人类创造的世界光彩夺目，绚丽耀眼，令人赞叹称奇。它为什么是现在的这个样子？迎着阳光，在现代文明精致的面庞和魁梧的身躯后面，有一条长长的影子，从那里，可以看到岁月、历史和长路。

文明的起源：13.物理学的开端

古希腊时期真是一个绚烂的时代，这里孕育着各种各样的思想和启蒙。民主在这里发源，哲学在这里被定义，这里的人们已经有了追问世界的本质的兴趣……恩格斯说：“在希腊哲学多种多样的形式中，差不多可以找到以后各种世界观的胚胎、胚芽。”

阿基米德并不是那个时代唯一或者第一个探求物质世界运动规律的人，在他之前，泰勒斯、亚里斯多德都曾做过类似的研究。泰勒斯测量过金字塔的高度，他使用的方法是物体本身长度与太阳下物体的阴影长度的比例关系，当然这既是物理学也是数学；亚里斯多德写作了一本题为《物理学》的书，在这本书里，他解释了杠杆和运动，也提出了一个深远影响后世但却错误的观点，那就是“对于落体运动……体积相等的两个物体，较重的下落得较快”。

然而，仅就物理学而言，阿基米德(Archimedes，前年-前年)的光辉更闪耀。

当我们坐进澡盆时，水位会上升；一块石头丢向水面会下沉，而雅典海军的战船却能漂浮在水面上，这是为什么？阿基米德给出了解释，多年后，他的浮力定律仍然是物理学教科书中的真理：物体在液体中所获得的浮力，等于物体所排出液体的重量，公式是这样的：F浮=G液排=ρ液gV排，ρ为液体密度，单位是千克每立方米(kg/m^3)，g为重力与质量的比值，也叫做重力加速度，单位是牛顿每千克或者米每秒平方(N/kg或者m/s^2)，V为排开液体的体积，单位是立方米。

“给我一个支点，我就能撬起地球！”阿基米德并不是因为疯狂或傲慢而说出这样的话，那是发现了杠杆原理后的无比喜悦。他信誓旦旦地说：“要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力矩（力与力臂的乘积）大小必须相等。”他在《论平面图形的平衡》一书中的原话是这样的：“二重物平衡时，它们离支点的距离与重量成反比。”事实能证明，他是对的。

后人为古希腊时期著名人物所作的雕像在长相上很难分辨出谁是谁，实际上谁也没见过他们，只是凭借着主官的想象而作。

我们在述说历史的时候，很容易把现代语言与历史语言混淆，使历史失去了本来面目，比如在讲述阿基米德的浮力定律时，初中物理课本会和我上面的描述一样，极力把事情简单化，用现代语言表达阿基米德的想法，并把后人继续努力的成果移植到他这样一个代表人物身上。有人会问，阿基米德的时代有密度的概念吗？有重力加速度的概念吗？有体积单位的概念吗？那么我们就要回到阿基米德检测金皇冠的那个传说去看看真实的情况。

古希腊城邦舒拉古的国王赫农王用一块已经测量了质量(那时候虽没有质量的概念，质量是由牛顿提出的，但人们心目中对于物体有多少分量的概念还是有的，如果可能的话，他们会用杠杆原理拿其它物体来等效要测定物体的分量)的纯金交给金匠打造一个纯金皇冠，金匠做好后，再次测量皇冠的质量确实与那块纯金相等，但国王心存疑虑，总觉得哪儿不对，就叫来阿基米德想想办法验证一下这个皇冠是完全和之前的那块金子一样的，只是形状改变了。

阿基米德开始也觉得这里面有些什么东西没想通，很模糊，既然前后质量一样，就应该没错啊，但生活的经验中确实有这些奇妙的现象，明明大小一样的东西，掂在手里就不是一样沉，那么如果在融化的金子里掺点别的东西，再克扣一点金子出来，要做到前后质量一致也是很容易的事，但这样的话，开始的那块纯金和现在的这个皇冠在松实程度上（那时应该没有密度的概念，只有模糊的关于大小差不多的物体的分量差别很大的生活经验，映射到头脑中可以用“松实程度”来描述，密度的英文density最初出现在年，在物理学上的提出者不详）就不会一样。阿基米德在浴缸里洗澡的时候，注意到放入浴缸的身体部分的多少决定了水上涨的程度不一样，而且身体越是陷入水中，就越感觉到自己越轻，于是他首先产生了浮力的概念，并联想到如果前后两坨金子在成分上不一样，松实程度就不一样，大小也就不一样，能使水上涨的程度就不一样，或者说排开水的多少就不一样。于是他就大概设计了这样一个实验：拿一块与国王交给金匠的金子相同质量的金子放入某水位的水中，看水上涨了多少，再拿那个做好的皇冠放入相同水位的水中，看水上涨了多少。如果金匠没有克扣金子掺入其它成分，那么两次水上涨的程度是一样的。

金匠到底有没有克扣金子，既然是传说，那就不重要了，重要的是，阿基米德在这个事件中总结出一个道理：“物体在液体中所获得的浮力，等于它所排出液体的重量。”

在牛顿发明万有引力这个概念后，重量和质量就是两个不同的物理量，所以我之前一直强调质量而不是重量，阿基米德的言语中提到的重量，并不是现代意义的重量，那时的重量就是现在的质量，但现在的重量已经不是那时的重量。重力加速度g，最开始是伽利略在他的自由落体实验中给出的一个关于“越来越快”的解释，他也测量得到这是一个常量，到了牛顿，才真正有了重力和自由落体的加速度是由重力提供的概念。

所以，浮力的公式完全不是阿基米德给出的，他给出的只是一个思想，但这是一个非常有价值的启蒙。

有人会问，浮力定律和杠杆原理有用吗？它们是不是只是放在教科书里面像那些奇闻轶事一样让人开怀一笑的娱乐？绝对不是。你在你的想象和力量所及之处用经验、实验和试错的方法在日常事务中能够获得方便，但当物体的重量超过个人控制力和机械的复杂程度超过想象力时，你就需要原理和公式来预计和控制效果。