作者：读书堂
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新版新世纪接班人素质培养：自然科学素质培养（一）试读：
内容提要
话说在远古时期的物质生产过程中，原始的科学，就是关于劳动手段和劳动工具的客观规律的思考。这是科学劳动的开端。所以，在改进和发明工具的过程中，寻找规律的脑力劳动就是科学的劳动。就这个意义来说，科学劳动和人类起源的历史一样古老悠久。
自从人类诞生以来，社会、生产、技术、科学的相互关系已逐步形成，在这四个相互关连的因素中，科学劳动对社会进步的作用是科学史的重要课题。
第一章 物理科学的启航
却说这是夏天的一个傍晚，大片浓密的黑云，象铅色的幕布一样，笼罩着天空，隆隆的雷声此起彼伏，闷热的空气受到即将到来的大雷雨愈来愈强烈的震动。
幽暗降临到大地，浓云密雨劈头盖脸地砸下来，狂风暴雨震撼着人们的灵魂。那倾斜的雨线，扯天扯地的垂落，向大地射出无数的箭头。
几分钟，天地已分不开，空中的河往下落，地上的河横流，成了一个灰暗昏黄，有时又白亮亮的一个水世界。
慢慢地，雨点由稠密变得稀疏，往东看，在一瞬间，一个弧形的半明的彩虹架在暗云中间，雨脚在那方一道道地下垂着，象是彩虹边倒挂的匹练。
那彩虹颜色鲜艳，紫色特别显著，只是长虹一端残缺不全。站在教学门前的牧士和信徒们，望着雨过复晴的晚空，喃喃祈祷着，手在心口上不住地画着“十”字。
你知道这是怎么回事吗？
原来这些信徒们看到彩虹出现，认为是上天给他们带来好运，但又看到彩虹残缺不全，以为是上天有意要惩罚有罪的人们。于是他们便祷告着。
其实，这是最常见的一种物理现象。古希腊著名学者阿那克西曼德说：“风是空气的一种流动，因为空气的最轻和最湿部分为太阳所发动或膨胀起来。当太阳的光线投射在极浓厚的云上时，便产生了五光十色的七彩虹。”
这说明阿那克西曼德已经知道彩虹产生的原因，它只是一种普通的现象，而不是上天创造用来奖赏或惩罚人类的。
在本回里，我们将系统地介绍古代物理科学的发展及其重大成就。
就整个物理世界来说，古希腊人有过许多精彩的议论，他们对具体的物理现象也作过不少认真的研究，取得了一些成果。
米利都派的学者们已经注意到了一些物理现象，发表过一些看法。如泰勒斯说到磁石吸铁，他从他的哲学出发，认为那是因为这块磁石有灵魂。但是琥珀摩擦能够产生静电的这一功劳应该归功于他。
毕达哥拉斯派是着眼于从数的角度来研究物理科学现象。他们对于琴弦的长度与音律的关系的研究，取得了很好的成绩。
他们考查了同张力下不同长度的琴弦的音调，发现两弦长度之比为2:1时，两弦能产生谐音，亦即相差八度，若长度之比为3:2时，两音相差五度，等等。
总之是要使音调和谐，弦长必须是简单整数比。这个发现似乎支持了他们的哲学的合理性，使他们对宇宙间数的和谐，更加深信不疑。
自然科学家恩培多克勒（公元前493～公元前433？）似乎很善于观察也富于想象力，他是不认为自然界会有虚空存在的。
他有次在做试验中发现，上端密闭的管子插入水银中，水银不能进入管子的情形，他说这是因为管子中的空气的重力，堵住了想进入的水银。
他说：“听觉是外面的声音造成的，当语言所推动的空气在耳朵内鸣响时，便产生了听觉。”“空气振动时，便打击坚硬的部分，产生出一个声音来。”
他还认为，光是发光体的一种极为精细的流出物，它通过细微的孔道进入我们的眼睛，我们便能看见，光的传播是需要时间的，在一定的时间内才能到达我们的眼睛。
对于磁性，他也用类似的想法来解释。他说，铁块被磁石吸住，是由于铁块中的某种流出物大量流向磁石中的细微的孔道造成两者相吸的。
而古希腊的“第一个百科全书式的学者”德谟克利特对物理现象的解释则带有更多的猜测性。
如关于光，他说那是“从一切物体上都经常发射出一种波流”，“在眼睛和对象之间的空气由于眼睛和对象的作用而被压紧了。就在眼睛上面印下了印子”，这就是视觉。
他还说：“颜色并不是本身存在的，物体的颜色是由（原子）方向的变化。”
关于磁现象，他认为“磁石和铁是相类似的原子构成的，但磁石的原子则更精细。磁石比铁较松并且有更多的空隙。”
因为运动是永远趋向相类似的东西的，铁的原子向外扩散而流向磁石，铁也就被拖向磁石了。
恩培多克勒和德谟克利特对磁现象的解释虽仍远离科学，不过比起泰勒斯的解释，已是前进一大步了。
下面，我们来介绍那个时期，最有影响的人物亚里斯多德是怎样解释物理科学的。
亚里斯多德是古希腊第一个最认真的研究物理现象的人。他的《物理学》也是世界上最早的物里学专著，尽管那时物理学的含义与现代的说法不尽相同。
亚里斯多德着力研究的是力学方面的问题。我们已经知道他认为月亮以下的世界的物体，都有重者向下轻者向上的自然运动，要改变它们的自然状态，就得有外力。
但外力一消失，物体就立即恢复它们的自然状态，或者静止不动于其自然位置，或者垂直上升，下落以恢复其自然位置。
亚里斯多德反对虚空观念，认为物体在空间的运动，也就是在某种介质中运动。物体的运动与作用于其上的力成正比，而与它所受到的阻力成反比。
他把外力的作用与物体的“非自然”运动这样联系在一起，那么他又如何解释，抛物体在离开抛物者以后仍能运动一段距离呢？
他说，物体刚离开抛物者那个时刻，由于它正向前冲而排开部分介质，就在它的后面造成一个虚空，自然界是不允许虚空存在的，周围的介质使文即填补这个虚空，于是这些介质，又对物体形成了一个向前的推力，物体因而得以继续前进。
但当该物体所受的阻力与推力相等时，它的非自然运动就停止了，抛物体就立即恢复它的自然状态了。
亚里斯多德似乎可以自圆其说，但他的认识与实际相去甚远了。
对于自由落体，他认为较重的物体下落速度要快一些，理由是它冲开介质的力比较大。当然，这种认识也是错误的。
亚里斯多德的物理学没有科学试验的基础，他的结论基本上是不正确的。他的错误认识也曾在很长的时期之内，严重地束缚着人们的思想。
不过，他的工作终究是人类对机械运动所作的最早的认真的分析，在这个意义上来说，他的历史功绩也是不应轻易抹煞的。
古希腊人也很早就用凹面铜镜聚焦取火，玻璃透镜的使用也很早。
我们还知道古希腊人对光和观觉的一些看法，而把对光的研究建立在科学基础之上的则是欧几里得。他的著作《光学》和《论镜》，被认为是最早的光学专著。
欧几里得进行了许多光学试验，并且应用几何学方法来加以研究。他已经弄清楚了光的反射定律，即入射角与反射角相等。他还研究了凹、凸面镜的反射。
对于视觉的认识，他却是后退了一步，他不认为是物体发出的光进入眼睛而产生视觉，却认为是眼睛发出一种无形的触须般的“视线”与物体接触，而使人看见。
力的轶闻
力学之父
这一时期有着比较大的成就的，是被后人誉为“力学之父”的古希腊最大的物理学家阿基米德。
阿基米德（公元前287～公元前212）生于叙拉古。这是一座美丽的港中城市。
在宜人的地中海海风的滋润下，它美丽富饶。许多冒险家、航海家、商人都愿意在叙拉古游览、探险和贸易。
叙拉古的港口每天都很拥挤，云集着四面八方的船只，五花八门货物堆满了码头。穿着各式服装、说着不同语言的人们凑在一起，比比划划，大声交谈。
他们各显神通，开辟了一个个市场，进行贸易交流。经济上空前繁荣的叙拉古，在观念上也不断更新。贸易的往来和文化的交流，使古希腊成了人类文明的摇篮之一。
