一切還得從阿基米德螺旋線說起
一 重新發現生活中的螺旋
看到下面田螺的筒子們就不要去想螺螄粉，田螺肉，大杯啤酒啊什麼的了。，這是一檔嚴肅的科普節目，我們只talking science。
田螺殼裡也能做道場，盤山公路既視感。
咱們的旋轉樓梯也是一種盤山公路。
牽牛花的枝蔓構成了優美的螺旋
不要忘了我，雖然我長得嚇人(丑)，我也可以螺旋的。
講完了植物生物，大自然的螺旋也不少。
龍捲風將表面的水吸引至半空，俗稱「龍吸水」。在科技不昌明的古代，這個自然現象著實嚇人。
颱風的風眼，沿海的筒子可以講講它的威力和恐怖。
達芬奇發明的紙封飛機原型，旋轉葉片想田螺殼的外衣。
用人力轉動作動力企圖讓它飛起來，註定會因為負載太重動力不足而失敗，做一個發條驅動的模型是可以飛起來的。
直升機的葉片叫什麼，螺旋漿。
螺旋在哪裡？ 看看它的葉片就明白了。高速旋轉的葉片將空氣旋轉吹向下方，自身藉此獲得升力，所以葉片上的點的軌跡確實是螺旋線。
此外，艦船的螺旋槳(三葉草)也是螺旋結構，看著要加工這麼複雜的結構，我心裡都捏了一把汗。
以上，這些高科技的飛機和輪船，竟然和中國古代的一件兒童玩具緊緊相連，竹蜻蜓。對於家中有愛玩的小孩子，你還敢動不動說「玩物喪志」 「上奧數輔導班」這類糊塗話嗎？ 有句名言話說(就是我說的)，家有頑童，如有一寶。
玩不起高大上的飛機輪船，咱窮人還可以指望馬雲老爹，買買提，出門右轉淘寶5元包郵，可以玩到你手軟。
二 阿基米德螺旋泵
回到正題，先看點動畫作開胃菜。
聰明的你，請告訴我水是如何一級級高升上去？ （初階）
如果水位下降很快，滾筒里的水還能升上去嗎？ （高階）
蝸桿是如何驅動齒輪一周一周地旋轉的？其實它的原理跟上面是一樣的，穿上馬甲依然萬變不離其宗。
混泥土攪拌車，原理還是同上。
三 螺旋的數學分析
看完了七歲的動畫圖，開始整點高難度的，數學分析。
這是平面圖嗎？ 蚊香。
這是立體圖嗎？ 螺線彈簧，螺線香。
從上面的生活中具體的物體，抽象理想化為最簡單的圖形，用最精密的數學手段去分析加工，得到內在的普遍性規律後，再去指導我們的生產實踐。這是古代希臘人，阿拉伯人的長處，也是古代中國人一直沒有走對的路子。
下面的螺旋線有個特點：沿著它上面的點走，不光x方向，y方向發生改變了，z方向也相應變化了。
水平方向做圓周運動，z方向做勻速運動，兩者線性疊加。
理論聯繫實際，把螺旋線做成彈簧，非常小的空間里可以塞下這麼長的彈性鐵絲，因此它本身拉長後的形變也是很可觀的。
水平方向做阿基米德螺旋運動，z方向做勻速運動，兩者線性疊加。
理論聯繫實際，還是做成彈簧。
四 螺旋泵的物理分析
BBC紀錄片 演示了如何從別人的酒杯里偷酒？
兩個年過半百的老外做這樣的實驗，對我們中國人來說too simple too naive了。
問題是大街上找一百個中國人問它的原理，我估計答不上來的人不下70%。
問題又來了，不懂怎麼辦？ 還能怎麼辦，把此文分享給他們，早分享早治療。
水是流體，不太容易解釋。先把水換成小球，根據前面的分析，螺旋線上水平方向的運動，會導致z方向的運動，這裡也就是對應滾筒的斜面方面。So ease，問題好像迎刃而解了。
好像不單單是這麼回事，假設滾筒斜面靜止不動，從上方的入口放入小球會發生什麼結果？ 在重力下，小球會沿著旋轉斜面一圈一圈地滑下去。
