正文 第12章 物理篇(1)(2 / 3)

一天,他去洗澡。他站進澡盆的時候,水開始上升,他坐了下去,水就溢到盆外了。同時,他感覺到身體在水中的重量減輕了許多。他恍然大悟,急忙從澡盆跳出來,高興得忘乎所以,大聲喊著跑出去:“我知道了!我知道了!”周圍的人莫名其妙。

原來,他發現了檢測王冠的辦法。他想,如果洗澡時鑽進澡盆裏,澡盆的水必然上升,由於水的浮力,身體也必然減輕。那麼,如果王冠放入水後,所排出的水量,沒有同樣大小的純金所排出的水量一樣多,則金匠替國王所製的王冠一定夾雜了其他金屬。

他找了一個剛好能裝下王冠的水罐,將裏麵注滿水,又向國正要了一塊賜給工匠做王冠用的、一樣重量和大小的純金。檢驗開始了,他分別將王冠和純金放入水罐。結果發現,放王冠時水罐裏溢出的水要比放純金塊所溢出的水多。於是,阿基米德據此指出,王冠裏一定混雜了比純金比重小的其他金屬。

這次試驗的意義遠遠大過查出金匠欺騙國王,阿基米德從中發現了浮力定律:物體在液體中所獲得的浮力,等於他所排出液體的重量。一直到現代,人們還在利用這個原理計算物體比重和測定船舶載重量等。

73.蘋果落地帶來的科學發現

英國著名科學家牛頓發現萬有引力定律,是他在自然科學中最輝煌的成就之一,但這個發現是很偶然的。

一天,牛頓在花園裏小坐片刻。像以往屢次發生的那樣,一個蘋果從樹上掉了下來。一個蘋果的偶然落地,卻是人類思想史的一個轉折點,它使牛頓的頭腦開了竅,引起了他的沉思:究竟是什麼原因使一切物體都受到差不多總是朝向地心的吸引呢?牛頓思索著。終於,他發現了對人類具有劃時代意義的萬有引力。

他認為太陽吸引行星,行星吸引行星,以及吸引地麵上一切物體的力都是具有相同性質的力。他還用微積分證明了開普勒定律中太陽對行星的作用力是吸引力,證明了任何一曲線運動的質點,若是半徑指向靜止或勻速直線運動的點,且繞此點掃過與時間成正比的麵積,則此質點必受指向該點的向心力的作用。如果環繞的周期之平方與半徑的立方成正比,則向心力與半徑的平方成反比。牛頓還通過了大量實驗,證明了任何兩物體之間都存在著吸引力,總結出了萬有引力定律。

此後,牛頓還在伽利略等前人的基礎上,通過無數次的研究和計算,總結出力學三定律:第一定律描述物體不受外力時的運動狀態:第二定律描述了受到外力時物體如何運動;作為補充,牛頓的第三定律說明每個作用力都存在一個與其大小相等、方向相反的反作用力。力學三定律和萬有引力定律,使他成為力學界的泰鬥。

1703年,牛頓擔任皇家學會會長,兩年後,他被英國女王封為勳爵。1727年3月,牛頓逝世於倫敦,被葬於西敏斯特教堂,是英國曆史上第—個獲得國葬的自然科學家。

74.富蘭克林的閃電實驗

富蘭克林是美國曆史上第一位享有國際聲譽的科學家和發明家。他隻上過幾年學,他的成功,完全是刻苦自學的結果。作為一名著名科學家,富蘭克林的主要成就在電學上。

有一次,他在做電學實驗時,他的夫人不小心碰了一下帶電的金屬棍,隻聽“轟”的一聲,一團電火閃過,他的夫人應聲倒下。這次意外的事件使富蘭克林意識到,天然雷電可能與人工產生的電一樣。為了證明這一設想,他計劃在下雨打雷時,做一個實驗。

1752年夏季的一天,富蘭克林帶著風箏和一隻儲電萊頓瓶來到野外,將風箏升到空中。當大雨傾盆、電閃雷鳴時,富蘭克林拿出一把銅鑰匙,係在風箏線的末端。突然,一道閃電掠過,風箏線直立起來,被一種看不見的力量移動著。

富蘭克林覺得手中有麻木感覺,他將手靠近銅鑰匙,頃刻間,鑰匙上射出一串電火花。富蘭克林驚叫起來:“我受電擊了!閃電就是大量的靜電!”富蘭克林的理論後來被證實,奠定了他的科學家地位。從此,人類曆史上誕生了一句名言,描繪他的這一成就:“他從天空抓到了雷電,從專製統治者手中奪回了權力。”

以卓越的實驗才能為基礎,富蘭克林深入探討電運動的規律,創造了許多專門名詞,比如,正電、負電、導電體、電池、充電、放電等,成為世界通用的詞彙。

他借用數學上的正負概念,第一個科學地用正電、負電概念表示電荷性質,並提出了電荷不能創生、也不能消滅的思想,後人在此基礎上發現了電荷守恒定律。另外,他最先提出了避雷針的設想,由此製造的避雷針,避免了雷擊災難,破除了迷信。