阿基米德就出生在这样一个充满知识和思考的时代。
阿基米德的父亲菲迪阿斯，是位数学家兼天文学家。儿子的诞生，给这位老科学家带来无比的喜悦。他将一支橄榄枝插在门楣，向全城宣告：“我有儿子了。”
小时候的阿基米德喜欢听故事，听伊索寓言，听荷马史诗。这些知识性和趣味性的故事，极大地增强了他的想象力。
到了上学的年龄，菲阿迪斯把儿子送到一位很有学问的老师那里。于是，阿基米德在铺平的沙子上，用树枝在地上画着他幼小的心灵和期待。
随着知识的加深，阿基米德对一切新鲜事物都越来越感兴趣。他喜欢听大人们对某个问题的争论，他有时也敢大胆地说出自己深思熟虑后的看法。
他喜欢观察事物，重视一切现象，每天都有许多疑问在脑子里转悠。有时会迸发一些奇妙地新思想。
阿基米德在知识的海洋里畅游着。大海为什么总是咆哮不停？大船为什么会浮在海面行走？船帆为什么是弧形的？船头为什么是尖的？
有许多问题在叙拉古找不到答案，阿基米德感到很焦急。
有一次，阿基米德把一古脑儿的问题全部倒向一位航海家。这位航海家觉得阿基米德有着惊人的睿智，丰富的想象力，便说：“请你回家告诉你的父亲，要他把你送到知识的窗口——亚力山大去。”
阿基米德回家后，便问父亲：“亚历山大是一个什么样的城市。”
父亲把自己所了解的亚历山大，告诉了这位未来的科学家。
原来，亚历山大是埃及最大的港口，位于尼罗河口。它是地中海东部政治、经济、文化的中心，是古埃及托勒密王国的首都。
在那里，有当时世界上最大的图书馆，藏书量高达70万卷。这里有一流的科学家、学者，还有为从事科学研究的科学家们建造的一流的实验室。
许多不同国度的科学家们，在这个学术氛围比较浓的城市里，专心致志地从事着他们的研究课题。
阿基米德听说亚历山大是如此的城市后，便向父亲提出他的想法：到亚历山大去！
终于，父亲在他期待的目光里答应了他的请求。于是，阿基米德每天到码头上，打听风向风力，准备着自己的行装。
求知的欲望使阿基米德变得冲动起来，最后在他父亲的努力下，依靠和国王亥厄洛的亲戚关系，阿基米德踏上了行程。
这一年，阿基米德仅有11岁。
白帆升上了船桅，水手们解开缆绳。阿基米德的心在嘣嘣地跳动，叙拉古向后退去，阿基米德向着知识的宝库，前行！
阿基米德来到了世界著名的学术中心亚历山大后，便幸运地成了欧几里得的弟子埃拉托色尼和卡诺恩的学生，向他们学习数学、天文学和力学。
亚历山大，这座新兴的城市，荟萃着各地著名的学者，被称为“几何学之父”的欧几里得，曾在这里开办学校，讲述着他的著名著《几何原本》。
在这里，欧几里得培养了一大批通晓几何学的数学家。人们由衷地敬佩着他的才华，说他象魔术师一样，能够把苍天和大地任意变成复杂的图案，令人不可思议。
很快，阿基米德在知识的海洋里能够畅游自如了。他整天都在画着各种各样的几何图形，研究它们之间的联系、区别，找出它们那带有规律性的东西。
有一天，他和同学们乘着木船，从尼罗河顺流而下，兴致勃勃地浏览着尼罗河两岸美丽的风光：清新的空气，温柔的风，茂密的树木，肥沃的农田。
正是这次旅行，使阿基米德发明他的第一件作品：阿基米德螺旋提水法。
原来埃及人一直用尼罗河水灌溉农田，但是河床低，农田地势高，农民们只好手提肩挑，拎水浇地，又吃力又费功夫。
阿基米德看到这一情形后，心想：如果有一种东西，使水能够向高处流，那该有多好？但是，怎样才能做到呢？
他回住处后，便着手这件作品的研究，经过一个多星期的认真测算，他终于画出了这件物品的草图。
阿基米德找到木匠，向他比划着：“这是圆筒，这是螺杆……”
木匠好半夫才弄懂这件物品的结构，几天后，聪明的木匠居然按照阿基米德的草图把物品做了出来。
阿基米德眯着眼睛看了看，又摇摇手柄，拍着木匠的肩膀，说道：“嗯，还行。”
于是，阿基米德扛着这个怪玩艺，走向农由的在稼地。
他把螺杆的一头放在河水里，安了手柄的那头放在岸上，轻轻地向着一个方向不断的摇动手柄，只见河水咕咕噜噜地从怪物的顶端冒出来。
一个显然不可能的奇迹发生了：水往高处流！
农民们放下水桶，争着来看阿基米德的发明，既省力又省时间。大大地减轻了劳动强度。农民们把阿基米德抛向天空。
螺旋抽水机很快地从埃及传到外国，人们不仅用它来提水灌溉土地，还用来排积水，扬谷粒，扬沙子。以后这个机械就被称作为“阿基米德螺旋提水器”。
直到今天，有的地方还在使用阿基米德螺旋提水器。至于飞机、大船的螺旋桨，甚至小的螺丝钉，那都是阿基米德螺杆的后代。可见，它影响至深至远。
公元前240年，47岁的阿基米德回到他的故乡叙拉古，担任亥厄洛国王的顾问，继续从事他醉心的数学和力学的研究。
对于自己被迫充当了“一名被人看不起的象叫花子那样惟利是图的商业和战争机器的制造者”的角色，阿基米德简直是恨透了。
但是，他和亥厄洛国王有亲戚瓜葛，因此他受双重义务的束缚——即是臣子又是亲戚——必须听命于国王。
在国王的命令下，阿基米德搞出来的发明不少40种。其中一部分商用，但绝大多数是为了军事目的。
一次，他出生的城市叙拉古被罗马人包围了。于是，亥厄洛国王命令阿基米德立即设计一件防御武器，来对付敌人的围城。阿基米德接受任务后，思索了几天，便向亥厄洛国王复命。
亥厄洛国王问道：“难道这么几天，你的防御性武器就发明出来了吗？”“是的，国王陛下。”阿基米德显然是精疲力尽了。“用什么办法呢？”亥厄洛国王关切地问。“用镜子燃烧的办法。”
阿基米德再也支持不住了，倒在桌上，呼呼大睡起来，显然，他自从接到任务后，没睡过一个囫囵觉了。
国王爱惜地看了阿基米德一眼，便命令仆人把他抬到床上，准备好丰盛的酒菜，准备好好慰劳一下这位又是臣民又是亲戚的卓越发明家。
这时，马西努斯率领着一支罗马舰队，在叙拉古城逡巡着，由于天气阴湿，罗马舰队只好待命。
不几天，终于是一个睛朗的天气，马西努斯便命令士兵们各就各位，准备轰击叙拉古城市。
正在这时，只见一束炽热的火光迎面扑来，顿时，罗马军舰着火。马西努斯正想命令士兵们灭火，但又一军舰着火。不一会儿，罗马舰队已有四五只军舰燃起冲天大火。
马西努斯一看这情势，知道进攻是不可能的了，失败也是不可避免了，遂命令：罗马舰队全线撤退。
原来，阿基米德利用光学原理，用巨大的火镜反射阳光，使其焦点聚于某一点上，来焚烧敌舰。
关于这个故事，后来的科学家艾萨克·牛顿爵士，在进行了一系列凹镜实验以后发表意见说：“象阿基米德这样的发明，在科学领域内不是不可能的。”“尽管关于这件事，大多数的历史学家认为是虚构的，但是，我坚持己见，尤其是发生在阿基米德身上。”
叙拉古第一次保卫战胜利后，亥厄洛国王亲自在王宫里设宴庆贺，把阿基米德安排在一个显著的地位。人们纷纷向国王道贺，夸奖着阿基米德的功劳。
国王举起酒杯对着阿基米德说：“我亲爱的阿基米德先生，我为我有你这样一个臣民而高兴，是你用了你的力量和智慧打败了罗马人。我提议，为阿基米德干杯！”
王宫内顿时欢呼起来。
阿基米德致答谢词：“是的，国王陛下的话是对的，人的力量是无穷尽的。比如，一块千斤的石头，我可以用杠杆来撬起它。就是说，再重的东西，在我手中，只是一块轻的鸿毛而已。”
在座的贵宾眼里，都露出了惊诧的眼神。国王见此，说道：“我亲爱的阿基米德，不要把话说得过于夸张了。”
阿基米德望着国王说：“任何重物都可以用一个给定的力来移动。陛下，若给我一个支点，我就可以移动地球。”“开什么玩笑，到哪里去找一个支点能把地球举起呢？你太吹牛了！”国王说。
