的“阿基米德的科学”展是史上第一个专门展示阿基米德突出的科学成就的展览。展览基于对阿基米德手稿和相关古典文献的科学研究,还原共约70件互动展品,分为古代的机械、古代的能量机器、几何的魔力、阿基米德的启发等四个区域。

  在展览中,观众能跟随2300年前的阿基米德,去观察并理解自然现象背后的科学,并从古代科学中得到鼓舞和反思,了解古代科学家对世界的关注,以及古代科学与当代生活的联系。展览将在广东科学中心中庭持续展出4个月。

  记者还从科学中心相关负责人处了解到,“阿基米德的科学”与此前展出的“达芬奇的科学密码”一脉相承,均出自该策展公司之手,达芬奇也是时隔千年之后重新研究阿基米德科学的第一人。该负责人还透露,“达芬奇的科学密码”历时4个月,反响强烈,吸引了超过40万人次前来参观。

  关于阿基米德手稿

  阿基米德手稿背后隐藏着一个精彩的故事。据收藏阿基米德手稿抄本的巴尔的摩沃尔特艺术博物馆馆长威廉·诺埃尔介绍,那是一本用羊皮纸制成的、独特的拜占庭祈祷书,内含此前不为人知的三重文本的原文,包括:阿基米德的论著、公元前4世纪阿提卡演说家希佩里德斯的演讲、以及3世纪佚名作者对亚里士多德范畴论的述评,这是阿基米德早已失传的典籍中唯一幸存的古代文本。诺埃尔教授和他的团队借助斯坦福大学线性加速器中心,使用强大的粒子加速器,发现了隐藏的文本,并将所有图像和发现在互联网上发布,并通过知识共享许可协议供人们免费查阅使用。

  亮点展项:

  阿基米德跷跷板:阿基米德对杠杆的力量深信不疑,他曾说过“给我一个支点,我就能撬起整个地球。”他是第一个以科学方式叙述杠杆原理的人,并描述三种杠杆的不同应用。杠杆是将操作者所施的力转移到其他物体上以省力的完成工作的简单机械。展项阿基米德跷跷板就是运用杠杆原理制作的机器,它的支点在两物体的中间,体验时会发现跷跷板的一边只要站一个体重轻的人就可以轻易将椅子上的人翘起,因为这一类型的杠杆能减少工作所需要的施力。阿基米德铁爪同样也是运用到杠杆原理,在当时叙拉古斯城之战中,这种秘密武器使得敌人兵荒马乱。

  阿基米德螺旋器:在阿基米德的机械发明中,有一样机械打破了人们水往低处流的传统观念,就是阿基米德螺旋器。我们可以看到展项为木制腔体,内部空间沿着中央长轴呈螺旋状盘旋,连接着把手。当转动把手时,把手处相当于一个杠杆,我们只需要用较小的力就可以让小球沿着螺纹上到机器顶端。而古时候的人们正是利用阿基米德螺旋器进行提水灌溉;阿基米德利用自己对几何学的研究,他是第一位解释阿基米德螺旋器运作原理的人,也可以说是有史以来最早的水泵发明者,螺旋器的使用,有效的解决农田灌溉的问题,直到二千年后的现在,还有人使用这种器械。

  阿基米德皇冠实验:著名的阿基米德皇冠实验,就是以水为线索揭示了工匠窃取国王黄金的事实。当时叙拉古斯国王叫工匠做了一个纯金皇冠,但怀疑工匠使用银子掺假,却找不到证据。于是找来阿基米德,希望他能发掘真相。这可是一个难题,要如何在不破坏皇冠的情况下找出答案呢?据说阿基米德是在洗澡时发现他进入跟离开浴缸时,水位的上升与下降变化,给了他实验的灵感。于是马上来到国王面前,利用金子银子排水量的差异证明了工匠的窃取行为。这正是阿基米德第一部流体静力学著作--《论浮体》里的第一个流体静力的实验,即浸在液体中的物体受到向上的浮力,其大小等于物体所排除液体的重量。展项所展示的就是两个重量一样的物体的排水量差异。

  秘密武器火镜:阿基米德的著作,不只有《论浮体》,还有《论圆锥曲线》和《论光与镜》,其中就包含有对抛物线状物体的研究,传说中的秘密武器火镜正是这一研究的产物。其实在阿基米德时代,人们已知弯曲的抛物面镜能用来聚集太阳光至单点上,且强度足以生火;但是阿基米德是第一个用数学的方式计算出大型抛物面镜的焦点所在。

  抛物面传声:声波像光波一样会反射,射入角等于反射角,这个原理可运用在大型抛物面中,将声波的发送集中在一个定点上,使得另一个定点能更清楚听见。在抛物面传声展项,尽管两位观众之间相隔这么远,但是当我们对准其中一个抛物面的焦点说悄悄话,另一个人在另一边的抛物面的焦点可清楚地听见。旁边的剧院声音传送展项运用的也是一样的原理,世界各地的歌剧院像悉尼歌剧院就是利用了这个原理进行设计的。

  几何的魔力:阿基米德在几何学也做出了重大的贡献。他的著作《论球和圆柱》中指出,截角多面体是由两组不同的立体形状所组成的完成立体几何图形,足球就是截角多面体的好例子。阿基米德让关于立体几何的知识更前进了一步。阿基米德还设计了数学益智游戏“十四巧板”,这种古代游戏,比中国民间的七巧板更复杂些,后来的科学家研究表明,十四巧板是希腊人完全掌握了组合数学这门科学的最早期证据。展览设立了几何的魔力区域,观众可以透过游戏,谜题,和积木来探索几何学中的乐趣。

  阿基米德的传承:展区主要通过达芬奇和伽利略的才智,探索阿基米德的方法论。了解阿基米德是如何促进现代科学的发展以及器械是如何随着时代演进发展的第一手数据。该展区展出了达芬奇的飞轮、螺旋直升机、希罗多德起重机等展项,这些都是在阿基米德对杠杆和斜面研究的传承;伽利略也同样是受到阿基米德理论的影响,他根据阿基米德的杠杆原理和浮力原理写出了第一篇题为《天平》的论文。阿基米德关于重力对于物体运动的研究也对伽利略产生了重要的影响;根据阿基米德运用斜面、几何和平衡原理,伽利略检视物体在重力下的运用,做出了著名的伽利略斜面实验。

编辑: 邹长森
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