浮力定律(阿基米德浮力原理)

让我们从一个小问题开始:

有一个小池塘，里面漂浮着一艘载有石头的船。如果往池塘里扔石头，池塘的水位会有怎样的变化？是上升，下降，还是不变？

这是一道简单的中学物理题，涉及到浮力定律的知识。今天这篇文章就是要介绍浮力定律的由来以及一些更深刻的思考。

公元前287年，阿基米德出生在意大利西西里岛的锡拉丘兹。还是个孩子的时候，他就被送到了当时的文化中心亚历山大，跟几个数学家(比如大数学家欧几里得的学生埃拉托·塞塞)一起学习。这段学习经历为阿基米德日后的成就奠定了基础。

传说有一次叙拉古国王想用纯金铸造一顶王冠，于是请中国最好的工匠来完成这项任务。但是皇冠做好了，国王怀疑是不是掺假，说是纯金的，但是怎么证明呢？如果里面混了一些其他金属呢？

于是国王命令大臣们解决这件事，要知道人类的科学水平已经非常落后了两千多年。这个简单的问题让所有人都束手无策，国王也无可奈何，于是想到了当时的大科学家阿基米德(阿基米德也是这个国王的亲戚)，请他帮忙解决这个问题。

知道牙冠是否掺假最直接的方法就是把它剖开，看它的内部状况，但这样牙冠就会被破坏。显然，这种方法是不可行的。那么，还有什么方法可以在不破坏皇冠的情况下知道它是否掺假呢？阿基米德虽然学识渊博，但这个问题也让他寝食难安。

随着向国王报告的日期越来越近，仍然没有办法解决这个问题。经过几天的不眠之夜，阿基米德胡子没刮，衣服也脏了，于是阿基米德决定先洗个澡，然后向国王说明情况。

阿基米德带着沉思走进大浴桶。就在他慢慢躺下，看着慢慢溢出水桶的洗澡水的时候，他以为溢出的水的体积等于他浸在水里的身体的体积。阿基米德突然愣住了，他从桶里跳出来，朝宫殿跑去，喊道:找到了！找到了！

阿基米德来到王宫，高兴地对国王说:我终于找到了问题的症结所在。于是我让身边的侍从取来三样东西，分别是金、冠、银，这三样东西质量相当。然后我拿来三壶水，把这三样东西放进水里，才发现水从三壶里都溢出来了。阿基米德让侍从分别把溢出的三壶水接起来，问国王和大臣们:“你们觉得这三壶水有什么区别？”大家回答:根本没什么区别，只是三份水的体积不一样。

阿基米德笑道:对，这三种水的体积是不一样的，这正好说明皇冠不是纯金做的，而是掺杂了其他金属。

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，金银的密度不同。但在质量相等的情况下，密度的不同意味着物体的体积不同，这很好理解。一个物体放入水中，必然要占据水的一部分体积，这个体积自然是物体本身浸入水中的体积，也是溢出水的体积。

知道了这些，我们就可以判断皇冠是否掺假了，因为我带了一块和皇冠一样重的金块。因为都是黄金，每个人的密度都一样，所以体积也一样。然后放入水中后，溢出的水的体积应该是一样的，其实不是。所以只能说明皇冠不是纯金做的。

听到这个解释，国王和公众都称赞它。这个方法真的很高。

然而，阿基米德并没有就此止步。说到底，他只是利用了一个常识，即一个物体排出的沸水体积等于它浸入水中的体积。物体在水中的浮力与什么有关？

阿基米德发现，当一个物体沉入水中时，如果用天平在水中称这个物体，会发现它的重量比在空空气中减少了，减少的重量正好等于溢出的水的重量。

经过多次实验，阿基米德提出了著名的浮力定律:液体中物体的浮力等于它所排开的液体的重量。

以上是阿基米德发现浮力定律的故事。虽然故事的真实性值得怀疑，但浮力定律是阿基米德首先提出的，并在他的《浮体论》一书中得到了解释。

然而，这篇文章并没有结束。在开篇的段落中，我们也说过，还有一些更深层次的思考。那么这是什么思路呢？先来看一个典故。

相传三国时期，有人给曹操进贡。曹操和官员们从未见过这种动物。看着它巨大的身体，他们想知道这头大象的重量。然而，由于大象如此巨大，无法用通常的秤称它的重量，每个人都感到困惑。

这时候曹操的小儿子曹冲说，我有个主意。

把大象带到一个小湖，准备一条船，让大象先上船。这时候船会下沉，把水位刻在船上；之后移走大象，往船上加石头，当船体再次下降到之前刻好的水位时停止加石头。这时，船上石头的总重量就是大象的重量。

不得不说曹冲的方法确实高明，所以这个典故经常出现在儿童通俗读物《物种》中。然而，这个典故中值得人们深思的，并不是其中的秘密原理，而是关键点:既然我们古代就有了曹冲的形象，为什么我们没有发现浮力定律？

有人说曹冲的形象表征是虚构的典故，但这不是问题的重点。毕竟我们的文明有几千年的历史，曹冲形象再现所用的方法是绝对不可能的。换句话说，相当于古代人无数次利用浮力解决问题，但为什么从来没有总结出一个清晰明确的浮力定律？

这类问题其实就是著名的李约瑟难题:中国为什么没有产生现代科学？说白了，从经验到本质科学原理，我们之间有什么区别？首先，可以肯定的是，我们古代人绝对不缺智慧。否则，哪里谈得上灿烂的五千年文明？

在这种情况下，究竟是什么导致了我们虽然有巨大的经验储备，但为什么现代科学没有从我国发展起来？

这是本文的结尾。

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