阿基米德这时向国王鞠了一躬说：“陛下，我可以用实例来证明我的观点……”
国王说道：“好呀，我倒看看你是怎样证明的？”
不多久，亥厄洛国王为埃及王建造了一条巨大的船只，但船造好了，却没法把它推到水里去。国王动员了全城的人，齐心协力。但又失败了。
叙拉古全城的人没有一个想出好办法，能使船只下水。这时，国王突然想起阿基米德：他不是能举动地球吗？我先让他举动我的大船吧，现在该是证明他的时候了。
于是，派人把阿基米德找到。阿基米德听后，轻描淡写地说：“没问题，大船定在什么日子下水，请提前两大告诉我。”
这天，天气晴朗，雪白的海鸥不时掠过蔚蓝色的海面，微微起伏的波浪在阳光的照耀下，闪着银光，这是个好日子。
海边的船坞热闹非凡，居民几乎是倾城而出，把海滩围个水泄不通，人们你一言，我一语地议论着，大声喧哗或窃窃私语，汇成潮水般的声浪。
有人说：“阿基米德注定要失败了。”
还有人说：“这个聪明的人今天要倒霉了。”
人们说着闹着，对着这只庞然大物指指点点，并不时地发出哄然大笑。
阿基米德走上前去，检查一下前两天已设计好的复杂的杠杆和滑轮机构，最后将绳子的一端拿到国王的身边。
国王说：“尊敬的阿基米德先生，你怎样将这庞然大物推下海呢？这是不可能的。所以，我奉劝你，不要太狂妄了。”
阿基米德把绳子交给国王，说道：“事实胜于雄辩，还是请你拉一下这个绳子吧。”
国王不解地接过绳子，试着用力轻轻一拉，奇迹出现了：船体竟慢慢地滑动了，他高兴极了。
就这样，这条沉重的大船由国王亲自送下了水。“哗——”就象平地里卷起一阵狂风，人群中欢呼鼎沸：“看啊，快看啊，大船真的下水了。”
全城的人象着魔似的观看着这一种迹，国王惊呆了，他明白，站在自己面前的阿基米德是一个无所不能的人。
国王立即站了起来，发出了告示：“从此以后，无论阿基米德说些什么，都要相信他，包括我国王在内。”
阿基米德是个科学上的“痴人”，他想起问题就象着了魔一样。让他吃饭，他好像丝毫没有听见一样，仍然继续在火盆灰里画着他的图形。
他妻于时时看着他，否则他即使在用油擦身时（古希腊贵族中流行的促进卫生和健康的一种方法），也会呆坐着用油在自己的身上画着图案，而忘记原来要做的事。
阿基米德曾经闹过这样一个大笑话：
这时期，由于叙拉古国王亥厄洛的政治威望及权势日益提高，为了报答诸神的恩泽，他决定建造一个华贵的神龛，内装一个纯金的王冠，作为谢恩的奉献物。
于是，国王给了他的珠宝工匠一锭称过重量的金子，叫他去制作一顶王冠。
工匠如期地把做好的王冠恭恭敬敬地送米了。金灿灿的王冠镂着花纹，既华贵又威严。国王很高兴，准备给这个工匠一定的奖赏，以资鼓励。
这时，有人告密，工匠盗去了部分黄金。国工听后，十分生气，便找来了珠宝工匠。工匠对天发誓：说什么也没偷，不信你可以称称王冠。
这句话提醒了国王，他赶忙命令左右侍从取下王冠一称，不多不少，王冠和黄金的重量丝毫不差。
这时又有人说：“也许是工匠偷去黄金，然后掺上白银，使重量和原来的相等，这样，你就发现不了。”
国王甚为愤怒，可珠宝工匠又赌咒发誓，说自己分毫未取，不信可以找人检验。如里而有假，甘愿伏罪。
国王突然想起他的宫廷科学家阿基米德，于是，把识别真假的任务交给了他，要他尽一切可能查出这桩舞弊案。
国王提出的困难看起来很简单，倒是把阿基米德难住了，因为国王要求他不许损坏王冠，又要把问题弄清楚。这在许多人看来，几乎是不可能的。
王冠害得阿基米德吃不下饭，睡不着觉。在很多天的无结果研究之后，阿基米德几乎准备放弃了这项任务了：算了，看样子我是无法完成了。还是先去洗个澡，再去禀告国王，我无计可施了。
这一天清早，他前往叙拉古的公共浴室去洗澡。当他坐进澡盆时，水漫溢到盆外，而身体顿觉减轻。入水越深，这种感觉也明显。这时的阿基米德山此所悟，猛地爬出澡盆，大喊道：“尤里卡！尤里卡（我找到啦）！”
他一边喊，一边向街心跑去。街上人们看阿基米德光着身子高喊着，奔跑着，都以为他疯了，不知怎么办才好。
阿基米德到底找到了什么？
原来他找到了检验王冠真假的办法。于是他回到家后，马上做了试验：
他在一个空盆里放了一只瓦罐，小心地往罐里倒满清水，再轻轻地放进金王冠。就好像自己滑入澡盆时那样，水从瓦罐的边沿溢了出来，流到盆里。
他把盆里的水倒出来，量了量，记下了数据。
他又一次把瓦罐里的水添满，把一块同王冠同重的金块放进瓦罐里，水同样流了出来，于是，他又把这些量了一下。
两次数据对照一下，结果不一样，金块排出的水要比王冠排出的水少！重复几次，结果完全一样。阿基米德断定，这顶王冠肯定掺了白银。
但是，他还是不放心，又取来同样重的白银块，用同样的方法试了儿下，结果白银排出的水还多于王冠。
阿基米德得出结论：这顶王冠被掺上了白银，把多余的黄金偷走了。王冠之谜终于被天才的科学家解开了。
阿基米德真是太聪明了。他那个时候人们还根本不懂得“比重”这个概念，更不懂得一个物体浸入液体后，要失去它排开液体的重量。
就是说阿基米德在解王冠之谜的同时，实际上也发现了流体静力学的基本原理。他如痴如醉的追求，天才地找到这一原理。从此，一个被作“阿基米德定律”的原理一直写到今天的每一本物理学教科书中。
而阿基米德的那一声大喊“尤里卡——我找到了啦”，也成为人类在自然科学领域里有所发现，有所发明，有所前进的代名词。
今天，潜水艇的沉浮，气球和飞艇的飞行，打捞海底的沉船，制造巨型的舰船，……都离不开阿基米德原理，阿基米德的著作《论浮体》成为水力学的奠基石。
写到这里，我想到了中国的一位少年在称一只大象时，用的方法与阿基米德的方法，有异曲同工之妙。有必要在这里写出来，奉献给读者。
东汉末年，曹操把献帝刘协从洛阳迁到许昌，独揽朝政，威望很大，整个天下一提起曹操，无不脸色惊变。
吴国的皇帝孙权为了拉拢曹操，给他送来一只大象，作为礼物。大象是热带地区的动物，生长在中原的人大都没有看过。因此，朝中上下，蜂拥而至，看了新奇。
曹操看到这个庞然大物后，心想：它的重量一定很可观，要是能称出它的重量，那该有多好！
但是怎么称呢？显然用普通的杠称是有困难的。要能够称这么一只大象，不仅现有的秤不会有，就是特地去造，也找不到这样一根又粗又长的大木料。
因此，要想知道这个大象的重量，必须另想办法。他邀请他手下的谋士们商量，又亲自去请教一些博学的老年人，可是都没有得到满意的回答。
这时候，他的小儿子曹冲却来献计了。他走到曹操的身边，仰起小脸说：“父亲，您不是想称大象吗？我倒有个办法？”
曹操听了小儿子的话后，不以为在地说：“去，玩你的搬家家去吧，到这来闲扯什么、我们正有事呢？”
这时，身边的一个大臣拉过曹冲，说道：“你真的有称象的办法？”“那当然！”
这位大臣对曹操说：“丞相，这曹冲是个天资聪明的孩子，说不定他的脑袋里藏有什么绝妙的办法？你让他说吧。”
曹操这才说：“你有什么办法，快说吧！”
曹冲说：我想，一般货船装的货物越多，吃水就越深。如果我这个看法是正确的话，那么无论装什么样的货物，只要重量相同，船的吃水深浅也一定相同。
曹冲看了看四周，只见父亲和大臣们均张开嘴巴望着他。于是，他继续说道：“现在您要称大象的重量；可以把大象牵到一条大船上，看它的吃水线在哪里，就在那里划上一个大记号。”
