在亚历山大里亚
阿基米德出生在公元前285年西西里岛东部的一个城邦国家——叙拉古。叙拉古与西西里岛原是希腊的殖民地。希腊帝国饱经战祸而解体后,这一地区形成了许许多多独立的所谓“希腊化”城邦国家,叙拉古就是其中之一。这里地处地中海北岸,土地肥沃,粮草茂盛,素有“粮仓”之称。西西里岛的是处于欧洲与非洲的连接地带,这里随着造船业的迅速发展和手工业的发展而日益成为商业和海上贸易的中转站。这里的人民世世代代承袭古希腊灿烂的文明,用自己的双手,创造着财富,过着富裕安康的生活。
在地中海北岸的意大利半岛上,有一个强大的罗马帝国,他们拥有一支规模强大、装备精良的军队和海上船队。随着奴隶制的发展,奴隶主阶级对奴隶、土地和商业的贪求,使他们对仅隔一狭窄的墨西哥海峡,土地肥沃、物产丰富、商业发达的西西里岛垂涎欲滴。他们处心积虑地养精蓄锐,期望着有一天能跨海征战,占领西西里这个宝岛。
而位于地中海南岸、非洲北部的另一商业大国迦太基(今摩洛哥)是地中海沿岸的商业大枢纽。这里的奴隶主素以经商和航海著称。迦太基拥有强大的海军,并且配有战象和攻城设备的步兵。他们也同时看中了富裕的西西里岛,与处在扩张势头上的罗马帝国互相抗衡,一场争夺西西里岛大战一触即发。
阿基米德就是在这种形势下来到人世的。他的家庭是一个书香人家,他的父亲叫费狄,是叙拉古有名的学者。阿基米德从小就在父亲的熏陶下,养成了勤奋好学,勤于思考的习惯,并且从父亲那里受到了很好的数学、天文学、几何学的教育。在他10岁以前,就将父亲的藏书全看遍了。求知欲极强的阿基米德又拜访了许多叙拉古的学者,从他们那里学到了许多知识。
叙拉古的国王亥洛是一个年轻有为、勇敢善战的将官,曾在希腊皇帝皮尔部下服过役。是他,受到士兵的拥护,在自己的家乡建立了独立的城邦国家,并做了叙拉古的国王。他将自己的国家治理得井井有条,使人民过着富裕的生活。面对南北两大强国对西西里的垂涎,亥洛意识到,要想使自己的国家免于战争的劫难,只能走励精图治、富国强兵之路。因此他不断地派有志报国的青年学者去当时世界的文化中心——亚历山大里亚学习科学知识。
公元前274年,11岁的阿基米德便成为这些青年学者的一员,被国王亥洛派到亚历山大里亚学习。
亚历山大里亚位于尼罗河口,在现在的埃及境内,是地中海沿岸最大的城市。城内的博物院是当时最大的学术中心,包括图书馆研究院等。这里的藏书非常丰富,据说有70万卷之多,因此吸引了全世界的知名学者和科学家。他们在这里博览群书,交流学术思想,对哲学和科学进行研究和总结。阿基米德到了亚历山大里亚之后,一头扎进了书的海洋中,如饥似渴地吸取前人留下的丰富的文化知识。常常忘了吃饭,每天都是当图书馆闭馆的时候,才恋恋不舍地离开。他不仅吸收书本的知识,而且还经常向长辈和大学者求教。这些学者给了他无私的关怀和教诲,使阿基米德终身受益。在埃及青年科学家埃拉托色尼的影响下,阿基米德迷恋上了天文学。他们两人一起在星光灿烂的亚历山大里亚观察夜空。美丽而图案丰富的天星,激起了阿基米德的遐思和向往,引导他们探索宇宙的奥秘。阿基米德根据长期观察的结果,自己动手制作了一个用水推动的行星仪。这架行星仪由许多齿轮和杠杆巧妙地联系在一个转动轴上,上面有代表太阳、月亮、行星和地球的各点,用水力推动,能模仿太阳、月亮、地球、行星的运动,并能表示出日蚀和月蚀。阿基米德还为此专门写了一本书《天球仪的制作》,来阐明自己对星星运行轨迹的解释。
埃拉托色尼是一位在数学方面很有造诣的科学家。阿基米德很刻苦地向埃拉托色尼学习数学方面的知识。并在埃拉托色尼的启发下,学习了一套土地丈量法,为尼罗河两岸的冲积平原丈量土地。他能够不爬山就计算出山的高度,甚至还能计算出地球的直径,与我们今天所知的地球直径相差仅100多公里。
在当时的学术界,科学家们更多地注重科学理论的形成和阐述,不太重视科学在实际工作和生活中的运用。而阿基米德则不然,他在亚历山大里亚学习期间,曾到各地参观游览。他看到由于尼罗河泛滥,人们不得不一年年加高河堤,这样,堤外高处的农作物得不到灌溉,就研究制作了螺旋扬水机。这是一个两头开口的圆柱形管子,长4~6.5公尺,有一个螺旋轴,将管子斜放,一头放在低处的河水里,另一头放在高处的灌溉渠道上。用手摇动把手,或用牲畜拉动长柄,螺旋就会绕轴不间断的旋转,将水连续从低处抽到高处,解决了尼罗河高堤外面的农田灌溉问题。这种机械,人们称之为“阿基米德螺旋”。用“阿基米德螺旋”原理制成的各种器械,可以用来传送小块固体、粉末、粘性液体等,也可以做成螺旋搅拌混合机械,如绞肉机等,一直被后人沿用至今。最典型的“阿基米德螺旋”线,如我们现在经常使用的熏蚊子的盘香、卷筒纸的端面等。
在亚历山大里亚,阿基米德不但学到了许多知识,还培养了善于观察、善于思考的习惯。所以,他一边学习,一边研究思考,一边动手进行实际制作,把自己学到的知识应用于解决劳动人民在生产实践中产生的实际问题。所以他不同于其他的学生,不但学到了知识,还开阔了眼界,掌握了许多本领。