如果持續不斷的放入小球，假設滾筒的質量很輕，又會發生什麼？小球的重力作用下斜面上，這個力可以分解成兩個垂直的分力，一個是沿斜面向下的力，還有一個垂直斜面分力會驅使滾筒轉動！
以上，我們是藉助想像力來作實驗和分析，先從點到線，再從線到面。
這個螺旋斜面，看著已經是不簡單了，加工的話就更難了。
看看人家是怎麼解決加工的問題的。現在圓柱木頭上沿螺線分布打下一排排樁子，然後再用竹篾來填補樁子之間的縫隙，用一條條竹篾組成了一個斜面。有沒有被蜀黍的智慧所折服了？
阿基米德螺旋泵是一個非常了不起的發明，但是它的旋轉斜面的加工卻異常艱難。有聰明人另闢蹊徑，想到更好的辦法，甚至把原來最外面的圓柱筒都省略了。怎麼實現的呢？這跟我們把繩子纏繞在木棍上是一個原理，把空心的銅管一截一截地繞在圓軸體固定住，一切就都搞定了。
偉大的發明家---達聞西的手稿就大量記載了這種發明。
水是如何上升的呢？
水進入銅管後首先是在旋轉軸的垂直方向運動，但是由於銅管是旋轉分布的，水會沿著旋轉軸方向上升，持續不斷進入銅管的水會一級一級的把更高處的水往上送。
銅管里的上方有一段空隙，這裡面充滿了空氣，空氣是如何進入銅管的？為什麼銅管里是"水--氣--水--氣"的循環分布？
五 阿基米德螺旋泵的變身----渦桿齒輪驅動
理解這個變化的關鍵在於把下面的齒輪想像成水平的齒軌。
四兩撥千斤-----小小的蝸桿齒輪系統竟然能夠拉動一條船！當然這不是沒有代價的，這個操作工估計得加工從早干到晚。
六 願做一顆螺絲釘
為什麼我們的文學作品在描述堅守崗位時愛用螺絲釘來比喻呢？為什麼不是那種普通的直釘呢？
因為螺絲釘一點也不普通，因為它有突出的螺旋斜面，人家是遺傳了阿基米德高貴的血統。
「那它姓阿還是阿基呢？」
「小明，滾出教室去，立刻馬上！ 」
螺絲釘的一圈圈的螺旋齒深深地嵌入木板之中，所以螺絲釘能獲得遠高於普通釘子的緊固強度。電視上有些猛男/少林和尚，可以用手將釘子活生生地拍進木板中，下次給他們換成螺絲釘來試試看，哈哈。
16世紀日本的火繩槍槍管的尾部就是用螺絲栓來密閉的
七 木工鑽---弄懂螺旋泵原理的最後機會
看完上面的木工鑽，發現和前面螺旋泵里的螺旋滾筒是一樣的幾何結構。
看到木屑你會想起什麼？ 螺旋泵提升上來的水。
那外側的圓筒在這裡對應什麼呢？ 木工鑽在木頭裡面鑽出來的孔腔。
木屑是怎麼排出來的，水就是怎麼升上來的。
八 致命的螺旋-----來複線/膛線
現在的槍械能打得准最重要的原因就是因為槍管里有了來複線，其次才是加工精度和材料的問題。
舉個例子，假如一把沒有來複線的滑膛槍能精準命中50m左右的目標，將這支槍的槍管里刻上來複線，可以輕鬆打中150m的目標。
假設上面的紙條是鐵板一塊，上面畫了四條斜線。將它捲曲成鐵管後，你將看到下面的圖案。
明明之前還有四條斜線，為什麼現在變成了三條，而且斜線變得不直了，變成了彎曲的線條了？
彈頭在槍管里摩擦出來的痕迹，子彈在裡面邊前進邊轉動。
手工拉膛線的機器
鑽頭如何才能在槍管里刻出螺旋線凹槽呢？
讓鑽頭在槍管裡邊前進邊轉動，這個就靠外面的螺旋形導軌來實現。更多的細節不能再透露了，要不然被壞人學會就不得了。
九 其他的螺旋泵
這個線圈泵在流動的水體里是一個比阿基米德螺旋泵更簡單高效的發明，所謂青出於藍而勝於藍。
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