曹冲讲话越来越流畅了：然后把大象牵回岸上，再用石头装到船里去，让船下沉到刚才的吃水线为上。这时候，装在船里的石头不就等于大象的重量吗？“我们不能把大象一次称出来，但船里的石头却可以分成多次称，称的结果就是大象本身的重量。”
曹操高兴的拉过曹冲：“对，对，我刚才差点怪罪于你。”
另外一个大臣接着说：“这真是个好办法！这样一来，大象是完全可以称出来的。丞相，你的小儿子真是个神童也！”
曹冲称象的办法，是根据这样一条规律：一定重量的浮体，排开一定体积的水；两个浮体重最相同，它们排开水的体积也相同。这条规律是从货船载重和吃水深浅的关系中抽象出来的。
生在1700多年前的一个小孩子，能够通过对日常现象的精细观察而得到这样的规律，可真不简单！可惜的是聪明的曹冲只活到13岁（196—208）上就死了。
一个东方，一个西方，一叫曹冲，一叫阿基米德，在那个时代，他们都是当之无愧的天才人物。
阿基米德有句名言：“给我一个支点，我将能够移动地球。”不管他是否真的说过这句话，但我们相信他敢说这句话，因为“杠杆定理”是他发现的，而杠杆的力学作用我们是十分清楚的。
传说，他的这句名言是他跟国王亥厄洛聊天时说的。亥厄洛一听，觉得阿基米德是在吹牛说笑话，也就笑着说：“你的声明是永远可靠的，因为你无法用事实证明它。”
阿基米德有杠杆定理撑腰，而且还有他发明并制作、使用的变形杠杆——滑轮、轮轴以及变形斜而——螺旋、螺杆等的雄厚技术基础，他怎么能对亥厄洛的讥笑服气呢？他要求国王找一个非常重的东西，由他一个人来搬。刚好，当时有一艘三桅大木船，是国王亥厄洛替托勒密国王制造的，正等待下水。于是亥厄洛就把此事交给了阿基米德。
阿基米德是机械学的创始人和机械发明家，他不仅敢说“大话”。而且勇于实践。他做了充分的准备，设计并制造了一套机械效益很大的螺旋，螺杆，滑轮和轮轴的复合装置。启动施力点是连在螺杆上的手柄。到了预定的那天，看热闹的人挤得人山人海，阿基米德面对着国王，不慌不忙地摇动了启动手柄，奇迹立刻出现在人们的眼前：三桅大船竟被一个人所搬动了！阿基米德让国王也亲自来试试，大船也照样“听话”地移动。事实说明阿基米德不是吹牛说大话，他的名言是对“杠杆定理”的艺术表达。国王亥厄洛亲自体验了科学技术的巨大作用，他当即宣布：大家听着，我下令，从今天起，无论阿基米德说什么，都要相信他。
有一个时期，阿基米德被请到了埃及，帮助埃及利用尼罗河的水。在那里，他发明了螺旋式水车，被称为阿杜米德螺杆，用来提取河水。所谓阿基米德螺杆，是装在圆筒里的一根很长的木螺杆，一端在水里，一端在岸上，摇动木螺杆上的手柄，使螺杆转动，就把水提升上来了。迄今这种阿基米德螺杆，还有埃及农村用于灌溉，在荷兰用于沼泽地区排水。
下面我们再把话题扯回来，再看看阿基米德其它的物理发明。
且说马西努斯率领的罗马舰队被阿基米德用镜子反射的强光焚烧后，不甘心失败，又率领着一支由60条装备各种武器和发射器船只的舰队浩浩荡荡而来。
这时国王惊恐不安，连忙请教阿基米德如何才能解围，阿基米德草草地说了一句：“杠杆原理，我能使您的大船下水，我就能使罗马舰队的船只上天。”
于是，他制造出一种类似现代起重机一样的机械，训练一批守城的将士，将如何使用操练了一番，国王这才放下心。
马西努斯这次是有准折而来，他们的舰队一直驶到叙拉古的城前，以防被阿基米德的“神火”烧毁。
可是，这么一支浩浩荡荡的大舰队，在一系列阿基米德滑轮铁链的抓钩下，显得不过是一些玩具而已。
这些阿基米德的“铁爪”，象老鹰似从大而降，向罗马舰队扑去，将它们“直拉上天，然后将它们船首向下，抛进海的深处。”
有时，为了变化一下防御战术，阿基米德将敌人的橹桨船直接到城墙下面的延伸出来的山崖上空，然后再将它们东摇西晃，最后把他们连人带物一起甩到下面的嵯峨的岩石上去。这是一幅多么可怕的图景。
当马西努斯看到自己的舰队遭受到如此惨状时，有人听见他惊叫：“不要再和这个几何学妖怪打下去啦，他把我们的船只当作从海里舀水的玩艺儿，并且对我们最有效的武器痛加鞭挞，使它们出尽了洋相。他神奇莫测的法术，简直比神话传奇中的百手巨人的威力还要高超少倍。”
最后，罗马士兵害怕到了草木皆兵的地步，以致他们一看见一条绳索或一段木头伸出城墙，就会大声喊叫：“阿基米德来了。”并且吓得四处逃窜。
看来用进攻来征服叙拉古是不可能的，马西努斯就决定以封锁来制胜敌人。但是，即使进行了封锁，阿基米德的智慧仍使他的城市的陷落推迟了三年之久。
不幸的是，叙拉古的居民放松了警惕，他们认为，只要阿基米德在，叙拉古是决不会失败的。殊不知，罗马已经觊觎叙拉古以久，不会放过任何机会的。
公元前212年的一天，在为纪念月亮女神阿尔忒弥斯的节日里，叙拉古人照例是美酒、篝火、舞蹈狂欢夜。他们纵酒作乐，忘记了一切。
这时，罗马军队在月亮被乌云遮住时，悄悄地从一道冷僻的城门，用云梯爬上城墙，几乎没有遇到任何抵抗，攻进了狂欢中的叙拉古城。
罗马军人的偷袭成功了。
当叙拉古人翌晨清醒过来时，发现他们的城市，已成了罗马军队的掌中之物。后悔已经来不及了。
传说，当马西努斯从城外的高山上俯瞰叙拉古城时，曾经为落在这座城市上的命运而伤心流泪。因为他知道，他麾下的士兵，被打败多次。但这次胜利，他再也无法制止士兵们不享受掠夺的大丰收了。
是的，甚至在马西努斯自己的军官中，很多人赞成将这座城市夷为平地，并将所有居民斩尽杀绝。
但马西努斯对这种复仇的狂热力加反对。因为他钦佩能够这么长久并月.英勇地坚持抵抗他的叙拉古人。他特别钦佩他的“几何学对手”。他下令说：“不许任何人碰一碰阿基米德。应该把这个人作为我们的上宾。”
这时阿基米德正在家里，全神贯注地蹲在地上研究一幅几何图形。他在苦思冥想，似乎并没有理会到战争的恐怖，也没有听到罗马士兵进城的叫喊声。他完完全全地沉浸在思维的世界里。
气势汹汹的罗马士兵一脚踢开房门，看到一个糟老头子正专心致志地看着几何图。这个士兵大声吆喝道：“喂，老家伙！”
阿基米德正在思考，对突然闯进来的不速之客很反感，尤其是他那骄横的声调。于是便连头都没抬，不屑地说：“嗯，你难道没有看见我在工作吗？”
他仍然在望着他的几何世界。
罗马士兵一脚踩上去，正好踩在他几何世界的中心。阿基米德这才抬起头来：“你这混蛋，你弄坏了我的图！”
说着，阿基米德用棍子向罗马士兵打去，罗马士兵后退了一步，恶狠狠地举起剑……
只是在这时，阿基米德才知道，站在面前的，是他的敌人。阿基米德说：“请先不要把我杀死，给我一点时间，免得给后人留下一道尚未证明完的问题。”
但是，凶残的罗马士兵手起剑落，刺死了75岁的阿基米德，鲜血象喷泉一样涌出，把地上的几何图形涂成血色的问号。
这位温和的科学家，临死前躺在地上用他那微弱的声音说：“你们夺去了我的身体，可是我将带走我的心。”
阿基米德之死，马西努斯甚为悲痛，除严肃处理了这个士兵外，还寻找着阿基米德的亲属，给予抚恤并表示敬意，又给阿基米德立墓，聊表景仰之忱。
因阿基米德发现了球的体积和表面积，都是外切圆柱体体积及表面积的2/3，并且他生前曾流露过要刻此图形于基上的愿望。因此，马西努斯又在碑上刻着球内切于圆柱的图形，以资纪念。
在这里，有必要提一下，100年之后，公元前75年，罗马著名的政治家和作家西塞罗（公元前106～公元前43）在西西里担任财务官，有心去凭吊这座伟人的墓时，当地居民竟否认它的存在，并说无此人。
