阿基米德原理|科学史话：阿基米德和浮力定律

阿基米德原理（科学史话：阿基米德和浮力定律）
先来一个小问题：
有一个小池塘，一艘载有石块的小船漂浮其中，如果将石块投入池塘里，那么池塘的水位会怎样变化？是上升，下降，还是不变呢？

这是一道简单的中学物理题，涉及浮力定律这一知识点，而咱们今天这篇文章就是介绍浮力定律的由来，以及一些更加深刻的思考。
公元前287年，阿基米德出生于意大利西西里岛的叙拉古，由于天资聪慧加上出生贵族，他在少年时期被送去了当时的文化中心——亚历山大城，跟随数位数学家学习（比如埃拉托塞，他是大数学家欧几里得的学生）,这段求学经历为阿基米德日后的成就奠定了基础。

相传有一次叙拉古的国王想要铸造一枚纯金的皇冠，于是让国内最好的工匠来完成这个任务，可是等到皇冠做好了以后，国王却怀疑这个皇冠是否掺了假，说是纯金的，但如何证明呢？要是再内部掺上一些其它金属怎么办？
于是国王下旨让众大臣解决此事，要知道两千多年人类的科学水平是非常落后的，这个简单的问题却让众人一筹莫展，国王无奈，于是便想到了当时的大科学家阿基米德（阿基米德同样也是这位国王的亲戚），让他来帮忙解决这个问题。
想要知道皇冠是否掺假，最直接的办法就是将皇冠切开，看其内部状况，但这样一来皇冠也就被破坏了，显然这个办法是行不通的，那么还有什么办法可以在不破坏皇冠的前提下，知道皇冠是否掺假了呢？阿基米德虽然学问非常高，但这个问题却也让其寝食难安。
随着距离向国王报告的日期越来越近，这个问题的解决还是没有眉目，多天的废寝忘食使得阿基米德胡子拉碴，衣服也是脏兮兮的，于是阿基米德决定先去洗一把澡，之后再向国王说明情况。

阿基米德伴着沉思走进洗澡的大水桶，就在他缓缓躺下，看着那慢慢溢出水桶的洗澡水时，想到这溢出的水的体积等于自己浸入水中身体的体积，突然阿基米德愣住了，转而跳出水桶，朝着皇宫狂奔而去，一边跑一边大叫：找到啦！找到啦！
来到皇宫的阿基米德欣喜的向国王说道：我终于找到问题的关键了。于是让周围的侍从取来三样东西，分别是：黄金、皇冠、白银，并且这三样东西的质量是相等的，再端来三盆水，将这三样东西放入水中，只见三个盆子百思特网中都有水溢出来，阿基米德叫侍从将三份溢出来的水分别装取起来，向国王和众大臣问道：大家看这三份水有什么不一样的地方？众人回答道：看着没什么区别啊，只是三份水的体积各有不同。
阿基米德笑道：没错，这三份水的体积都不相同，而这恰恰说明了皇冠并非纯金打造，而是内部掺了其它金属。
阿基米德进一步解释：我们都知道每种物质都有自己的密度，黄金和白银的密度是不相同的，而在质量相等的情况下，密度不同就体现为物体的体积不一样，这是很容易理解的。而物体放入水中势必要占取水中的部分体积，而这个体积自然是物体自身浸入水中的体积，同样也是溢出水的体积。
知道了这点，我们就可以借此来判断皇冠是否掺假了百思特网，因为我拿来了和皇冠等重的金块，因为都是黄金，因此大家的密度是一样的，所以体积也是一样，那么再放入水中后，溢出水的体积理应是一样的，但事实却不是这样，那么只能说明一点，皇冠并非由纯金打造。
听到这样的解释，国王以及众大众无不啧啧称赞，这样的方法实在是高。

不过阿基米德并没有就此停步，毕竟只是利用了物体排开水的体积等于自身浸入水的体积这条常识，而物体在水中受到的浮力到底与什么有关呢？
阿基米德发现当一块物体沉入水中时，如果用秤在水中称量那块物体，会发现它的重量相比于空气中减轻了，而减轻的那部分重量，恰好与溢出水的重量相等。
在经过多次实验后，阿基米德就提出了著名的浮力定律：物体在液体中受到的浮力，等于其排开液体的重量。
上面就是阿基米德发现浮力定律的故事，虽然故事的真伪性值得怀疑，但浮力定律的确是由阿基米德第一个提出，在他的著作《论浮体》有过讲解。
不过本文并未结束，在开头的几段中我们还说过有一些更加深刻思考，那么这个思考是什么呢？先再来看一则典故。