量量地球有多大,少年科学简史--几何学起源

小朋友们,我们的城市越来越漂亮。你看那高耸如云的摩天大厦,还有各种流线型的艺术馆,首都北京有著名的水立方和鸟巢体育场,这些都离不开一门科学,叫做几何学。

几何学是人类文明中最早的学科之一。据说公元前几千年,在埃及和美索不达米亚人们最早就是为了测量土地面积,而发展出了几何学的。从拉丁文演化出的诸多语言中,几何这个单词都是由 大地(geo)和测量(metriam)所组合而成。

在公元前600多年时,古希腊的学者泰勒斯(就是那个掉井里的科学家)已经发展了直角,相似三角的概念,并用来测量金字塔的高度,还有海上船只的距离。后来毕达哥拉斯发现了著名的毕达哥拉斯定理,我们叫做勾股定理。这个图是一个勾股定理的证明,爸爸妈妈们还记得么?

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此后人们不断积累发展,公元前300年左右,一个伟大的学者横空出世,他就是欧几里得。他总结了前人的知识,写出了一本旷世奇书《几何原本》。这本书几乎完全奠定了平面几何学的根基,后人都是在他的基础上不断发展的。小朋友们可以看看有多厚,你能想象这是2000多年前的人写出的书吗?

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《几何原本》也是人类历史至今流传最广的书之一。这本书从我们日常所见的一些常识入手,比如点和直线等,探讨了许多令人赞叹的数学原理。围绕着这本书的原理,数学家多年不停探讨,后来还引发了巨大的争论,我们留到以后再给大家介绍。

几何学是很有用的科学。小朋友们,我们都知道地球是圆的了,你能测出地球的周长吗?2000多年前有一个几何学家叫埃托拉斯科尼就办到了。在一个夏至日,他测量太阳在两个地点的不同角度以及两地的距离,算出了地球的周长,令人惊讶的是,埃托拉斯科尼的结果和现在通过高科技手段的得出的结果,差别不到千分之二!下面这个图就是一个提示,小朋友们,你能想明白怎么测的吗?尤其现在有了GPS系统,在爸爸妈妈的帮助下,你也可以做到的。

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还有一位著名的科学家,阿基米德,关于他的轶事就有很多。那句“给我一个支点,我能翘起地球”就是他说的。有次国王拿到了一个金王冠,但是不确定是不是真金,就让阿基米德来解决问题。这一下子难住了阿基米德,于是他就每时每刻都在想,有一次他迈进澡盆,准备泡澡,结果澡盆的水太满了,于是就冒了出来,突然阿基米德就来了灵感,没穿衣服就跑到路上,大喊“我想到了!”原来,虽然重量一样,但是由于不同材质的体积是不同的,而体积可以通过澡盆里排出的水来测量,这样就能测定王冠是不是真金的了。

在人类早期的生产生活中,不断的积累着各种经验,比如面积和体积的测量。不仅如此,三角学的应用还促进了方位的测定(比如我们以前讲过的观星),巨大物体尺寸的测量(还记得我们讲过如何测量远处物体的长度么?),而且极大的推动了建筑学,天文学的发展。比如有一个天文学家,叫做托勒密,在总结前人的基础上,并加入自己的计算,得出以地球为中心的学说,这个学说影响超过1000年,直到哥白尼的日心说的诞生。

小朋友们,你们是不是也开始对几何学感兴趣了呢?记住!我们的征程是星辰大海!


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