西塞罗便率众人，借助镰刀辟开小径，发现一座高出杂树不多的小圆柱，上面刻着球和圆柱的图案历历在目，这久已被遗忘的寂寞孤坟终于被找到了。
墓志铭仍依稀可见，大约有一半已被风雨腐蚀。可怜可悲可恨的叙拉古人，竟不知珍惜这非凡的纪念物。
又两千年过去了，随着时光的流逝，这座墓也消失得无影无踪。现在有一个人工凿砌的石窟，宽约十余米，内壁长满真苔，被说成是阿基米德之墓，但却无任何能证明其真实性的标志了。
阿基米德，你的灵魂能安息吗？！你这物理学之父！
最后，我们把阿基米德的主要发明和著作列出，供读者查阅：
发明：
使水上升的阿基米德螺旋捉水船滑轮科学著作：《关于球体和圆柱体》《圆周的测量》《关于圆锥体和球体》《关于螺旋形》《重心》《论浮体》《砂粒计数器》《机械学方法论》《几何学命题》《家畜问题》
时代精英
再说到了古罗马帝国时期，出现了位科学家卢克莱修（约公元前99～约公元前55）。他虽然没有阿基米德那样才华横溢，但他是那个时代那个时期的精华。
卢克莱修生于罗马，是哲学家德谟克利特的忠实信徒。著有长诗《论物性》，全诗共6卷，七千余行。
在这本书里，卢克莱修描写了自然界的各种现象，总结和反映了当时自然科学的成就，同时阐述了原子唯物主义思想。
他认为世界上除了永远存在着的由微小不可分的微子——原子组成的物质外，没有任何别的东西。字宙是无限的，是由无数永远产生着、发展着和灭亡着的世界所组成。
世界上物的多样性只不过是物质粒子即原子结合的多样性。物的消失只是原子的分离，但没有一个原子可以被消灭。
在认识问题上，卢克莱修承认世界的可知性，主张感性知觉是认识外部世界的唯一源泉。各式各样的原子——圆形、棱角形、粗糙的、光滑的——作用于人的感官而引起各种不同的感觉。
卢克莱修是无神论者，他批判了宗教偏见，认为宗教是人类罪恶之渊。宗教的根源在于人们害怕尚未认识的自然现象。
世界上最初的神是由于恐惧心理所造成的，只要向人们解释自然现象的真正原因，宗教偏见就会消灭。
卢克莱修的观点在当时人们还未完全摆脱宗教的束缚时，是一种科学的论断，是唯物主义的具体表现。
再说到了古代阿拉伯时期，著名学者比鲁尼很认真地研究过物质比重问题，他相当精确地测定过18种宝石和金属的比重。他还曾以连通管的原理来解释地下的天然喷泉。
著名的科学家哈兹尼（闻名于1115～1121）则继续从事比鲁尼测定比重的工作，编成了一个包括许多种固体和液体的比重表。
他注意到水的比重与温度有关，还认识到空气也有重量，认为阿基米德浮力定律在空气中同样适用。
他经过研究分析，他说：大气的密度与高度有关，越靠近地面越大，反之则越小，所以物体在不同高度称量时，所表现出来的重量并不相同。
他因此而提出了一个在物理科学上很重要的思想，即物质的量和它的重量不是同一的，两者成正比关系。
古代阿拉伯人在光学方面做了世多的工作，肯迪是一位学识广博的学者，据说他写过361种著作，但这些著作大都失传。他的主要著作之一是关于几何光学和生理光学的，曾有拉丁文译本流传于欧洲。
古代阿拉伯最著名的光学著作是伊本·海赛木（965～1039）所著的《光学》。
在这部著作中，海赛木批判了欧几里得和赫伦的错误观点，正确地指出人之所以能够看见，是物体发出的光线进入眼睛所致。
他作了大量光学试验，认定光线在不同介质的界而上折射时，入射线，折射线和法线在同一平面之上。他不同意托勒密所说的入射角与折射角成正比的意见，不过他也未能找到正确的关系式。
海赛木还研究了球面镜、抛物面镜以及球面象差的问题，知道了平凸透镜的放大作用，正确地解释了太阳和月亮在接近地个线上时，看起来要比在空中大些的原因。
海赛木的著作很早就被译成拉丁文而流传，欧洲中世纪所有关于光学的著作几乎都受到它的影响。海赛木的工作实际上为近代光学的研究奠定了基础。
总之，物理学的发展自亚里斯多德和阿基米德之后，便陷于停顿。只有在阿拉伯时期，才又有了新的起色。
再说古代印度的主要成就是在天文学、数学、医学等科学领域，他们也有许多其它技术发明，例如，他们是世界上最早种植棉花的国家。甘蔗在公元5世纪就已大面积种植。
公元前710年，古印度人就会制造银币，公元前330年，就会炼钢。他们在造船、航海等许多方面的贡献也很突出。
上面我们说了古希腊，古代阿拉伯以及古印度的物理学发展情况，那么，古老的东方——中国的情形又是如何呢？
防止超速的奇招
我们都知道动量定理：物体所受冲量等于该物体的动量变化最。高速行驶的汽车很难在短时间内刹车。在现代生活中超速驾车狂奔已成一大公害。每天每小时每分钟在全世界都有车祸发生。设计汽车的人们绞尽脑汁提高刹车性能：提高轮胎与路面的摩擦系数，虽然收到一定效果，但车祸仍未减少。有些人就在减少汽车动量上下功夫，一般是降低车速。
马来西亚柔佛州山川秀丽，景色宜人。路边坚着不少交通标志和安全标语：“阁下，驾驶汽车不超过30英里，您可以饱览本地美丽景色；超过60英里，请到法庭做客；超过80公里，欢迎光临本地设备最先进的医院；超过100英里，请君安息吧！”文字幽默，苦口婆心，十分引人注意。
德国交通管理部门对超速行车者不采取涵常的罚金和制裁手段，而是将车扣住，停在停车场。山警察用车子把司机送到离城10公里以外的荒郊野岭，让他步行返回，以示惩戒。
墨西哥城的交通管理人员在公路边立了不少告示牌，牌上用大字写着：“请司机小心。如果超速，本城一无医院，二无医生，三无药品。”
据说，美国有一个地人，在公路拐弯处立一标志，上画一位美丽动人的年轻女郎；下写：“我喜欢开慢车。”立起这块牌子后，此处真没有出过交通事故。
北京郊区公路上常见蓝色三角标志，上画撞车图形，并写着“前方300米处为事故多发地段”。
上述这些告示牌，言语不多，述之以理，晓之以情，使司机不要开快车。车速慢，动量小，刹车过程动量改变量小，所需冲量小。易于刹车，易于控制，真是减少交通事故的一种好方法。
能的转化和能量守恒
在非洲东部，当地土人有一种巧妙的捕猎方法：他们在一棵树上放一箱蜂蜜，在树的中央用绳索吊一大截木头，在树下的地上埋一些削尖的木橛。蜂蜜的香味会招来贪吃的黑熊，但当熊爬到树中间时被木头挡仆人路。熊用爪于将木桩推开，木桩落下时打在熊的头上。熊又用更大的力将木桩推开，木桩也更重地打在熊的头上。这时熊被激怒了。它奋力将木桩打开，木桩又会重重地打在熊的头上，就这样熊与木桩展开一场激烈的搏斗。最后，熊终于筋疲力尽而从树上掉下来，落在木橛上被人们捕获。这个装置可以连续使用，且效果颇佳。
那么，到底是谁将熊从树上打下来的呢？原来正是熊自己。当熊将木桩以一定的速度推开时，木桩在摆动过程中位置升高，重力势能增加，速度减小，这时动能转化成木桩的势能；当到最高点时，动能全部转化成势能，接着木桩摆回，这时势能又转化成动能，使木桩速度越来越快，摆到最低点时，势能全部转化成动能。熊正好是在最低点，所以木桩将以熊推开它的速度的大小打在熊的身上。
在这个捕兽装置中，实际上，是利用了能量的转化和守恒定律。这个定律在物理学中是极其重要的，被人们称为是贯穿物理学的一条“红线”，恩格斯称它为“伟大的运动定律”。然而你可能不相信，这个伟大的运动定律却不是由物理学家首先提出的，第一个发现它的是一位医生，名叫迈尔。
