《静力学的发展.ppt

静力学的发展 武际可 古代自然科学经过古希腊的辉煌时代，随着罗马帝国的崛起并且于公元前2世纪征服希腊而逐渐失去了光芒。而紧接着却是西方长达一千年的黑暗的中世纪。在这漫长的历史时期中，每一代都是优者亡劣者存，国民素质代代下降，愚昧变成了大家恭维的德性，人类已经远离古希腊对生活的乐观态度，禁欲主义变成了人类精神枷锁。 处在埃及北边，地中海沿岸的亚力山大城，在古希腊时期，由于与希腊毗连，希腊人、埃及人、阿拉伯人混居，就一直受希腊文化的影响而成为古希腊文化的一部分。在希腊被征服后，起到了延续与保存希腊文化的作用。 在欧洲处于黑暗时代，阿拉伯吸收了古希腊文化并将它保存了下来。文艺复兴后，许多古希腊失传的书籍如欧几里得的《几何原本》，从阿拉伯文翻译回去。阿拉伯这个地区，在人类文明史上起了东西交流的作用，中国的发明如火药、印刷术也是经过阿拉伯传入欧洲的。 从14世纪末开始了的欧洲文艺复兴时期，科学精神又逐渐复活。在力学中出现了空前的景象，它以致于成为整个自然科学最活跃的中心。 这一时期在力学上的主要进展乃是：静力学体系的建立与完成；哥白尼日心说的提出与胜利；第谷、开普勒对天体运行的精密观测；伽利略、牛顿关于动力学基本原理的建立等等。本章我们先就静力学的成就作一介绍。内容基本上是17世纪的成果。 §1 埃及与阿拉伯的古代的科学技术与力学 1．1 亚力山大的希罗与帕普斯 1．2 阿拉伯古代的科学技术与力学 1．3 约丹努对静力学的贡献 1．1 亚力山大的希罗与帕普斯 亚力山大的希罗（Hero of Alexandria,约公元62年前后）是一位埃及人，关于他的生活事迹除了他留下的著作外什么也不知道。连他的名字也不确实，一说是Heron。 希罗留下的重要著作有两本，一本是《气体力学》（Pneumatics），另一本是《力学》（Mechanics）。这两本书的名字说明他是一位著名的力学家，书的内容说明他可能在亚力山大一带的大学里教授过数学、物理、气体力学与力学。 《气体力学》这本书很像是一本教学随笔，其中涉及有真空、水与空气的压力、虹吸管、一种火泵、水乐器、大量玩具、室内魔术用具等内容，其中有些玩具是用热空气或水蒸汽来驱动的。气体力学的理论部分有对有错，不过还是当时理论的最高水平。 《力学》是一本对于培训建筑师、工程师、建筑承包人的教材，共分三部分。第一部分讨论对于建筑师必须的理论与实际知识，理论部分是关于轮子理论、运动理论和平衡理论，并且解决在给了一些图形后如何由它们构造平面与空间图形的问题。第二部分包含五种简单机械的理论，即轮轴、杠杆、斜面、滑轮与螺旋的理论。他明确指出如果要使力增大，必须缩短想增大力作用的地方所走的距离。这是阿基米德杠杆定律的推广。他还讨论了重力与如何支承重物的知识。第三部分介绍了一些器械，如雪橇、榨汁机、起重机等。 希罗的最著名的发明是一个空心球体上面连上两段弯管，当球内的水沸腾时，蒸汽通过管子喷出，这个球就迅速旋转，这是最早的蒸汽机。不过那时只是用于祭神与玩耍。 在1896年，又发现了希罗的一种著作：《测量学》，在发现这本书之前，人们认为他是一位技师，由于这本书的发现，人们才了解到他还是一位训练有素的应用数学家。 帕普斯（Papus of Alexandria，约300－350）出生在亚力山大，并且晚年卒于亚力山大城。他最重要的贡献是把古希腊的全部数学汇编于八本书中，除了一本失传外其他七本都流传了下来。他的这些著作培育了后来的希腊科学家。我们现在所知道的古希腊的数学大部分是从他的著作中得到的。此外他还仔细地批注了托勒密的天文体系，对于推进托勒密体系的传播起了很大的作用。 1．2 阿拉伯古代的科学技术与力学 阿拉伯人在公元7世纪征服了印度、西班牙、北非、南意大利等的大片土地。到了公元8世纪他们分裂为东西两个王国。东部的以巴格达为首都，西部的以西班牙的哥尔多华为首都。他们吸收了古代埃及、古希腊、古印度、波斯的文化，把那些地方的著作翻译为阿拉伯文。他们还开办学院、设天文台，聘请印度、希腊、波斯等地的学者来讲学。所以在中世纪的一个时期科学技术非常发达。 在8到9世纪后阿拉伯逐渐分裂为若干小国家，在强有力的国家专制之下，修建了许多工程设施，如灌溉工程、给水设施、运河、防砂墙、水库等。抽水机、风车与水磨被大量使用。手工业与农业有了分离。在城市有新兴的纺织、造纸、陶瓷、金属加工等手工业。 相应地，数学、天文学与力学也有很高的水平。在数学上，从公元8世纪引进了印度的记数法，至今世界通用的十进数字，阿拉伯数字就是那时形成的。现今世界通称的代数（Algebra）一字，就是从阿拉伯文 al-jebr 来的，其中al是冠词没有什么意思，jebr是“恢复”与“还原”的意思。在天文学上，那里出现了天文学家阿卜·利汗·比