從中科院物理研究所的彩繪井蓋說起

從中科院物理研究所的彩繪井蓋說起

張艷兵

2018年5月20日，年輕人都在熱烈的日子裡表達「我愛你」，中科院物理研究所展示了24個彩繪井蓋，井蓋做的很美麗，我今天就從一個恐龍坐木塊水上漂的井蓋說起吧。

事情發生在公元前212年，在一個叫徐拉古斯國的國王，一個偉大的數學家，在臨死之前，對羅馬士兵說：「我的朋友，等我畫完這個圈圈再殺我的頭」。士兵還是一刀砍下去了。

《偉大科學家的生活傳記》，

公元前245年，國王希羅命給了他的珠寶工匠一啶稱過重的黃金，懷疑盜取了部分黃金，摻進了等量白銀，就委託他的宮廷科學家阿基米德（Archimedes）鑒定皇冠。前提是不允許破壞皇冠。這似乎是件不可能的事情。研究了很多天後，他準備放棄這項任務了。一天早上去公共浴室洗澡，當他跨入澡缸時，阿基米德發現水朝外溢出。在溫暖的澡堂，他的思維想像力突然打開了，忘了自己是裸體的，跳出浴缸，直奔家中，喊道，我想到了。

阿基米德因此找到了解決國王問題的方法，在重量相等的情況下，這個皇冠的體積是不同的。把皇冠和等重的金子和等重的白銀放進水裡，結果發現皇冠排出的水量比金子的大，白銀排出的水量比金子大，這表明皇冠是摻了一部分白銀的。

這一方面解決了國王的問題，最重要的是，阿基米德發現了大自然的奧秘，構成世界的各種物質的所謂比重，也就是密度。從密度入手，他又發現了浮力定律：阿基米德原理：浸在液體里的物體受到向上的浮力，浮力大小等於物體排開液體所受重力。也即物理研究所的一張恐龍漂流圖（網傳有的是青蛙漂流圖）。

看到這個圖時，讓我想到了小時候課文里學的曹沖稱象，通過稱石頭的重量等於大象的重量，不也就是這個原理么？曹沖是曹操之子，東漢末年（196-208年），從小聰明，但年僅13歲就病逝。據記載少年時就敏於觀察，十分聰慧，《三國志》：」少聰察岐嶷，生五六歲，智意所及，有若成人之智。

然查閱文獻，有人認為曹操地域似乎並無大象，孫權在建安十五年即公元210年才開始獲得亞洲象。所以，此曹沖稱象之事不真，而置船刻水的稱量方法可能早已有之。從商貿的角度講，這個也算是貿易的等價交換的一種吧，受客觀條件的影響，採用不同的物品交換而已。但據歷史學家按照舊史記載，安徽，湖南，江蘇等地出現過野象闖入的情況。現代自然科學研究說明，亞洲象確實在公元前200奶奶至580年在秦嶺淮河一帶活動，580年到1050奶奶在杭州灣，錢塘江一帶活動，《符子》中就記載了燕昭王命令水官用類似的方法稱重大豬。

我個人在小學畢業多年後，曹沖稱象背後的原理一直在腦海縈繞，後來自己想，如果把石頭換成士兵，士兵可以自己行走到船上，自己下來，一隻大象的重量大約5噸重，在古代也就100個成人體重吧，這樣豈不是更快，更好。當然，曹沖稱象正也是利用了浮力定律稱出大象的重量，將自然規律應用於實踐解決實際問題的精神，不管他是借鑒也好，獨創也罷，這種善於觀察事物的精神值得我們學習，背後的原理也值得我們去思考。

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