迈尔是一位德国的医生，但他对生物学、化学和物理学都非常感兴趣。并且一边行医，一边从事研究。1840年，迈尔作为一名随船医生从苏腊巴亚到爪哇。在爪哇，他发现当地人的静脉血不像其他高度地区的人那样是暗红色，而是和动脉血一样呈鲜红色。这一发现使他十分惊讶和好奇。并引起了他长时间的思考，终于在1841年航行结束时，得出了比较成熟的看法。他用燃烧理论解释以上现象，认为由于当地气候炎热，人们不需要从食物中摄取过多的热量，所以肌体中食物的燃烧过程减弱了，静脉血中留下了较多的氧，因此呈鲜红色。他又进而想到化学家一般认为的物质不灭，也可以应用到“力”（当时人们将能量也叫力）上。认为力（即能量）同物质一样也是不可破灭的，它们加入不同的组合，在旧的形式中消灭了，又形成新的形式。
1842年，迈尔将载有他上述观点的文章《关于机械力的评论》发表在德国生物、化学家李比希主编的《化学和药学》杂志上，从而成为提出能量的转化和守恒定律的第一人。
敢向拳王挑战的肚皮
听说，香港国术总会永远名誉会长陆韶新先生，1975年10月曾经在英国伦敦公开摆擂，允许任何人可向他的肚子连击3拳。
这种擂台最能招来应战者，因为摆擂人不还手，应战者只打人不挨打，输了没关系。所以陆先生打擂条件一出，应战者立刻排成了上百人的长队，排在第30位的是英国重量级拳王亨利·谷巴。
应战者一个跟一个地上台，前面29人，连续向陆先生的肚子猛击了87拳。虽然敢上台来的个个都是有力气的好汉，然而没有任何一拳能打伤陆先生的肚子，他们都一个接一个地败下擂来。
轮到排在第30位的重量级拳王亨利·谷巴了，观擂的人群兴奋起来。人们知道，重量级拳手的一拳，在沙袋上，给沙袋的冲击高达二三百公斤力！现在来的是重量级拳王、一拳下去可不简单；何况陆先生的肚子前面又被打了80多拳！
然而，人们看到的却是，陆先生在谷巴的打击下“面不改色，潇洒自如”！重量级拳王也同样灰溜溜地败下擂来，陆先生的“钢肚”威镇了伦敦。
陆先生的肚子为什么不怕打呢？我们认为有两方面的原因。
一方面是陆先生肚子有特点。我们猜想，很可能陆先生经过独特的锻炼，使他的肚皮的肌肉特别坚强，弹性特别好。而且，很可能陆先生还会“气功”。
另一方面是陆先生很会应用物理学的原理。
下面我们将这两方面结合起来做一个简单的分析。
高中物理学中的“动量定理”是说：动量的变化等于它的冲量。即Ft=mv-mv设谷巴挥动的拳头连同挥动的胳臂的总质量为m，拳头10刚接触陆先生肚皮时的速度为v0，拳头与肚皮的碰撞时间为t，肚皮对拳头的平均冲力为F，由于拳头与肚皮撞击结束时拳头速度vt=0，根据上式（设V0的方向为正方向）得：
由于谷巴出拳的mv0是他尽自己努力而确定的，所以他的拳头受到的力F的大小，根据上式可知，将由拳头与肚子碰撞的时间t的长短来决定。同时，拳头打肚皮的力F′的大小，同样是由这个时间t的长短所决定的。
由于陆先生肚皮肌肉弹性特别好，还可能会气功，“运气”来加强其肚皮肌肉的弹性功能，因此，他可以使他的肚皮迎击拳头的缓冲时间大大加长，从而使拳头与肚皮之间的相互作用力大大减小，使其根本达不到使肚皮肌肉发生“弹性形变”的程度，所以陆先生“面不改色，潇洒自如”。也就是说，尽管拳王谷巴可以伸出比别人动量较大的拳头，但在陆先生的肚皮上也打不出很大的冲击力来。所以，谷巴也只得是白打三拳败下擂去罢了。
改变地球历史的大碰撞
大家都知道碰撞能改变物体的运动状态，深层剧烈的碰撞甚至能改变物质的性质。在地球发展的过程中，就经历了一次改变地球历史的大碰撞。
6500万年前，一块天外巨石突然急速地撞向地球。碰撞中心在墨西哥湾尤卡坦半岛沿岸。被砸出的大坑深5000米，直径约300公里，相当于半个比利时的面积。这块宇宙飞石的质量可能与哈雷彗星相同，它的速度高达每小时16万公里，也就是每秒44.5公里。撞击地球的时间在1秒钟之内。它具有的能量相当于100万亿吨到300万亿吨TNT炸药爆炸时的能量。此次撞击的猛烈程度可能比目前世界上所有核武器在同一地点爆炸所造成的猛烈程度大好几倍。撞击后立即就有大约20万平方公里的土壤和岩石受热汽化，飞溅升腾到空中。由于撞击使碰撞部分产生两万摄氏度以上的瞬时高温，120米高的潮汐波汹涌地越过大洋，并在数百公里之外引发了12级大地震。潮汐波猛烈地冲涮着沿海地区；高温使原始森林和草原燃起长时间的熊熊大火；大气中充满了尘埃和化学物质；烟雾，尘埃和蒸汽一连几个月遮天蔽日，混池一片，致使地球变冷，恐龙灭绝，大陆板块移动……
这次碰撞极大地改变了地球的历史进程，其影响之深远一直延续至今。
奇异的脉冲双星
1993年10月13日，瑞典皇家科学院宣布：本年度诺贝尔物理学奖授予现在美国新泽西州普林斯顿大学任教的拉塞尔·赫尔斯和小约瑟夫·泰勒。两人分享84.5万美元的奖金。
1993年52岁的泰勒也是美国物理学会及美国天文学会的会员。他的家乡在费城。他在一所家乡学院大学毕业后就读于哈佛大学，并获天文学博士学位。1980年，他开始在普林斯顿大学任教。
1993年42岁的赫尔斯也是美国物理学会及美国天文学会的会员。他在纽约出生。1975年，他获得了马萨诸塞理工学院的物理学博士学位。他在该校就读时的指导教师就是当时在这里任教的泰勒。
师生俩一见如故，相交甚深。他们之间有争论，有冲突，更多的是相互尊重，互相学习。他们在餐桌边探讨切磋；他们在实验室内边工作边吃夜宵。学院林荫道上拖着他们长长的身影；图书馆里响着他们翻书的声音。他们长久地、认真地观察着广漠宇宙中浩如烟海的星体。1974年，他们俩在波多黎各利用大型射电望远镜发现了一颗名为PSR1913+6的脉冲星。此脉冲星最大的与众不同之处是它附近有一颗质量接近太阳的另一颗脉冲星。脉冲星是一种天体，能定时地迅速爆发能量，能量形式为电磁波。此前，人们发现的脉冲星总是单个存在的。而赫尔斯和泰勒发现的是一对脉冲双星，它们大约以每秒钟16次的速度定时发射电磁波。这对脉冲双星中的每一个质量都和太阳差不多，并且压缩成直径为20千米（有的报道为10千米）的极小球体。这样大的质量，这样小的体积，其密度极大，周围形成非常强的引力场。据说，如果物体在它们之中的一个表面上，这个物体所受的重力是在地球表面上的1000亿倍，即1千克的物体所受重力为9.8×1011牛顿。
这一发现是技术与科学发展史上一个重要的里程碑。这对脉冲双星是一个可以“旋转的太空实验室”，提供了引力波存在的间接证据。这是因为爱因斯坦曾预言天体系统通过发射引力波而丧失能量。这正像原子发光，原子的能量减少一样。这一发现的重要性就像泰勒所说：“它使我们能更好地了解宇宙的规律。我的学生发挥了重大作用。”赫尔斯说：“它使我们可以更深刻地研究引力。我的老师起到了指导作用。我要感谢我的老师。”
师生在发现脉冲双星19年后同获诺贝尔物理学奖。二人是物理学界闪闪发光的一对双星。
天文奇观
一次亘古未有的天文奇观即将发生。
据某新闻社报道：科学家们预计，在1994年7月份将有多达21个彗星碎块一个接一个地冲进地球的邻居——木星。届时可能会闪出耀眼的光芒，迸发出巨大的火球。这种连续的碰撞可能在木星上引起强劲的风暴，远看木星表面会出现巨大的红斑。这是天文学史上千载难逢的重要事件。这些彗星碎块冲击木星造成对地球的影响和冲击极大，是人类诞生以来亘古未遇的事。科学家们从来没有观察到流星、彗星撞击行星的现象，对此科学家们兴奋不已，激动无比。他们已经开始投身于这次观测的准备活动中。
