曹冲是三国时魏国的奠基人曹操的幼子。当时,曹操在许昌以丞相的名义“挟天子以令诸侯”,是中国北方的实际统治者。有一次,东吴孙权派人给曹操送了一只大象。由于当时大家都没有见过这种动物,因此,在大象运到许昌那天,曹操带领文武百官前去观看。曹操看到这只庞然大物,不免心生好奇,就对大家说:“这只大象这么大,到底有多重呢?你们谁有办法称一称?”
曹冲称象
魏国的谋臣武士们绞尽脑汁,也想不出一个办法来,想了许多办法,可是一个也行不通。这时,年仅六岁的曹冲却一鸣惊人,他想出了一个妙法:他请大家把大象赶到一艘船上,看船身沉入多少,在船身上做了一个记号.然后又请大家把大象赶回岸上,把一筐筐的石头搬上船去,直到船下沈到刚刚画的那一条线上为止.接着,他请大家把在船上的石头逐一称过,全部加起来就是大象的重量了!
石头重量=大象重量
根据浮力原理,大象的重量和船上石块的重量是相等的,而分散的石块是用普通的秤称出其重量的。“曹冲秤象”成为千古美谈。
显然,曹冲运用了和阿基米德完全一样的科学道理。可是我们还可以进一步思考一下,为什么我国古人没有像阿基米德一样发现和应用浮力原理呢?原来,阿基米德定律之所以能够诞生,并不仅仅是因为阿基米德从洗澡中获得了灵感,更是因为他执着于探索事物表面现象之后的客观规律。获得灵感只是得到了一把钥匙,只有掌握了钥匙的使用方法才能真正踏上成功之路。否则,如果事情发展到发现王冠之谜就结束的话,或许我们也只是得到了类似“曹冲称象”这样的一个故事而已。
阿基米德的思考
“曹冲称象”和阿基米德发现浮力定律都是发生在古文明时代、又都与浮力有关的事件,但一个历经岁月停留在文化层次上,另一个则成为科学殿堂中闪闪发亮的明珠。究其原因,是价值取向和思维习惯的差异导致了其最终命运的不同。
“曹冲称象”是一个直接应用浮力的故事,采用的是测量重量替代法。阿基米德在不想损坏王冠的情况下测出其是否掺假,采用的是测量体积替代法,他在探索的过程中进而通过实验发现了浮力定律,把灵感上升为理论,总结出浮力定律。
那么“曹冲称象”的小聪明和阿基米德发现浮力定律之间,关键的差距是什么?
一是曹冲称象时,显然已经知道:如果称象和称石头时排出的水相等,两次的船和所载物的总重量也是相等的。但他没有做到的一步是,所称之物的重量跟排水量之间的关系如何?但是阿基米德通过实验知道了:浮力正好等于排水的重量。
二是曹冲可能根本就没有想到沉下去的东西是否也同样受到浮力的作用。而这一点阿基米德在洗澡时感悟到了,并且进一步做了实验去证实。在这里,阿基米德充分利用了类推思想,把浮在水上面的物体受到的浮力作用,推广到了作用于沉下去的物体上。
科学往往是对常识追根寻底的思考和推广,而非仅仅是停留在事物的表象之上,这对我们是多么重要的启示啊。
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