从曹冲称象到阿基米德浮力定律

从曹冲称象到阿基米德浮力定律

三国时代,曹操想称大象,可是没有那么大的秤。怎么解决?难坏了满朝文武,苦思冥想不得其解。当时年仅6岁的曹冲,想出了用船分别称象和与象等量的石头,然后再用秤分别称出石头的重量也就知道了象的重量。足见曹冲聪颖敏捷,智慧过人。这个故事世代相传,家喻户晓。不过故事只是故事,我们并未从中得到更多的科学内涵和理论启迪。

类似的故事,古希腊也有一个,就是叙拉古国王为了证实金匠所做王冠是否掺假,让阿基米德来测定王冠的含金量。阿基米德在百思不解的情况下,突然在洗澡时,人入澡盆,满水外溢,身体感到上浮,从中悟出了测定王冠含金量的办法。把王冠和与王冠等重的黄金放入水盆中,测定两次外溢水量,便知王冠是否掺假。因为黄金比重最大,如果王冠掺假,王冠排出的水要比同等重量的黄金排出的水多。

两者故事类似,道理相同。但进一步的结果完全不一样。曹冲称象,只是停留在故事阶段。而阿基米德并没有停留在测定王冠这个故事水平,而是进一步作深入的实验研究,终于发现了流体力学中的一个重要定律——浮力定律。给后人留下的不仅是智慧故事,更重要的是科学知识——阿基米德浮力定律。

两者相比,高低自见。由此给中国人留下了深深的遗憾。可以说,真理已碰到了中国人的鼻子尖,却让它俏俏溜走了。究其故,我们只停留在智慧、经验和直觉阶段。没有智慧不能产生科学,科学是智慧的结晶,但智慧不等于科学,也不能自然而然的形成科学。要形成科学,除了经验和智慧,还需要理论思维,只有通过理论思维,才能将经验知识上升为科学理论。而阿基米德则是由感性的经验升为理性的思维。把经验知识上升为科学知识。把直觉、灵感和想象相互渗透,紧密结合起来。由灵感和直觉唤起了活跃的想象,也就是说从感性认识入手,经过对感性经验的分析、综合,以及抽象和概括从而达到理性的认识。其间需要让经验、直觉和灵感,通过想象,遐思翩翩,高瞻远瞩,从过去引向末来,从已知导向末知。知识只有插上想象的双翼,才能飞向科学宫殿,登上理论宝座。爱因斯坦说过:“想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力概括着世界上的一切,推动着进步,并且是知识进化的源泉”。而我们的祖先,由于长期封闭保守的生产者心理,恰恰在这方面是个缺陷。因而古代的科学成就多是停留在经验知识和单纯技术阶段。据统计,中国的一百个世界第一中,主要是纯技术的成果,带有科学原理性的,即对自然规律的归纳和应用的约占20%,但它们也都是朴素的萌芽,没有提升到原理,定律的高度。因此,爱因斯坦在谈到西方科学基础与中国古代发明时说过:西方科学发展是以两个伟大的成就为基础,那就是:“希腊哲学家发明的形式逻辑体系(在欧几里德几何学中),以及通过系统的实验发现有可能找出因果关系(在文艺复兴时期)。在我看来,中国的贤哲没有走上这两步……”从此,我们应该认识到:一个民族想要站在科学的最高峰,就一刻也不能离开理论思维。