1993年9月刚发现的一颗智星名为“休梅克—利维9”，距木星极近，由于木星巨大的引力作用该彗星已裂解为多个碎块。初步估计碎块宽度在0.5英里至3英里之间，更有意思的是碎块按“一”字形排列，彗头、彗尾依次相连。人们戏称这颗彗星为一串珍珠。这串珍珠已在绕木星运行，其轨道半径越来越小。人们已经计算出1994年7月份下旬内的6天时间内，该串珍珠撞进木星。开始撞入的速度大约为每秒37英里。这个速度用天文学标准衡量，也是相当快的。
可惜，这样的天文奇观在地球表面不能直接看到，这是因为珍珠串撞击木星的位置在背对地球一侧。幸运的是，1989年发射的“伽利略”号探测器到那时刚好在适当的位置观察。目前这颗探测器已在火星附近盘桓数年之后远离火星并奔向木星轨道。
同时人们试图重新调整“旅行者2号”探测器上的摄像系统。这个探测器的位置早已超出距太阳最远的冥王星轨道。该探测器到木星的距离是太阳、地球间的距离的40倍。虽然相距如此遥远，但由于摄像系统十分精密，分辨能力极强，回首观望木星表面的现象还是非常可能的。
地球表面的天文望远镜也会有些收获。如果运气好的话，人们就可观察到撞击开始时的闪光以及随后出现的火球——这要借助于木星的几颗卫星反射这些光，由于木星自转周期较短，碰撞过后几个小时，就可直接观测到碰撞位置的情形了。
由于木星是一颗密集的气体星球，其平均密度只比水稍大一点儿，所以这些珍珠不会碰到什么坚硬的表面。还有一些人认为彗星碎块在冲击木星之前，由于木星的引力作用还要进一步裂解为很小的碎块变成“珍珠粉末”。正因为如此，估计溶入木皇之前只是一条尘埃长带。上述激动人心的场面不能出现。
谁是谁非，让我们翘首拭目以待。
闪光的并不都是黄金
这是一个传说的故事。1576年，英国航海家弗洛西比尔在第一次航海时，从哈利岛带回了一块光灿灿的黑石头。这是航海家常有的事，早期的世界各民族的文化交流，某些奇珍异宝的发现，有许多就产生于航海家们的“带来”、“带动”之中。
弗洛西比尔从哈利岛带回这块石头，当然不是因为它“黑”，很明显，是因为它是“光灿灿”的。这自然使弗洛西比尔将这石头与某“贵金属矿”联系在一起或者有更意想不到的重大发现。他希望得到鉴定，所以他才将它带了回来。
果然，一位意大利炼金士在看过这块石头之后，说它是品位很高的金矿石。这个结论虽然还只是一个“个体”检验，但是重大发现常常是从“个体”开始的。所以，这个结论无疑地给了弗洛西比尔巨大的鼓舞，第二年（1577年），弗洛西比尔就进行了第二次航行。这回他采集了200吨这种“光灿灿的黑石头”回英国，期待对他的发现作出“群体”检验。
果然，探险专家和其他有关人员，在检验了这些石头之后，宣称它所含的金银价值很高。这个宣称，也正是弗洛西比尔期待的结论。这个宣称，也引起了沙塞爱公司的兴趣。在沙塞爱公司的资助下，弗洛西比尔迅速在第二年（1578年）就带领一支由15条船组成的船队，第三次踏上了海程。这次航行的目的是十分明确的，弗洛西比尔的船队，一共采集了1350吨这种“光灿灿的黑石头”。装载完毕，15条船满载弗洛西比尔的希望，扬帆回英。
然而，弗洛西比尔一回到英国，他满怀的希望立刻变成了泡影！原来，这“光灿灿的黑石头”并不含有金子，它所含的不过是黄铁矿、白铁矿和一种古铜色的云母。
于是，这番冒险事业就以失败而告终了，在采金史上留下一页遗憾。造成这次遗憾的原因，无论意大利炼金士也好，还是探险专员也好，他们都只凭“肉眼”观察，而没有进行科学的“化学分析”或“物理性质分析”。
怎样用“物理方法”来区分金与黄铁矿、黄铜矿、金云母等呢？主要方法有：（1）比较外形；（2）比较硬度和延展性；（3）比较密度；（4）比较它们在火中的表现。而这些方法，在中学的物理课堂上，同学们都听过老师的讲解，这里就不再重复。
上面讲的故事是采金史上的一个传闻，关于“金”的故事是很多的，在这里摘录一些有关“金”的知识，以便从一个侧面帮助同学们去理解那些有关“金”的故事。（1）“黄金”名称从何而来？黄金的化学元素符号“Au”，来自拉丁语Aurum，这个拉丁字的愿意是“曙光”。初升太阳金光灿烂，与黄金的颜色一样，因而得名“黄金”。（2）黄金为何珍贵？物以稀为资，黄金诸量只占地球壳岩圈的5×10-7%，而且多数是在海洋中。据估计，海洋中的黄金总藏量在1500万吨到1800万吨之间，平均每吨海水含黄金0.02～0.05毫克，可惜，现在还只有“沙里淘金”，还不能从海水中去提炼黄金。（3）黄金为何令人喜欢？这是由黄金本身的性质所决定的。
首先，黄金的化学性质非常稳定，它不易被氧化，哪怕历经千年，任其风吹雨打，它总是金光闪闪，永不退色。只有“王水”（由浓硝酸和浓盐酸按1:3混合的溶液）才能使黄金氧化而溶于其中。在第二次世界大战中的1943年，丹麦著名物理学家玻尔，在撤离哥本哈根实验室时，就曾将他在1922年获得诺贝尔物理学奖金的同时所获得的一枚诺贝尔金质奖章，溶于王水之中，放在实验室的橱柜里，战后再人将金子从王水中提炼出来，重新铸成诺贝尔金质奖章。
其次，黄金具有极其优良的延展性，它可以辗成薄到8×10-5毫米的金箔，1克黄金能拉成长25000米的金丝。因此，它可以“任人摆布”，制成任意形状的物体。
第三，黄金的熔点高达1063℃，一般火焰不易达到这个温度，这就是“真金不怕火炼”的来源。因此，黄金制品给人以特殊的“安全感”。
以上3个方面的“令人喜欢”，主要是以黄金饰品的角度来说的，并不包括黄金和黄金蒸汽在技术上的应用。（4）谁能拿走这块黄金？世界上最大的产金国是南非，南非最大的炼金厂是兰特炼金厂。在兰特炼金厂的经理办公室。放着一块巨大的金块。厂家说，如果参观者不借助任何机械，光任自己的双手能将这块金块搬走，那么这金块就送给他了。然而至今也没人将它搬回自己的家。原因很简单，因为金的密度（19.3×103千克/米3）太大了。
我们假设这块黄金的体积是0.1米3，这样的体积放在宽敞的办公室里并不算多么“巨大”。那么，我们根据公式G=ρvg来计算重力G，可以得到是1.93×104牛顿。
1.93 ×104牛顿重力，用我们平时生活中习惯的话来说是大约两吨重，这么重的东西，谁能用手把它搬走？所以，前去参观者，都只能“望金兴叹”而已。
热的蒸腾
“神刀周”智擒杀人犯
“张飞审瓜”的故事大家都听说过吧？然而“周贵舔刀断案”的故事大家就未必知道了。传说，宋代有一个村庄里有一位乡绅，他在一天夜里忽然被人杀死了，他的家占有方圆数十里的土地，家财不说万贯，在乡里也是手屈一指的。这个财主忽然被杀，家中又丢失了许多金银，自然是一件大事。村中的小官儿不敢怠慢，立即报告了县衙门。
县官儿名叫周贵，他为政清廉，一向秉公断案，并且足智多谋，再难的案子都瞒不过他。老百姓都说他是青天大老爷。他接案后微服私访了半个月，逐渐排除了村里人或外乡人杀人作案的可能性。因为案发那大恰好下了一场大雪，财主的家建在一个山坡上，占地10多亩，附近没有别的人家。守家护院的数十名保镖和家丁当晚都没发现有外人，而宅院周围也没有脚印，因此，周贵断定案子是家里人作的。可是家中百十口人中不乏年轻力壮之辈，到底是谁干的呢？何况现场没留下任何痕迹和凭证，这件案子可真是棘手呀！
周贵将自己关在屋子里冥思苦想了整整两天，终于找到了一个破案的办法。
这天，他把乡绅家中上上下下所有的人都集中在院子里，在院子中央又点起了一堆火。他把一把钢刀架在火上烧了一阵，使刀子变成通红通红的。周贵严肃地环视一下周围的人，不紧不慢地说：“你们每个人都必须用舌头舔一下这把刀子。如果你没有杀人，我保你毫发元损。但你若杀了人，舌头就会被烫伤。”说完，他先自己舔了下刀刃。只听“陇啦”一声，周贵伸出舌头给大家看，果然没事儿。有几个胆子大的都上前来试了，都没出任何事情。越来越多的人都去舔了钢刀，只有一个家丁，缩在一边不敢上前。周贵命他上前也舔一下，那个家丁哆哆嗦嗦地走到人前，不情愿地伸出舌头。只听“嗞啦”一声响后，家丁一声惨叫，他的舌头被烫坏了。他扑通一声跪倒在地，交代了自己杀人犯罪的经过。周贵神奇地破了案子，被大家称为“神刀周”。
难道真是周贵的那把刀神吗？当然不是。周贵不过是利用了一个物理知识。当物体表面有液体时，液体受热会汽化，这就形成了一层保护层，使物体不会受热，直到液体全部汽化并消失。这个实验在1756年就有一名叫莱顿弗罗斯特的科学家做过了。当时他在一把烧得通红的铁勺上滴一滴水珠，你猜怎么样？水珠居然悬浮起来并持续了30秒，这就是现代物理学中著名的“莱顿弗罗斯特”现象。水滴能悬浮起来的原因在于，接触受热的铁勺后，它的底部马上汽化并形成一层水蒸气，把水珠与铁勺分隔开，于是我们看到水滴的悬浮。水滴悬浮后暂时不能吸收更多的热量，减慢了汽化的速度，囚此这个现象就能持续30秒。
回到刚才周贵判案的故事。周贵知道，人用舌头舔烧热的刀时，由于唾液的保护作用而不会使舌头一下子就被烫伤，而杀人者由于心清紧张，口干舌燥，很容易被烫伤。果然，那个凶手作贼心虚，心情紧张得要命，连嗓子眼儿部发干了。没有足够的唾液来吸收热量，不能形成蒸汽层保护舌头，结果终于被周贵识破，把他抓了起来。
泪水保护了他的双眼
在长篇小说《迈克尔·斯特罗哥夫》中描写过这样一个故事：斯特罗哥夫奉沙皇之命，到西伯利亚去给沙皇的兄弟下一封密诏，中途被鞑靼人俘获而判处瞽刑。鞑靼人上瞽刑的办法是用一把烧得通红的大刀在受刑人的眼前一晃，大刀辐射出的灼热就会使人双目永远失明。临到斯特罗哥夫受刑时，他的母亲扑到他的跟前放声大哭，斯特罗哥夫也不禁凄然泪下，因为，这是他见母亲的最后一面。而幸运的是，这痛哭的泪水却保护了他的眼睛。
原来，当大刀伸到斯特罗哥夫眼前时，他的眼泪迅速蒸发，在眼睛和大刀之间形成一层水蒸气，由于水蒸气的导热性能很差，通常比液态水差一个数量级，而与铜一类金属差几个数量级。正是这层水蒸气保护了斯特罗哥夫的双眼免受伤害。
水蒸气的这种保护作用在生活中也经常会遇到。例如，水滴是否滴在越热的东西上蒸发的越快呢？让我们来做一个实验：将水滴滴在100度左右的金属上，水滴很快就蒸发，如果将水滴滴在烧红的金属板上，则水滴会在金板上跳跃，就像在翩翩起舞，这种现象会持续几秒钟到几十秒钟。如果用高速摄影机拍下跳跃中的水滴的照片，就会发现，水滴呈现出不同的形状，有的呈椭圆形，有的呈三角形，有的呈四边形。那么为什么水滴在灼热的金属上蒸发的反而慢了呢？原来当金属的温度很高时，水滴一接触金属，下面的水迅速蒸发变成水蒸气，形成一个厚的0.09毫米的蒸汽层支持着水滴，这层蒸汽大大减缓了热传递的速度，而使水滴蒸发的速度大大减慢了。当蒸汽层中的气体跑掉后，水滴中的水又迅速蒸发来补充，因此这个蒸汽层中气体的活动较剧烈，就推动上面的水滴在金属上频繁的跳跃。
如果你不相信灼热的金属与水滴之间实际上并没有接触的话，你可以把一根导线与金属相连，另一根导线放在跳动的水滴的顶部，再将这两根导线与电池、小灯泡串联起来，你会看到小灯泡并未点亮，这说明水与金属间隔着一层不导电的水蒸气。
蒸汽层的这种保护作用很早就为人们所认识，我们经常可以看到走街串巷的江湖艺人表演的一种戏法。他用舌头去舔烧红的铁条，我们听到“嗞嗞”的声音，再看艺人的舌头却丝毫没有损伤；制糖工人用湿的手指伸到熔化的糖浆中试探糖的温度，手指也不会被烫伤。这些都是蒸汽保护的结果。
最奇妙的要算非洲土人的一种古老的成年仪式，青年男子赤脚走过炽热的岩石，就表明已经进入了成年人的行列，可以成家立业，独立生活了。他们赤脚走在烧得滚烫的岩石上，可脚掌却丝毫无损，也是脚上的湿气起了保护作用。开始，他们每跨一步，脚板上与岩石接触部位的水部分蒸发形成蒸汽层，起到了瞬间保护作用，而蒸发掉的水分则由脚上的汗水来补充。但当脚上的绝大部分湿气耗尽时，脚板就会感到灼痛，这就是他们不能长时间站在烧热的岩石上的缘故。
盖·吕萨克的高空探测
地球周围有大气，有磁场，这是人们早已十分熟悉的事。帕斯卡（1623～1662）对大气压强的研究，又使人们知道了大气压强的存在，并知道大所压强随高度变化的规律。但是帕斯卡也只是爬到了山顶，再往上的高空，那里的大气成份如何？气压情况怎样？地磁场是啥样子？在帕斯卡之后的好长一段时间里，人们还不知道。
要想知道高空的情况，在无遥控和无距离传感技术的当时，除非有人敢于升天，亲自到高空去测试，去取样。
代代出英雄。在18世纪刚开始的时间，法国科学家盖·吕萨克（1778～1850）进行了高空探测的壮举。
那是1804年8月的一天，盖·吕萨克与物理学家毕奥一起登上了一个当年拿破仑出征时留下的热气球，升空去测高空的磁力。随“球”前往的还有气压计、温度计、湿度计、静电计、测量磁力和磁倾角的仪器。他们在气球升至2000米高空处时开始采集数据。边升边测，一直升到了5800米。此时，毕奥已感到身体严重不适，头晕，耳鸣，根本无法的做实验。气球只得迅速下降。气球下降时的惊险竟使毕奥发誓再也不上天去了。
时隔一个半月后，即1804年9月16日，盖·吕萨克又独自升空采集数据。这一次，他竟独自升到了7016米高处。他带回的数据显示了海拔6636米处的空气样品与地面附近的完全一样，而且高空处的磁场也基本无任何变化。
盖·吕萨克勇敢的科学探险活动，为后人弄清高层大气的特点提供了宝贵资料。
拿破仑不识蒸汽船
瓦特改进蒸汽机后，它就被广泛地应用在交通运输上，主要是蒸汽机车。
从那个时代起，人们就开始试图用蒸汽机的动力使船在海上行驶，即制造蒸汽船。但在18世纪初，这还只是一个梦想。虽然英、法、美等国都曾出人力、物力，致力于这方而的研究工作，但都以失败告终。
直至1807年，在美国哈得孙河上行驶着第一艘没有帆也没有桨的船，船上突突地冒着浓烟。这艘“克莱蒙脱”号轮船才使人们的梦想变成了现实。
而此船的发明者，竟是一个小时候曾留过级的学生，名叫富尔敦。富尔敦没有其他科学家那样辉煌的历史，小时候也丝毫看不出聪明、相反，还因除美术以外的课都学不好而留了级。无论在谁的眼里，他都不是一个天资聪明、勤奋好学的孩子。
由于富尔敦从小擅长画画，长大后他就以为别人画机械图或建筑为谋生的手段。有一次，他在帮大科学家——富兰克林画图时，得到了富兰克林的开导与鼓励。富兰克林的话催他奋进，决心要做出点成绩来。
有一次，富尔敦有机会到一家航运局参加运河整修工作，他幸运地为瓦特画图。由于长时间的共同工作，他不仅和瓦特成了好友，而且了熟悉了瓦特蒸汽机的构造原理。
后来，富尔敦由于各种原因，来到了法国，为一个研究轮船的人
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